calendar tag arrow download print
Image
Hoogspanningskabel
artikel
14 februari 2020

Een duurzaam energiesysteem: complex om te beheren

digitale transitie Energietransitie digitale samenleving serie - deel 2
In de driedelige reeks ‘Duurzame energie vraagt om datastrategie’ bespreken we hoe de energievoorziening in Nederland verandert en welke consequenties dat heeft voor ons allen. Deel twee van de serie gaat over waarom het beheer van een duurzaam energiesysteem complex is.

In het kort

  • Aanvoer wordt complexer
  • Distributienet wordt veel complexer
  • Innovatie komt op gang

Het is 2030. Het gezin Groen is van het gas af. Ze hebben een elektrische auto, elektrische verwarming en een duurzame energieleverancier. De familie Groen verbruikt nu gemiddeld drie keer zoveel stroom als in 2020 toen ze nog aangesloten waren op het gasnetwerk en toen ze nog fossiele brandstoffen gebruikten (zie ook het rapport van het Planbureau voor de Leefomgeving). Drie keer zo veel stroom. Gemiddeld. Op piekmomenten gebruikt de familie Groen zelfs meer. En de familie Groen is niet alleen. De netbeheerder heeft hier tien jaar geleden al rekening mee gehouden. Hij heeft extra kabels aangelegd en hij gebruikt nieuwe manieren om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen.

Het is 2030. 70% van de elektriciteit in Nederland wordt, zoals het kabinet heeft gepland, opgewekt met hernieuwbare energiebronnen als zon en wind. Energie wordt centraal en lokaal geproduceerd. Onze landelijke netbeheerder Tennet kan het net niet meer in balans houden zoals in 2020 omdat het energiesysteem heel anders functioneert. In 2020 had Nederland een van de meest betrouwbare energiesystemen ter wereld en door tijdig anticiperen, hebben we dat in 2030 nog steeds.

Willen deze scenario’s werkelijkheid worden, dan moet er nog heel veel gebeuren. In dit artikel leggen we uit waarom.

Betrouwbare, betaalbare, veilige en schone energie vraagt om digitalisering en om nationaal databeleid

Om opwarming van de aarde te beperken, is een overgang naar een duurzame energievoorziening van belang. Kolen- en gascentrales worden daarom steeds vaker vervangen door hernieuwbare energiebronnen als zon en wind. Dit soort hernieuwbare energie wordt veelal decentraal opgewekt en is variabel. Dat heeft als gevolg dat het lastiger wordt om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen. Digitale technologieën, zoals kunstmatige intelligentie en sensoren die data kunnen generen over hoeveel energie wordt opgewekt of verbruikt, kunnen helpen om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen.

Er is sprake van een dubbele transitie: duurzaam én digitaal. Door de dubbele transitie kan duurzame energie betrouwbaar en betaalbaar worden voor iedereen.

De opkomst van decentrale energiebronnen en de verwachte vergaande digitalisering van het energiesysteem stellen ons echter nu al voor keuzes die de toekomst van onze hele energievoorziening bepalen. Dit maakt een langetermijnvisie voor het energiebeleid urgent. Daarbij moet aandacht zijn voor netcapaciteit, maar ook voor digitale innovatie en adequaat databeheer vanuit het algemeen belang.

In deze reeks artikelen lees je meer over de invloed van een decentraal en gedigitaliseerd energiesysteem op het netbeheer en over de maatschappelijke vragen die de dubbele transitie oproept. Het Rathenau Instituut wil met de reeks agenderen dat het belangrijk is dat we nadenken over de bijbehorende publieke waarden.

Het eerste artikel beschrijft hoe duurzame energie en digitalisering samenhangen en betoogt dat Nederland nu een visie voor de lange termijn moet opstellen. Het tweede artikel verkent de impact van een digitaal decentraal energiesysteem op het netbeheer. Het derde artikel licht de belangrijkste maatschappelijke kwesties van een digitaliserend energiesysteem toe.

Aanvoer wordt complexer

De energieaanvoer wordt de komende jaren complexer. Op dit moment wordt bijna alle stroom centraal opgewekt. Die stroom gaat het landelijke hoogspanningsnet in. Dit net noemen we ook wel het transmissienet. Decentrale energiebronnen leveren aan het midden- of laagspanningsnet. Dat noemen we het distributienet. Een voorbeeld van centrale opwekking zijn kolen- en gascentrales of grote windparken. Decentrale energiebronnen zijn parken of daken met zonnepanelen, warmte/koudeopslag, geothermie, thuisbatterijen en accu’s van elektrische auto’s. Decentrale energiebronnen maken het aanbod voor netbeheerders onoverzichtelijker. Dat is omdat het aantal energiebronnen op distributieniveau enorm toeneemt. Daarnaast stijgt het aandeel fluctuerende, weersafhankelijke energiebronnen.

