In een eerste artikel over de systeemkosten van duurzame energie kwamen we tot de conclusie dat deze kosten misschien huizenhoog gaan worden als het net er zou blijven uitzien als vandaag. Dit zou de toekomst van de duurzame energie kunnen bedreigen, en grote gevolgen kunnen hebben voor het klimaat op aarde. Maar slimme elektriciteitsnetten bieden hier misschien een oplossing, zoals bijvoorbeeld wordt onderzocht op het Deense eiland Bornholm, en op vele plaatsen in Japan.
Dit is het tweede van drie artikelen over systeemveranderingen, nodig bij duurzame en variabele energieopwekking. De artikelen werden gepubliceerd op 8 oktober, 16 oktober en 22 oktober 2017.
Bornholm (588 km2, 40.000 inwoners) is een Deens eiland in de Oostzee, voor de kust van Zweden. Het is een geliefd vakantieoord. De gemeenteraad heeft zich tot doel gesteld dat het eiland geheel koolstofneutraal moet worden in 2025. Misschien zullen ze zelfs de elektriciteitskabel opheffen die Bornholm met het Zweedse vasteland verbindt. Wind- en zonne-energie zijn de belangrijkste koolstofvrije energiebronnen, maar de raad heeft ook beslist dat er geen nieuwe windturbines op het eiland bij mogen komen, om de unieke natuur te beschermen en het toerisme niet in gevaar te brengen. Omdat windenergie een van de goedkoopste koolstofvrije energiebronnen is, voegt dit nog een moeilijkheid toe op het bordje van het nutsbedrijf van het eiland.
Slimme elektriciteitsnetten in de maak, te beginnen bij Bornholm
Het traditionele antwoord van elektriciteitsbedrijven op problemen in het net is versterking: investeren in meer kabels en bijkomende apparatuur. ‘Maar dit is een dure en onduurzame oplossing. Er zijn alternatieven waarmee we – voor zover toegelaten door wetten en regels – een actief distributiesysteem kunnen ontwikkelen dat zelf problemen oplost, waarmee we automatisch overbelasting kunnen voorkomen en betrouwbaar stroom kunnen leveren,’ zegt Zaid Al-Jassim van Dansk Energi. Dertig jaar geleden werd een te grote vraag naar elektriciteit nog voorkomen per telefoon – waarbij grootgebruikers even een seintje kregen om de vraag te verminderen – maar in slimme elektriciteitsnetten zal dit volautomatisch gaan, en ook huishoudelijke gebruikers betreffen. Op Bornholm nemen de Deense nutsbedrijven nu proeven met namen als IDE4L en EcoGrid 2.0. Dit laatste project betreft het aansturen van warmtepompen en elektrische verwarming in 1.000 huishoudens op Bornholm, met het doel het net te stabiliseren. ‘Het elektriciteitsnet is snel veranderd, en die verandering zal doorgaan. De prijs van windturbines, zonnecellen, warmtepompen, elektrische auto’s en batterijen is elk jaar gedaald. Men verwacht dat batterijen in 2020 30% goedkoper zullen zijn dan nu. Dat is goed nieuws voor het klimaat en voor de groene transitie. Maar het allerbelangrijkst is het om het net bij de tijd te houden, zodat het nieuwe elementen kan opnemen en toch zeer betrouwbaar kan blijven,’ zegt Zaid Al-Jassim. Dansk Energi houdt steeds diverse ontwerpen voor slimme elektriciteitsnetten in de gaten, om de juiste oplossingen te kunnen toepassen voor problemen die zich voordoen, en om uiteindelijk te komen tot een actief systeem dat zelf problemen oplost. In de loop van hun onderzoek ontdekten ze ook dat het potentieel aan zonne-energie van het eiland veel groter is dan eerst gedacht, zegt Rasmus S. Christensen, directeur van het nutsbedrijf op Bornholm. ‘We zoeken voortdurend naar mogelijkheden om het net te verbeteren door betere service en onderhoud, en nieuwe faciliteiten.’ En Bornholm is lang niet de enige regio in Denemarken die zich op deze manier wil ontwikkelen. Het eiland Samsø is misschien al wel verder in zijn ontwikkeling.
