Juni 2023
Efficiëntie infrastructuur begint bij slimmer samenwerken
De strijd tegen netcongestie
Het elektriciteitsnet staat onder druk. Netbeheerders, met name buiten de Randstad, kunnen nieuwe aansluitingen voor grootverbruikers niet altijd direct realiseren. Naast aanbod van duurzame energiebronnen begint ook de vraagzijde te knellen. Slimmer uitvoeren en samenwerken, zowel organisatorisch als op locatie, is een voorwaarde om onze toekomstige energie-infrastructuur betaalbaar en met grote leveringszekerheid in te richten.
Aan het begin van de energietransitie zagen sommigen de bui aankomen. Weinigen konden echter vermoeden dat de sterke opkomst van duurzame bronnen – vooral van zonnevelden – de Nederlandse energiewereld zo zou opschudden. Was het duurzaam vermogen in 2013 met 260 MW aan pv en 2,2 MW windenergie bescheiden, nu is maar liefst 10 GW aan zonne- en 6,7 GW aan windprojecten gerealiseerd, ruim het driedubbele van wat de energiesector aanvankelijk had ingeschat. Tegelijkertijd is het aantal banen in zonnestroom van 1.500 in 2013 naar 36.444 in 2021 gestegen, althans volgens het laatste rapport van Solar Power Europe. 79 procent van die banengroei komt op conto van de installatiebranche.
Ruimte en balancering
Hoewel Nederlandse wind- en zonnestroom, in het licht van toenemende klimaatverandering door meer CO2-uitstoot, noodzakelijk is, hangen aan duurzame bronnen ook nadelen. Twee schaduwzijdes springen onmiddellijk in het oog: ruimtebeslag en balancering op stroomnetten. Vergeleken met fossiele brandstoffen heeft opwekking uit duurzame energiebronnen een lagere energie-inhoud. Terwijl aardgas en aardolie geconcentreerde zonne-energie zijn, tot stand gekomen over miljoenen jaren, halen pv-panelen en windturbines hun energie rechtstreeks uit de wind en zon. Dat zorgt voor een veel groter ruimtebeslag – en soms protesten van de plaatselijke bevolking – in een dichtbevolkt land dat nu al moet woekeren met ruimte; voor de energietransitie, voor natuur en landbouw, en voor de aanleg van nieuwe huizen en woonwijken.
Een andere uitdaging voor netbeheerders, ontwikkelaars en deskundigen in de installatiebranche ligt bij het intermitterende karakter van duurzame energiebronnen. Die wekken namelijk de meeste energie op als het waait of wanneer de zon schijnt terwijl de piekvraag meestal juist op andere momenten ligt, aan het eind van de middag of in de avond. Zolang dat overschot aan elektriciteit niet in voldoende mate, en op de juiste plekken, kan worden opgeslagen, blijven de netbeheerders geconfronteerd met een mismatch tussen vraag en aanbod.
‘Batterijen kunnen leiden tot meer netcongestie of het netwerk juist ontlasten’
Netcongestie
Natuurlijk kan de opstopping op het stroomnet (netcongestie) niet alleen op natuurkundige oorzaken worden geschoven. Naast overheidsbeleid speelt systeemefficiency, zowel technisch als economisch, een voorname rol. Tot op heden blijven kleinverbruikers van netcongestie gevrijwaard, de meeste problemen spelen zich af bij nieuwe stroomaansluitingen voor (industriële) grootverbruikers.
‘De energie-infrastructuur in Nederland, qua leveringszekerheid de meest betrouwbare ter wereld, is tegen haar grenzen aangelopen’, verduidelijk Michel Wijbrands, programmamanager infra en mobiliteit en branchemanager voor de vakgroep smart infra bij Techniek Nederland. ‘We hebben grote zorgen over de maakbaarheid, tekort aan vakmensen en het proces. Netcongestie wordt nu vooral regionaal bepaald. In de Randstad is het net van oudsher dikker uitgevoerd dan op het platteland, maar de energietransitie zet deze ontwerpkeuzes onder druk. Datacenters en zonneparken komen met name op plekken waar de grond relatief goedkoop is. In Zeeland, Limburg en Drenthe zijn de problemen volgens PBL, het planbureau voor de leefomgeving, nijpend. De rode vlekken op de kaart van de regionale netbeheerders zijn slechts een indicatie. Die zijn gebaseerd op piekstromen. Daartussen is nog wel het een en ander mogelijk.’
