Hoe kon de overheid de energietransitie eerst aanjagen en nu vol op de rem moeten trappen? Belangrijker nog: Hoe gaan we om met de problemen op het distributienet die daarvan het gevolg zijn totdat dit over circa tien jaar de nieuwe situatie aankan? Drie wetenschappers geven hun visie op een verlichting van dit urgente probleem.
Nederland heeft een prachtig robuust elektriciteitsnetwerk. Serieuze stroomstoringen zijn een grote uitzondering. Die reputatie is echter tanende. De snelle transitie van het gebruik van fossiele, vervuilende energiebronnen naar duurzame en schone alternatieven betekende radicale veranderingen voor de stroomvoorziening. Niet alleen gaat de vraag naar elektriciteit omhoog door elektrische auto’s, accu’s en warmtepompen. Ook steeg het aantal energieproducenten van enkele krachtige centrales naar vele duizenden kleine en middelgrote leveranciers, zoals huizen met zonnepanelen, windmolens en zonneweiden. Die nieuwe bronnen produceren bovendien energie op een erg onvoorspelbare wijze, en vaak niet op momenten dat de energiebehoefte het hoogst is. Het transportnetwerk en de regulering zijn daar niet op ingesteld met als gevolg dat nu de plannen voor nieuwe bedrijvenparken, woonwijken en projecten voor duurzame energie ernstige vertraging oplopen.
De overheid stuwde de afgelopen vijftien jaar dit probleem naar een crisis door stimuleringsmaatregelen voor onder meer de aanschaf van elektrische auto’s, zonnepanelen en warmtepompen. Voor de ontwikkeling van het netwerk was weinig aandacht. “Er is laat ingezet op energietransitie”, noemt Laurens de Vries, hoogleraar Complex Energy Transitions aan de TU Delft, als een van de oorzaken. “Vijftien jaar geleden was de regering nog niet overtuigd dat klimaatverandering echt een dringend probleem was. En voordat werd begonnen met het programma voor windkracht op zee, was windenergie ook heel duur, zo’n 150 tot 180 euro per megawattuur. Nu is dat een derde.”
Er is laat ingezet op energietransitie.”
Onnodig investeren of te lang wachten
Met de dalende kosten groeide de populariteit van wind en zon als energiebron opeens sterk. De gascrisis als gevolg van de oorlog in Oekraïne gaf die ontwikkeling nóg een enorme versnelling. Het distributienetwerk kan die groei van de vraag en de nieuwe dynamiek niet aan. De Vries: “Na de liberalisering is vooral gestuurd op het minimaliseren van de kosten en het voorkomen van onnodige investeringen. Tijdens een transitie moet je kiezen tussen twee kwaden, omdat we de toekomst niet kennen. Je neemt ofwel het risico van onnodige investeringen omdat je misschien de plank misslaat met je prognoses, of je wacht te lang, waardoor je dus een capaciteitstekort krijgt.”
Het is duidelijk dat de capaciteit van het distributienet het komende decennium flink moet worden uitgebreid. Dat gaat vele miljarden euro’s kosten en het hele project duurt zeker tien jaar. Het vervelende is dat distributienetten, net als snelwegen en treinen, vol zitten in de spits, maar de rest van de tijd een overcapaciteit hebben. De hoge investeringen zijn dus eigenlijk alleen nodig voor een beperkt aantal piekmomenten.
Er zijn meer oplossingen te bedenken, eigenlijk allemaal gericht op het dempen van de pieken en de dalen op het distributienet, stelt De Vries. “Van alle energie die naar onze industrie gaat, wordt uiteindelijk 70% gebruikt als warmte. Warmte kun je heel goedkoop opslaan door grote warmtebuffers te maken; met water onder druk kan dat ook op hoge temperaturen, tot wel 600 graden. Dan kun je die energie langer dan een week opslaan. Als bedrijven investeren in dat soort technologie, dan kunnen ze altijd buiten de piekvraag die warmtebuffers vullen en hun primair proces continu blijven uitvoeren.”
