Energieopslag voor zelfvoorziening: musea worden steeds onafhankelijker van het elektriciteitsnet

De wereld heeft meer dan ooit behoefte aan energieopslag nu we overstappen op hernieuwbare elektriciteit uit zonne- en windenergie. De zon levert de aarde in één uur meer energie dan de mensheid in een heel jaar verbruikt. Dit biedt een aanzienlijke kans voor culturele instellingen, organisaties en aan cultuur gerelateerde entiteiten die duurzamer willen worden. Musea zijn dit potentieel al gaan erkennen en benutten.

Het gebruik van zonne-energieopslag is de afgelopen jaren aanzienlijk toegenomen. In 2017 had slechts 2,8% van de zonne-installaties een opslagsysteem. Dit percentage steeg naar 11,2% in 2021 en experts voorspellen dat het in 2025 29,3% zal bereiken. Men begrijpt nu dat het combineren van verschillende opslagopties helpt om met kleinere installaties in de lokale energiebehoefte te voorzien en tegelijkertijd de afhankelijkheid van het elektriciteitsnet te verminderen.

Musea die streven naar energieonafhankelijkheid hebben verschillende opties om uit te kiezen – van batterijopslag en thermische opslag tot langetermijnoplossingen voor energievoorziening. Deze technologieën dragen bij aan het behalen van duurzaamheidsdoelen en bieden praktische voordelen zoals lagere operationele kosten en een betrouwbare energievoorziening.

Hoe energieopslag in openbare ruimtes zich heeft ontwikkeld

In combinatie met een lichtgewicht constructie is het ingebouwde energieverbruik veel lager dan in een massief gebouw van gebakken bakstenen of beton. De totale energie-input gedurende de levensduur van het gebouw is verwaarloosbaar in vergelijking met conventionele museumdepots en archieven

legt Tim Padfield , freelance adviseur voor preventieve conservering, voorheen werkzaam bij het Deense Nationale Museum .

De ervaring met energieopslag gaat eeuwen terug tot traditionele methoden zoals pompwaterkrachtcentrales, die in de Verenigde Staten al sinds de jaren twintig van de vorige eeuw in gebruik zijn. Mechanische opslag domineerde ooit het veld, maar geavanceerde technologieën hebben de situatie drastisch veranderd.

Energieopslagoplossingen zijn toegankelijker geworden voor een breder publiek dankzij de publieke infrastructuur. Pompwaterkrachtcentrales vormen nog steeds de ruggengraat van de energievoorziening en zijn goed voor 95% van de grootschalige energieopslag. Batterijopslagsystemen hebben aanzienlijk aan belang gewonnen, waarbij lithium-iontechnologie nu meer dan 90% van de wereldwijde markt voor netgekoppelde batterijen in handen heeft.

Musea en culturele centra wereldwijd lopen voorop in deze ontwikkeling met baanbrekende initiatieven. Het California Indian Museum & Cultural Center beschikt nu over een zonne-energiesysteem van 76,5 kilowatt, gekoppeld aan een lithium-ionbatterijsysteem met een opslagcapaciteit van 220 kilowattuur. Dankzij deze configuratie kan het centrum functioneren als een koelhuis en biedt het onderdak aan maximaal 125 personen tijdens stroomuitval.

De introductie van zonnepanelen en energieopslagsystemen door National Nordic Museum ondersteunt de visie om een ​​"100% op zonne-energie draaiende campus " te worden. Deze systemen verlagen de operationele kosten en creëren knooppunten voor de veerkracht van de gemeenschap.

De Verenigde Staten produceerden in 2017 4 miljard megawattuur elektriciteit, maar met slechts 431 MWh aan opslagcapaciteit was dit lang niet genoeg. Deze kloof wordt echter steeds kleiner, aangezien BloombergNEF voorspelt dat het gebruik van energieopslag tot 2030 jaarlijks met 27% zal toenemen.