Nieuwe substations moeten het mogelijk maken het nu vermaasde net op te knippen in veertig deelnetten.
Flexibiliteit
Hans Peter Oskam, directeur strategie en beleid bij Netbeheer Nederland, beaamt dat. Hij weet als geen ander dat een panklare oplossing niet bestaat. ‘Het tempo van nieuw opgesteld duurzaam vermogen kunnen we niet bijhouden, ondanks sterk toegenomen investeringen’, zegt hij. ‘Eerst speelde netcongestie in Noord-Holland en Friesland, nu tevens in Brabant, Limburg, Flevoland en het Rotterdamse havengebied. Nieuw is dat de knelpunten zich niet alleen aftekenen aan de aanbodzijde, maar door een toenemende elektrificering van de samenleving ook aan de vraagkant. Denk maar eens aan warmtepompen, elektrisch vervoer en koken op inductieplaten. Dat heeft een nog grotere impact.’
De netbeheerders doen dan ook een oproep aan het mkb om flexibel met elektriciteit om te springen. ‘Veel mkb’ers zijn onbekend met het idee dat ze kunnen meebewegen op de files op het elektriciteitsnet’, gaat hij door. ‘De energie-intensieve industrie doet dat al sinds jaar en dag. Als het mkb en de utiliteitssector ook gaan ‘rekeningrijden’, kan netcongestie met 10 tot 50 procent worden verminderd. Spreiding of verplaatsing van het energiegebruik en het voorkomen van stroompieken zijn, althans op de korte termijn, de beste oplossing. Neem een bakkerij; tijdens piekuren betaalt die zich blauw terwijl de energieprijs zich ’s middags soms naar de nul euro beweegt. Op een hoger niveau, vooral in de RES-regio’s, moeten zowel beleidsmakers als installatiedeskundigen zich afvragen waar nieuwe energiesystemen het beste geplaatst kunnen worden.’
Herstructurering
Daarop aansluitend noemt Oskam de ruimte die Tennet en Enexis, de regionale netbeheerder, op het net voor Brabant en Limburg hebben geschapen. Door het net op te knippen voor spitsmijden (of congestiemanagement) is er sinds december 2022 1.700 MW extra vermogen bijgekomen, 722 MW voor bedrijven, 960 MW voor nieuwe zonnevelden en windparken.
Het is daarmee de eerste aanzet tot ingrijpende herstructurering van het stroomnet. Volgens de laatste publicatie van Netbeheer Nederland (ook wel Net NL genoemd) wordt het nu vermaasde net opgeknipt in veertig deelnetten (of ‘pockets’) die elk hun eigen aansluiting op het 380 kV of hoogspanningsnet krijgen. Dat heeft verschillende voordelen: elektriciteit uit wind- en zonneparken – die niet ter plekke wordt verbruikt – stroomt dan zonder omwegen door naar het 380 kV-net. Middenspanningsnetten (110 of 150 kV) fungeren dan alleen als interface tussen eindverbruikers en het hoogspanningsnet. Op de 40 ‘pockets’ worden 242 onderstations van de regionale netbeheerders aangesloten.
‘Om meer energie van 110/150 kV naar 280 kV te brengen’, zegt Jan de Jong, netstrateeg bij Tennet in deze publicatie, ‘zijn extra trafo’s en 380 kV-stations nodig. Bij een hoger vermogen zorgt dat voor meer gevaar, schade aan de omgeving en in de apparatuur. Door het net nu in ‘pockets’ op te knippen, blijft het kortsluitvermogen beheersbaar.’
Bovendien zijn er via die ‘pockets’ geen parallelstromen meer: elektriciteit kiest immers de weg van de minste weerstand en wil, bij veel productie van wind- en zonnestroom tijdens de zomermaanden, nog wel eens de afslag over de middenspanningsnetten nemen. Met de ’pockets’ krijgen Tennet en de regionale netbeheerders veel meer inzicht in decentrale productie. De herstructurering moet in 2030 zijn afgerond.
