Februari 2025
‘Uitdagingen in onze energiemarkt juist ook coördinatieprobleem’
Prof.dr.ir. Laurens de Vries leidt breed onderzoek naar Nederlands energiesysteem
In 2050 moet het Nederlands energiesysteem klimaatneutraal zijn. Dit staat in het Nationaal Plan Energiesysteem, maar hoe we daar komen is niet duidelijk omschreven. Een onderzoek dat dit jaar van start gaat, moet daar verandering in brengen. Een breed consortium aan partijen houdt zich hier de komende vier á vijf jaar mee bezig, gefinancierd met een NWA-subsidie van ruim 4 miljoen euro. Prof.dr.ir. Laurens de Vries, hoogleraar aan de TU Delft, geeft leiding aan het onderzoek.
Hoewel de energiemarkt in ons land al stevig in transitie is, op weg naar een CO2-neutraal systeem, moeten alle marktpartijen intussen zorgen dat het systeem wel draaiende blijft. Die uitdaging wordt met de dag groter, ook gezien de soms alarmerende berichtgeving. Netten raken overvol, nieuwe bouwprojecten krijgen geen aansluiting, duurzame opwekkers moeten op bepaalde momenten worden afgekoppeld, piekprijzen stijgen tot ongekende hoogte en op andere momenten krijgen afnemers flink geld toe als ze stroom inkopen.
Het zijn de symptomen van een energiesysteem in transitie. Maar waar blijft de arts die nu eens de verlossende diagnose stelt? Deze diagnose met hopelijk een passend medicijn moet komen uit het project Marktordening van het Nederlands Energiesysteem (MODES), gefinancierd vanuit de Nederlandse Wetenschapsagenda.
Onderzoeksvragen
‘Met een groot aantal maatschappelijke organisaties hebben wij via een tender een onderzoeksvoorstel ingediend, waarbij we de hulp en input van veel marktpartijen zullen gebruiken’, vertelt prof.dr.ir. Laurens de Vries. ‘Via dit onderzoek willen we meerdere onderzoeksvragen beantwoorden. Een van die vragen is hoe de energieopwekking zich verhoudt tot het gebruik van de vele verschillende afnemers. Ook onderzoeken we de rol en de toekomst van de energienetten. Tot slot zullen we een antwoord geven op de vraag welke aanvullende of nieuwe instrumenten nodig zijn, inclusief beleid, om de energiemarkt zodanig te organiseren dat we in 2050 een CO2-neutraal energiesysteem hebben.’
Het onderzoek wordt uitgevoerd door zeven Nederlandse universiteiten, twee hogescholen en onderzoeksinstituut TNO en geleid door TU Delft. Daarnaast zijn ook de meeste netbeheerders aangehaakt, evenals ministeries, gemeenten, provincies, energiebedrijven en energieconsumerende marktpartijen. ‘Het is heel bewust een zeer interdisciplinair onderzoeksteam. Juist die aangehaakte partijen, waaronder bijvoorbeeld ook consumentenorganisaties en grote energiegebruikers, zijn belangrijk. Hun zienswijzen en focus kunnen ons leiden naar een gerichte interpretatie van het probleem en naar de juiste oplossingen.’
Wind en zon
De grote uitdaging voor ons energiesysteem is dat we op een bepaald moment volledig afscheid moeten nemen van fossiele brandstoffen. ‘Als het zover is, dan zijn wind- en zonne-energie de primaire energiebronnen’, gaat De Vries verder. ‘Er zullen nog wel enkele andere bronnen bijkomen, maar die zullen op zijn best aanvullend zijn. Daarnaast is een vorm van langetermijnopslag nodig. Waterstof lijkt daarvoor de beste optie. In het onderzoek bekijken we hoe we een dergelijk CO2-vrij energiesysteem moeten inrichten. Hoe moeten we de markt ordenen? Welke aanvullende maatregelen zijn nodig om bijvoorbeeld de voorzieningszekerheid te garanderen tijdens en na de transitie? Het draait hierbij om de interacties tussen energiebedrijven, de beheerders van de energienetten, de verschillende overheden en consumenten, groot en klein.’