Ontwerp van een zelfvoorzienend energiesysteem voor musea

Om echt zelfvoorzienend te worden, moeten musea een evenwicht vinden tussen het behoud van kunstwerken en moderne energietechnologieën. De grootste uitdaging ligt in het strikt controleren van de temperatuur en luchtvochtigheid voor de kunstwerken, terwijl tegelijkertijd een comfortabele en gastvrije omgeving voor de bezoekers moet worden gecreëerd.

Thermische energieopslagsystemen bieden budgetvriendelijke oplossingen voor klimaatbeheersing. Het Brusk Museum in België laat zien dat dit goed werkt: het heeft een ICEBAT-koelbatterijsysteem van 1300 kWh geïnstalleerd dat kunstwerken veilig houdt, zelfs als de koelsystemen uitvallen. Het Fort Collins Museum of Discovery heeft een vergelijkbare aanpak gekozen met een ijsopslagsysteem op het dak. Hun systeem produceert 's nachts ijs, wanneer de energiekosten laag zijn, en gebruikt dit overdag om het gebouw te koelen.

Slimme omvormers spelen een cruciale rol door gelijkstroom (DC) van zonnepanelen om te zetten in wisselstroom (AC). Deze apparaten ondersteunen het elektriciteitsnet ook met functies zoals spanningsregeling. Bovendien energieopslagsystemen voor de lange termijn (LDES) installaties tot wel 10 uur van stroom voorzien – veel langer dan typische lithium-ionbatterijen, die slechts vier uur meegaan.

Het Children's Discovery Museum laat zien hoe essentieel monitoring in dit vakgebied kan zijn. Ze gebruikten dataloggers om temperatuurveranderingen te registreren en wisten zo hun energiekosten met 48% te verlagen. Slechts enkele optimalisaties aan hun gebouwautomatiseringssysteem waren nodig.

Musea die streven naar energieonafhankelijkheid zouden verschillende benaderingen moeten combineren. Experts adviseren om thermische opslag te gebruiken voor koeling, batterijen voor de stroomvoorziening van verlichting en elektronica, en hernieuwbare energiebronnen die zijn afgestemd op de specifieke behoeften van elke instelling. Deze alomvattende strategie draagt ​​bij aan het behoud van kunstwerken, terwijl tegelijkertijd kosten worden bespaard en het milieu wordt beschermd.

90% energieonafhankelijkheid bereikt: het Brisbane Motor Museum

Sinds 16 juni 2023 hebben autoliefhebbers in Brisbane een spannende nieuwe bestemming om te ontdekken. Het Brisbane Motor Museum , gelegen in Banyo, is een luxueus centrum dat speciaal is ontworpen voor liefhebbers van auto's en motoren. Het museum beslaat meer dan 900 vierkante meter en biedt een tentoonstellingsruimte met 40 tot 60 voertuigen. Net als in een kunstgalerie wisselen de tentoonstellingen elke drie maanden en is er een specifiek thema.

Om optimale omstandigheden voor de ontvangen voertuigen te garanderen en bezoekers een comfortabele ervaring te bieden in het hart van Brisbane, wordt er dagelijks een aanzienlijke hoeveelheid energie verbruikt voor de continue werking van de airconditioning- en vochtigheidsregelsystemen.

Om de hoge elektriciteitskosten die met deze eisen gepaard gaan te beperken, heeft het museum Springers Solar een zonne-energiesysteem van 100 kW te . Om de beschikbare ruimte optimaal te benutten, bestaat het systeem uit 270 slimme SolarEdge-panelen van 370 W, strategisch geplaatst op zowel het hellende als het vlakke gedeelte van het dak. Het museum koos voor drie driefasige SolarEdge-omvormers van 30 kW, die bekend staan ​​om hun uitzonderlijke prestaties in commerciële toepassingen.

