Ons energiesysteem door een andere (systeem)lens

Ons energiesysteem door een andere (systeem)lens

Met Dutch Boosting Group werken wij iedere dag aan de wereld van morgen. Toekomstbestendige oplossingen die ervoor zorgen dat ook volgende generaties nog prettig kunnen leven op onze planeet. De energietransitie speelt daarbij een belangrijke rol. Bij die energietransitie is echter meer nodig dan alleen een overschakeling van fossiele brandstoffen naar energie uit hernieuwbare bronnen. Een compleet andere inrichting van ons energiesysteem kan ervoor zorgen dat we efficiënter, slimmer en beter van onze duurzame energie gebruik kunnen maken.

In dit opiniestuk neem ik je graag mee in een nieuwe kijk op ons energiesysteem: een wereld van energieflexibiliteit, holonen en een bottom-up-benadering.

Hoe is ons huidige energiesysteem ingericht?

In ons huidige energiesysteem wordt onze stroomvoorziening aangestuurd vanuit ons hoogspanningsnet. Deze hoogspanning wordt getransporteerd via de hoogspanningsmasten die overal in ons landschap zichtbaar zijn. Vervolgens wordt de hoogspanning omgezet in middenspanning, die bijvoorbeeld voor grote fabriekslocaties wordt ingezet. Voor gebruik in kleinere bedrijfspanden en huishoudens wordt deze middenspanning vervolgens omgezet naar laagspanning. Zie figuur 1.

In het huidige energiesysteem wordt het hoogspanningsnet gebruikt om zowel de pieken in energievraag als de pieken in energie-aanbod op te vangen. Hiermee hanteren we een top-down-regulering van het systeem: het hoogspanningsnet staat aan de basis van ons volledige energiesysteem. Dat komt doordat het systeem gebaseerd is op het centraal opwekken van energie, waarna die energie via het netwerk naar de eindgebruiker wordt gebracht. Tegenwoordig wordt echter steeds meer decentraal energie opgewekt, bijvoorbeeld door middel van zonnepanelen op huizen of bedrijven. Of windmolens die in het buitengebied, naast de snelweg of op een bedrijventerrein staan. Wat als we die opgewekte energie niet via het hoogspanningsnet verspreiden, maar uitwisselen op lokaal niveau? Daarmee kiezen we een bottom-up-benadering in plaats van een top-down-benadering, waarbij het hoogspanningsnet niet meer als buffer en ‘afvoerputje’ fungeert. Dat kunnen we doen door ‘energieflexibiliteit’ toe te passen. Maar wat is dat, waarom is dat wenselijk en hoe zie ik dat voor me?

Waarom is energieflexibiliteit wenselijk?

In de media horen en zien we tegenwoordig regelmatig de term ‘netcongestie’ voorbij komen. Netcongestie zou betekenen dat er ‘filevorming’ ontstaat op het elektriciteitsnet. Dit klopt niet helemaal; in de media worden de termen netcongestie (ontstaat als er op een specifiek moment meer vraag naar transport van elektriciteit is dan waarin de capaciteit van het netwerk veilig kan voorzien) en transportschaarste (is het geval wanneer de netto belasting van de totale elektriciteitsvraag of -productie groter wordt geschat dan de bestaande én in aanleg zijnde initiatieven) vaak door elkaar gehaald. Netcongestie is dus een ‘momentopname’: het gaat om een specifiek moment waarop er meer stroom over het net getransporteerd dient te worden dan mogelijk is. Transportschaarste is een constante en kan leiden tot netcongestie, maar heel vaak is dit (nog) niet aan de orde. Tegelijkertijd zijn dit soort berichten wél aanleiding om plannen te maken om het elektriciteitsnet uit te breiden en te verzwaren. Maar is dat echt noodzakelijk? Heel vaak wordt het net namelijk niet maximaal belast. En zijn de pieken op het net (in zowel vraag als aanbod) sterk geconcentreerd op bepaalde uren en tijden van het jaar.

Bovendien is het verzwaren en uitbreiden van ons energienet duur en tijdrovend: het kost veel aan materiaal, energie en tijd. Het realiseren is dus niet zomaar gebeurd en het is verre van duurzaam. Datzelfde kun je bijvoorbeeld ook zeggen over het niet inzetten van de huidige gas-infrastructuur. Daarom pleit ik – behalve voor een herinrichting van ons elektriciteitssysteem – ook voor hergebruik van de bestaande gas-infrastructuur voor bijvoorbeeld waterstof. Deze gasinfra kan bijvoorbeeld ingezet worden voor flexibiliteitsdiensten, waar ik later in dit stuk op terugkom.

