Er zijn in Nederland regelmatig windstille bewolkte dagen. Hoe is dan toch een toekomst met 100% groene energie mogelijk?

Groene (duurzame) energie is snel in opkomst. In 2015, het jaar dat het klimaatakkoord van Parijs werd afgesloten, wekte Nederland 8% van zijn elektriciteit op uit zon en wind. In 2024 was dit toegenomen tot 45% [1]. Dat is een goede stap in de verduurzaming van Nederland, maar we zijn er nog lang niet. In het Klimaatakkoord [2] is het doel gesteld om in 2030 minimaal 70% van de elektriciteit uit duurzame bronnen te halen. Ook belangrijk: we hebben het hier over elektriciteit, en niet over alle energie. In 2022 was slechts 18% van de energie die we in Nederland gebruikten elektriciteit [3], het grootste deel van de energie komt nog altijd uit het verbranden van fossiele brandstoffen als olie en aardgas. Nederland moet daarom nog grote stappen zetten wat betreft elektrificatie (meer doen met elektriciteit, in plaats van met andere vormen van energie).

Hoewel zonne- en windenergie op termijn het belangrijkste onderdeel moeten worden van de Nederlandse energievoorziening, zullen ze niet de enige energiebron zijn in de toekomst. Voor sommige toepassingen, bijvoorbeeld in de chemische industrie, is elektriciteit waarschijnlijk geen optie. Daar zullen we in de toekomst gebruik maken van bijvoorbeeld CO₂-neutrale biobrandstoffen en -grondstoffen [4]. In dit artikel richten we ons verder wel op zonne- en windenergie, omdat dit naar verwachting [2, 4] de belangrijkste energiebron zal worden en de veranderlijkheid van het weer hierin een uitdaging is.

Figuur 1: De opwek van elektriciteit in Nederland per bron over de jaren heen [1].

Duisterluwte

Zonne- en windenergie hebben veel voordelen, maar ook een belangrijk nadeel. Zonder zon geen zonne-energie, en zonder wind geen windenergie. Het weer is grillig, en de hoeveelheid geproduceerde duurzame energie daarom ook. In Figuur 2 zie je de dagelijkse opwek van zonne- en windenergie in Nederland. De verschillen zijn enorm, op de beste dagen in een jaar produceren we soms wel 10 keer zo veel duurzame energie als op de slechtste dagen. Vooral op zonnige dagen wordt er al zoveel duurzame elektriciteit geproduceerd dat er een overschot is en de zonnepanelen en windmolenparken deels uitgeschakeld worden. Maar er zijn ook dagen waarop het bewolkt en windstil is, en je dus amper energie uit zon en wind haalt. Dit weertype noemen we ook wel duisterluwte (naar het Duitse dunkelflaute), duister door de bewolking en luw doordat het windstil is. In november 2024 was er een duisterluwte die meerdere dagen aanhield, met hoge stroomprijzen als gevolg [5].

Figuur 2: De dagelijkse opwek van zonne- en windenergie in Nederland in gigawattuur (GWh) per dag. 1 GWh is 1 miljoen kilowattuur. Data: Nationaal Energie Dashbooard, figuur: KNMI [5].

Hoe vaak hebben we zo’n duisterluwte? Onderzoekers uit Delft hebben onderzocht dat het risico op duisterluwte het grootst is in de maanden november tot en met februari. In die maanden zijn er per maand gemiddeld 50 tot 130 uur met duisterluwte [6]. Dit zijn ook de koudste maanden, wanneer de elektriciteitsvraag in Nederland juist het hoogst is door het gebruik van verwarming met warmtepompen. Om op dat soort momenten toch genoeg energie te hebben zijn er verschillende oplossingen mogelijk. Deze oplossingen bespreken we hieronder.

Kunnen buurlanden bijspringen?

