April 2022
Energiecirculariteit: oplossingen voor netcongestie
Het transportnet raakt overvol. In steeds meer regio’s kunnen wijken en bedrijven-terreinen niet tijdig op het elektriciteitsnet worden aangesloten. Dat vertraagt de energietransitie. Energiecirculariteit – of vraag en aanbod ter plekke en aan ict koppelen – is een van de beste oplossingen. Maar dat vereist wel dat netbeheerders, ondernemers en energiecoöperaties nauw samenwerken.
Ons elektriciteitsnet is een van de meest complexe systemen die de mens heeft uitgevonden. In 1880 patenteerde Thomas Alva Edison (1847 - 1931) de gloeilamp. Vervolgens duurde het ruim vijftien jaar voordat elektriciteit niet langer alleen voor verlichting diende en kracht en tractie een rol gingen spelen. Installatiebedrijven namen daarin het voortouw. Aan winkels, hotels en werkplaatsen leverden ze complete installaties. Eerst waren dit blokstations (met één dynamo voor meerdere panden), vanaf 1895 werden dit centraalstations – later onze elektriciteitscentrales – voor een groter afzetgebied. Accu’s dienden indertijd als aanvullend of reservevermogen. Dat de introductie van een transportnet zo lang duurde, had volgens veel historici te maken met concessies, niet alleen in Nederland, maar ook elders. Voor centraalstations moesten immers leidingen en kabels door openbare wegen worden getrokken en daarvoor was toestemming van de stad vereist. Ook toen al bleek dat samenwerking tussen marktpartijen en de overheid van groot belang is voor het transportnet.
Niveaus
Ruim 120 jaar later is de situatie fundamenteel anders. Weliswaar blijft samenwerking ook nu belangrijk en is de noodzaak voor stroomopslag toegenomen, maar voor de transitie naar een duurzame samenleving halen we niet langer onze energie uit de grond (in de vorm van fossiele brandstoffen) maar van de grond (uit grote windparken, zonnevelden en pv-panelen bij particulieren). Door de sterke opkomst van wind- en zonne-energie, gekoppeld aan lange looptijden voor netverzwaring, loopt het transportnet nu vast. Dat gaat niet alleen op voor het 380 kV-net tussen de grote elektriciteitscentrales in ons land, maar ook – en steeds meer – voor het middenspanningsnet dat via trafohuisjes naar woonwijken en bedrijventerreinen leidt.
Brendan de Graaf, directeur van Lyv Energy Management Solutions, vergelijkt de congestieproblematiek met files: ‘Soms staat de weg vol, op andere momenten kun je prima doorrijden.’ Elektrificatie van het energiesysteem is volgens hem nog maar net begonnen. ‘Er komt veel op ons af. Het gebruik van warmtepompen en elektrisch vervoer zal de komende jaren verveelvoudigen. Dat noopt ons om met een andere blik naar de energie-infrastructuur te kijken. De uiteenlopende niveaus in ons energiesysteem zijn geënt op kilowattuur, niet op vermogen. Ook het koperen plaat-principe (energieproductie en -consumptie zijn institutioneel losgekoppeld van transport en beheer, dat wil zeggen dat alle deelnemers op het net gelijkwaardig zijn. red.) is in de praktijk allang een draadje geworden. Discussie daarover is moeilijk, omdat dit niet alleen een technische kwestie is, maar ook een sociaal-juridische vraag.’
Rond 1900 zorgden stookkachels voor rommel en overlast. Elektrische verwarming bleek een verademing.
Onbekend terrein
Volgens De Graaf, wiens bedrijf Lyv slimme systemen voor de zakelijke en particuliere markt uitrolt, begeven we ons op onbekend terrein. ‘Kennis op het gebied van nieuwe technieken ontbreekt te vaak’, vervolgt hij. ‘Fasen worden verkeerd belast of zelfs omgedraaid. Kansen om nieuwe kennis eigen te maken, zijn er niet of slechts in beperkte mate. ‘Power quality’ staat onder druk door toepassing van moderne elektronica. Denk aan ledverlichting, omvormers en laadpalen. Super harmonische storingen nemen daardoor toe. Elektrotechnici zullen moeten beseffen dat ict-toepassingen van steeds groter belang zijn voor werkzaamheden.’
