Een toekomstbestendig alternatief voor verzwaren van het elektriciteitsnet.

De capaciteit van het elektriciteitsnet in Nederland is decennialang bepaald door de transportbehoefte van enkele productielocaties met grote energiecentrales naar vele verspreid liggende afnemers in ons land. De overstap van die grote kolen- en gascentrales naar hernieuwbare energiebronnen betekent een omschakeling naar decentrale opwekking, verspreid over vele locaties in steden en regio’s. Dit gegeven zet vraagtekens bij nut en noodzaak van een centraal uitgelegd en beheerd elektriciteitsnetwerk. Hoe constructief en toekomstbestendig is het voornemen om dit, in principe inmiddels achterhaalde, netwerk de komende decennia voor vele miljarden te verzwaren, aan te passen en uit te breiden?

Volgens Enexis moeten de gezamenlijke netbeheerders vóór 2050 zelfs zo’n 60.000 tot 80.000 kilometer kabel ingraven. Dat is 1,5 tot 2 keer de wereld rond, kost aardig wat koper en andere grondstoffen en al die graafwerkzaamheden vergen ook veel extra energie en menskracht.

Huidige energienet frustreert opwekken duurzame energie.

Door de opbouw en capaciteit van het netwerk hebben netbeheerders momenteel steeds meer problemen om opwekkers van duurzame energie op het elektriciteitsnet aan te sluiten.

De capaciteit van de aanwezige kabels en de bijbehorende infrastructuur, zoals verdeelstations en distributiekasten, is ontoereikend om het extra aanbod duurzaam opgewekte energie te verwerken en te transporteren. Dit ongeschikte elektriciteitsnet dwarsboomt inmiddels duizenden duurzame energieprojecten. En dat terwijl de doelstellingen van de energietransitie juist een snelle omschakeling naar duurzame energiebronnen vereisen!

Risico’s en effecten van centrale energienetwerken. 

Wat is de reden dat een lokale of regionale gemeenschap zich, in een veranderende wereld waarin elektrische energie vooral decentraal wordt opgewekt, opnieuw afhankelijk maakt van een centraal beheerd en feitelijk gedateerd netwerk? Een dergelijk centraal aangestuurd en spoedig geheel achterhaald netwerk is nu al erg gevoelig voor sabotage, kabelbreuken, ontregelende cyberaanvallen of overstromingen. En waarom zou je het risico willen lopen dat in de toekomst bij grote verschillen tussen vraag en aanbod, een energieleverancier of netbeheerder bepaalt tegen welke prijs aan wie, waar en hoeveel elektriciteit wordt geleverd? Dat gebeurt, bij onverwachte tekorten en grote verschillen tussen vraag en aanbod, elders in wereld nu al. Dergelijke bemoeienissen van energiebedrijven moeten we zien te voorkomen!   

Microgrids als beproefd alternatief en fundamentele oplossing

In Amerika en Australië heeft men door bosbranden, orkanen en overstromingen inmiddels ruime ervaring met de gevolgen van het langdurig uitvallen van de energievoorziening door problemen met grote en centrale elektriciteitsnetwerken. Daar werken gerenommeerde bedrijven als Siemens, Schneider Electric en Bloom Energy aan een fundamentele oplossing voor dit probleem, door zogenoemde ‘microgrids’ te realiseren. Opslagsystemen met enorme vermogens en capaciteiten maken standaard deel uit van deze microgrids. Vooral in Texas en Californië is er veel aandacht voor de aanleg van microgrids. De voordelen zijn daar overtuigend gebleken: ze bieden leveringszekerheid en bovendien leiden ze tot lagere kosten en een hoger rendement op de infrastructuur.

Hernieuwbare energiegemeenschappen

Maar ook België werkt aan de invoering van een systeem van microgrids. Daar werken bedrijven samen in ‘hernieuwbare energiegemeenschappen’, waarbij productie- en opslagcapaciteit worden gedeeld en momenten van energieverbruik goed op elkaar worden afgestemd. Een smart-microgrid-technologie zorgt ervoor dat deze samenwerking digitaal en automatisch wordt aangestuurd. Het zal niet verbazen dat de eerste projecten vooral bedrijven uit de logistieke sector betreffen. Nog afgezien van de hoge gesloten gevels waaraan nu of in de nabije toekomst extra zonnepanelen bevestigd kunnen worden bieden alleen de daken van die distributiecentra al meer dan voldoende ruimte voor het grootschalig opwekken van energie met zonnepanelen. De opgewekte energie die men niet direct en niet zelf gebruikt gaat naar andere deelnemers of verdwijnt in opslagsystemen, voor gebruik op een later tijdstip. Deze energie is in te zetten om prijsschommelingen af te vlakken, transportmiddelen en productieprocessen vérgaand te elektrificeren of zelfs om aan netbeheerders te verkopen als de vraag het aanbod overtreft.

