De groeiende vraag naar en productie van elektriciteit vraagt om nieuwe maatregelen om een goed functionerende elektriciteitsvoorziening te kunnen garanderen.
Door de actuele ontwikkelingen rond de energietransitie en de komst van warmtepompen en elektrische auto’s zal de vraag naar stroom groeien. Tegelijkertijd komen er ook steeds meer decentraal opgestelde, duurzame elektrische energiebronnen bij. Dat alles stelt nieuwe uitdagingen aan de verbindende schakel: de elektriciteitsnetten. Daarom is flexibiliteit, in diverse vormen, de sleutel om de elektriciteitsvoorziening stabiel te houden en overbelasting van elektriciteitsnetten te matigen.
De invoeding (levering) en afname van elektriciteit via het elektriciteitsnet dienen binnen de grenzen van de beschikbare transportcapaciteit te blijven. Als de netcapaciteit echter wordt overschreden, ontstaat er congestie (‘file’) op het net en kunnen netcomponenten overbelast raken. Allemaal vraagstukken waar Michiel Kirch en Maarten de Vries van TKI Urban Energy en Fons Jansen van netbeheerder Enexis oplossingen voor zoeken.
“In Noord-Nederland zien we nu al dat het elektriciteitsnet de snelle groei van zonnevelden niet kan bijbenen”, vertelt Maarten de Vries, programmamanager Smart Energy Systems bij TKI Urban Energy. “Er gaat niet alleen in totaal meer elektriciteit door de kabels, ook het patroon van vraag en aanbod verandert. Als de zon heel fel op zonnepanelen schijnt, ontstaan in woonwijken op korte momenten pieken op het net, terwijl bewoners niet thuis zijn om hun energie zelf te gebruiken. Hetzelfde gebeurt als die bewoners massaal huiswaarts keren en tegelijkertijd hun elektrische auto aan de laadpaal koppelen.”
Uitbreiden kostbaar
Uitbreiden en verzwaren van het elektriciteitsnet kost niet alleen miljarden euro’s, maar duurt tientallen jaren en dat bij een tekort aan technisch geschoold personeel. Het probleem is echter nu al urgent. Vandaar het pleidooi van Michiel Kirch, algemeen directeur van TKI Urban Energy, voor flexibiliteit. Om de elektriciteitsvoorziening stabiel te houden en congestie te voorkomen is het - naast opslag - vooral een kwestie van het verschuiven van de vraag naar elektriciteit. Kirch: “Juist op straat- of wijkniveau, waar geen grootverbruikers of grote opwek-installaties zijn aangesloten, zijn er kansen voor flexibiliteit vanuit bijvoorbeeld accu’s van elektrische auto’s of vanuit warmtepompen.”
Ook netbeheerders pleiten voor flexibiliteit. Fons Jansen (netbeheerder Enexis): “Uiteindelijk moet je natuurlijk ook verzwaren, maar het is onhaalbaar en onbetaalbaar om het net overal, zomaar, te verzwaren. Om netproblemen te voorkomen, moet je voorspellen, ‘verslimmen’ en verzwaren. In die volgorde.” Door verbruikers te prikkelen en zo piekbelastingen te voorkomen, kunnen netbeheerders samen per jaar meer dan 270 miljoen euro besparen, zo berekende CE Delft voor TKI Urban Energy (2018).
Vormen van flexibiliteit
Het inzetten van flexibiliteit kan een grote rol spelen bij het stabiel houden van de elektriciteitsvoorziening en het voorkomen van congestie, bijvoorbeeld door een deel van de vraag naar elektriciteit te verschuiven, uit te smeren in de tijd of uit elektriciteitsopslag te laten komen. Verschillende apparaten bieden de mogelijkheid om flexibiliteit te leveren door de energievraag te verplaatsen of te verminderen (demand-side management). Dat kan bijvoorbeeld door de warmtepomp vroeger dan nodig te laten verwarmen als er elektriciteit beschikbaar is, of door elektrische auto’s niet op vol vermogen te laden als iedereen thuiskomt, maar bijvoorbeeld gedurende de hele nacht (smart charging).
De gewenste flexibiliteit wordt verder ook mogelijk door het hanteren van variabele energietarieven en via marktplaatsen voor flexibiliteit. Zo biedt de slimme meter in elke woning de mogelijkheid om de levering en het gebruik van elektriciteit nauwgezet te monitoren en veel gedifferentieerder dan nu door te berekenen. Door consumenten te prikkelen met een variabele energieprijs, kan een deel van het elektriciteitsverbruik verschuiven naar momenten die voor de verbruiker goedkoper zijn én beter voor het systeem. Het dag-nachttarief is daar al een voorbeeld van, maar het kan nog veel specifieker.
“Dit gebeurt op de zakelijke markt al jaren, waardoor bedrijven hun processen juist laten lopen op momenten dat elektriciteit goedkoop is”, aldus De Vries. “Ook de consumentenmarkt begint langzaam te veranderen. In 2017 startten al twee energiebedrijven, NieuweStroom en EnergyZero, met het aan consumenten leveren van elektriciteit op basis van tijdsafhankelijke prijzen.” Ook netbeheerders willen hiermee aan de slag, maar de Elektriciteitswet uit 1998 werpt op dit moment nog drempels op.