Dankzij de integratie van een batterijopslagcapaciteit van 54 kWh, geleverd door vier discreet geplaatste Tesla Powerwalls, bereikt het museum een ​​opmerkelijke mate van zelfvoorziening op zonne-energie. Deze batterijen garanderen niet alleen de veiligheid van het museum, wat met name belangrijk is voor het behoud van de tentoongestelde auto's en fietsen uit de "Oude Wereld" , maar dienen ook als directe noodstroomvoorziening bij stroomuitval. Essentiële apparatuur blijft dan ongestoord functioneren en de batterijen compenseren het elektriciteitsverbruik dat nodig is voor de temperatuurregeling 's nachts.

Door dit zonne-energie- en batterijsysteem te implementeren, verlaagt het museum zijn CO₂-uitstoot en elektriciteitsrekening aanzienlijk. Naar verwachting wordt er jaarlijks 192 ton CO₂-uitstoot bespaard, waardoor de uitstoot in de atmosfeer wordt voorkomen.

Voordelen van onafhankelijkheid van het elektriciteitsnet

"Zomerwarmte wordt opgeslagen in de grond en in de winter afgegeven aan het gebouw. ​​De relatieve luchtvochtigheid wordt in de zomer verlaagd door ontvochtiging op zonne-energie en in de winter door een verhoogde temperatuur."

Dus Tim Padfield in zijn onderzoek.

Musea die energieonafhankelijkheid bereiken door middel van opslagoplossingen plukken daar de vruchten van, en die voordelen reiken veel verder dan alleen hun impact op het milieu. Energiekosten vormen een groot deel van het budget van een museum en zijn doorgaans de eerste of tweede grootste uitgavepost. Het Science Museum of Minnesota behaalde opmerkelijke resultaten door jaarlijks meer dan $300.000 te besparen dankzij geavanceerde warmteterugwinningssystemen.

Deze energieonafhankelijke musea spelen ook een cruciale rol in noodsituaties. Het zonne-energie- en opslagsysteem van het California Indian Museum & Cultural Center zorgt ervoor dat het gebouw kan functioneren als een koelopslag, waardoor tot 125 mensen beschermd worden tijdens stroomuitval. Dit laat zien hoe culturele instellingen centrale knooppunten kunnen worden voor het versterken van de veerkracht van de gemeenschap.

Gebouwen verbruiken 35% van de wereldwijde energie, waardoor musea een unieke kans hebben om het goede voorbeeld te geven. Musea zijn betrouwbare informatiebronnen die bezoekers effectief kunnen voorlichten over oplossingen voor het klimaatprobleem. Ze bieden rondleidingen achter de schermen aan, waarbij alles te zien is, van zonnepanelen tot waterbesparende systemen.

Verschillende financieringsprogramma's in de VS ondersteunen deze veranderingen met subsidies variërend van $10.000 voor de eerste planningsfase tot $100.000 voor implementatieprojecten. Dankzij deze slimme investeringen kunnen musea hun middelen richten op hun prioritaire educatieve en conserveringsdoelen, in plaats van zich te moeten bezighouden met het betalen van energierekeningen. Het resultaat zijn instellingen die zowel cultureel erfgoed als milieubronnen beschermen.

Ook in Duitsland subsidieprogramma's opgezet voor energiezuinige renovaties en investeringen in duurzaamheid. Vanuit museumperspectief is grondig onderzoek of overleg in dit verband zeker de moeite waard.

EcoFlow- team , dat voornamelijk bestaat uit batterij-ingenieurs, geïnteresseerde lezers een overzicht van de belangrijkste aspecten van energieopslag voor off-grid wonen . Het artikel richt zich met name op de beschikbare technologieën, waar je op moet letten bij de keuze en hoe je energieonafhankelijkheid op lange termijn kunt garanderen.

Het belang van energieopslag voor zelfvoorzienend leven

Met een opslagsysteem kunt u elektriciteit gebruiken wanneer u die nodig hebt. U kunt overdag opgewekte zonne-energie gebruiken om uw huis te verlichten, apparaten van stroom te voorzien of 's nachts uw elektrische auto op te laden. Deze flexibiliteit maakt huizen minder afhankelijk van het elektriciteitsnet en zorgt ervoor dat zelf opgewekte elektriciteit optimaal wordt benut.

