groene stroom, groene energie

Groene stroom is elektriciteit die opgewekt is uit duurzame energiebronnen. Met duurzame energiebronnen worden alle bronnen bedoeld die "hernieuwbaar" zijn. Kort gezegd alle bronnen die niet onder de fossiele energiebronnen vallen (steenkolen, aardolie, aardgas, bruinkool e.d.) en geen kernenergie. Fors bijkomend voordeel van groene stroom is dat we minder afhankelijk worden van buitenlandse energieleveranciers en internationale transporteurs van olie en gas.

Het verbruik van elektra en gas is vermeld in verbruik elektra en gas in een woonhuis.

Bronnen en transitiemiddelen van groene energie zijn onder meer (transitiemiddelen zijn manieren of machines die energie omzetten in elektriciteit):

- aardlagen, aardwarmte, geothermische energie, warmtepomp

- afval, avi's (afvalverbrandingsinstallaties)

- afvalwarmte of afval-elektriciteit, warmtekrachtkoppeling (wkk-centrale, wkc)

- afvalwater

- grijze biomassa, biomassa-energiecentrale (biomassacentrale): 
let op: "biomassa" en pellets van levende bomen behoort niet tot de groene energiebronnen omdat daardoor het CO2-gehalte alleen maar toeneemt
(grijze biomassa is hier opgenomen omdat nog vaak verondersteld wordt dat elke vorm van biomassa milieuvriendelijk is)

- groene biomassa van gewassen die (mogelijk) wel als groen zijn te benoemen (biomassa van werkelijk afvalhout e.d., biogas)

- getijden, getijdencentrale (waterturbines)

- golfslagcentrale

- kolencentrale of gascentrale met afvang van CO2 (CCS, Carbon Capture and Storage), NOx e.d

- kernenergie

- oppervlaktewater (aquathermie; de warmte of koelte halen uit rivier, kanaal, andere waterloop, meer, diepe plas; eventueel gracht of singel) 

- TIP: potentiële energie (energie-opslag)

- riothermie (voor rioolwater zie ook afvalwater)

- TIP: stromend water, pompcentrale (pompaccumulatiecentrale, hydro-elektrische centrale met spaarbekken, stuwmeer)

- stromend water, riviercentrale ("zeecentrale"), , "windmolen onder water"; soms een soort getijdenenergie

- stromend water, waterkrachtcentrale (hydraulische centrale, bergcentrale, stuwmeer)

- virtuele centrale, (micro)centrales, (Virtual Power Plant, VPP) ("smart grid")

- waterstof, in combinatie met andere bronnen van (groene) energie (methanol, ammoniak)

- wind, windmolen, windturbine (windenergie) 

- wind (airborne wind energy system) (windenergie)

- zon, zonnepanelen (PV-panelen), bundeling zonnestralen, thermisch dak (energiedak)

- zoutverschil water, centrale voor osmose, centrale voor omgekeerde elektrodialyse, "omgekeerde osmose", blue energy

principe van een normale elektriciteitscentrale:

Bron: wind, windmolen (windturbine)

- Zie bij windenergie.
- De combinatie van windmolenparken op zee met pv-panelen op zee lijkt een gunstig "huwelijk", wat betreft gebruik van de oppervlakte en de diversiteit van energiebron. Voor pv-panelen op zee zie Oceans of Energy.
- Hoge windmolens op zee of aan de kust profiteren meer van de wind dan lage windmolens en windmolens verder landinwaarts.
- Veel windmolens bij elkaar wordt een windpark (windmolenpark) genoemd.
- De bruikbare leeftijd, regelmatig gesteld op 20 jaar, moet eigenlijk omhoog.
- Kleine windmolens zijn relatief duurder dan hele grote.
- De opbrengst: een windturbine van 2 MW levert gemiddeld ca. 4 miljoen kWh/jaar, wat overeenkomt met het verbruik van ca. 1300 huishoudens.
- Er is behoorlijk wat weerstand tegen het plaatsen van windmolens (op het land vindt men het horizonvervuiling, op zee lijkt het slecht voor de vogels).
- Voordeel van windmolens met direct drive turbines ten opzichte van de molens met overbrenging via tandwielen e.d.: minder slijtage, minder storing, koeling met buitenlucht, minder onderhoud. Een molen met direct drive is als een enorme fietsdynamo waarbij alleen de wieken en de as van de molen bewegen. Kijk eens op Lagerwey wind.
- Windturbines met een verticale as nemen veel minder ruimte in dan de normale met wieken; ze beïnvloeden elkaar ook minder; de installatie is gemakkelijker; wellicht is de levensduur langer omdat de krachten van de wind beter verdeeld worden (zie de afbeelding en een filmpje hieronder).
- Wanneer onbenutte stroom gebruikt wordt voor bijvoorbeeld het oppompen van water in een enorm reservoir, kan deze "potentiële energie" weer in stroom worden omgezet in tijden van windstilte. Hiermee schep je een buffer en kan windenergie toch continu elektriciteit leveren.
- Een ander type windmolen is de venturi-windmolen, die constructief én architectonisch interessant is.
- Het is jammer dat de innovatie bij windenergie zo langzaam gaat, waardoor de opgewekte energie duur blijft (denk aan de enorme verscheidenheid en de sterke prijsdalingen bij zonne-energie).
- Ook jammer is dat er niet meer Nederlandse windmolens worden aangeschaft. De Denen en Duitsers doen dat beter: die kopen bijna uitsluitend windmolens van eigen bodem. Zo hou je de kennis, het vakmanschap en de innovatie in eigen hand en land.
- De mooie opbrengst van windmolen Amstelvogel in Ouderkerk aan den IJssel.
- Resultaten van een aantal windturbines 2008-2012.
- Afb. o.m. Hofstede, Indiana en Dorp, Stad en Land, California Institute of Technology .

Bron: zon
- zonnepanelen
- concentrated solar power (csp): bundeling zonnestralen, zonnetoren, zonnetrog, turbines en generators (thermo-solaire stroomcentrales)
- thermisch dak (zonthermisch dak, energiedak)
- zonneschoorsteen

- Zonne-energie kan op verschillende manieren worden omgezet naar elektriciteit of toegepast worden voor verwarming van water.
- Een combinatie van windmolenparken op zee met pv-panelen op zee lijkt een gunstig "huwelijk", wat betreft gebruik van de ruimte (oppervlakte) en diversiteit van energiebron. Voor pv-panelen op zee zie Oceans of Energy.

zonnepanelen
- Zie bij PV-panelen.
- De meest toegepaste manier is die van zonnecellen in zonnepanelen, soms in grote hoeveelheden bijeen gebracht.
- Zonnecellen worden steeds efficiënter waardoor, ook door de grote aantallen, deze energieomzetters economisch interessanter worden (ze zijn relatief duur).
- Tegen zonnepanelen is nauwelijks weerstand van milieu-actiegroepen (door de steeds wijder reikende milieulobby kan dit zeer belangrijk zijn). Totdat ontdekt wordt dat vooral het slopen van defecte of economisch verouderde zonnepanelen heel veel moeite en dus energie en geld kost, maar dat wordt pas rond 2015 of later verwacht.
- Zonnepanelen: eenvoudige methode en ook op kleine schaal nuttig.
- PV-paneel (photo voltaic panel) is de technische naam van een zonnepaneel.
- Een PVT-paneel (photo voltaic thermal panel) levert zowel elektrische stroom als warmte.