Maar terug naar ons elektriciteitssysteem: met een andere inrichting van dit systeem en het toepassen van energieflexibiliteit, is het verzwaren en uitbreiden van ons elektriciteitsnet niet nodig.

De theorie van de kleine, gesloten cirkels

Een andere inrichting van ons energiesysteem is naar mijn mening duurzamer, slimmer en efficiënter dan de manier waarop ons huidige systeem is ingericht. Om die reden ben ik voorstander van de ‘theorie van de kleine, gesloten cirkels’. Deze theorie gaat ervan uit dat op lokaal niveau, in een zo klein mogelijke ‘holon’, gestreefd wordt naar netto 0 op de meter. Oftewel: er wordt in zo klein mogelijke gemeenschappen gestreefd naar een situatie waarin de opwek van energie gelijk is aan het verbruik ervan. Dat gebeurt door het toepassen van (energie)flexibiliteitsdiensten. Bij een overschot of een tekort aan energie wordt zoveel mogelijk geprobeerd dit in een zo klein mogelijke ‘kring’ op te lossen. Er wordt eerst gebruik gemaakt van een naastgelegen (kleine) holon. Als dat niet lukt, kan vervolgens ook afstemming met grotere holonen plaatsvinden. Het elektriciteitsnet fungeert hierbij ‘slechts’ als buffer. Zie figuur 2. Ik leg dit hieronder nader uit.

Energieholonen
Binnen de theorie van de kleine, gesloten cirkels staan holonen centraal. Holonen zijn entiteiten die zowel zelfstandig functioneren als onderdeel zijn van een groter geheel. Ze bezitten een zekere mate van autonomie, maar zijn tegelijkertijd ook onderhevig aan controle vanuit één of meerdere hogere niveaus.

Binnen de theorie staan ‘energieholonen’ centraal. Energieholonen zijn de kleinst mogelijke entiteiten die 0 op de meter zouden kunnen realiseren. Zo kan een aardgasvrij woonhuis met zonnepanelen op zichzelf een energieholon vormen, door de opwek direct af te stemmen op het gebruik. Dat kan bijvoorbeeld door koppelingen te maken tussen zonnepanelen en een warmtepomp, het laadpunt van de elektrische auto en/of een thuisbatterij. Maar een woonwijk die zelf relatief weinig energie opwekt of een groot bedrijventerrein, kan ook een holon vormen met een veld vol zonnepanelen. Uitgangspunt is dat de energieholon in staat is om in zichzelf te streven naar ‘opwek = verbruik’.

Flexibiliteitsdiensten
Als we vanuit de kleinste holonen streven naar netto 0 op de meter, dan moeten we meteen concluderen dat dit een utopie is. Niet ieder huis kan energieneutraal worden, hoe hard we daar ook naar streven. Daarom moeten we naast dit streven ook gebruikmaken van energieflexibiliteit. Waarbij we altijd uitgaan van een zo lokaal mogelijke uitwisseling van energie.

Energieflexibiliteit betekent dat we vraag en aanbod verschuiven over ruimte en tijd. Dat klinkt abstract, maar het kan verschillende dingen betekenen. Heb je bijvoorbeeld behoefte aan meer energie dan je opwekt? Dan kan het zomaar zijn dat je buurman die energie wél over heeft. Het streven is dan om zijn energie via zo kort mogelijke lijnen (op een zo laag mogelijk niveau in het energiesysteem) naar jouw woning te transporteren. Dus zonder dat daarmee het hoog- of middenspanningsnet belast wordt. De ideeën om accu’s van elektrische auto’s te gebruiken als opslagruimte voor energie of elektriciteit om te zetten in waterstof (waarbij we dus, zoals hierboven gesteld, gebruik kunnen maken van de huidige gasinfrastructuur), zijn voorbeelden van manieren om vraag en aanbod van energie zo lokaal mogelijk op elkaar af te stemmen.

Maar we kunnen ook denken aan creatievere oplossingen. Als jij bijvoorbeeld meer energie opwekt dan je op dit moment gebruikt, en je buurman heeft een slagerij met een grote vriescel, dan zou je kunnen overwegen om de temperatuur van die vriescel tijdelijk van -20 graden Celsius terug te brengen tot -40 graden Celsius. De extra energie wordt gebruikt om de vriescel 20 graden kouder te maken dan nodig is. Op het moment dat je die (extra) energie wel nodig hebt, breng je de temperatuur van de vriescel van -40 graden naar -20 graden. De vriescel gebruikt dan geen energie totdat de temperatuur weer op -20 graden staat. De energie die de vriescel nu niet gebruikt, heb je elders binnen je holon over en kun je inzetten waar je het nodig hebt.