‘Slimme netten zijn ook slimme netwerken tussen mensen en organisaties’
Batterijen
Ondertussen zijn we nog lang niet zover en blijven congestieproblemen de komende tijd hardnekkig. Tegelijkertijd blijven energieprijzen, met name van aardgas, door de aanval van Poetin op Oekraïne op een hoog niveau staan. Veel bedrijven hebben daarom hun plannen en investeringen voor elektrificatie naar voren gehaald (bijvoorbeeld elektrische verwarming, warmtepompen, laadpalen, elektrisch vervoer of zonnepanelen).
Ook zetten steeds meer partijen in op opslag, enerzijds om congestie of het missen van nieuwe aansluitingen te voorkomen, anderzijds omdat een grootschalig batterijpakket een verdienmodel begint te worden. Was dat vóór de oorlog in Oekraïne slechts bescheiden, sinds eind van de herfst is het aantal aanvragen voor batterijvergunningen geëxplodeerd naar ruim 20 GW, meer dan het jaarlijkse verbruik in ons land.
‘Dat plaatst ons wel voor een nieuwe uitdaging’, zegt Oskam. ‘Batterijen kunnen leiden tot meer netcongestie of het netwerk juist ontlasten. Met marktpartijen in Brabant en Limburg die grootschalig nieuwe elektriciteit willen opwekken of verbruiken, praten we nu waar, wanneer en bij welk volume ze hun batterijpakketten kunnen en mogen laden of ontladen.’
Een van de opties die nu door de ACM (Autoriteit Consument & Markt) wordt gedoogd, is een flexibele transportovereenkomst of non-firm ATO (‘niet gegarandeerde Aansluit- en Transport Overeenkomst’). Exploitanten van batterijsystemen krijgen, in ruil voor korting op hun transporttarief, dan niet de garantie dat de aansluitcapaciteit van hun systemen te allen tijde beschikbaar zal zijn.
Dat is weliswaar een oplossing voor dergelijke exploitanten, maar tegen het zere been van Holland Solar en NWEA, de brancheverenigingen van wind- en zonnestroom in Nederland. ‘De mogelijkheid van een niet-vergoede non-firm ATO dreigt de prikkel tot congestiemanagement weg te nemen. Bovendien maakt het gedwongen tekenen van zo’n ATO een duurzaam energieproject niet financierbaar. De opbrengsten van zonnestroom zijn – naast alle marktonzekerheden – dan helemaal onvoorspelbaar’, aldus Peter Molengraaf, voorzitter van Holland Solar, en Jan Vos, voorzitter van NWEA, op de website van Holland Solar.
Volgens beide brancheverenigingen zijn de consequenties groot, zeker nu er aanzienlijk meer duurzame stroom nodig is om de klimaatdoelstellingen voor 2030 te halen en wind op land en zonneparken daarin een grotere rol krijgen, zo blijkt uit de laatste KEV (Klimaat- en Energieverkenning) van het PBL uit november vorig jaar. Om die knoop te ontwarren, maakte het Ministerie van Klimaat en Energie eind september bekend dat het begin volgend jaar met een routekaart voor energieopslag zal komen. Het oplossen van netcongestie is daarbij een voorwaarde tot het afsluiten van een flexibel transportcontract (plus de daarmee samenhangende SDE++-subsidie).
Energiemanagement binnenshuis en op wijkniveau lijkt op dit moment het beste antwoord op alle congestieproblemen.
Leveringszekerheid
Iets eerder, op 13 september, gooide het College van Rijksadviseurs (of CRa) de knuppel in het hoenderhok. Volgens het CRa is leveringszekerheid op de lange termijn niet houdbaar. ‘Het groeiende grondstoffentekort en de nu al beperkte ruimte voor nieuwe netwerken dwingen tot veranderen’, schrijft men in het advies aan de regering.
Enkel het net verzwaren en beter benutten is volgens het CRa niet langer voldoende. ‘We moeten erkennen dat het principe van leveringszekerheid onhoudbaar is. Netbeheerders kunnen de vraag niet meer aan, enerzijds door de snelle toename van decentrale duurzame opwekking, anderzijds door de snelle opkomst van grote elektriciteitsverbruikers. Dat vraagt om het maken van scherpere keuzes.’
Het CRa stelt dan ook voor om, analoog aan het waterbeheer, ruimtelijk te sturen op de beschikbaarheid van energie. ‘Elektrische energie gaat dan als eerste naar veiligheid (droogpompen en bemalen van polders) en naar vitale functies als drinkwater, datadiensten en zorg. Maar het gaat verder: welk energieverbruik willen we in de toekomst stimuleren en waar willen we juist vanaf? De huidige wet verplicht de netbeheerders om vervuilende industrieën aan te sluiten. Dat past niet in de klimaatdoelen.’