een veld met zonnepanelen:

zonnestralen bundeling (zonnespiegelcentrale, zonthermische krachtcentrale, concentrating solar power, concentrated solar power, CSP)
- In een zonthermische krachtcentrale vindt via spiegels bundeling van zonlicht plaats, waardoor hitte ontstaat die vervolgens wordt gebruikt om stoom te creëren die stoomturbines aandrijft en waardoor elektriciteit wordt opgewekt. CSP valt onder duurzame energie.
- Het object dat het zonlicht ontvangt, moet een zo groot mogelijk deel van het licht absorberen. 
- Voor deze manier van energieopwekking is zeer veel zonneschijn nodig, in woestijnen e.d.
- Het zonlicht kan op verschillende manieren gebundeld worden:
. in een lange buis (via parabolische trogspiegels, Fresnel installatie)
. naar één punt (zonnetoren, zonneschotel), ook wel een zonnetrog genoemd; één van de mogelijkheden: de zonnetoren zet het gebundelde licht van een groot aantal spiegels om in bijvoorbeeld stoom die een turbine laat draaien die elektriciteit opwekt.
- De geconcentreerde warmte in de lange buis kan (a) worden doorgegeven aan een vloeistof (thermische olie) in de lange buis of (b) dienen voor directe omzetting van water in waterdamp. Bij de omzetting in waterdamp kan de damp rechtstreeks naar de turbine die elektriciteit produceert (situatie b) wat efficiënter werkt (een aantal tussenstappen ontbreekt) en een goedkoper proces is; de stoom is bijvoorbeeld 330 graden C en heeft een druk van 30 bar. In een experimentele zonnecentrale in Almería (Spanje) is een temperatuur van 500 graden C en een druk van 110 bar bereikt. Voordeel van de directe omzetting in stoom is dat er geen warmtewisselaars benodigd zijn (bij de overdracht van de warmte van olie naar water). Nadeel is dat het lastig is deze benodigde temperatuur en druk te handhaven.
- Wanneer onbenutte stroom gebruikt wordt voor bijvoorbeeld opslag van warmte of aanmaak van waterstof of vullen van een stuwmeer o.d., kan deze "potentiële energie" weer in stroom worden omgezet in tijden van windstilte. Hiermee kan ook zonne-energie toch continu elektriciteit leveren.
- Opmerking: door technische / softwarematige problemen met grote zonnecentrales die door spiegels het zonlicht bovenin een toren concentreren leveren deze centrales minder vermogen dan verwacht of afgesproken en omdat pv-panelen veel goedkoper zijn geworden en zeer breed toegepast worden, zijn veel van deze CSP-projecten helaas afgeblazen (situatie 2016). (Dat CSP-centrales eigenlijk in de zonovergoten woestijn moeten staan is voor ons ook niet zeer gunstig.)
- Voor methoden van "opslag" van elektriciteit zie bij potentiële energie.
- Fact sheet CSP: Alle feiten over Zonnespiegelcentrales (CSP; 6 pagina's).

concentrated solar power, trogspiegel en ontvangbuis (gezen):

zonnetoren en zonnecentrifuge met keramische kogeltjes om de warmte op te vangen, op te slaan en af te geven; klik voor groter (deutsche zentrum für luft- und raumfahrt):

diverse soorten benutting van zonnestralen; klik voor groter (gezen):

trogspiegels; klik voor groter (gezen)

- Afb. o.m. Gezen en DLR.

thermisch dak (zonthermisch dak, energiedak)
- Een thermisch dak is een dak met onder of in de bovenste dakbedekking leidingen die, met een vloeistof gevuld, de zonne-energie oppakken en leiden naar een warmtepomp. 
- Een thermisch dak kan bij warmte-koude-opslag (wko) een bijdrage leveren om de onbalans tussen warm en koud op te heffen. 's Zomers wordt warmte aangeleverd aan de wko; 's winters kan de koude "gevangen" worden en getransporteerd worden naar de koudelaag van de wko.
- Voordeel van een thermisch dak is dat het dak niet ontsierd wordt door zonnepanelen en toch energie levert. De foto rechtsonder geeft hiervan een fraai voorbeeld.

- Afb. Triple Solar.

Bron: Grijze biomassa van levende bomen (niet-milieuvriendelijke biomassa-energiecentrale (biomassacentrale))

Opmerking: grijze biomassa hoort niet thuis in dit artikel over groene stroom, maar is hier vermeld omdat nog steeds verondersteld wordt dat elke vorm van biomassa milieuvriendelijk is. Groene biomassa is biomassa gemaakt van werkelijk afvalhout (snoei-afval, dood hout, akkerbouw-afval, snelgroeiende bamboe e.d.).

- Biomassa wordt verbrand, wat in de centrale bijvoorbeeld elektrische energie ("stroom") levert. Dat zou milieuvriendelijk en daarmee "groen" te noemen zijn wanneer die biomassa bestond uit snoeiafval van tuin en bos of snelgroeiende bamboe o.d., maar niet als er hele provincies levende bossen voor worden omgekapt! 
- Belachelijk is dat biomassa van levende bomen niet meetelt in de CO2-berekening in Nederland. Door het grootschalig kappen van bomen en struiken door Estland, Canada, Rusland, de VS, maar ook "ons" Staatsbosbeheer wordt sowieso minder CO2 uit de lucht gehaald en door het verbanden van deze biomassa wordt meer CO2 in de lucht gebracht.

Biomassa levert geen groene stroom wanneer die ontstaat door het simpelweg kappen van houtachtige gewassen die niet in zéér korte tijd weer aangegroeid zijn, zeker als gesteld is dat de term "resthout" betekent dat levende bomen met stammen van zelfs 35 cm diameter gebruikt mogen worden. Er wordt ons verteld dat het om resthout zou gaan, terwijl het simpelweg om miljoenen levende bomen gaat... Deze handelwijze noemt men in het Nederlands volksverlakkerij.

Dat de milieubewegingen hieraan meewerken heeft twee betekenissen:
- De milieubewegingen benoemen biomassa als milieuvriendelijk zodat het CO2-gehalte alleen maar omhoog gaat en de milieubewegingen dus steeds weer kunnen blijven hakken op CO2 verminderen!
- We kunnen de milieubewegingen duidelijk nooit meer geloven. De waarheid is voor milieubewegingen niet belangrijk, alleen het voortzetten van hun eigen beweging telt. Politiek meepraten, radiostilte en volksverlakkerij zijn hun paradepaardjes geworden.

De burger betaalt drievoudig voor zijn energie uit namaak-biomassa:
- onterecht zijn en worden enorme subsidies verstrekt aan de kap van wouden en aan biomassacentrales
- de natuur wordt er juist veel slechter van (CO2-gehalte omhoog in plaats van omlaag, wouden verdwenen, bosdieren verdwenen, extra energie nodig voor drogen van hout)
- het CO2-gehalte gaat alleen maar omhoog, dus moeten er weer meer en meer dure maatregelen genomen worden om dat gehalte omlaag te krijgen.

- De term grijze biomassa is vergelijkbaar met grijze stroom uit niet-milieuvriendelijke bronnen.

Let op, biomassa en daarmee ook houtpellets hebben met reden een slechte naam gekregen:
- er is de Europese uitspraak dat biomassa goed zou zijn voor het milieu, ervan uitgaande dat de CO2 ooit is opgenomen door de bomen en dat de bomen ook weer herplant worden
- biomassa wordt ook in Nederland van zogenoemd resthout gemaakt; dan denk je aan afgevallen takken, snoeiafval door bijgesnoeide bomen en struiken, misschien een enkele boom die te weinig zon vangt e.d., maar zoals hierboven al vermeld: onder resthout verstaat men alle bomen met een stam met een diameter tot en met 35 cm!; die bomen kunnen dus pakweg 20-30 jaar oud zijn en dat noemt men resthout...; er zijn niet heel veel bomen met stammen met een diameter groter dan 35 cm, dus bijna alle bomen, zeker in Nederland, zijn te benoemen als resthout...
- biomassa houdt vaak in dat levende bomen gekapt worden waarna dat hout verstookt wordt in waanzinnig gesubsidieerde biomassa-centrales; zelfs voor niet-milieugekkies is duidelijk dat de gekapte bomen geen CO2, fijnstof e.d. meer opnemen en dat bij de verbranding van de biomassa juist CO2, fijnstof enz. worden geproduceerd; zo wordt het aandeel CO2 in de atmosfeer alleen maar hoger en dus de roep naar allerlei (andere) maatregelen waar alle burgers het slachtoffer van worden
- van biomassa uit landen als Estland en Rusland maar ook de USA en Canada is het onmogelijk te controleren of de bomen herplant worden
- vaak is sowieso niet duidelijk wat de herkomst is van de biomassa
- Staatsbosbeheer heeft een waanzinnige kapwoede en levert gekapt hout aan een dochtermaatschappij (Energiehout BV, een BV nota bene), terwijl er nauwelijks nieuwe bomen aangeplant worden (geholpen door doorgeslagen ecologen die meer open land willen zien in een land dat al zo weinig groen heeft: ecologen met beroepsblindheid en tunnelvisie, gesteund door onwetende politici en sensatiebeluste media).

