Slimme energiesystemen

Hoe gaat meer flexibiliteit in ons energiesysteem helpen? 'Flexibiliteit' betekent dat we een periode meer of minder energie gebruiken of opwekken. Het voorkomt dat we het net moeten verzwaren, omdat we het aanbod van energie (opwek) aanpassen op de vraag (gebruik).

Hoe zit dat?

We hebben haast met de overgang naar een flexibeler en slimmer energiesysteem. Er is weinig tijd om het elektriciteitsnet te verzwaren en het is duur. Ook hebben we niet genoeg technici om de klus te klaren. Netverzwaring is daarom niet altijd de juiste keuze. We verschuiven een deel van de vraag naar elektriciteit. We smeren die uit in de tijd of halen die uit elektriciteitsopslag.

Om de kosten laag te houden, werken we bijvoorbeeld nu met subsidie aan innovaties als:

• slimmere energiesystemen;
• nieuwe diensten en producten (bijvoorbeeld voor betere toegang tot elektriciteitsmarkten);
• flexibiliteit bij de invoering, gebruik en opslag van energie;
• digitalisering om meer inzicht te krijgen in processen. 

Meer weten?

Het energiesysteem verandert. We installeren bijvoorbeeld steeds meer zonnepanelen op daken van bedrijventerreinen. We moedigen mensen aan elektrisch te gaan rijden. Ons energiesysteem staat daarom voor nieuwe uitdagingen en daarvoor hebben we geschikte oplossingen nodig. Dit zijn vaak oplossingen voor een lokaal probleem en vragen om een gebiedsgerichte aanpak.

Hoe zit dat?

Het is dan ook belangrijk te kijken naar wat er specifiek in een wijk speelt. Waar en wanneer laden bewoners hun auto's op? Hoe gaan we om met al die energie uit zonnepanelen op daken in een wijk? En hoe voorkomen we dat al die energie tegelijk in het elektriciteitsnet komt? 

Ook ondernemers lopen steeds vaker tegen de beperkingen van het energiesysteem aan in een bepaald gebied. Bedrijven wekken steeds meer zonne-energie op. Daar zijn specifieke oplossingen voor nodig. Want wat doe je met de opgewekte energie die je over hebt? Lever je die aan de woonwijk ernaast? Wat zijn de mogelijkheden en de keuzes die daarbij nodig zijn? Kortom, hoe leveren we slim elektriciteit, gas en warmte met ons energienet in dat specifieke gebied.

Vragen en uitdagingen bij energieprojecten voor een bepaald gebied waar we nu met subsidie aan werken, zijn bijvoorbeeld:

• Wat is de flexibiliteit in gebieden bij mogelijke overbelasting bij invoering, gebruik en opslag van energie? 
• Hoe ontwikkelen we daarvoor flexibele ontsluitingsmechanismen verder?
• Waar ligt de businesscase: wat is de waarde en wat zijn voordelen van deze investering? Wie neemt het initiatief en voert het uit?

Praktijkvoorbeelden

• TROEF biedt een platform waarmee je energie deelt. Je krijgt inzicht in je CO₂ -voetafdruk op het moment dat je kijkt én het beloont je voor het gebruik van energie op het juiste moment.
• Het MOOI LIFE-arenaproject heeft als doel deze systemen te controleren om overbelasting van het elektriciteitsnet te voorkomen. ArenApoort is een van de drukste en snelst ontwikkelende gebieden van Nederland. Het is de perfecte omgeving om nieuwe manieren te ontwikkelen die energiestromen slim aansturen. Met E-bus-laadstations en grootschalige batterijsystemen tot middentemperatuur-warmtenetten en zonnepaneelsystemen op het dak. 

Voorbeelden per sector

Verschillende organisaties werken samen om het energiesysteem te verbeteren. Ze zoeken in projecten naar oplossingen voor vragen die spelen in specifieke sectoren. Lees welke en bekijk praktijkvoorbeelden hierover.