Hans Peter Oskam knikt instemmend. ‘We kunnen niet altijd alles meer overal aansluiten’, zegt hij. Om dan te nuanceren: ‘Leveringszekerheid blijft wel bestaan als we onze energie-infrastructuur anders gaan invullen, bijvoorbeeld door voor bepaalde functies energiehubs aan te wijzen. De baten van onze energie-infrastructuur zijn vrijwel oneindig. De kosten zijn wel een punt van aandacht. Welke functies voorrang zullen verkrijgen, is echter een politieke afweging.’
Overheden in Friesland zijn hiermee al begonnen. Op aanvraag van Liander, de regionale netbeheerder die met een steeds grotere werkdruk wordt geconfronteerd, hebben ze een afwegingskader voor netuitbreiding bij 22 nieuwe infrastructuurprojecten opgesteld. Dat is ook voor de periode tot 2030 en daarna noodzakelijk: zo worden de koppelstations Lemmer en Marnezijl in alle scenario’s overbelast, die in Lemmer wegens een sterk stijgende elektriciteitsvraag uit de gebouwde omgeving, die in Marnezijl door teruglevering, blijkt uit een studie van Berenschot en Ekwadraat in opdracht van de RES-regio.
Het afwegingskader valt uiteen in drie stappen: levering van elektriciteit gaat altijd boven teruglevering. Netverzwaringsprojecten die het snelst een grote positieve maatschappelijke impact realiseren, krijgen voorrang (te denken valt aan ziekenhuizen, (zorg)instellingen en bedrijven die het meeste aan de economie en werkgelegenheid bijdragen). De derde stap is geografische samenhang van de verzwaringsprojecten. Het Ministerie van Klimaat en Energie heeft aangegeven dit afwegingskader als ‘voorbeeld en inspiratie’ te hanteren en ook nationaal te willen invoeren.
Slimme oplossingen
Om netcongestie en -verzwaring te voorkomen, zoeken bedrijven steeds meer naar slimme oplossingen. Dat begint bij het ontwerp: breng vraag en aanbod van elektriciteit zo dicht mogelijk bij elkaar, fysiek maar ook virtueel. ‘Sommige distributiecentra (DC’s) doen dat al’, licht Oskam toe. ‘Schiphol Trade Park koppelt pv-panelen, opslag en laadpleinen voor vrachtvervoer tot een slim net aan elkaar en kan daardoor met dunnere aansluitingen toe. Ook zou je het aanbod van DC’s kunnen koppelen aan de vraag in nieuwe woonwijken of duurzame energiebronnen lokaal op hetzelfde knooppunt onderbrengen. Gemeenten, installatiedeskundigen en andere partijen zullen goed moeten kijken waar nog ruimte op het net is voordat we weer extra congestie krijgen.’
‘Dergelijke slimme netten zijn echter niet van de ene op de andere dag te realiseren’, zegt Michel Wijbrands tot besluit. ‘De meeste projecten zitten in de pilotfase, zijn lokaal of nog niet schaalbaar. Wel valt de tendens naar meer energiemanagement in de installatiebranche op. Zonder intelligente sturing op elektriciteit en warmte, van woningniveau tot RES-regio, loopt de energietransitie vast. Soms wordt doelmatigheid uit het oog verloren. Reduceer onnodige KPI’s, dat scheelt tijd en geld die je beter aan het net kunt besteden. Als ketenpartners kunnen we alleen samen de toekomstige energie-infrastructuur vormgeven. Slimme netten zijn immers ook slimme netwerken tussen mensen en organisaties.’ <<
Bronnen
- EU Market Outlook Solar Power 2021 – 2025, Solar Power Europe
- ‘Non-firm ATO frustreert de energietransitie’, Holland Solar, 2022
- Herstructurering elektriciteitsnetten, netbeheer NL, 2022
- Hefboom voor een schone toekomst, CRa, 2022
- Systeemstudie Fryslân, Berenschot/Ekwadraat, 2022
Tekst: Tseard Zoethout
Fotografie: Linda Kindt, Netbeheer Nederland, iStock
Meer weten over innovatieve technieken en ontwikkelingen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis nieuwsbrief.