Een ander voordeel is dat het bescherming biedt tegen stroomuitval. Batterijsystemen kunnen stroom leveren tijdens stroomonderbrekingen, waardoor er altijd energie beschikbaar is voor verlichting, keukenapparatuur of verwarming, zelfs in gebieden zonder netaansluiting.

Deze opslag zorgt ervoor dat er aanzienlijk meer energie beschikbaar is voor eigen gebruik. Mensen die meer van hun eigen energie opwekken, hoeven minder te kopen. Dit minimaliseert de CO2-uitstoot en bespaart op de lange termijn geld op de elektriciteitsrekening.

thermische opslagmethoden gebruikt, in combinatie met batterijen. Deze slaan thermische energie op, zodat deze snel gebruikt kan worden om water of gebouwen te verwarmen. Deze methoden, of ze nu worden gebruikt met zonnepanelen of kleine windturbines, bieden een oplossing voor de lange termijn in gebieden met ongunstige weersomstandigheden.

Verschillende soorten elektriciteitsopslagsystemen

Off-grid systemen vereisen efficiënte energieopslag om energie op te slaan en vrij te geven wanneer dat nodig is. Verschillende technologieën bieden verschillende voordelen en toepassingen.

Batterijen: loodzuur versus lithium-ion

Loodaccu's zijn robuust en kosteneffectief. Ze hebben echter een kortere levensduur en een lagere capaciteit dan modernere alternatieven. Voor toepassingen met frequente ontladingen bieden ze een beperkte cyclusstabiliteit en vereisen ze meer onderhoud.

Lithium-ionbatterijen slaan veel energie op zonder zwaar te zijn en vereisen zeer weinig onderhoud. Hoewel ze duurder zijn in aanschaf, gaan ze langer mee en besparen ze op de lange termijn geld. Ze maken ook een bijzonder efficiënt gebruik van overtollige zonne-energie mogelijk, wat resulteert in minder energieverlies.

Waterstofopslag als alternatief

Waterstofopslagsystemen gebruiken overtollige elektriciteit voor elektrolyse en slaan deze langdurig op. Deze technologie maakt hogere capaciteiten mogelijk en is bijzonder geschikt voor grootschalige systemen die niet op het elektriciteitsnet zijn aangesloten. Een voordeel is de langdurige opslag, wat seizoensschommelingen compenseert.

De installatie vereist complexe technologie en hogere investeringen. Het gebruik ervan in de particuliere sector blijft beperkt. Waterstof biedt echter potentie voor duurzame energiesystemen, met name in combinatie met batterijen.

Thermische energieopslag

Een warmteopslagsysteem werkt in principe als een grote thermoskan: het slaat energie op in de vorm van warmte, bijvoorbeeld in verwarmd water. Hierdoor kan het huis worden voorzien van warm water of verwarmingsenergie – en dat is van onschatbare waarde, vooral in koude gebieden.

Thermische opslagsystemen zijn minder geschikt om in de elektriciteitsbehoefte te voorzien. Ze vormen echter vaak een aanvulling op elektrische opslag om de algehele efficiëntie te verhogen. Deze systemen ondersteunen een duurzame warmtevoorziening, onafhankelijk van het elektriciteitsnet.

Het juiste opslagsysteem selecteren

Levensduur en prestaties

Lithium-ionbatterijen hebben een levensduur tot wel 10 jaar en een hoge cyclusstabiliteit, waardoor ze een betrouwbare keuze zijn. De vervangingsintervallen worden geminimaliseerd. Tegelijkertijd zorgen lage laadverliezen en een stabiele spanning voor een hoge efficiëntie.

Dit vermindert de afhankelijkheid van externe energiebronnen en verhoogt de stabiliteit van de stroomvoorziening buiten het net.