federatie tegen biomassacentrales:

houtsnippers na kaalslag van een bos (foto joostdevree):

Bron: Groene biomassa van gewassen die (mogelijk) wel als groen zijn te benoemen (biomassa van werkelijk afvalhout e.d., biogas)

- Soorten biomassa met een goede energetische waarde en toch "milieuvriendelijk" zijn bijvoorbeeld houtachtige gewassen (afvalhout, snoeiafval, dood hout, akkerbouw-afval, snelgroeiende bamboe, gft-afval, mest, hooi, residuen uit de voedselindustrie, maar niet van gekapte levende bomen), palmolie, koolzaadolie, algen (wier, zeegras) en waarschijnlijk ook bamboe. (Grijze biomassa wordt gemaakt van levende bomen.)
Vooral algen leveren veel "energie per hectare" en staan daarom enorm in de belangstelling. Algen groeien razend snel, veel sneller dan gewone planten. Ook de grote hoeveelheid CO2 die algen opnemen schijnen velen zeer belangrijk te vinden. Verder kunnen algen worden gebruikt voor de productie van waterstof, als een alternatief van diesel.
- Speciaal voor de biomassa gekweekte gewassen zijn bijvoorbeeld wilgen, hennep en populieren.
- Verschillende soorten plantenolie zijn niet zo "groen" wanneer:
(a) het voedsel van mensen in armere streken hierdoor duurder wordt (i.v.m. schaarste)
(b) enorme bossen worden gekapt voor de aanplant van deze gewassen (palmolieplantages).
De biomassa die primair als voedsel dient voor mensen in armere streken, wordt in Nederland niet meer toegepast. De huidige biomassa wordt daarom tweede-generatie-biomassa genoemd.
Het nadeel van massale kweek van algen in zee kan zijn dat de algen het zonlicht permanent tegenhouden waardoor het zeewater onder de algen voor een deel van het zeeleven onbruikbaar is.
- Hoewel bamboe een zeer snelle groeier is, wordt deze nog steeds niet toegepast als biomassa (2013; 2020: biomassa komt helaas uit Canada of Estland of, nog erger, uit de eigen bossen van Staatsbosbeheer).
- Door vergisten van organisch materiaal ontstaat biogas (methaan en CO2). Het biologisch afval dat bij de verbanding van biomassa wordt gebruikt, kan ook vaak worden gebruikt om te vergisten. Ook hier geldt dat door de eenzijdigheid van sommige bronnen van biogascentrales het "groene" aspect voor een deel verloren kan gaan. Veel biogascentrales waren gebaseerd op maïs-afval waardoor zeer veel maïs werd geteeld en andere gewassen niet meer; volgens velen neemt hierdoor de biodiversiteit af. Duitsland heeft aangegeven alleen nog biogascentrales te bouwen die allerlei soorten afval kunnen verwerken. Het biogas kan via warmtekrachtkoppeling (wkk) omgezet worden in warmte en elektriciteit.
- Een bijproduct van de biogascentrale is korrelslib (ca. 20%), dat alginaat bevat dat in de papier-, textiel-, chemische en farmaceutische industrie kan worden gebruikt (verg. energie uit afvalwater). De geproduceerde CO2 kan mogelijk in de glastuinbouw worden benut.

vergisten en verbranden van biomassa (rvo):

houtachtig (kara energy systems):

algen:

Bron: afval, AEC's (afvalenergiecentrales) (vroeger avi's, afvalverbrandingsinstallaties)

- Restafval van huishoudens en bedrijven wordt verbrand en de vrijgekomen energie wordt gebruikt voor het opwekken van elektriciteit.
- Voordeel is dat het huisvuil niet ergens opgeslagen ligt maar voor een groot deel verbrandt.
- Het restafval is aec-bodemas, dat onder bepaalde voorwaarden als toeslagstof  bij de bereiding van betonspecie wordt toegepast.

processchema en foto van afvalenergiebedrijf amsterdam; klik voor groter (aeb amsterdam):

Bron: aardlagen, stoomturbines, warmtepomp

- Zie bij aardwarmte.
- Geothermische energie van de aarde zelf: benutten van de aardwarmte van warme gebieden die niet heel ver onder de aardoppervlakte liggen. De aarde heeft op 1000 m diepte bijna overal al een temperatuur tussen 35 tot 40 graden C, dus een zeer grote bron. Een geothermische centrale voor aardwarmte gebruikt water om energie uit de diepte te halen. De diepe gesteenten zijn erg heet en wanneer er water naartoe wordt gepompt wordt dat stoom en komt het onder grote druk te staan. De druk zorgt voor oververhitte stoom die door de buizen gaat en de turbines van de centrale aandrijft; de stoom koelt af, wordt water en wordt weer teruggepompt.
- Een artikel uit Techniek & Wetenschap (Technisch Weekblad) over geothermische energie, een initiatief van Google.
- Een aardig idee is om de duizenden boorputten van olie- en gaswinning te onderzoeken op gebruik voor warmwaterwinning: het zijn diepe putten en over de grondlagen is veel bekend dus moeten geschikte geothermische putten kunnen opleveren. (Idee waarschijnlijk van civiel ingenieur Floris Veeger.)
- Bij de warmte-koude-opslag wordt door de mens een grondwaterlaag tot een diepte van ca. 100 m met warm of koud water gevuld (open bronsysteem) of (minder diep gelegen) via buizen verwarmd (gesloten bronsysteem).
- De warmte of koelte van een grote rivier kan ook als thermische energie worden benut wanneer een gebouw in de nabijheid van die rivier is gepland.
- Geothermiespecialist in Nederland is o.m. IF Technology.

- Afb. o.m. Geo Explorers, Aardwarmte Den Haag.
Eng. geothermal energy, terrestrial heat

Bron: stromend water, waterkrachtcentrale (hydraulische centrale, bergcentrale, stuwmeer)

- Vooral in bergstreken kan betrekkelijk eenvoudig een stuwmeer als reservoir worden gevormd waarmee op een  gecontroleerde manier water uit kan ontsnappen om een turbine aan te drijven die elektriciteit opwekt.
- Hoe hoger het verschil tussen de waterstanden aan beide zijden van de stuwdam (het verval), des te meer energie kan er opgewekt worden.
- Ook: witte steenkool, een term die dateert uit de tijd dat de warmte in elektriciteitscentrales vooral door steenkool werd opgewekt (de benaming "witte" in tegenstelling met het zwarte van de steenkool, wellicht door de kleur van het uitgestuwde water of omdat de stuwmeren vooral door gesmolten sneeuw worden gevuld).

principe waterkrachtcentrale:

- Afb. o.m. Vlaamse Technische Kring. 
Eng. hydro power (plant), stuwdam is barrage

Bron: stromend water, spaarbekkencentrale, pompcentrale (pompaccumulatiecentrale, hydro-elektrische centrale met spaarbekken, stuwmeer)