Stroomopslag
Een van de oplossingen om het hoofd te bieden aan de vermindering van netcongestie, is energieopslag. Nederland loopt daarin, vergeleken met onze oosterburen, behoorlijk achter. Duitsland verstrekt sinds jaar en dag subsidies aan huiseigenaren die, naast zonnepanelen, ook thuisbatterijen plaatsen. Daarvan staan er al meer dan 270.000. In ons land ontbreekt zo’n subsidie doordat ‘prosumenten’ hun overtollige stroom gratis op het transportnet kunnen zetten (lees: de salderingsregeling). Stroomopslag mag je echter niet over een kam scheren, stelt De Graaf. ‘Een lithium-ion batterij levert kortstondig reservevermogen, tot enkele uren. Daarmee lossen we de meer langdurige congestieproblemen niet op.’ De specialist pleit er daarom voor om ook op seizoensopslag in te zetten. ‘Lievense kwam in 1981 al met het plan voor een stuwmeer dat door middel van windturbines gevuld werd en bij het leeglopen stroom produceert. Thermische opslag in de grond is, naast waterstof, een andere mogelijkheid.’
‘Kansen voor flexibiliteit in duurzame energie-systemen liggen vooral bij het collectief’
Flexibiliteit
Jasmijn Kleij, innovatieanalist smart energy systems bij TKI Urban Energy, ziet nog wel kansen in de gebouwde omgeving. ‘De salderingsregeling zal versneld moeten worden afgebouwd om elektriciteitsopslag een kans te geven. Zonder batterijen kun je – wanneer je over zonnepanelen en een elektrische auto beschikt – via een ‘home energy management system’ op tekorten of overschotten sturen. Wanneer je dat in een wijk toepast, dan maak je pas echt stappen.’
Volgens Kleij valt de meeste winst op de korte termijn niet te halen bij kleinverbruikers, maar bij bedrijventerreinen en grote energiecoöperaties. Kleij: ‘Zij kunnen hun energiesystemen flexibel inregelen met zonnepanelen en laadpleinen voor elektrische auto’s. Nederland heeft als voordeel dat er veel zonnepanelen per inwoner zijn. Zoninval valt over de dag makkelijk te voorspellen. Bi-directioneel laden wordt echter maar mondjesmaat toegepast. Slechts enkele autofabrikanten – waaronder Nissan, Honda, VW – zijn tegenwoordig bezig hun nieuwe voertuigen voor bi-directioneel laden uit te rusten.’
Slim laden kan intussen al enkele jaren. De analist vervolgt: ‘Sommige partijen handelen daarmee al op de flexibiliteitsmarkt, het stadium van de ‘innovators’ is hier gepasseerd. Willen we de transitie versnellen, dan moeten we eerst en vooral weten wat onze eindgebruikers willen, flexibele tarieven hanteren en energie-managementsystemen gaan toepassen. Op verschillende niveaus – van de afstemming van protocollen voor installaties en apparatuur, voor wijken en bedrijventerreinen tot aan het transportnet – dienen we veel nauwer samen te werken. Daarvoor bestaat nu nog geen duidelijke route. Wat ik wel weet, is dat de kansen voor flexibiliteit in duurzame energiesystemen vooral bij het collectief liggen.’
ECUB werkt onder andere aan de verduurzaming van de bedrijventerreinen Lage Weide en De Wetering-Haarrijn aan de rand van Utrecht.