Het stroomnet in Europa is internationaal verbonden. Nederland heeft directe verbindingen met Duitsland, België, het Verenigd Koninkrijk, Denemarken en Noorwegen. Hierdoor kunnen landen stroom naar elkaar toevoeren in tijden van tekorten. Soms is dat een oplossing tijdens een duisterluwte, maar de weerpatronen die zorgen voor duisterluwte zijn vaak grootschalig en kunnen meerdere van onze buurlanden tegelijk treffen. Dan heeft iedereen tekorten en is het dus lastig om een tekort op te lossen met stroom van een buurland. Vooral Nederland en Duitsland hebben vaak op hetzelfde moment energietekorten dankzij duisterluwte, volgens recent onderzoek [7] in 70-80% van de gevallen. Noorwegen vult Nederland beter aan: zij hebben maar in 10-20% van de gevallen tegelijkertijd energietekorten.

Oplossingen

Een van de oplossingen voor groene-energietekorten is dus het verder verbinden van de elektriciteitsnetten met buurlanden. Er zijn plannen om zwaardere kabels aan te leggen die meer stroom kunnen vervoeren tussen landen. Dit soort kabels vragen wel om investeringen, ze duren lang om aan te leggen, en ze vereisen politieke samenwerking tussen landen.

TenneT is de beheerder van het hoogspannings-stroomnet in Nederland. Zij doen onderzoek naar de ‘leveringszekerheid’ van elektriciteit, nu en in de toekomst. Leveringszekerheid houdt in dat er genoeg elektriciteit beschikbaar is om aan de vraag in het land te voldoen. TenneT ziet de uitdagingen rondom schommelingen in de opwek van zonne- en windenergie. Vooral na 2030 zijn er extra maatregelen nodig om problemen te voorkomen. Dan is er namelijk nog veel meer zonne- en windenergie, en zijn er naar verwachting minder elektriciteitscentrales op gas beschikbaar als back-up [8].

Een van de belangrijkste oplossingen is flexibiliteit. We moeten leren om ons energiegebruik te laten meebewegen met het weer. Dus de vaatwasser of wasmachine aanzetten op een winderige of zonnige dag, en zo min mogelijk tijdens een duisterluwte. Mensen met een dynamisch energiecontract doen dit vaak al. De prijs die mensen met zo’n contract betalen voor elektriciteit verschilt door de dag heen en is sterk afhankelijk van het weer. Deze flexibiliteit zal deels op vrijwillige basis zijn, maar kan ook vastgelegd worden in contracten met grote fabrieken die veel energie verbruiken. Zij krijgen dan een korting op hun energiekosten in ruil voor de belofte dat ze minder energie verbruiken als er een tekort dreigt.

Een andere belangrijke oplossing is de opslag van duurzame energie in batterijen, warmtebuffers of andere opslagvormen. Op zonnige of winderige dagen kunnen deze dan opgeladen worden, en op duisterluwe dagen juist ontladen. Hetzelfde geldt voor waterstof. Dit kan met een overschot aan elektriciteit geproduceerd worden, en later weer verbrand worden zonder dat er CO₂ vrijkomt. Bijkomend voordeel is dat energie uit waterstof en warmtebuffers ook gebruikt kunnen worden voor toepassingen die niet makkelijk te elektrificeren zijn. Als laatste kunnen kerncentrales ook een stabiele en CO₂-vrije basisproductie van elektriciteit bieden om wat minder gevoelig te zijn voor fluctuaties in zonne- en windenergie.

Het energiesysteem zal in de komende jaren een enorme verandering gaan doormaken, en zit daar al middenin. Technologieën als waterstof en batterijen worden nu nog lang niet gebruikt in de mate waarin ze nodig zijn. Ook zullen deze technologieën nog vele malen goedkoper moeten worden dankzij innovaties. Daarnaast is het nog niet duidelijk hoe snel grote energieverbruikers als fabrieken kunnen overstappen van fossiele brandstoffen naar elektriciteit of waterstof. Welke ingrediënten precies het belangrijkst gaan worden om fluctuaties in zonne- en windenergie op te vangen in het toekomstige energiesysteem is dus nog niet duidelijk. Dit is ook sterk afhankelijk van keuzes vanuit de overheid, maar er zijn opties genoeg om een betrouwbaar en duurzaam energiesysteem te realiseren.