Gebouwde omgeving

• Wat leeft er in de wijk? (Rol energiecorporatie)
• Hoeveel energie gebruiken we en hoeveel energie wekken we lokaal op?

Praktijkvoorbeelden

• HEMS (volgt)

Mobiliteit en logistiek

• Hoe vangen we de piek op als we bijvoorbeeld elektrische auto’s laden? 
• Welke invloed heeft dat op het lokale aanbod (opwek) van energie? 

Praktijkvoorbeelden

• Emobility Communication & Information System Structure (ECISS): de ontwikkeling van een laadinfrastructuur voor elektrische voertuigen die gegevens uitwisselt met andere systemen en partijen binnen de energie-infrastructuur. Het gaat om een informatie- en communicatieprotocollen die slimme energie-infrastructuren verbindt met electromobiliteit: Slim Laden (Smart Charging).
• SmoothEMS met Gridshield: steeds meer elektrische voertuigen dragen bij aan de elektrificatie van Nederland (overstap op elektrisch). Dat heeft grote gevolgen voor de capaciteit van ons energiesysteem. Dit project moet leiden tot een energiemanagementsysteem (EMS), dat systemen van verschillende netdelen van een locatie achter de meter aanstuurt. SmoothEMS stemt hiermee vraag (gebruik) en aanbod (opwek) van energie flexibel op elkaar af. Eindgebruikers kunnen daardoor het net blijven gebruiken bij grote belasting.
• Local Energy Hubs: voor steeds meer partijen die duurzame energie opwekken is geen ruimte meer op het elektriciteitsnet. Dat vertraagt de plaatsing van grootschalige zonne-energiesystemen. Daarom hebben we slimme systeemoplossingen nodig zodat we het net veel efficiënter kunnen gebruiken. Dit project biedt een schaalbare systeemoplossing voor industrieterreinen. Dat is een decentrale energie-infrastructuur (LEH) die grootschalige zonne-energiesystemen, opslag, laadstations voor E-trucks en verbruikers van duurzame energie optimaliseert. Een LEH brengt het gebruik (vraag) en opwek (aanbod) van energie intelligent samen.
• ROBust richt zich op integrale oplossingen voor lokale problemen met overbelasting van het elektriciteitsnet in stadsregio’s. Dit project laat zien dat we het elektriciteitsnet op wijkniveau kunnen ontlasten door elektrische auto’s slim op te laden en ontladen.

Elektriciteitssector

• Hoe ziet de veranderde rol eruit van netbeheerders?

Praktijkvoorbeelden

• Jouw Energie Moment 2.0 (JEM 2.0) is een project dat de ontwikkeling van nieuwe flexibiliteitsdiensten stimuleert. Meer nieuwe energiedienstverleners kunnen daardoor de markt opkomen. Hierdoor ontstaat meer concurrentie. En concurrentie helpt bij de kostenbesparing voor netverzwaring. 
• Kostenreductie MS/LS Instrumentatie (KRIS) ontwikkelt een open platform dat vraag en aanbod van elektriciteit (opwek en gebruik) op lokaal niveau veel beter op elkaar afstemt. Een belangrijke eis voor dit platform is dat het onafhankelijk is van leveranciers. 

Opslag van energie is misschien wel de bekendste manier om vraag en aanbod van energie (opwek en gebruik) in evenwicht te brengen. We ontlasten hiermee ons energiesysteem. Er zijn verschillende manieren om energie op te slaan. Met sommige technieken kunnen we energie meerdere seizoenen opslaan. Denk bijvoorbeeld aan warmwaterboilers in huis, containers met lithium-ion batterijen bij wind- en zonneparken, of ondergrondse gasopslag.

We werken op 2 manieren aan oplossingen voor deze opslag:

1. De manier van opslag zelf;
2. De inzet van de opslag om de flexibiliteit van het energiesysteem te vergroten.

Manier van energieopslag

 Allereerst werken we aan innovatieprojecten voor nieuwe of aangepaste technieken om energie op te slaan.