Om heel kortdurende pieken in stroomproductie weg te vangen, kan bijvoorbeeld ook worden teruggegrepen op een heel oude technologie: grote vliegwielen. De elektrische energie wordt dan met een elektromotor omgezet in de kinetische energie van het draaiende wiel. Daalt de spanning in het net, kan een dynamo weer elektrische energie opwekken van het draaiende wiel en terugleveren aan het netwerk. Ook met accu’s en waterstof kan elektrische energie worden opgeslagen. Zo zijn er meer ideeën die allemaal hun eigen kenmerken hebben wat betreft efficiëntie en optimale inzetbaarheid.
Data en psychologie
De conclusie is dat we in een transitie zijn van een relatief eenvoudige energiedistributie naar een steeds complexer samenspel van technologieën voor het opwekken, opslaan en gebruiken van energie. De aansturing wordt daardoor ook steeds ingewikkelder. Dat is deels een dataprobleem en deels een psychologisch probleem.
Data en datainfrastructuren met betrekking tot energie zijn het specialisme van Yashar Ghiassi-Farrokhfal, universitair hoofddocent Smart Energy Rotterdam School of Management. “Tot enkele jaren geleden bestond er een duidelijke scheiding tussen producenten en verbruikers, de levering was zeer betrouwbaar en de vraag redelijk voorspelbaar. Daardoor was er weinig noodzaak om energiegerelateerde data te verzamelen, aangezien congestie en storingen zeldzaam waren”, legt Ghiassi-Farrokhfal uit. Dat is drastisch veranderd met de opkomst van decentrale zonne- en windenergie en opslagapparaten. Energie stroomt niet langer in één richting. Consumenten kunnen ook producenten zijn, en zowel het verbruik als de opwekking worden steeds minder voorspelbaar. Bovendien is de energievraag door elektrificatie verder toegenomen. De hoofdnetinfrastructuur heeft zich echter niet in hetzelfde tempo ontwikkeld, wat leidt tot een hoger risico op congestie en instabiliteit. Ghiassi-Farrokhfal: “Daarom is digitalisering essentieel om investerings- en operationele beslissingen te voorspellen en te optimaliseren bij het aanpakken van zo’n complex probleem.”
Digitalisering is essentieel om investerings- en operationele beslissingen te voorspellen en te optimaliseren bij het aanpakken van zo’n complex probleem.”
Datalaag voor energiesystemen nodig
De energiesector loopt met digitalisering achter op andere sectoren, constateert hij. Dit komt deels door een conservatieve sectorcultuur, een gebrek aan digitale expertise en onvoldoende kennis over de waarde en aanpak van digitalisering. Ook spelen de ingrijpende veranderingen die nodig zijn om zo’n transformatie te realiseren, een rol. Een groot struikelblok zijn bovendien de data zelf. In energiesystemen zijn data vaak niet beschikbaar, bijvoorbeeld door ontbrekende metingen. Of ze worden niet gedeeld door gebrek aan prikkels, zijn ze ontoegankelijk door regelgeving of privacybezwaren, of worden ze simpelweg niet benut als gevolg van een te hoge mate van detail.
Daarom is er dringend behoefte aan een systematische aanpak voor het ontwerpen van de datalaag van toekomstige energiesystemen. Er moeten oplossingen komen voor uitdagingen rond datadeling, interoperabiliteit, dataverdienmodellen, privacy en beveiliging. De Europese Commissie heeft dit onderkend en het D4E-initiatief (Data for Energy) in het leven geroepen. Dat programma brengt lidstaten en belanghebbenden bij elkaar om samen een Europees kader voor datadeling rond energie te ontwikkelen. Het doel is om de juiste data, op het juiste moment en met de juiste partijen te delen, en dat bovendien te doen op een eerlijke, veilige en privacybewuste manier. “Dat is complex”, constateert Ghiassi-Farrokhfal. “Hoe motiveren we bijvoorbeeld data-eigenaren om hun gegevens te delen? En hoe zorgen we voor naadloze uitwisseling van data tussen afdelingen, bedrijven en sectoren?”