Stationaire opslagsystemen hebben meerdere voordelen

Bij opslagsystemen voor elektriciteit denken velen allereerst aan Li-ion batterijen, die door hun hoge energiedichtheid bekend zijn van gebruik in mobiele systemen als gsm en elektrische auto.

Voor grondgebonden objecten en toepassingen is “mobiliteit” geen criterium waardoor voor gebruik in de gebouwde omgeving andere, meer geschikte, opslagsystemen in beeld komen.  Van de stationaire systemen is de energiedichtheid weliswaar lager en dus is ten opzichte van mobiele systemen met gelijke capaciteit het volume wat groter.

Gedwongen door de geringere energiedichtheid is het alleen al uit kostenoverwegingen noodzakelijk om bij de ontwikkeling van stationaire opslagsystemen veel aandacht te besteden aan de beschikbaarheid, de recyclebaarheid en de gevolgen voor het milieu van het winnen en verwerken van de grondstoffen die in de systemen worden gebruikt. Daarom zijn er voor de productie van stationaire opslagsystemen, als bijvoorbeeld de Flow battery en de LiquidMetal battery, veel minder en minder kritische grondstoffen nodig. Bovendien is de opslagduur weer (veel) langer, de ontladingssnelheid hoger, het aantal laad en ontlaad cycli veel groter, de levensduur veel langer en de brandbaarheid afwezig en het gebruik veiliger.

Maar ook voor stationaire opslagsystemen geldt dat zij zijn gebaat bij een capaciteit die goed is afgestemd op het verwachte gebruik, de intensiteit en het aantal ladingen en ontladingen.

Het is efficiënt wanneer meerdere bedrijven met verschillende capaciteiten voor productie van energie en uiteenlopende verbruiksprofielen gezamenlijk gebruik maken van een collectief opslagsysteem. Dit biedt bovendien als extra voordeel de mogelijkheid om, bij een volledig geladen batterij, het extra energie-aanbod efficiënt om te zetten in waterstof en op te slaan voor gebruik op een later moment. Inmiddels is zelfs al het in Nederland ontwikkelde Battolyser^® systeem op de markt waarin batterij en elektrolyser in een installatie zijn gecombineerd.

Waterstof als ultieme lange termijn opslag

Voor de langere termijn is het belangrijk dat dankzij diverse innovatieve ontwikkelingen enorme verbeteringen worden bereikt bij het energetisch efficiënt produceren en opslaan van waterstof. Het is nu al relatief eenvoudig om waterstof, onder atmosferische druk, langdurig op te slaan in met vezel versterkte kunststof containers die zijn gevuld met metaalhydriden, ‘powerpaste’ of de vloeibare waterstofdrager hydrozine. Met deze waterstof krijgen de deelnemende partijen de mogelijkheid de door henzelf geproduceerde en opgeslagen energie in hun productieprocessen en systemen toe te toepassen op door hen gewenste tijdstippen voor het leveren van elektriciteit dan wel warmte. Bovendien zijn deze containers met waterstof makkelijk en veilig op te slaan en zijn ze veilig te vervoeren, zodat de energie desgewenst ook elders kan worden ingezet. Deze optie is met name interessant voor partijen op bedrijventerreinen en in het buitengebied waar de vraag beperkt is maar de productie groot is zodra zij de grote daken van agrarische bedrijfsgebouwen en productie- en distributiecentra vol leggen met zonnepanelen. Dat geldt ook voor de eigenaren van zonneparken, die nu soms jarenlang op een aansluiting op het energienet moeten wachten.

De keuze voor een batterij in combinatie met waterstofproductie maakt onmiddellijk een einde aan de afhankelijkheid van de capaciteit van het elektriciteitsnetwerk en van de netbeheerder.