Capaciteit en ruimtevereisten

De opslagcapaciteit moet worden afgestemd op het gemiddelde energieverbruik en de seizoensschommelingen. Modulair uitbreidbare batterijen bieden hiervoor een flexibele oplossing. De individuele capaciteiten variëren van 3 tot 5 kWh. Uitbreidingsmogelijkheden zijn beschikbaar indien nodig.

Een hoge energiedichtheid is een belangrijk kenmerk van batterijen die ruimtebesparend geïnstalleerd moeten kunnen worden. Lithiumbatterijen zijn compacter dan loodzuurbatterijen, waardoor ze bijzonder geschikt zijn voor kleine installatieruimtes.

Kosten en efficiëntie

Lithium-opslagsystemen nemen aanzienlijk minder ruimte in beslag dan conventionele loodzuuraccu's – ze zijn daarom perfect voor kelders, garages of andere krappe ruimtes.

Kosten ontstaan ​​door frequente vervangingscycli of technische storingen.

Installatie en onderhoud van energieopslagsystemen

Veiligheidsaspecten

Een veilige opslaglocatie moet droog, goed geventileerd en vrij van brandbare materialen zijn. Bij lithium-ionbatterijen, het meest gebruikte type, is extra voorzichtigheid geboden. Geavanceerde batterijbeheersystemen (BMS) beschermen tegen overladen en diepontladen. De apparaten raken niet oververhit en het risico op brand blijft minimaal dankzij automatische temperatuurbewaking en noodstops.

Een omgevingstemperatuur van 10 tot 30 °C is optimaal. De opslagunit moet op een gemakkelijk bereikbare plaats worden geplaatst, zodat alle veiligheidsvoorzieningen regelmatig kunnen worden gecontroleerd. Nabijheid van het elektrische verdeelpaneel bespaart kabeltrajecten en vereenvoudigt het onderhoud.

Onderhoudsinstructies

Deskundigen adviseren uw apparaat elke vier jaar door een gekwalificeerde elektricien te laten inspecteren . Dit omvat het reinigen van de ventilatoren, het controleren van de aansluitingen en het inspecteren van de behuizing op beschadigingen. Om de werking van loodaccu's te behouden, is het noodzakelijk om ze bij te vullen met gedestilleerd water.

De temperatuur en ventilatie moeten regelmatig worden gecontroleerd. Daarnaast zijn software- en firmware-updates vereist voor lithium-ion-systemen.

Hoe zou de toekomst van energieopslagsystemen eruit kunnen zien?

Tegen 2035 zal er waarschijnlijk een aanzienlijke daling van de kosten van dergelijke systemen te zien zijn – mede dankzij geoptimaliseerde productieprocessen en een toenemende vraag.

Om het snel toenemende gebruik van hernieuwbare energiebronnen te ondersteunen, zijn echter flexibelere opslagoplossingen nodig, stellen experts uit de sector. De rol van decentrale systemen moet worden benadrukt om een ​​constante en minder fluctuerende toegang tot energie te garanderen.

Bedrijven zoals EcoFlow Home Battery  gebruiken geïntegreerde opslagoplossingen met slimme besturing en geautomatiseerde processen om het energiebeheer te verbeteren en het verbruik te optimaliseren.

Een ander aandachtspunt zijn multifunctionele opslagsystemen . Deze kunnen energie leveren voor diverse toepassingen, zoals het aandrijven van warmtepompen of het opladen van elektrische voertuigen. Om te voldoen aan de toenemende energiebehoefte van moderne culturele instellingen en kunstlocaties, groeit ook de capaciteit van dergelijke systemen.

Wetenschappers ontwikkelen nieuwe technologieën, zoals op natrium gebaseerde solid-state batterijen . Deze hebben het potentieel om de energiedichtheid en de cyclusstabiliteit verder te verbeteren en tegelijkertijd de veiligheidsrisico's te minimaliseren. In de komende decennia zullen dergelijke innovaties de ontwikkeling van energieopslagtechnologieën aanzienlijk beïnvloeden.

Vooruitgang in efficiëntie, kostenreductie en veelzijdigheid is cruciaal voor de besluitvorming.