- Zie spaarbekkencentrale.
- Lijkt op een waterkrachtcentrale bij een stuwmeer ("bovenmeer", eventueel kunstmatig meer): het water uit het stuwmeer wordt door turbines geleid en produceert zo via generatoren elektriciteit.
- In de stille uren ('s nachts) of bij te veel geproduceerde wind- of zonne-energie (pv-panelen) is er een overschot aan elektriciteit en dit wordt benut om met een pomp het water van het benedenmeer of van een rivier weer naar het bovenmeer te stuwen. In de uren dat elektriciteit moet worden geproduceerd wordt het water van dit stuwmeer weer gebruikt. Deze cyclus herhaalt zich elke dag.
- Engie verwoordt het zo:
. "Eenvoudige afstemming van het opgewekte vermogen aan vraagschommelingen
. Vrijwel onmiddellijk beschikbare energiereserve bij problemen op het elektriciteitsnet
. Kan zeer snel worden opgestart (enkele tientallen seconden)
. Laat toe om een tegenwicht te bieden voor de wisselende en onvoorspelbare hernieuwbare productie (wind, zon)
. Niet-vervuilende energiebron die geen water verbruikt en geen brandstoffen nodig heeft
. Beperkte milieu-impact omdat de meeste technische installaties zich ondergronds bevinden."
- Belangrijkste voordelen zijn daarom: kan zeer snel opgestart worden en weer afgesloten worden van het elektriciteitsnet, en zeer milieuvriendelijk
- Nadelen: niet overal toepasbaar (i.v.m. het stuwmeer bij voorkeur in een bergachtige omgeving), de capaciteit is beperkt.
- Grote stukken Nederland worden aan het water teruggegeven dus mogelijk kan een nuttige combinatie tussen waterberging, recreatie en pompcentrales plaatsvinden. 
Wellicht is er in Zuid-Limburg een centrale met groot spaarbekken te realiseren. Na de Deltawerken en Ruimte voor de rivier kunnen we toch wel een groot Bekken van Limburg bouwen voor ongeveer de meest milieuvriendelijke manier van grootschalige energie-opslag.
- In Vianden (Luxemburg) staat al sinds 1964 een spaarbekkencentrale. Er is een kunstmatig meer van 8 km lang met een capaciteit van 6 miljoen m3.
- In Coo (België) staat al sinds 1972 een spaarbekkencentrale met een capaciteit van ruim 1 GW. 
- Zie eventueel opslag van energie in grote "tanks" onder water.

Afb. SEO, VVV Vianden, Jos Hessels.
Eng. hydro-electric plant with upper and lower reservoir

Bron: getijden, getijdencentrale, getijdenenergie (turbines en generators)

- Getijdenenergie: het verschil in eb en vloed ("verval") wordt gebruikt om via turbines en generators elektriciteit op te wekken, analoog aan de situatie van een stuwmeer bij een bergcentrale. 
- Bij vloed stroomt het zeewater via een turbine in een "lager" gedeelte waarbij de generator deze beweging omzet in een elektrische stroom. Het lagere gedeelte wordt langzaam gevuld tot een "hoger gedeelte".
- Bij eb stroomt het water via turbines van het inmiddels "hogere" gedeelte naar zee.
- Hoe groter het getijdeverschil des te meer economisch is de centrale. Om nuttig te kunnen werken, moet het getijdeverschil bij voorkeur 6 meter of meer zijn. In Nederland werkt een getijdecentrale dus eigenlijk niet.
- Wat betreft installatie zijn er grofweg twee typen turbines: horizontaal draaiend en verticaal draaiend (als een soort onderwaterdraaideur).
- De bekendste getijdencentrale staat in St. Malo op de rivier de Rance in Bretagne waarbij het verschil tussen eb en vloed gemiddeld ca. 9 meter is, met 24 turbines van elk 10 MW, een stuwbekken van 20 km2 (nuttig volume 720 miljoen m3) en een debiet van 15000 m3/s.
- Bij de Grevenlingendam is een staalconstructie geplaatst door het Tidal Technology Center Grevelingendam (TTC-GD). Met 3 testgoten geeft dat 3 ontwikkelaars de mogelijkheid hun producten te testen/certificeren/valideren/demonstreren in een reële situatie. (Met dank aan Techniek & Wetenschap TW 2019-12)
- Een variant van de getijdencentrale is de Hydroring die met magnetische lagers werkt waardoor minder wrijving ontstaat; Hydroring schijnt ook een minder visonvriendelijke variant te hebben.
- De dynamische getijdencentrale (dynamic tidal power, DTP) is een interessante variant van de normale getijdencentrale: met een zeer grote T-vormige dam loodrecht op de kust moet (dynamisch) een kunstmatig verschil in waterpeil bereikt worden waardoor turbines in combinatie met generatoren elektriciteit kunnen opwekken.
- Een andere vorm van getijdencentrale is Tidal Lagoon Power (TLP): een kunstmatig meer in zee waar een klein gedeelte van de dijk turbines bevat die het eb- en vloedverschil gebruiken om energie op te wekken. Zo'n meer ontstaat bijvoorbeeld wanneer "Schiphol-in-zee" gebouwd wordt: toe- en afvoerwegen naar de nieuwe luchthaven via een breed stuk nieuw land (via een dijk is alstig met stormen en hoog opspattend zeewater) en recreatief gebruik van het zeemeer zelf, eventueel een kraamkamer van energieprojecten in en om het zeemeer (algen, golfslag, "blue batteries" en andere projecten die maar niet van de grond komen). Tidal Lagoon Power geeft een invulling zoals die bij Swansea gebouwd kan worden.
- Om te vermijden dat vissen vermalen worden in de turbine, is het belangrijk een extra uitstroom/instroomopening (zonder turbine) te hebben waar de vissen naar toe worden geleid.
- De getijdencentrale wordt soms "blue turbine" genoemd, wat nogal verwarrend is omdat blauwe energie de energie is die ontstaat uit het verschil tussen zoet en zout water.
- Een andere vorm van een "getijdencentrale" is die gebruik maakt van de stroming van het zeewater. Zie hieronder bij bron "stromend water".

principe getijdencentrale:

de "dynamische" getijdencentrale:

tidal lagooon power:

- Tekening uit het werkstuk over waterkracht van Filip Doucé en Annick Dexters, foto van de barrage op de Rance bij St. Malo in Bretagne van Andrea Brewée en een foto van Simec Atlantis Energy.
Eng. tidal power (plant), tidal turbines

Bron: stromend water riviercentrale; "zeecentrale"; "windmolen onder water"; soms een soort getijdenenergie (turbines en generators)

- Vergelijkbaar met de getijdenenergie maar meestal slechts één kant op: de stroming van het water wordt gebruikt om turbines aan te drijven.
- Hoeveel elektrische energie riviercentrales produceren, hangt af van de hoeveelheid water die door de rivier stroomt.
- Riviercentrales hebben vrijwel geen watervoorraad die schommelingen door regen, droogte en smeltwater opvangt en kunnen dus alleen toegepast worden in rivieren waar altijd een redelijke stroming is en die altijd veel water bevatten.
- De "zeecentrale" SeaGen van Sea Generation Ltd. maakt gebruik van de stroming van zeewater. De centrale van de afbeeldingen hieronder levert 1,2 MW (geïnstalleerd april 2008). Ook hierbij spelen de getijden met snelle waterstromen uiteraard een belangrijke rol.
- Een aardig (privé)generatortje is de Hydrocat, die als een bootje (een kleine catamaran) in het water ligt en door het draaien van een waterrad stroom op kan wekken.

principe riviercentrale, zeecentrale:

Bron: stromend water golfslagcentrale, golfcentrale (turbines en generators)

- Golfenergie of golfslagenergie is de energie die ontstaat door de golfslagbeweging om te zetten in elektriciteit.
- Golfenergie wordt nog zeer zelden toegepast maar het potentieel is vergelijkbaar met windenergie (bij voorkeur toegepast op/in een oceaan omdat een grotere golf beweging meer energie levert).
- Er waren verschillende methoden waarmee geëxperimenteerd werd.
- Bij European Marine Energy Centre ( EMEC) Orkney, Scotland, is de eerste Pelamis geïnstalleerd (750 kW), een prototype.
- In de oceaan bij Portugal zijn een aantal Pelamis golfslag-"slangen" geïnstalleerd die in een operationele fase elk 750 kW energie (kunnen) opwekken, samen goed voor 2,25 MW. 
- Het bedrijf dat de Pelamis golfslagslangen (Pelamis Wave Energy Converters) bouwde en exploiteerde kwam in financiële moeilijkheden en moest de golfslangen voor symbolische bedragen verkopen aan andere bedrijven.
- Een andere manier om van de golfslag gebruik te maken: laat de op- en neergaande beweging van lege tonnen die in zee dobberen een hydraulische pomp aandrijven, die een generator aandrijft. 