‘Terug leveren’ op termijn economisch absoluut oninteressant

Het ‘salderen’ of ‘terug leveren’ van opgewekte zonne-energie aan het elektriciteitsnet zal -zeker op termijn- financieel heel weinig of niets opleveren. Wanneer de productie van energie via PV-panelen veel verder groeit ontstaat in kortere of langere perioden met veel zon een kortstondig maar gigantisch “overschot” aan zonne-energie die men aan het net wil terug leveren. Ook bedrijven zullen in die situatie het grootste deel van de eigen energievraag met hun eigen zonnepanelen dekken.

Daardoor zal de elektriciteitsvraag minimaal zijn en zullen de huidige energiebedrijven bij een dergelijk groot aanbod er geen of slechts een verwaarloosbaar lage vergoeding voor willen betalen. Ook een ‘negatieve opbrengst’ is dan niet uitgesloten. Omgekeerd zullen energiebedrijven de hoofdprijs in rekening brengen op het moment dat er sprake is van een grote vraag en het aanbod van energie laag is. Vraag en aanbod bepalen de prijs, een principe dat nu al goed tot uiting komt in het tarief voor ‘piekbelasting’. En dankzij de ‘slimme meter’ is van iedere aangesloten gebruiker het verbruik in de dure uren bij de energiebedrijven tot op de seconde bekend.

Collectiviteit van een Vereniging van Eigenaren biedt voordelen  

Met deze ontwikkelingen in de energiemarkt en de beschikbaarheid van steeds meer geschikte opslagsystemen ligt het voor de hand dat ondernemers, net als elders en zeker op termijn, kiezen voor individuele en kleinere opslagsystemen, met alle risico’s en exploitatielasten van dien. Het maakt hen onafhankelijk van ‘het net’ en dus ongevoelig voor prijsschommelingen. Zij kunnen hun eigen zonne-energie optimaal op de door hen gewenste momenten gebruiken.

De ondernemers in zogenoemde “lokale energiegemeenschappen” maken samen gebruik van één collectief opslagsysteem met een optimale capaciteit en automatische sturing. Dit levert zowel bedrijfseconomische als grote ecologische, maatschappelijke en macro-economische voordelen op. De onderlinge uitwisseling voorkomt opslagsystemen met suboptimale capaciteit en het gebruik van veel extra energie en materiaal voor talloze kleine systemen.  

De deelnemers in een Nederlandse ‘Lokale Energie Gemeenschap’ kunnen zich organiseren in een ‘Vereniging van Eigenaren’ en de levering, installatie, beheer en onderhoud in opdracht geven aan daartoe gespecialiseerde partijen. Dankzij hun deelname aan een lokale energiegemeenschap genieten ze bedrijfseconomische voordelen omdat zij investerings-, beheers- en onderhoudskosten als service kunnen inkopen.

Het realiseren van een microgrid met energieopslag is overigens een uitgelezen activiteit voor parkmanagementorganisaties van bedrijventerreinen. Opdrachtgevers en klanten stellen tegenwoordig eisen aan de ‘duurzaamheid’ van hun partners en leveranciers. Zelfs de kleinere ondernemers op een bedrijventerrein kunnen als ‘energiegemeenschap deelnemer’ aan deze eisen tegenmoet komen en bij opdrachtgever en klant een actieve bijdrage presenteren en zo een positief imago bewerkstelligen.

Kosten verzwaren energienet niet afwentelen op huishoudens

De ontwikkelingen rondom de implementatie van microgrids en stationaire opslagsystemen maken de inzet van enorme budgetten om het elektriciteitsnet overal te verzwaren en uit te breiden tot een zeer risicovolle operatie. Daar komt bij dat de kosten van het netbeheer op alle gebruikers worden verhaald waarbij vooral huishoudens en klein zakelijke consumenten het grootste deel van de rekening krijgen gepresenteerd. Voorkomen moet worden dat de kosten van dergelijke investeringen op termijn geheel worden afgewenteld op de huishoudens omdat bedrijven op grote schaal overschakelen op zelfvoorziening.