‘Creëren van overschot in opwekking zou overheid moeten zien als sociale verzekering’
Overschot creëren
Het onderzoek richt zich nadrukkelijk op het volledige energiesysteem, en dus niet alleen op de elektriciteitsvoorziening. Dat maakt de opgave enorm omvangrijk en ook complex. ‘Zon en wind zullen de prominente opwekkers zijn, maar als die niet beschikbaar zijn, zullen groene waterstof – geproduceerd uit zonne- en windenergie – bio-energie en mogelijk ook kernenergie voor de voorzieningszekerheid moeten zorgen. Als er nieuwe kerncentrales bijkomen, zullen deze waarschijnlijk continu draaien. Dat betekent dat we ook dan de pieken in de vraag via waterstof moeten beleveren, mogelijk aangevuld met biomassa. Daarbij wel meteen de opmerking dat deze twee de kostbaarste technieken zijn. Waterstof zal essentieel zijn, zeker voor de industrie en transportsector, maar het is tegelijk ook een lastige opslagmethode. Alleen kennen we op dit moment geen betere manier.’
In de achterliggende periode onderzocht De Vries ook al het Europese elektriciteitssysteem, een onderzoek dat hij recent afrondde. ‘Dit leidde me vooral tot het inzicht dat, hoeveel flexibiliteit je ook in het systeem creëert, je in gewone jaren een surplus nodig hebt om een ongunstig weerjaar te doorstaan. Het creëren van zo’n surplus zal in gewone jaren, en dat zijn de meeste jaren, ervoor zorgen dat de gemiddelde marktprijs voor elektriciteit te laag ligt voor de energiesector om alle kosten terug te verdienen. Daarom hebben we een capaciteitsmarkt nodig. Het creëren van een overschot in de opwekking zou de overheid dan ook moeten zien als een sociale verzekering. Zoals we ook investeren in dijken en de deltawerken, om onze economie en leefomgeving in stand te houden. Maar dit betekent ook dat we bijvoorbeeld wind op zee waarschijnlijk weer moeten subsidiëren om te zorgen dat marktpartijen daarin blijven investeren.’
Daarnaast is het creëren van voldoende opwekvermogen van duurzame energie in de huidige fase van de energietransitie een randvoorwaarde om de verduurzaming bij eindgebruikers aan te zwengelen en op gang te houden, zoals het Nationaal Plan Energiesysteem aangeeft. Het heeft geen zin voor gebruikers van energie, zoals de industrie, om van aardgas naar duurzame energie over te schakelen als daarvan onvoldoende aanbod is. Dus moet tijdens de transitie het aanbod voorlopen op de vraag, waardoor er tijdens de transitie een overschot aan duurzame energie zal zijn. Ook dit kunnen we alleen bereiken door de productie van duurzame energie te subsidiëren.’
Voldoende opslag
Het zijn vooral de onzekere periodes, wat de Duitsers de ‘Kalte Dunkelflautes’ noemen, waarin de opwekking van duurzame energie kritisch wordt. Een winterse periode waarin het hard vriest, niet waait en de zon nauwelijks schijnt. En waarin de mensen hun verwarming stevig laten branden. ‘We zullen daarom een robuust systeem moeten creëren met voldoende opslag, vooral als het om onze warmtevoorziening gaat. Een warmtepompsysteem zouden we eigenlijk niet zonder warmwaterbuffer moeten plaatsen. En als we nieuwbouw plegen, kijk dan eens naar een buffer van een kuub, in plaats van 60 of 100 liter.’
‘Het zijn ook dit soort investeringen die we nu misschien niet rendabel vinden, maar die uit systeemoogpunt en ‘sociale verzekering’ wel noodzakelijk zijn. Hoe meer we van het gas afgaan, hoe belangrijker alternatieve warmtebronnen, zoals geothermie, zullen worden. Daarnaast, of misschien wel als allereerste, moeten we naar energiebesparing kijken. Daar is nog veel te winnen. Een goed geïsoleerd huis biedt ook een vorm van warmteopslag. Ook hier geldt dat we mensen moeten zien te verleiden om in al dit soort maatregelen te investeren. Daarvoor kijken we dan weer naar de meest bruikbare instrumenten, zoals subsidies en regelgeving, die investeringen in een bepaalde richting kunnen duwen.’