golfslag, wave power, pelamis:

Eng. wave power

Bron: zoutverschil water (blauwe energiecentrale)
- centrale voor osmose
- centrale voor omgekeerde elektrodialyse "omgekeerde osmose")

- Zie bij blue energy.
- Osmose: de eerste techniek gebruikt een tank met aan een kant zeewater en aan de andere kant zoetwater, gescheiden door een membraan dat alleen water door kan laten, geen zout. Door osmose heeft het water de neiging om overal dezelfde zoutconcentratie te verkrijgen waardoor er zoet water door het membraan naar het zeewater stroomt. Met het hoogteverschil/drukverschil dat zo ontstaat, wordt mbv. een turbine energie opgewekt.
- "Omgekeerde osmose": de tweede techniek gebruikt ook een membraan maar dit membraan laat alleen positief of alleen negatief geladen deeltjes door. Hier passeren dus juist de zoutionen het membraan. Deze techniek lijkt veel efficiënter en zou in de toekomst commercieel toepasbaar moeten zijn. Aan de kant waar de negatieve ionen het zoute water verlaten en in zoet water komen ontstaat een negatieve potentiaal, terwijl aan de kant waar de positieve ionen het zoute water verlaten en in het zoete water komen een positieve potentiaal ontstaat. Het potentiaalverschil dat wordt veroorzaakt kan direct gebruikt worden voor energieopwekking. De figuur  toont het principe. Een installatie zal bestaan uit een opeenstapeling van modules, zo groot als een zeecontainer met elk een vermogen van 250 kW (zo wordt verwacht).
- Overal waar rivieren in zee stromen of meren aan zee grenzen, bijvoorbeeld bij de Afsluitdijk, is blauwe energie mogelijk. Er is dus een enorme beschikbaarheid van zoet en zout water. 
- Het afvalproduct is brak water dat naar het zeewater wordt geleid. De vorm van energieopwekking levert daardoor geen echte verontreiniging.  
- Blauwe energie is nog in het proefstadium. Vooral de kosten en de duurzaamheid van membranen zijn bepalend voor het slagen van deze vorm van energieopwekking.
- Ook de energie van een waterkrachtcentrale zou met de term blue energy aangeduid kunnen worden, maar de term heeft eigenlijk uitsluitend betrekking op de via osmose opgewekte energie.
- Bij capacitieve omgekeerde dialyse (capacitive reverse electrodialysis CRED) verkeert nog in het proefstadium (2014). "Bij CRED worden capacitieve, poreuze elektroden toegepast waardoor geen chemische reacties plaatsvinden en het rondpompen van elektrodevloeistof niet nodig is". "Om te voorkomen dat de elektroden verzadigd raken, worden periodiek het zoute en het zoete water omgewisseld evenals de richting van de elektrische stroom". De capacitieve omgekeerde dialyse moet een ebtere prestatie leveren dan de"normale omgekeerde elektrodialyse.

principe blauwe energie:

- Met dank aan o.m. Kema (DNVGL Energy) en Techniek & Wetenschap (Technisch Weekblad).
- Zie ook de pdf van Anton Kalsbeek en Jeroen Leliveld.
Eng. m.b.v. osmose: pressure retarded osmosis (PRO); m.b.v. "omgekeerde osmose": reverse electrodialysis (RED)

Bron: afvalwarmte of afval-elektriciteit, warmtekrachtkoppeling, warmtekrachtcentrale (wkk-centrale, wkc)

- De warmte die bij elektriciteitscentrales (of andere bronnen) vrijkomt, kan worden toegepast voor bijvoorbeeld stadsverwarming of de tuinbouw. Dus: wkk is de methode waarbij restwarmte die bij elektriciteitsproductie vrijkomt nuttig gebruikt wordt.
- Afhankelijk van de situatie, de omvang van het bedrijf, de grootte van de vraag e.d. kan een verschillende technologie worden toegepast. 
- De te veel geproduceerde elektriciteit wordt geïnjecteerd in het distributienet, de warmte (stoom of warm water) daarentegen is bestemd voor lokaal industrieel gebruik.
- Om warmteverlies door transport te vermijden kunnen bij wkk elektriciteit en warmte tegelijkertijd ook bij de verbruiker worden opgewekt; de warmtevraag staat normaal gesproken voorop bij wkk, zodat warmteverliezen nauwelijks voorkomt.
- We spreken van mini of micro warmtekrachtkoppeling (mini-wkk of micro-wkk) voor lokale toestellen in woningen tot maximum 10kW.
- Deze energievoorziening is "groen" te noemen omdat aardig wat energie bespaard wordt en eigenlijk voor zover niet van fossiele brandstof gebruik wordt gemaakt bij de productie van de elektriciteit, bijvoorbeeld in combinatie met biogas.
- Afbeeldingen rechtsboven: de wkk-centrale "De giraffen" in universiteitscomplex de Uithof Utrecht van architect Liesbeth van der Pol was winnaar van de Nationale Staalprijs 2006 in de categorie Industriebouw. De jury roemde "de verbluffende logica waarmee de buitenhuid tevens de dragende functie vervult".
Een wwk-centrale wordt ook wkc genoemd: warmtekrachtcentrale. De term WKC-STEG staat voor WarmteKrachtCentrale middels SToom- En Gasturbine (STEG, ook wel Combined Cycle Gas Turbine CCTG genoemd). Een STEG-centrale heeft een rendement van ca. 55%, hoog in vergelijking met normale centrales van 37%.
De WKC-STEG bij Diemen maakt stoom en stroom, stoom voor verwarming en warm water en stroom als elektriciteitsvoorziening; deze energiecentrale haalt theoretisch een rendement van 86%, zeer hoog in vergelijking met de normale centrales.
- Voor wkk's micro-wkk's zie bij virtuele centrale.

vergelijking traditionele opwekking energie en wkk:

wkk-centrale uithof, utrecht, cortenstaal, arch. dok architecten, foto jan derwig:

- Met dank aan o.m. Engie Electrabel, Techlink (Fedelec), Pieters Bouwtechniek, Dok architecten.
Eng. combined heat and power (CHP)

Bron: (micro)centrales, virtuele centrale (Virtual Power Plant, VPP) ("smart grid")

- Basis vormen decentraal (lokaal) opgestelde micro-centrales (micro-wkk's, thuiscentrales, HRe-ketels) die in een netwerk hun teveel aan elektriciteit (of teveel aan warmte omgezet in elektriciteit) aan het elektriciteitsnet leveren.
- "Grote aantallen micro-wkk’s die aan het elektriciteitsnet terugleveren kunnen samen met duurzame bronnen en grotere wkk-installaties worden opgenomen in een digitaal netwerk en centraal worden aangestuurd. Dit wordt aangeduid als een virtuele centrale." Een andere naam voor een dergelijk netwerk is "smart grid", Prof. Marija Ilic van de TU Delft (faculteit Techniek, Bestuur en Management) zegt hierover: "Elektriciteitsnetwerken veranderen van gecentraliseerde netwerken in smart grids met ingebedde intelligentie en waarin een deel van de beslissingen wordt genomen door de gebruikers". Het is belangrijk dat de computersystemen van de juiste "beslissingen" nemen bij het toewijzen van toegang op het netwerk, evenals het afsluiten daarvan. "Uiteindelijk gaat het erom tegelijkertijd zowel de betrouwbaarheid als de efficiëntie van het net te verbeteren."
- Voor- en nadelen van de virtuele centrale moeten nog in de praktijk worden onderzocht.
- Er gaat geen energie meer verloren bij de productie van stroom (overcapaciteit, warmteverlies naar rivieren en zeeën).
- Er wordt fors bespaard op de kosten voor het transport van elektriciteit.

uitbeelding van combinatie van energiebronnen en een smart grid:

- Met dank aan Planbureau voor de Leefomgeving en Techniek & Wetenschap (Technisch Weekblad).
- Zie verder bij smart grid
- Zie ook HRe-ketel.