ECUB
Op sommige bedrijventerreinen worden de mogelijkheden van energie-managementsystemen al benut. Een van de vooruitstrevendste is ECUB (energie collectief Utrechtse bedrijven). Dit energiecollectief werkt onder andere aan de verduurzaming van de bedrijventerreinen Lage Weide en De Wetering-Haarrijn, aan de westrand van Utrecht. Rond de kerst van 2021 kreeg een consortium – bestaand uit ECUB, Berenschot, Friday Energy, Stamhuis, REConvert, Warmtebouw en de Universiteit en Hogeschool Utrecht – twee subsidies van in totaal bijna 1,5 miljoen euro voor hun project Congestiemanagement en Power Balancing (CPB). Door opwek en verbruik van duurzame energie met digitale technieken in kaart te brengen, wordt naar meer energie-circulariteit gestreefd, waardoor netverzwaring minder noodzakelijk is.
Bert Strijker, directeur van het ECUB, licht het project toe: ‘Veel van onze bedrijven willen meer duurzame energiebronnen toepassen. Helaas, niet iedereen kan op dit moment een netaansluiting voor zonnepanelen krijgen. Op verzwaring van het net konden we niet wachten. Drie jaar geleden zijn we daarom begonnen na te denken over slimme oplossingen, energieopslag achter de meter en nieuwe pv-systemen die niet alleen op het zuiden worden gericht, maar ook op het oosten en westen en op gevels van gebouwen. Hiermee bereiken we een meer gelijkmatige opwek van energie over de dag. Eerder heeft ECUB laten zien dat integratie van bestaande systemen goed werkt. Nu gaan we enkele stappen verder.’
Er staat heel wat op stapel; meer zonnestroom, batterijopslag en kennisdeling via nieuwe lesprogramma’s voor Hogeschool Utrecht en Universiteit Utrecht, gecombineerd met een ‘digital twin’ voor de bedrijventerreinen. Deze ‘digital twin’ wordt ontwikkeld onder leiding van prof.dr. Wilfried van Sark, professor integratie van zonne-energie aan het Copernicus Instituut van Universiteit Utrecht. Met opzet heeft ECUB het project niet met allerlei scherpe doelstellingen en dito tijdpaden dichtgetimmerd. ‘Twee bedrijven nemen nu deel aan de pilot’, gaat Strijker door. ‘Voor stroomopslag en nieuwe pv-systemen zijn inmiddels offertes aangevraagd. Die zullen deze zomer worden geïnstalleerd. We verwachten dat er op termijn tien tot twintig bedrijven meedoen. Als alle bedrijven van ECUB aanhaken, kan de opwekcapaciteit met gemiddeld 100 MW stijgen.’
‘Zowel flexibiliteit als integratie van systemen zijn cruciaal’
Flexibiliteit
Ondertussen kunnen netbeheerders de vraag naar netaansluitingen voor duurzame elektriciteit niet langer bijbenen. Samen met ruim een dozijn andere partijen (waaronder Techniek Nederland) hebben ze eind januari een oproep aan de overheid gedaan om de grootste knelpunten op het transportnet op te lossen: het Actieteam Netcapaciteit.
‘We investeren jaarlijks al drie miljard euro aan netverzwaring, maar zijn circa acht jaar aan procedures en vergunningen kwijt’, zo verduidelijkt Hans-Peter Oskam, directeur strategie en beleid bij Netbeheer Nederland, de problematiek. ‘Door de lange looptijden weten we niet precies waar het net verzwaard moet worden. Wat we wel weten is dat er een tekort aan technische vakmensen is ontstaan, nu meer dan 14.000 en oplopend tot 100.000 in 2030. Voor de komende drie jaar staan er bovendien voor 10 GW aan zon en 3,7 GW aan windprojecten op stapel, die binnen de huidige wet- en regelgeving niet kunnen worden aangesloten.’
‘Daar komt nog bij dat de aangescherpte klimaatdoelstellingen van het nieuwe kabinet – 60 procent emissiereductie in 2030 – de opgave en urgentie vergroten’, vervolgt hij. ‘We zullen het vooral slimmer moeten doen, hetzij door energie-circulariteit, hetzij door het verbruik slimmer op de vraag af te stemmen. Zowel flexibiliteit als integratie van systemen zijn cruciaal. Dat vereist meer samenwerking tussen marktpartijen, van installatie-adviseurs en installateurs tot aannemers en projectontwikkelaars. Ondernemers zullen tot energie-ondernemers moeten uitgroeien. Als netbeheerders pleiten we er voor om doorlooptijden naar standaard twee jaar te brengen, jaarlijkse aanpassing van wet- en regelgeving en een landelijk energieplan voor 2030 en verder, waarin de keuzes op gebied van ruimtelijke ordening, energiebronnen en economische structuur inzichtelijk worden.’