Helaas is het gebruik van energie in sommige bedrijven en bedrijfstakken zonder fundamentele aanpassing van bijvoorbeeld het productieproces niet snel of substantieel te verlagen. Voor die bedrijven moet gaan gelden, dat alle kosten voor opwekken, aanvoer en eventueel ook opslag van duurzame energie vanaf bijvoorbeeld de Noordzee volledig en alleen aan hen direct worden doorberekend. Dat zou al direct in kunnen gaan voor de verschillende datacenters die zich hier hebben gevestigd. De kosten voor het verzwaren en uitbreiden van het energienetwerk komen dan rechtstreeks op hun economische bordje terecht. Gegarandeerd dat dat invloed heeft op de bedrijfseconomische en interne afwegingen. Huishoudens en relatieve kleinverbruikers blijven dan op termijn gevrijwaard van een extra verhoging van de kosten voor het netbeheer.    

Prijsprikkel om besparen en duurzaam opwekken van energie te stimuleren

Het is noodzakelijk dat ook het bedrijfsleven en maatschappelijke organisaties het gebruik van energie structureel en fundamenteel verlagen. De overheid kan dat met strikte regelgeving en stevige prijsprikkels sturen en stimuleren. Een fikse maar eerlijke verhoging van de Regulerende Energie Belasting en Opslag Duurzame Energie voor verbruikers van meer dan 100.000 kWh, zorgen er vanzelfsprekend voor dat bedrijven gaan investeren in het besparen, het opwekken en het opslaan van energie. Op bedrijventerreinen zijn microgrids relatief eenvoudig te realiseren waarop dan daarin gespecialiseerde marktpartijen ‘opslagsystemen op maat’ kunnen aansluiten.

Buurtbatterij

Natuurlijk spreken de effecten van energieopslag voor veel verbruikers als bedrijven, grotere organisaties en instellingen het meest tot de verbeelding. Maar ook voor huishoudens geldt dat zij met een microgrid en een collectief opslagsysteem voor buurt of wijk zowel veel ecologische als financiële voordelen kunnen bereiken. Met een afbouw van de salderingsregeling in het verschiet, een enorme afhankelijkheid van het elektriciteitsnet en te verwachten elektriciteitsprijs per uur gebaseerd op vraag en aanbod doen de voordelen van een grotere onafhankelijkheid   

van het elektriciteitsnet toenemen.

Veel eigenaren van PV-installaties hebben het geïnstalleerde vermogen afgestemd op het verbruik. Met een vergoeding voor een terug geleverde kWh van maximaal 4 à 5 cent zou een investering in extra panelen niet renderen. Helaas werd het gewenste vermogen niet gebaseerd op de lagere productie en het hogere verbruik in voor- of naseizoen, laat staan de winterperiode.

Toch zou het schelen als iedereen zijn geschikte dakoppervlak volledig zou benutten om er PV-panelen op aan te brengen. Het ongebruikte overschot zou via het microgrid in de buurt of wijk tijdelijk in de buurtbatterij verdwijnen om later weer te worden gebruikt. Afhankelijk van de woning oriëntatie en dakoppervlakken wordt de capaciteit van de buurtbatterij bepaald en wordt er een productie-unit voor waterstof aan gekoppeld. De buurtbewoners zijn via hun Vereniging van Eigenaren betrokken bij de selectie, de installatie en het beheer van het volledige systeem. Zij geven de werkzaamheden in opdracht aan de marktpartij die de meeste en beste garanties geeft voor een duurzaam, effectief en financieel aantrekkelijk systeem.

Het spreekt voor zich dat ook maatschappelijke gebouwen in de betreffende buurt deel kunnen nemen. Juist scholen, mits goed is geïsoleerd, verstevigen de basis onder het systeem omdat zij in de zomermaanden, met veel zonne-energie, zijn gesloten en in de avonduren nagenoeg geen stroom gebruiken. In de koude perioden draait de verwarming van de school op waterstofketels. 

Duidelijk is dat er meerdere mogelijkheden zijn de capaciteitstekorten op het energienet op korte en langere termijn fundamenteel op te lossen zonder een eenzijdige focus op netverzwaring.

In de (voor-) financiering van microgrids en energieopslagsystemen kunnen de Nederlandse pensioenfondsen een belangrijk deel van hun 1500 miljard euro aan beheerd vermogen op een financieel en maatschappelijk rendabele wijze voor de toekomst verantwoord inzetten.  Met enkele simpele afspraken met de rijksoverheid moet de financiering snel op een voor iedereen aantrekkelijke wijze zijn te regelen!!!