Bron: waterstof, in combinatie met andere bronnen  van (groene) energie (methanol, ammoniak)

- Het grote euvel bij bijvoorbeeld zonnepanelen en windenergie is dat de energie bij overproductie verloren gaat; zonnepanelen worden (tijdelijk) van het net afgesloten en windmolens stoppen met draaien. Ook de traditionele centrales produceren vaak een teveel aan elektriciteit. 
Opslaan van elektriciteit in accu's is duur, van zeer beperkte capaciteit en niet zeer snel in het leveren van veel energie (een combinatie van accu's en ultracapacitors kan wellicht de snelheid van leveren verhogen).
Wanneer energiebronnen ervoor zorgen dat (bij een teveel aan energie) waterstof wordt aangemaakt en wordt opgeslagen, dan is waterstof een goede "accu". 
Proces: duurzaam opgewekte energie wordt gebruikt om water te splitsen in waterstof en zuurstof. 
Met brandstofcellen of een stoomturbine kan het waterstof weer voor elektrische energie zorgen. Zeer efficiënt is het proces nog niet. Vooral het comprimeren tot vloeibare waterstof en het omzetten naar elektriciteit verdienen aandacht om te verbeteren.
- Met waterstof kan bijvoorbeeld ook methanol of ammoniak worden gemaakt dat in de procesindustrie gebruikt wordt of in vloebare vorm opgeslagen kan worden in grote tanks waar nu olie in bewaard wordt (alleen is ammoniak corrosiever dan olie). Proces: het duurzaam aangemaakte waterstof reageert met stikstof uit de lucht tot ammoniak (NH3). Opslag en transport van ammoniak kan gekoeld of onder druk plaatsvinden, ook voor langere termijn. Energie ontsaat door verbranden van ammoniak; dat geeft in principe alleen stikstof en water als afvalproducten. 
- Voordelen van opslag van "energie" in ammoniak zijn:
.. vloeibaar ammoniak bevat per liter meer waterstof-atomen dan conventionele vloeibare waterstof
.. ammoniak is gemakkelijker op te slaan en gemakkelijker te transporteren.
- Nadelen van opslag "energie" in ammoniak zijn:
.. een lek met ammoniak is slechter voor milieu ("mest") en omgeving (stank) dan een lek met waterstof
.. bij eventueel verbranden van ammoniak (bijvoorbeeld bij boten of vrachtverkeer) moet uitstoot van NOx vermeden worden (alleen N2 en H2O mogen vrijkomen).
- Huidige gasnet geschikt te maken voor waterstof (uit Energiegids 2018-10).
- Zie Hyet Hydrogen (High Yield Energy Technology).

Bron: afvalwater

- Een methode die bij een waterzuiveringsinstallatie (rwzi, rioolwaterzuiveringsinstallatie) wordt toegepast: het afval uit de zuiveringsslag wordt gebruikt voor het opwekken van energie die o.m. door de rwzi zelf wordt gebruikt. (Verder kan er hergebruik van mineralen zijn en wordt de rwzi een soort grondstoffenfabriekje.)
- Slibgistingsproces. Tijdens het proces van slibgisting ontstaat in de slibgistingstank biogas (methaangas), wat voor een groot deel toegepast kan worden voor het opwekken van energie.

hoe een slibgistingsproces ook een mooie vorm kan hebben, rioolwaterzuivering hengelo (bron foto onbekend; discl.):

- Riothermie is de term die gebruikt wordt voor het halen van energie uit afvalwater in de riolen: met een warmtewisselaar kan het temperatuurverschil tussen het afvalwater (ca. 23 graden C) en het riool ('s winters ca. 6 graden C) worden gebruikt om energie terug te winnen.

Bron: wind (via vliegtuigje o.d. aan kabel)

In de hogere luchtlagen is meer wind dan laag bij de grond. Wanneer we die wind benutten door een zweefvliegtuigje aan een kabel door de wind voort te laten bewegen, dan kan die energie omgezet worden in elektriciteit. Een dergelijk systeem wordt wel een airborne wind energy system genoemd; airborne heeft hier de betekenis van "bewegen in de wind". 
Voor meer info zie Ampyx Power.

klik op de afbeelding voor een kort fimpje (ampyx power):

Bron: kolencentrale (steenkool) met afvang van CO2, NOx e.d. (zelfde geldt voor aardgas uit andere landen dan Nederland)

- Voor veel "groenen" is belangrijk dat er weinig of geen CO2 bij de productie van elektriciteit ontstaat. Natuurlijk zijn steenkool en aardgas fossiele brandstoffen en daarom niet echt "groen" genoemd, maar CO2 en andere "schadelijke" stoffen kunnen worden afgevangen en opgeslagen.
Afvang en opslag van CO2 wordt CCS genoemd (Carbon Capture and Storage). 
- Bij de traditionele CCS wordt CO2 uit de verbrandingsgassen in de grond gepompt, bijvoorbeeld in diep gelegen oude aardgaslagen. Ondiepe lagen kunnen beter niet worden toegepast omdat de bevolking, met reden, daar fel tegen gekant is. Men is bang dat het CO2 vrij kan komen. Hoewel CO2 alleen in zeer grote hoeveelheden en onverdund gevaarlijk is, is deze reactie toch begrijpelijk. Opslag in oude aardgaslagen kan echter geen kwaad.
- CO2 kan ook worden gebruikt om andere stoffen te maken, bijvoorbeeld magnesiumcarbonaat (in combinatie met olivijn?) of, in combinatie met andere stoffen, waterstof.
- CCS maakt energie iets duurder, maar de bedrijfszekerheid, continuïteit en het ontbreken van nucleaire risico's, zoals bij kernenergie, zijn positieve aspecten.
- CCS kost uiteraard geld, maar de grote voordelen zijn:
. van steenkool en aardgas: aan- en afschakelen van de centrale is vrij eenvoudig, dus steenkool of aardgas is goed te combineren met de wispelturige productie van elektriciteit van zonnepanelen en windmolens
. voordeel van steenkool: er is nog voor honderden jaren steenkool aanwezig is en de winning veroorzaakt eigenlijk nooit aardbevingen. 
. voordeel van aardgas: minder belasting voor het milieu (minder CO2 af te vangen nodig e.d.)
. voordeel van aardgas: als bij de winning van aardgas in Groningen gelijktijdig CCS was toegepast in de (niet meer gebruikte) aardgaslagen, dan zouden waarschijnlijk de aardbevingen niet hebben plaatsgehad of met veel minder gevolgen.
. nadeel van steenkool en aardgas: moet worden ingevoerd.
- Argumentenkaart CO2-afvang en opslag (CCS) van CATO (document uit 2010 maar nog steeds actueel als er niets gedaan wordt om CO2 af te vangen of op te slaan) .