• Hoe zorgen we er bijvoorbeeld voor dat een lithium-ion batterij meer energie kan opslaan?
• Hoe zorgen we ervoor dat we teveel aan energie kunnen inzetten voor de productie van waterstof?

Praktijkvoorbeelden

• Het bedrijf LeydenJar laat zien dat ze de minpool van deze batterijen (anodes) op industriële schaal van silicium kunnen maken. Daarmee vergroot je de energiedichtheid tot wel 70%. Je kunt dan dus meer energie opslaan. 
• Battolyser ontwikkelt een technologie die dient als batterij en elektrolyser in één. Dat laten ze zien in een voorbeeldproject.

Inzet van energieopslag

Om de inzet van energieopslag goed te benutten, gebruiken we een energiemanagementsysteem (EMS). Dit is een besturingssysteem dat ervoor zorgt dat we opgeslagen energie zo goed mogelijk gebruiken.

• Hoe zorgen we er bijvoorbeeld voor dat alle energiesystemen in huis zo goed mogelijk op elkaar zijn afgestemd?
• Hoe kunnen we duurzaam opgewekte energie inzetten bij de productie van waterstof? De naar waterstof omgezette elektriciteit is namelijk ook door de industrie te gebruiken. Die kan deze elektriciteit direct inzetten in eigen processen. Of vervoeren voor verwarming in gebouwen.

Praktijkvoorbeelden

• TU Delft onderzoekt in het project Intelligente flexibiliteit door geïntegreerde hybride opslagtechnologieën (FLEXINet) hoe verschillende typen energieopslag het beste samenwerken, zodat we energie zo slim mogelijk gebruiken. Denk aan het opladen van de elektrische auto en de warmtepomp. 
• In SinneWetterstof onderzoeken Alliander en Groenleven een aansturingssysteem hiervoor. Dit systeem zorgt ervoor dat waterstofelektrolysers rekening kunnen houden met:
  • overbelasting van het elektriciteitsnet (netcongestie);
  • actuele elektriciteitsprijzen;
  • de opwek van energie uit zonnepanelen.

Meer weten?

Het Nederlandse elektriciteitssysteem werkt 24/7. Uit steeds meer processen kunnen we gegevens halen. Digitalisering van het elektriciteitssysteem geeft ons inzicht en zorgt voor overzicht. Daarnaast helpt het ons de processen in goede banen te leiden. We kunnen daardoor betere voorspellingen maken, zodat we opwek en gebruik van energie beter op elkaar kunnen afstemmen.

De slimme inzet van kunstmatige intelligentie helpt ons daarnaast risico’s en en kansen voor verbetering te zien. Cybersecurity, een referentiearchitectuur data governance zijn hierbij belangrijke pijlers.

Praktijkvoorbeelden

• Het project Brains for Building's Energy Systems ontwikkelt software voor slimme controle en besturing van energiegebruik in gebouwen en installaties. Dat moet leiden tot 20-30% minder energiegebruik. Ook moet het de kosten voor onderhoud verlagen in utiliteitsgebouwen (gebouwen zonder woonfunctie).
• Dit project heeft als resultaat een pilot voor een Virtual Power Plant (VPP). Met een VVP kun je woningen, mobiele opslagsystemen en wind- en zonneparken op verschillende locaties poolen en besturen. Poolen is het optimaliseren van energieverbruik of -opwek. De installatie wordt daarmee een flexibele bron die beter toegang heeft tot flexmarkten voor duurzame energie.

Meer weten?

Groepen bedrijven en inwoners kunnen in energiehubs samenwerken om opwek, opslag, conversie en verbruik van energie af te stemmen. Dit helpt om het elektriciteitsnet effectief te gebruiken en overbelasting te voorkomen. Belemmeringen zijn:

• technische uitdagingen
• regelgevingskwesties
• en financiële investeringen

Samenwerking, overheidssteun en innovatieve financiering kunnen deze belemmeringen helpen overwinnen.