GOPACS
Verschillende spelers en platformen in de energiemarkt handelen al in flexibiliteit, met name via de intra-day- en onbalansmarkt. Het Nederlandse hoogspanningsnet functioneert daarbij als smart-grid, waar netbeheerder TenneT bedrijven beloont, als zij op verzoek meer of minder vermogen leveren. Deze verschillende elektriciteitsmarkten waren voorheen vooral voorbehouden aan de grotere spelers in de energiesector.
In de afgelopen jaren zijn verschillende nieuwe bedrijven opgestaan die flexibiliteit aanbieden, al dan niet in kleine porties (Jedlix, Peeeks, ETPA). Verder lanceerden in februari 2019 TenneT en de regionale netbeheerders Stedin, Liander, Enexis en Westland Infra gezamenlijk het netbeheerdersplatform GOPACS om daarmee flexibiliteit in te zetten voor het oplossen van congestie.
Kirch: “Vanuit onderzoeksprojecten en pilots weten we dat flexibiliteit een oplossingsrichting is voor congestiemanagement. We hadden alleen nog geen systeem om dit grootschalig via een handelsplatform vorm te geven. Met GOPACS zetten we een grote stap richting een toekomstbestendige energie-infrastructuur. Door op een slimme manier gebruik te maken van de handel in flexibele elektriciteit, wordt congestie voorkomen. Als TKI Urban Energy juichen wij deze ontwikkeling van harte toe. Dit betekent een verbetering van het verdienmodel van flexibele energiediensten en -systemen.”
Nieuwe prikkels
Na het afschaffen van de salderingsregeling (vanaf 2023) ontvangen consumenten nog maar een beperkte vergoeding voor opgewekte elektriciteit. Daardoor ontstaat er een impliciete prikkel om het net te ontlasten en een businesscase om de zelf opgewekte energie direct te gebruiken en/of op te slaan. Netbeheerder Enexis pleit verder voor een nieuw stelsel van netwerktarieven, waarbij het tarief gebaseerd is op het afgenomen of ingevoede (geleverde) vermogen.
Enexis verwacht veel van een vrije bandbreedte, waarvoor een vast maandelijks tarief wordt betaald. Zolang de klant met zijn vermogen binnen die band blijft, betaalt hij alleen dat maandelijkse tarief. Als hij buiten de vrije band komt, betaalt hij een extra bedrag voor de kilowatturen buiten die band. De vrije bandbreedte (smal, medium of breed) kiest de klant zelf.
Jansen: “Met dit tarief stimuleer je de energiegebruiker om het netwerk efficiënt te gebruiken, door bijvoorbeeld niet alle zware elektrische apparaten tegelijk aan te zetten of door je elektrische auto in een rustig tempo te laden.”
Lokale flexibiliteit
“Als alle kleinverbruikers financiële prikkels krijgen voor het inzetten van flexibiliteit”, zegt Kirch, “zal er minder behoefte zijn aan handel in flexibiliteit door bedrijven. Anderzijds ontstaat er meer ruimte voor het bedrijfsleven om diensten aan te bieden, die kleinverbruikers helpen om binnen hun bandbreedte te blijven.”
“Voor de netbeheerder”, vervolgt Jansen, “is congestie meestal een lokaal probleem en de vraag is of een lokale markt voldoende aanbieders zal hebben om tot een goede betaalbare oplossing te komen. Dat betekent niet dat wij als Enexis marktgebaseerde oplossingen zoals GOPACS afwijzen, integendeel. Wij beschouwen verschillende opties die ook naast elkaar kunnen bestaan.”
Eén ding is volgens de betrokkenen heel duidelijk: in alle gevallen zal er een grotere behoefte zijn aan lokale flexibiliteit. “Wij denken dat twee ontwikkelingen voor een versnelling zullen gaan zorgen”, vervolgt Kirch. “Wij zien elektrisch vervoer als de belangrijkste drijfveer voor flexibiliteit in de gebouwde omgeving. Slim laden van de elektrische auto - al dan niet bidirectioneel - kan veel flexibiliteit leveren ten opzichte van bijvoorbeeld een warmtepomp. Ik verwacht daarom dat elektrisch vervoer de weg zal plaveien, waar andere flexibiliteitsbronnen als warmtepompen en batterijen vervolgens op aanhaken.”
100.000 gebouwen
“De tweede ontwikkeling is de ambitie om in de periode 2019-2022 100.000 gebouwen te renoveren. Deze gebouwen zullen in verschillende tranches als aanbesteding aan de markt gegund worden. Bij elke tranche wordt de overheidssubsidie van de renovatiekosten iets minder om zo de markt te verleiden om te innoveren en met goedkopere oplossingen te komen.
Deze uitvraag is ideaal voor integrale concepten waarbij ook aandacht is voor flexibiliteit. Bijvoorbeeld via bestuurbare warmtepompen en slimme laadpalen die samenkomen in een gebouwbeheersysteem dat op flexibiliteit kan sturen. Vanuit TKI Urban Energy pleiten wij ervoor om diverse flexibiliteitsopties mee te laten nemen in het eisenpakket van deze aanbesteding.”
“Het is nu zaak om op te schalen”, besluit De Vries. “In het innovatieprogramma van TKI Urban Energy zal er alleen nog subsidie worden geboden aan projecten die werken aan schaalbare, herhaalbare en integrale oplossingen. De consument moet verleid worden om flexibiliteit in te zetten voor doelstellingen naar keuze. Wij zoeken daarom bedrijven en organisaties met innovatieve ideeën op dit vlak!”