Bron: kernenergie, energie ontstaan door kernsplijting of kernfusie

- Niet de groenste optie uiteraard (is het eigenlijk wel groen?). Begrijpelijk zijn de redenen waarom veel mensen fel tegen kernenergie zijn, maar het blijft een optie als alternatief voor fossiele energiecentrales.
- Voordeel: 
. redelijk goedkope elektriciteit
- Nadelen: 
. probleem kernafval
. niet snel op- en af te schakelen (wanneer er plotseling een tekort resp. overschot aan elektriciteit is door windmolens en zonnepanelen), dus als aanvulling op groene, onregelmatig geproduceerde elektriciteit is het eigenlijk een minder goede optie (overigens, een overschot aan elektriciteit kan bijvoorbeeld ook weer opgeslagen worden in accu's, centraal maar ook lokaal in woningen e.d., of er kan waterstof mee worden aangemaakt)
. door onderhoud en foutjes (scheurtjes in de mantel e.d.) staan veel centrales voor zeer lange tijd stil
. aanschaf is zeer duur (tenminste: in Europa en de VS; in Rusland en Azië kan het blijkbaar makkelijker en goedkoper)
. bouw duurt zeer lang
. er zijn weinig ongelukken geweest met kerncentrales, maar als die er zijn, geeft het veel problemen en zorgen en kosten (de vraag blijft of je in het drukke West-Europa kerncentrales moet plaatsen)
. Nederlandse kennis over kerncentrales is voor een deel weggeëbd
- Kernfusie blijft voorlopig nog een ideaal en utopie.

Bron: oppervlaktewater (aquathermie; de warmte of koelte halen uit rivier, kanaal, andere waterloop, meer, diepe plas; eventueel gracht of singel)

- Aquathermie is "thermische energie uit oppervlaktewater, kortweg TEO, is warmte en koude die aan het oppervlaktewater onttrokken kan worden."
- Aquathermie is te beschouwen als een grote, open variant van warmte- en koude-opslag (wko). 
- Oppervlaktewater vanaf 0 graden C is, mits in grote hoeveelheid beschikbaar, te gebruiken als bron van "groene energie". 
- Door het water aan te zuigen en door een warmtewisselaar te leiden kan er warmte (of koelte) aan het oppervlaktewater worden onttrokken.
- Voordelen: 
. beperkte ruimte (zonnepanelen en windmolens e.d. nemen veel ruimte in)
. altijd beschikbaar (mits het grote water aanwezig is uiteraard)
. door stroming enigszins positief op de waterkwaliteit ('s zomers wordt het oppervlaktewater juist warmer, omdat de warmte uit het gebouw aan het water wordt afgegeven; wanneer water uit een diepe plas wordt gezogen kan dit koudere water mogelijk voor een lichte temperatuurdaling zorgen van het water bovenin de plas, mits niet teveel opgewarmd door de koelactie).
- Nadelen:
. er moet een groot open water in de buurt zijn (singels e.d. alleen als die met elkaar verbonden zijn)
. de apparatuur vraagt elektriciteit (dus bij voorkeur combineren met pv-panelen)
. handig wanneer er een van een niet al te groot water gebruik wordt gemaakt, omdat de warmte die er 's zomers in wordt gevoerd dan (hopelijk) deels behouden blijft om 's winters gebruik van te maken
. het water moet niet al te klein zijn omdat een te hoge temperatuur 's zomers slecht is voor plant en dier
. door de vrij lage temperatuur is verwarming vrijwel uitsluitend geschikt voor zeer goed geïsoleerde gebouwen met lage temperatuur verwarming (ltv)
. om de levering van warmte en koude onafhankelijk te maken van het seizoen, wordt meestal gebruik gemaakt van warmte- en koudeopslag (wko) in de bodem; dit maakt het geheel complexer, alleen geschikt voor grote projecten en aanschaf/installatie aanzienlijk duurder.

Bron: potentiële energie of "opslag energie voor later gebruik"

- Opmerkingen vooraf: 
. grootschalige opslag van energie is noodzaak wanneer vrijwel uitsluitend gebruik wordt gemaakt van windenergie en zonne-energie
. opslag van energie is eigenlijk alleen nuttig als er veel energie teveel wordt geproduceerd of in ieder geval tijdelijk goedkoop is; het lijkt er wel op dat dat met windmolens en zonnepanelen ooit zal gebeuren, maar het is niet duidelijk of dat voldoende zal zijn om de opslag economisch te verantwoorden (bijvoorbeeld alleen in de stormachtige nachten en zonovergoten dagen wordt er teveel elektriciteit opgewekt)
. bij nog-niet-bewezen technieken is de schaalbaarheid van de testfaciliteit een belangrijk gegeven (is een kleine test voldoende om een veel grotere omvang waar te kunnen maken). 

- Directeur haveninnovatie Rob Stikkelman van de TU Delft in Ensoc Magazine (eind 2014; waarschijnlijk uitsluitend voor industriële toepassingen omdat voor woningen deze optie alleen zinvol is in de zomer): "We hebben onderzocht welke opties wel rendabel zijn, maar dat zijn er heel weinig. De enige optie die overblijft is het omzetten van elektriciteit in warmte of stoom. Dat is economisch rendabel en de enige serieuze aantrekkelijke optie. Een elektrische boiler kan stoom aanmaken op een goedkope manier. De boiler is niet duur, waardoor een investering van slechts 50.000 tot 100.000 euro nodig om 1 MW om te zetten. Dat is interessant vergeleken met een investering van 1 miljoen euro per MW of meer bij andere opties."

- Door het oppompen van water in een stuwmeer fungeert het water als een vorm van "potentiële energie" (zie wateraccumulatie bij waterkrachtcentrale en bij pompcentrale voor reële mogelijkheden). Bij een teveel aan elektriciteit wordt water vanuit het IJsselmeer in het Markermeer gepompt en bij een tekort aan elektriciteit stroomt het water weer naar het IJsselmeer, langs een turbine die elektriciteit opwekt. Het Plan Lievense benut het Markermeer als buffer, een briljant plan uit 1981 van Luc Lievense (1924-2015). 
Als het ons lukt een groot stuwmeer hiervoor te kunnen bouwen (waarom zou dat niet lukken?), dan is dit veruit de eenvoudigste, goedkoopste en milieuvriendelijkste manier van energie-opslag.

vullen stuwmeer als energie-opslag (zie stromend water, waterkrachtcentrale):

- Een variant van het stuwmeer: mogelijk kunnen oude mijnen als buffers dienen voor water. Wanneer er teveel elektriciteit wordt opgewekt kan water uit de mijn worden gepompt naar een hoger gelegen bassin (dat bassin moet dan wel zeer omvangrijk zijn en ook nog even gebouwd worden...). Bij een tekort aan elektriciteit kan het water uit het bassin naar de lager gelegen mijn stromen terwijl een turbine elektrische stoom opwekt. Daarvoor moet wel ruimte zijn voor het hoger gelegen bassin... (in Nederland bijna altijd op vrijwel niveau nul).

- Een geografisch wat beperkt toepasbare methode kan warmte-koude-opslag (wko) zijn. 

- Een eveneens nogal beperkte capaciteit heeft de warmtebuffer van de warmtekrachtkoppeling (wkk).

- Toepassen van faseovergangsmaterialen (phase change materials PCM) om bij een teveel de energie in "vloeibare vorm" op te slaan om later, op het gewenste moment, bij afkoeling de geproduceerde warmte weer te gebruiken. Voordeel is dat relatief veel energie opgeslagen kan worden in een kleine ruimte. Nadeel is dat warmte weer omzetten naar elekriciteit helaas niet zo eenvoudig is, en niet goedkoop.

- Een methode voor opslag van elektriciteit kan zijn door water m.b.v. elektriciteit om te zetten in waterstof of door CO2 en water om te zetten in methaan. Wanneer elektrische stroom nodig is, wordt het gas weer toegepast om elektriciteit op te wekken. Het opslaan elektra in de vorm van gas (Power-to-Gas, P2G) is vooralsnog eenvoudiger dan het opslaan van elektriciteit zelf. 
Dit kan waarschijnlijk voor Nederland de gemakkelijkste en meest schaalbare oplossing zijn! (Omdat we nu eenmaal stuwmeren of andere opslagmedia ontberen om elektriciteit in op te slaan.) Power-to-gas-installaties geven het elektriciteitsnet de flexibiliteit die nodig is wanneer te weinig elektriciteit uit zon en wind wordt verkregen: een P2G-installatie, dan eigenlijk een Gas-to-Power-installatie, kan vrijwel meteen elektriciteit leveren. 
Met (een teveel aan) groene stroom van bijvoorbeeld windmolens en zonnepanelen kan water gesplitst worden in waterstof (H2, aan de min-pool) en zuurstof (O2, aan de plus-pool). Het waterstof kan eenvoudig getransporteerd worden door het aardgasnet en opgeslagen worden in oude aardgas-"bellen". 
Zie ook bij waterstof.