Nieuw instrumentarium
Het inzicht dat we vooruitlopend en allereerst moeten investeren in de opwekking van duurzame energie zal nu, langzaam maar zeker, steeds duidelijker worden. Dat die gedachte nu pas echt opkomt, komt volgens De Vries ook door de manier waarop we de energietransitie oorspronkelijk wilden uitvoeren en deels ook door de liberalisering van de energiemarkt.
‘Het geloof dat de markt deze investeringen zelf zou regelen had grotendeels te maken met het geloof in de beprijzing van de CO2-uitstoot. Het emissiehandelssysteem zou de verduurzaming aanjagen. Door het oplopen van de prijs voor de uitstoot van CO2 zouden met name bedrijven vanzelf wel duurzame energiebronnen gaan gebruiken. Hoewel het systeem is ingevoerd, blijkt het niet voldoende tot de gewenste resultaten te leiden. Zeker niet in een internationaal speelveld, waarin bedrijven naar andere delen van de wereld verhuizen als dat hen economisch beter uitkomt. Daarnaast is er te veel ad hoc geregeld. Het onderzoek richt zich daarom ook op een nieuw instrumentarium dat noodzakelijk en bruikbaar is om de energiemarkt te sturen.’
‘We moeten ons ervan bewust zijn dat bedrijven, zodra ze investeren, rekening houden met veel factoren. De beschikbaarheid van groene stroom en groene waterstof, voldoende opslagcapaciteit van waterstof en de netwerkcongestie. Hier komen we dus bij het coördinatievraagstuk. Bedrijven kunnen kiezen uit elektrificatie, groene waterstof, CCS, hun primaire proces veranderen en naar het buitenland verhuizen. Daardoor weten dus ook de producenten en netbeheerders niet zeker met welke vraag en ontwikkelingen zij rekening moeten houden. Zo ontstaat er patstelling en vraagt iedereen zich af: wie coördineert en regisseert?’
Kleine afnemers
Volgens de Vries ligt er niet alleen onzekerheid bij het grotere bedrijfsleven, maar is er ook een belangrijke rol weggelegd voor de consument en het kleine bedrijfsleven. ‘In potentie ligt bij die laatste groep enorm veel flexibiliteit. Maar hoe benutten we die flexibiliteit zonder veel weerstand op te roepen? Hoe krijgen we de consument zover dat hij zijn elektrische auto niet oplaadt als hij om half zes ’s avonds thuiskomt, maar dat hij deze pas ’s nachts gaat laden als iedereen naar bed gaat. Daar zijn technische oplossingen voor, maar we moeten manieren bedenken om die grootschalig toe te passen. Juist in de bestaande bouw is dat een uitdaging. Vandaar ook dat we partijen als Vereniging Eigen Huis en Aedes bij het onderzoek betrekken.’
Want wat voor de duurzame opwekking geldt, geldt ook voor de netwerken. Ook daar zullen investeringen nodig zijn die vooruitlopen op de verduurzaming van onze economie. Volgens De Vries willen veel bedrijven en consumenten zeker wel verduurzamen, maar worden terughoudend als blijkt dat ze in veel situaties niet probleemloos duurzame energie kunnen afnemen of ‘thuisbezorgd’ kunnen krijgen.