Daar is geen pasklaar antwoord voor. Ghiassi-Farrokhfal verwacht dat kleine proefprojecten meer duidelijkheid kunnen bieden. “In Nederland zou de tuinbouw zo’n casus kunnen zijn: In die sector is een traditie van samenwerking en gedeelde middelen. Met een doelstelling voor decarbonisatie in 2040 is datadeling niet alleen waardevol, het is noodzakelijk.”
Hoe verander je gedrag?
Er is echter meer nodig dan aanpassingen in de infrastructuur en aansturing om het netcongestieprobleem aan te pakken. Ook de eindgebruiker heeft een rol om duurzamer en flexibeler met energie om te gaan. Hoe krijg je energiegebruikers zo ver dat ze hun patroon veranderen? Een elektrische auto bijvoorbeeld, hoef je niet per se op te laden als heel Nederland thuiskomt. Dat kan ook ’s nachts of juist midden op de dag.
Linda Steg, hoogleraar omgevingspsychologie in Groningen, heeft zich gespecialiseerd in onderzoek naar wat mensen motiveert tot duurzaam gedrag. “Energiegebruik is vaak gewoontegedrag. We hebben in een onderzoek mensen gevraagd hoe ze hun net geplaatste zonnepanelen duurzaam wilden gaan gebruiken. Na verloop van tijd bleek dat ze dat voornemen in veel mindere mate hadden gerealiseerd dan gepland. Wat we onbewust doen, is heel lastig te veranderen”, concludeert Steg.
Veel mensen zijn zich niet bewust van het belang van de timing in gebruik. Er is niet zozeer sprake van onwil. Mensen willen wel energiebewust handelen als dat niet te veel ten koste gaat van hun kwaliteit van leven. Technologie kan toch ook hier ondersteunen. Mensen hebben vaak wel belangstelling voor slimme apparaten die zelf hun werking afstemmen op de beschikbaarheid van energie. De wasmachine of de koelkast worden dan alleen actief als er voldoende voordelige stroom in het net is. “Prijsprikkels of meldingen kunnen helpen om die bewustwording te vergroten, maar zijn vaak niet genoeg”, is de ervaring van Steg. Het effect van prijsprikkels is beperkt omdat ze vaak niet voldoende groot zijn. Bovendien zijn lang niet alle mensen puur financieel gedreven. Steg concludeert uit onderzoeken dat milieumotieven zoals CO2-besparing en duidelijke feedback over de gevolgen van gedrag op het milieu vaak veel effectiever zijn. “De complexe jaarlijkse nota van het energiebedrijf geeft onvoldoende inzicht. Apps die frequent feedback geven, zijn veel beter.” Om een verandering van het gedrag in gang te zetten is dus bewustwording en passende technologie nodig, maar ook een goed beleid met aandacht voor een eerlijke verdeling van de lasten.
Prijsprikkels of meldingen kunnen helpen om die bewustwording te vergroten, maar zijn vaak niet genoeg.”
De verantwoordelijkheid voor het voorkomen van netcongestie ligt zo bij meerdere partijen. De overheid kan met nieuw beleid de voorwaarden creëren voor slimmer gebruik van het distributienet en consumenten en bedrijven informeren en prikkelen om in actie te komen. De energiebedrijven kunnen de data uit hun infrastructuur veel beter inzetten om inzicht te krijgen in de dynamiek van stroomproductie en -gebruik. De eindgebruikers kunnen op hun beurt het energieverbruik verminderen en beter afstemmen op het energieaanbod met een combinatie van betere feedback, informatie en financiële stimulering.