- Er zijn ook zonnepanelen die direct waterstof uit water produceren (rendement 15%; onderzoek KU Leuven, 2019).

- Bij een zonnetoren kan de centraal opgevangen hitte worden doorgegeven aan keramische kogeltjes van ca. 1 mm diameter. De temperatuur van de kogeltjes kan rond de 1000 graden C worden, waardoor veel warmte kan worden opgeslagen. De rotatiesnelheid van een zonnecentrifuge zorgt ervoor dat de hitte gelijkelijk verdeeld wordt over de kogeltjes. Voordeel van warmteopslag in deze kleine bolletjes is dat die veilig is, de kogeltjes overal beschikbaar zijn en gemakkelijk toegepast kunenn worden.

- Opslag van energie onder water in "tanks" (ondergrondse hydro-electric plants). Een speciale manier van het "opslaan van energie" bij een overschot aan energie is het wegpompen van water uit opslagtanks in zee, die zich op 400 tot 800 m diepte bevinden. Wanneer energie nodig is, wordt er door een klep in de opslagtank te openen water toegelaten, waardoor het stromende water een turbine aandrijft die elektriciteit levert. Het overschot aan energie van windparken op zee, kan zo "eenvoudig" worden opgeslagen. De diepte van 400-800 m is noodzakelijk om een goede druk van het water op de turbine te hebben. Voordeel is dat de methode goed opschaalbaar is: als er vaker meer overschot aan energie is, kan er een tank worden bijgeplaatst. Toevoer en afvoer van lucht is nodig om het water uit en in de tank te laten lopen.
Opmerking: op Malta is een test gedaan (2017-2019) door o.m. de Universiteit van Malta met een vat op de bodem van de zee (slechts 150 m diep!) en een tweede vat net onder het oppervlak van de zee. Het principe is vrijwel hetzelfde als hierboven vermeld. Voor iets meer info over deze offshore energy storage technology: FLASC. ("Het is nu aan de mensen van FLASC om van een prototype (small scale) naar een demonstratie model (large scale) te gaan." DNV-GL vindt de techniek uitvoerbaar, dus hopelijk horen we er meer over.)

pompcentrale en opslagtanks vrij diep in zee:

- Er zijn pilots om energie in de vorm van samengedrukte lucht onder de grond op te slaan, bijvoorbeeld in oude zoutkoepels. Deze methode wordt wel de Compressed Air Energy Storage genoemd en wel de soort Constant Volume Storage (het volume van de oude zoutkoepel wijzigt niet, wel de druk van de lucht die erin samengeperst is).

- Een variant van de samengedrukte lucht is Liquid Air Storage: met teveel aan elektrische energie wordt lucht afgekoeld tot vloeibare lucht en opgeslagen in lagedruk-tanks. Wanneer elektrische energie nodig is, laat men de lucht ontsnappen die een turbine aandrijft en elektriciteit opwekt (de gasvormige lucht neemt 700 keer zoveel ruimte in als vloeibare lucht). Het economisch nut van deze methode is door de goede schaalbaarheid vrij eenvoudig en goedkoop te onderzoeken. Zie verder bij Highview Power.

- Een andere, theoretische manier om bij een energieoverschot potentiële energie op te wekken, is een gigantisch blok aan een hijskabel in een diepe mijnschacht op te trekken. Bij het dalen kunnen de afrollende hijskabels via een generator elektriciteit opwekken. Waarschijnlijk levert dit onvoldoende op. Wanneer de mijnschacht 1000 m diep is en het blok 10.000 kg weegt, is er aan potentiële energie beschikbaar: Ep = m*g*h = 10000*10*1000 = 100 MJ. Omdat 1 kWh overeenkomt met 3,6 MJ heeft het systeem in dit voorbeeld slechts ca. 30 kWh aan opslagcapaciteit... Om 10 MWh aan opslagcapaciteit te hebben (waar sommigen aan denken), is bij een diepte van 1000 m een blok nodig van 3,6 miljoen kg (36.000 ton); bij 1500 m diepte een blok van 2,4 miljoen kg (24.000 ton). Vrij zinloos dus om ons hierop te concentreren: deze vorm van opslagcapaciteit van energie is zeer klein.

- Theoretisch kunnen ook zeer omvangrijke accu's worden toegepast of een zeer groot aantal kleinere accu's. 
"Gebruik de accu's van elektrische auto's" wordt wel eens geopperd (vaak door milieumensen en zelfs Tennet), maar die methode bevat forse onzekerheden en is daarmee in praktisch opzicht onuitvoerbaar. Een paar problemen bij het gebruik van de accu's van elektrische auto's: 
. alleen elektrische auto's die bij een laadpaal staan (privé of openbaar) kunnen terugleveren aan het net en dat zijn er niet zo heel veel 
. de accu is eerder uitgeput door veelvuldig afnemen en terugleveren van elektriciteit (wellicht na 3 jaar al uitgeput) en een nieuwe accu is nog steeds zeer prijzig
. terugleveren gaat niet voor dezelfde prijs als van het net betrekken (als terugleveren minder opbrengt dan afnemen van het net is de lust om terug te leveren snel voorbij)
. onduidelijk is hoeveel auto's kunnen leveren aan het net (terugleveren vereist een ander soort batterij)
. de eigenaar moet bereid zijn elektriciteit terug te leveren (met alle onzekerheden moet er fors winst zijn voor de eigenaar wil die daar toestemming voor geven)
. prijsdifferentiatie betekent plotseling koppelen en loskoppelen waarmee het een gecompliceerd geheel wordt.

Voor het openbare net is lokale opslag in accu's (bijvoorbeeld één forse accu per woning) gunstiger dan centrale opslag in zeer omvangrijke (aantallen) accu's, omdat er in het laatste geval ook veel van het net wordt gevraagd: steeds distibueren en ontvangen. Twee aspecten: 
- niet elke woning genereert zelf elektriciteit dus die inzet kent toch beperkingen
- zolang de prijs van zo'n accu (onder de 10 kWh) nog ca. 9.000 euro is (situatie 2019, incl. installatiekosten en btw), zullen niet veel particulieren overgaan tot aanschaf; hoewel, volledige subsidie van bijvoorbeeld 3 miljoen accu's kost (geen btw want dat is natuurlijk onzin bij volledige subsidie) 9.000 - 21% = ca. 7000 euro dus ca. 21 miljard euro en over 10 jaar verspreid is dat evenveel als het afschaffen van de dividendbelasting ons gekost zou hebben (ca. 2 miljard euro/jaar), en dan kunnen we in de daaropvolgende jaren langazaaaan de rest van accu's voorzien... Trouwens, de accu's worden steeds goedkoper en met meer capaciteit. 

- Voor een aantal soorten energie-opslag zie ook Energy Storage Association.

Résumé: een combinatie van (groene) energiesoorten

Een combinatie van energiesoorten kan de nadelen van de gebruikte systemen ondervangen, bij weinig vraag naar elektriciteit of extreem veel opwekking van elektriciteit (meestal van windturbines of pv-panelen) kan deze elektriciteit opgeslagen worden, in welke vorm dan ook, zie potentiële energie (energie-opslag). 

decentrale infrastructuur: meer maatwerk op lokaal niveau (mede dankzij de smart grids):

uitbeelding van combinatie van energiebronnen en een smart grid:

Met dank aan o.m. Lievense | WSP adviseurs en ingenieurs.

Zie ook de bouwmarkt Eco-logisch, Groene stroom bij Energiewijzers van Energievergelijk.

Verg. grijze stroom, energiebesparing.