Actievere rol voor regionale netbeheerders

Het in balans houden van een netwerk met veel decentrale en variabele energiebronnen vraagt om nieuwe, actievere vormen van netbeheer. De reden is dat de gebruikte hoeveelheid stroom altijd even groot moet zijn als de opgewekte hoeveelheid stroom. Dit balanceren van het net was tot voor kort alleen de taak van de landelijke netbeheerder. In de nieuwe situatie worden regionale netbeheerders belangrijker. Zij zijn verantwoordelijk voor de distributienetten. Omdat daar nu ook energie wordt geproduceerd, ontstaat er tweerichtingsverkeer op het elektriciteitsnet. Daarom moeten de regionale netbeheerders zich actiever gaan bemoeien met het spel van vraag en aanbod.

Distributienet wordt veel complexer

Het actief beheren van distributienetwerken staat echter nog in de kinderschoenen. Distributienetwerken kunnen bijvoorbeeld miljoenen componenten en miljoenen gebruikers bevatten. Regionale netbeheerders hebben voor het beheer van het net inzicht in die componenten en gebruikers nodig. Digitale toepassingen kunnen hen hierbij helpen (zie ook deel 1 van deze artikelenreeks). Voorbeelden zijn slimme meters of slimme transformatorhuisjes. Kortom, er moet geïnvesteerd worden in het slimmer maken van het net en van de netbeheerders.

Controlecrisis met positieve kant

Het huidige energienet is nog niet klaar voor de energietransitie. Er is sprake van, wat de Amerikaanse historicus James R. Beniger zou noemen, een crisis of control. Maar er is ook een positieve kant aan controlecrisissen. Ze vormen namelijk een voedingsbodem voor ICT-ontwikkelingen. En die kunnen weer helpen om het energiesysteem meer responsief en beter beheersbaar te maken.

Grote spelers innoveren al

De digitale innovaties van het energiesysteem zijn al aan de gang. De nationale netbeheerder TenneT is bijvoorbeeld in Duitsland betrokken bij een proef met sensoren in auto’s van Volkswagen die informatie opleveren over de te verwachten opbrengst van elektriciteit uit zon. Google experimenteert met zelflerende algoritmen die anderhalve dag op voorhand voorspellen wat zijn windparken aan stroom gaan leveren. Een interessant voorbeeld van actief netbeheer is GOPACS. Dat is een Nederlands netbeheerdersplatform dat op basis van het inkopen van flexibel vermogen uit de markt probeert bij te dragen aan het oplossen van (verwachte) opstoppingen in het elektriciteitsnet. Verder werkt TenneT samen met het bedrijf Sonnen om het elektriciteitsnetwerk vanuit de consument te stabiliseren met behulp van gedistribueerde energieopslag op basis van blockchaintechnologie.

Kleine verbruikers volgen

Net zoals de grote energiebeheerders zich nu al voorbereiden op het wisselende aanbod van elektriciteit, slaan ook kleinere verbruikers langzaam aan het innoveren. Er vinden bijvoorbeeld experimenten plaats met zogeheten ‘virtuele energiecentrales’. Zo voert City-Zen in Amsterdam een project uit waarin vijftig huishoudens een batterij kregen en als energiegemeenschap energie leveren en waar nodig extra inkopen. En in de toekomst kunnen energiedata van de slimme meter bijvoorbeeld geïntegreerd worden met virtuele assistenten in woningen, zoals Alexa en Google Home. Dit kan dan leiden tot op kunstmatige intelligentie gebaseerde energiebeheersystemen voor thuis. Denk aan de wasmachine die pas inschakelt wanneer de elektriciteitsprijs gunstig is.

Herstructurering ‘tot op de bodem’

Twintig jaar geleden ging de energiediscussie over privatisering en liberalisering. De huidige discussie gaat vooral over verduurzaming en de veranderende rol daarbij van de regionale distributienetbeheerders en consumenten. Digitalisering wordt gezien als een cruciale randvoorwaarde voor het integreren van hernieuwbare energiebronnen, het slim managen van het net en het faciliteren van een actievere rol voor consumenten. Bij dit alles is echter de grote vraag: hoe kunnen we het elektriciteitssysteem zo organiseren dat het leidt tot een betaalbaar, betrouwbaar, veilig en duurzaam systeem? In het laatste en derde deel van deze artikelenreeks gaan we daarom dieper in op de maatschappelijke uitdagingen die een digitaliserend energiesysteem met zich meebrengt.

U bent van harte welkom om te reageren op de artikelen uit deze serie. Neem hiervoor contact op met Romy Dekker en Eef Masson.