Dit zijn voorbeelden van flexibiliteitsdiensten, waarbij we (nogmaals) altijd uitgaan van de kleinste holon. Lukt het echter niet om binnen een holon te blijven, dan kan energie-uitwisseling plaatsvinden tussen holonen. Zo kunnen we van een huis-holon naar een buurt-holon gaan of zelfs naar holonen op een hoger niveau. Daarbij maken we gebruik van het bestaande systeem en elektriciteitsnetwerk. Via dit net zijn de holonen onderling verbonden. De onderlinge afstemming tussen de holonen functioneert door middel van marktwerking, zoals nu al op bijvoorbeeld ‘congestiemarkten’ gebeurt. Deze onderlinge afstemming zal de komende jaren naar verwachting alleen maar verder toenemen. Het uitgangspunt hierbij blijft altijd dat we de energievraag en –aanbod steeds binnen een zo klein mogelijke cirkel afstemmen. Op die manier realiseren we vele voordelen.

Wat zijn de voordelen van deze innovatieve kijk op ons energiesysteem?

Door ons energiesysteem op deze manier in te richten, maken we efficiënter gebruik van onze huidige infrastructuur. Dat komt doordat we zo min mogelijk beroep doen op het hoogspanningsnet, waardoor daar meer capaciteit overblijft. Op die manier kunnen huidige aansluitingen uitgebreid worden, zodat er meer ruimte is voor het zelf opwekken en opslaan van energie. Daardoor is er ook meer ruimte voor de groei van flexibiliteitsdiensten. Uiteraard geeft meer netcapaciteit ook meer mogelijkheden voor nieuwe aansluitingen. Bovendien realiseren we met deze nieuwe inrichting van ons energiesysteem een veel eerlijkere verdeling van energie én een economisch aantrekkelijk model voor met name de kleinere partijen. Dat zit zo: op dit moment ligt het verdienmodel van elektriciteit vooral bij grotere partijen, zoals energieleveranciers en netbeheerders. Met dit systeem wordt de energiemarkt juist aantrekkelijker en eerlijker voor (ook juist) kleinere partijen, zoals individuele burgers of energiecoöperaties, eventueel in samenwerking met lokale overheden of ondernemers.

Een voorbeeld van de manier waarop de energiemarkt eerlijker wordt voor kleinere partijen, is via opkomende, nieuwe verdienmodellen voor onder andere de thuisaccu. Zo kun je met een thuisaccu niet alleen energie opslaan die je zelf hebt opgewekt om die later zelf te gebruiken, maar kun je een overschot aan energie ook verhandelen op de ‘onbalansmarkt’. Hiermee draag je bij aan een betere balans tussen vraag en aanbod op de energiemarkt, waarvoor je een financiële vergoeding of voordeel ontvangt. Uit een artikel van Tweakers.net: “Volgens onderzoek van CE Delft kunnen thuisaccu's door energiebalancering bijdragen aan de leveringszekerheid van het energiesysteem, CO₂-reductie en het voorkomen van curtailment. Met die laatste term wordt bedoeld dat windmolens en zonneparken worden afgeschakeld om overcapaciteit te beperken. Het rapport van CE Delft stelt dat thuisaccu's ‘kunnen worden ingezet om de pieken te verlagen van het huishouden of van het totale elektriciteitsnet, en zo bijdragen aan het uitstellen of mogelijk voorkomen van netverzwaring'.”

EU-wetgeving

Ook binnen de nieuwe EU-wetgeving worden energiegemeenschappen gezien als een manier om energie betaalbaar te houden voor burgers en om opwek lokaal te houden, maar ook om het gebruik van duurzame energie te stimuleren. Tegelijkertijd werken private partijen aan energie-innovaties die oplossingen bieden voor het nieuwe, decentrale energiesysteem. Zij richten zich op het gelijktijdig gebruiken en opwekken van duurzame energie op lokaal niveau en kunnen helpen met het aanbieden van energiemanagementsystemen, opslagmogelijkheden of het delen van kennis en expertise. Dat is handig voor energiegemeenschappen, die vaker nadenken over de stap ná de realisatie van duurzame opwek. Op die manier wordt op meerdere plekken in de keten gewerkt aan een eerlijkere energiemarkt voor kleine(re) partijen.

Over het algemeen is er rondom de vraag hoe de energiemarkt aantrekkelijker kan worden voor kleine(re) partijen nog veel onduidelijk. Deze markt is immers in opkomst en nieuwe mogelijkheden en opties zijn nog volop in ontwikkeling. Daarom wil ik hier op korte termijn dieper induiken, zodat we hier met Dutch Boosting Group meer zicht op krijgen en cijfers en feiten kwantificeerbaar kunnen maken.