Ook energie uit biomassa en energieopslag in batterijen zullen nodig zijn om een autarkisch elektriciteitsnet op Bornholm aan de gang te houden. Een net waaraan nog steeds vertimmerd wordt. Er zijn grote bedrijven betrokken bij de proefnemingen, zoals Siemens en Nissan. Accu’s van elektrische auto’s kunnen een belangrijke rol spelen in slimme elektriciteitsnetten. Auto-accu’s en windenergie gaan goed samen, omdat de wind voornamelijk waait als de auto’s zich opladen (’s nachts); en de batterijen kunnen ook elektriciteit terug leveren aan het net als er weinig aanvoer is uit primaire bronnen. De gezamenlijke opslagcapaciteit in auto-accu’s is misschien wel genoeg om het eiland te helpen door een lange periode van slecht (d.w.z. bewolkt en windstil) weer.
Slimme elektriciteitsnetten kunnen leiden tot vele (semi-)autarkische regio’s
Zou het systeem dat nu ontwikkeld wordt op Bornholm – als het levensvatbaar blijkt – ook elders kunnen wordt toegepast? Het zal zeker van invloed zijn. Want hoewel Bornholm geen zware industrie heeft, kan het systeem van het eiland bij gebleken succes op vele plaatsen in de wereld worden toegepast. Vooral in plattelandsgebieden. In Japan heeft de indruk die het reactorongeluk in Fukushima in 2011 heeft achtergelaten, geleid tot een streven naar energie-onafhankelijkheid in vele dorpen en regio’s. En regionale autarkie hoeft niet direct in industriegebieden te worden bereikt – waarom zouden we in één klap in zijn geheel moeten overschakelen op duurzame energie? De industrie heeft veel geconcentreerde warmte nodig – precies de energiekwaliteit die goed kan worden geleverd door (fossiele) brandstoffen. Wij denken dat de (zware) industrie als laatste zal overstappen op duurzame energiebronnen. Maar aan de andere kant: als een plattelandsgebied als Bornholm autarkisch kan worden, waarom zou (semi-)autarkie dan niet ook kunnen lukken in vergelijkbare regio’s? In dat geval zou het elektriciteitsnet verlost zijn van de loodzware taak, voortdurend grote hoeveelheden elektriciteit te moeten vervoeren – van Spanje naar Duitsland en terug, afhankelijk van de weersomstandigheden. Integendeel, de belangrijkste taak van het elektriciteitsnet zou worden: balans te brengen in de vrij kleine overschotten en tekorten in de (semi-)autarkische regio’s, alle met hun slimme elektriciteitsnetten. Misschien kan het net zelfs wel kleiner worden, in plaats van groter.
Volgens een studie van MIT zou Europa de juiste plek kunnen zijn om slimme elektriciteitsnetten te ontwikkelen. ‘Onderdelen van de oplossing zouden zijn verplaatsbare back-up eenheden, vraagvolgende systemen en efficiënter energiegebruik, verspreide opwekking, slimme technologieën op basis van waarnemingen in het net, energieopslag en netintegratie. Met zijn geharmoniseerde beleid zou de EU de leiding kunnen nemen op het gebied van gemeenschappelijke energiemarkten en verbonden elektriciteitsnetwerken; hoewel er momenteel enorme obstakels zijn op technisch, politiek en financieel vlak.’ Maar de studie waarschuwt ook dat we voorlopig de fossiele brandstoffen nog niet kunnen weghalen uit onze energiesystemen: ‘zo lang volledig schone energiesystemen nog niet economisch haalbaar zijn, is een gemengd systeem tot op zekere hoogte nodig om de variaties in duurzame energieopwekking te compenseren.’
En de technologische ontwikkeling gaat door
Slimme elektriciteitsnetten zijn nog volop in ontwikkeling. We weten nog niet hoe goed ze zullen werken. Maar zo veel is al wel duidelijk: de onheilsprofetieën over het elektriciteitsnet, het idee dat het zal falen als zonne- en windenergie de overhand gaan krijgen, zijn grotendeels onwaar.
Interessant? Lees dan ook:
Zonnecelindustie naar de TW-schaal
Een gezond verstand of 50-50-40 scenario: duurzame energie
Energieopslag in de transitie