‘Drie tot vier keer zoveel netwerkcapaciteit zullen we echt nodig hebben’
Netwerken uitbouwen
‘We weten allemaal dat het een enorme operatie is om die netwerken uit te bouwen. En toch is dat echt nodig. Zeker als je beseft dat onze economie momenteel nog voor 80 procent op fossiele energie draait. Natuurlijk kunnen we ruimte in de netten creëren door slim energiemanagement en andere technische maatregelen. Maar dat zal nooit voldoende zijn om zoveel ruimte te bieden dat we die 80 procent van de vraag, die we nu met fossiele energie opvullen, ook kunnen elektrificeren. Drie tot vier keer zoveel netwerkcapaciteit zullen we echt nodig hebben. Congestiemanagement en capaciteitgerelateerde netwerktarieven kunnen natuurlijk wel een duit in het zakje doen. Verder kan de netbeheerder zijn netten nog wel wat dichter tegen zijn operationele grenzen aan opereren. Maar als we in onze transitie uiteindelijk de hele energievoorziening elektrificeren, is ruimere netcapaciteit hoe dan ook noodzakelijk.’
Andere duurzame vormen van energie, zoals waterstof, biomassa en ook kernenergie, zijn volgens De Vries geschikt voor specifieke toepassingen. ‘Nieuwe kerncentrales zijn, als ze van de grond komen, een uitbreiding van de ‘baseload’; dus om aan een continue energievraag te voldoen. Ze vormen geen geschikte techniek – want veel te kostbaar – om pieken op te vangen. Biomassa- of biogascentrales kunnen wel helpen om de piek in de elektriciteitsvoorziening op te vangen. Met waterstof kan dat ook, maar waterstof is vooral geschikt voor de langetermijnopslag van duurzame energie. Waterstof is een kostbare energiedrager, en ook biomassa- en kerncentrales zijn relatief erg duur. Deze zullen slechts een aanvulling vormen op zon en wind.’
Coördinatie en organisatie
Uit de hele vraagstelling die onder het onderzoek ligt en de problematiek die naar boven komt, ontstaat het beeld dat de (her)inrichting van ons energiesysteem vooral een vraagstuk is van coördinatie en organisatie. Het onderzoek zal laten zien, zo is de verwachting, hoe organisatorische keuzes voor het energiesysteem bepalend zijn voor de afweging en beïnvloeding van publieke waarden.
Promovendi zullen aan de slag gaan om een aantal wetenschappelijke kennisleemtes in te vullen. Zij zullen enkele specifieke onderzoeksvragen beantwoorden. Hoe werkt de markt van geïntegreerde elektriciteits- en waterstofsystemen? Hoe kunnen we voldoende investeringen veiligstellen? Hoe bewaken we het beheer van ons energiesysteem op de Noordzee? Hoe verloopt de interactie tussen consumenten en het energiesysteem? En welke rol spelen data en digitalisering? Ook zullen de onderzoekers de veranderende rol van verschillende overheidsniveaus onder de loep nemen, net als de veranderende behoefte aan beleidsondersteuning met computermodellen.
Stakeholders
Dat Techniek Nederland en Bouwend Nederland, de marktpartijen die de verbouwing van ons energiesysteem moeten uitvoeren, niet direct bij het onderzoek zijn betrokken, hoeft volgens De Vries geen probleem te zijn. ‘We organiseren, als onderdeel van ons onderzoek, ook congressen en andere bijeenkomsten waarin we dergelijke stakeholders betrekken.’
Want, zo benadrukt hij: ‘Technisch dienstverleners kunnen in hun dienstenpakket de energiegebruikers nu al intensiever informeren en voorbereiden op de investeringen die noodzakelijk zijn. Help consumenten en ondernemers inzien dat investeringen als een energiemanagementsysteem en een warmtebuffer slim en toekomstgericht zijn. Als mensen toch gaan verbouwen of vervangen, kunnen ze die investeringen beter nu doen. Anders worden ze hiertoe over een aantal jaar min of meer gedwongen; hetzij door hoge prijzen, hetzij door schaarste of tekorten. Met de Hanzehogeschool zullen we ook consumentenpanels opzetten om te ontdekken hoe we het potentieel voor meer flexibiliteit bij kleine verbruikers kunnen benutten. Die informatie komt ongetwijfeld lopende of aan het eind van het project naar buiten. De installatiebranche en andere dienstverleners kunnen daarmee hun voordeel doen.’
Tekst: Rob van Mil
Fotografie: Herbert Wiggerman