Mooie theorie… maar kan dat in de praktijk wel?

Als consultant bij Dutch Boosting Group benadruk ik dat dit een opiniestuk is. Het is een visie op ons energiesysteem die in de toekomst werkelijkheid zou kunnen worden, maar op dit moment nog niet realiseerbaar is. Dat heeft te maken met zowel technische als sociaal-maatschappelijke knelpunten. Zo worden de elektriciteitsnetten nu erg traditioneel beheerd. Dat is goed, want wij hebben misschien wel het meest leveringszekere elektriciteitsnet ter wereld. Anderzijds moet er dus verandering in komen, willen we ons net toekomstbestendig maken. Daarnaast zijn er in de markt veel verschillende belangen, zowel financieel als op andere vlakken. De belangen van grote partijen botsen daarbij soms met die van ons als burgers en die van de generaties na ons.

Ook qua wet- en regelgeving is dit idee nog niet uitvoerbaar. Zo mogen energiecoöperaties bijvoorbeeld officieel nog niet de rol van DSO (distributeur van energie) vervullen. Het uitwisselen van energie via lokale en regionale energiecoöperaties is dus nog lastig. Datzelfde geldt voor een bedrijf dat zijn dak vol heeft liggen met zonnepanelen. Ook zij mogen officieel nog geen energie leveren aan bijvoorbeeld een ander bedrijf. Dit zijn slechts enkele specifieke voorbeelden van het algemene knelpunt dat we op dit gebied ervaren: de wetgeving, ook vanuit de EU en de Autoriteit Consument & Markt, loopt achter op wat er technisch mogelijk en (naar mijn mening) nodig is.

En dan is er uiteraard nog de techniek. Op dit moment zijn er bijvoorbeeld nog onvoldoende mogelijkheden om energie op te slaan, al gaan de ontwikkelingen op het gebied van (thuis)batterijen, accu’s en waterstof snel. Het is een kwestie van tijd voordat dit technisch haalbaar is, maar sommige technieken staan nog in de kinderschoenen en op dit moment zijn er nog niet voldoende mogelijkheden voorhanden. Ook ontbreekt het nog aan voldoende goede en innovatieve initiatieven om deze systeemkijk echt te gaan implementeren. Op dat vlak gebeurt gelukkig veel: de eerste initiatieven worden inmiddels ontplooid en hebben zich de afgelopen jaren sterk ontwikkeld. Zo zijn er bijvoorbeeld initiatieven om energiehubs te creëren op bedrijventerreinen. Om dit echt groot en breed uit te rollen, is echter meer onderzoek nodig en is het van belang dat er meer pilots ingericht worden.

Daarnaast is de vraag: wie neemt de lead in het opzetten van deze benadering? Met de vele verschillende belangen in de energiemarkt, is het de vraag wie dit balletje op ‘durft’ te gooien. Hiervoor is ook sociaal draagvlak nodig: de neuzen van burgers, overheid en ondernemers moeten dezelfde kant op. Hierbij zou de centrale vraag moeten zijn hoe de opkomst van energiegemeenschappen en energie-innovaties gecombineerd kan worden, zodat deze elkaar kunnen versterken. Op dit moment weten innovatoren en gemeenschappen elkaar nog niet altijd te vinden, of sluiten hun wensen en ideeën nog onvoldoende op elkaar aan. Als we dit systeem succesvol willen maken, is hier een soepele(re) samenwerking nodig.

Hoe nu verder?

Het is duidelijk dat deze nieuwe kijk op ons energiesysteem nog de nodige uitdagingen te overwinnen heeft. Toch denk ik dat deze integrale benadering voor onze maatschappij én onze planeet alleen maar voordelen heeft. En dat het een toekomstbestendige oplossing vormt voor onze energievoorziening. Op dit moment wordt het systeem eenzijdig belicht, namelijk top-down. Het hoogspanningsnet vormt de basis van ons systeem. Bij Dutch Boosting Group zijn we systeemdenkers. We kijken daarom met een integrale, holistische benadering van het systeem, waarbij we het energienetwerk dus als één systeem zien met allerlei verschillende mogelijkheden. Op die manier wordt het mogelijk om er op andere manieren naar te kijken. Hiervoor is eerst en vooral een omslag in ons denken voor nodig, en daarnaast veel (technisch) onderzoek, sociaal draagvlaak, het aanpassen van wet- en regelgeving en het opzetten van diverse pilots. Een proces met de nodige uitdagingen dus, maar tegelijkertijd ook een proces dat ons, onze planeet én onze (klein)kinderen vele voordelen gaat opleveren!