Vreeswijkpad in Amsterdam is energieleverend; de energie wordt opgeslagen en uitgewisseld binnen het project en de omgeving.
Slim delen
Een van de partijen die al geruime tijd de wereld van energiecirculariteit verkent, is BAM Energy Systems. Meer dan vier jaar geleden startte een dochteronderneming van BAM met RENnovates, een renovatieproject voor drie wijken (in Woerden, Soesterberg en Heerhugowaard) die met slimme netten werden uitgerust. Sinds begin 2021 heeft Troef daar een vervolg aan gegeven. Troef is de afkorting voor ‘transparant reduceren van CO2 en optimaliseren van energie in een ecosysteem van flexibiliteit’. Dit consortium, waarvan BAM Energy Systems penvoerder en partner is, bestaat uit een groot aantal bedrijven: AM, KPN, NEN, HU, Stedin, TU Eindhoven, Entrnce, OranjeNXT en Tymlez (de laatste twee richten zich op digitale transformatie en blockchain).
‘Wij geloven dat duurzaamheid verder gaat dan het gebouw’, zegt Dennis van Goch, programmamanager van Troef. ‘Gebouwen moeten actief aan elkaar worden gekoppeld om energiestromen optimaal te benutten en de CO2-uitstoot te verminderen ten voordele van de eindgebruiker. Eerst meten en monitoren we blijvend gebouwgebonden energie. Wat zijn de beste momenten om stroom voor verwarming en koeling af te nemen, wanneer leveren zonnepanelen het meeste op en hoe kunnen we congestie minimaliseren? Pas daarna kijken we naar energie-uitwisseling met belendende panden. Met slim sturen besparen we circa 10 procent, met lokale afname 20 procent, zo heeft RENnovates uitgewezen.’
Troef gaat een stapje verder: afhankelijk van de flexibiliteit denkt BAM Energy Systems nog eens 30 procent van de netcongestie te kunnen verminderen. Ook is het consortium aan de slag gegaan met energie-uitwisseling tussen woonwijken en kantoren. Twee vastgoedinvesteerders, van wie de namen nog vertrouwelijk zijn, hebben daarvoor ingeschreven. ‘Op die wijze kan je veel meer besparen’, licht Van Goch toe. ‘Ga maar na: circa één Megawatt per wijk wordt nu niet gebruikt.’
Meten op prestatie
Dankzij de integrale aanpak hoeft Troef geen energieleverancier meer te hebben. ‘Goedkope, duurzame energie voor de gemeenschap staat in het project voorop’, vervolgt Van Goch. ‘Wij sluiten prestatiecontracten voor drie tot vijf jaar af en hanteren een vaste fee voor de toegang tot ‘internet of energy’, vergelijkbaar met Esco’s (energy service companies). Vroeger bleek dat nogal moeilijk, maar door secuur meten, continu sturen op prijs en beschikbaarheid van duurzame bronnen, kunnen we nu een deuk in een pakje boter slaan voor de eindgebruikers.’
Van stroomopslag maakt Troef enkel gebruik wanneer dit de flexibiliteit ten goede komt. ‘De gebouwen en energie-uitwisseling staan centraal’, zegt Van Goch. ‘Opslag is een dure vorm van flexibiliteit die pas uit kan als de batterij voor meerdere doelen wordt aangewend: niet alleen voor lokaal gebruik, maar ook voor vermindering van netcongestie en handelen op de onbalansmarkt. Voor een energiegemeenschap in hartje Den Haag zullen we eind dit jaar laten zien dat energieopslag ook financieel voordeel oplevert.’
Tekst: Tseard Zoethout
Fotografie: iStock, ECUB, BAM Bouw, Vastgoed Nederland