Digitalisering en energietransitie

De zon schijnt niet altijd. Soms is het windstil, soms stormt het. Naarmate wij meer overschakelen op duurzame bronnen in de energietransitie, moeten we vraag en aanbod beter met elkaar in balans brengen. Data zijn hiervoor onmisbaar: de digitalisering van de stroomvoorziening.

Nieuwe uitdagingen

Een duurzaam energiesysteem is moeilijker te beheren dan een fossiel systeem. Met zonne- en windenergie wordt het energieaanbod afhankelijker van het weer. En steeds meer partijen, zowel bedrijven als burgers, gaan elektriciteit opwekken en verhandelen. Tegelijkertijd neemt de vraag naar elektriciteit in de maatschappij toe, bijvoorbeeld door elektrisch rijden of koken, economische groei en digitalisering in vele sectoren. Zowel vraag als aanbod zijn veel variabeler. Momenteel lopen we al tegen grenzen aan. Nieuwe zonnepanelen kunnen soms al niet op het net worden aangesloten, door dreigende overbelasting. We hebben digitale innovaties nodig.

Het Nederlandse Rathenau Instituut heeft dit onderzocht in zijn rapport Stroom van data (2022). Hoe kunnen burgers, bedrijven en netbeheerders zich voorbereiden op een duurzamer, flexibeler en meer decentraal energiesysteem? Dit vereist aanpassing van alle partijen – aanpassing die voor een belangrijk deel automatisch zal moeten gebeuren. Bij overaanbod van energie zal deze moeten worden opgeslagen in bijvoorbeeld de accu’s van elektrische auto’s. Bij onderaanbod moeten deze weer kunnen worden ontladen voor algemeen gebruik. De partij die deze aanpassing voor zijn rekening neemt noemen wij een aggregator.

De aggregator

Bedrijven en huishoudens kunnen gebruik maken van de diensten van de aggregator met een abonnement; hiermee geven zij de aggregator de bevoegdheid om ‘achter de meter’ te kijken en zo patronen te ontdekken in het gebruik. Inclusief data van zonnepanelen, huishoudelijke apparaten en een thuisbatterij. Op basis daarvan ontwikkelt de aggregator voorspellingen over vraag en aanbod. Naarmate de aggregator kan beschikken over meer data, en van meer partijen, worden zijn modellen beter.

Dit opent geweldige kansen voor beter beheer van het elektriciteitsnet – dringend nodig om te voorkómen dat het systeem tegen grenzen aanloopt. Het is echter wel nodig, zegt Rathenau, dat data beschikbaar komen én interoperabel zijn – toepasbaar in het hele elektriciteitssysteem. Daartoe moeten de apparaten in het systeem aangesloten zijn op internet; en bovendien zijn uitgerust met een ‘interface’ waarmee ze kunnen worden aangestuurd.

Misbruik

Toch, zo gaat Rathenau verder, opent dit meteen de deur voor misbruik van gegevens – waarbij nieuwe moeilijk te hanteren machtsposities in het systeem kunnen ontstaan. Om dat te voorkomen moeten we een juridisch kader scheppen; met een uniform systeem van protocollen over een groot elektriciteitsnet, bijvoorbeeld in Europa. Dat kader moet waarborgen scheppen tegen misbruik. Toezichthouders zijn ook in dit systeem noodzakelijk! Aan de éne kant moeten bedrijven brood zien in het ‘ontzorgen’ van hun klanten; aan de andere kant moeten wij winner-takes-all-situaties voorkómen. Bovendien moeten deze bedrijven zich voldoende wapenen tegen cyberaanvallen; terwijl zij toch niet een beslissend voordeel mogen verwerven over digitaal weinig mondige klanten.

Databeheer is ook nodig om te voorkómen dat de infrastructuur wordt overbelast – met stroomuitval tot gevolg. Netbeheerders moeten daarom actiever hun netten beheren. Door betere voorspellingen te doen, zowel aan de vraagkant door predictive loadflow analyses, en door koppeling aan weersvoorspellingen aan de aanbodkant. Om vraag en aanbod met elkaar in evenwicht te houden is de ontwikkeling van nieuwe prijssystemen onontkoombaar. Deze zouden bijvoorbeeld aan consumenten de prikkel moeten geven, overschotten en tekorten zoveel mogelijk in eigen huis te verevenen. Waarbij we wel moeten voorkomen dat prijssystemen de energietransitie per saldo gaan afremmen.

De belofte van crowd balancing

Een mogelijke oplossing voor dit probleem is de opbouw van kleinschalige, decentrale flexibiliteitsdiensten. Op basis van batterijen, warmtepompen of elektrische auto’s. Deze apparaten kunnen hun energieverbruik (of -levering) verschuiven naar momenten waarop dit nodig is. Dit staat bekend als crowd balancing. Om dit mogelijk te maken moeten individuele gebruikers betrouwbaar en controleerbaar elektriciteit kunnen opnemen en leveren, al naar gelang de behoefte. Daarvoor zijn digitale technologie en betrouwbare data onmisbaar.

Aggregators kunnen hierbij een belangrijke rol spelen. Netbeheerders kunnen op korte termijn, zeg vijftien minuten, een tekort zien aankomen. De netbeheerder doet een oproep aan partijen om dit te leveren, en kiest de voordeligste uit. Allemaal automatisch. Als een aggregator deze ‘bieding’ wint, gebruikt deze zijn eigen Internet-of-Things-platform (zoals elektrische auto’s of thuisbatterijen) om de gevraagde dienst te leveren. In het geval van een overschot gebeurt precies het omgekeerde.

Een eerlijk speelveld

Het gevolg van dit systeem is in principe dat de elektriciteitsmarkt een eerlijk speelveld wordt. Iedereen kan toegang krijgen tot de energiemarkt en daarvan financieel profiteren – niet slechts een selecte club partijen. Mits de betrokken partij natuurlijk voldoende apparaten kan aansturen – thuisbatterijen, zonnepanelen, warmtepompen of elektrische auto’s – die flexibiliteit kunnen leveren en geïntegreerd kunnen worden in aggregatorsystemen. En mits de standaarden open zijn, zodat niet snel één of twee partijen de markt gaan bepalen; zoals eerder is gebeurd met de besturingssystemen van mobiele telefoons.

In zo’n systeem kan lokale afstemming ook de druk op de hoogspanningsnetten verlichten. In het Nederlandse dorp Heeten liep daartoe een experiment tussen 2017 en 2020. Het doel was, lokaal opgewekte stroom optimaal te benutten in de wijk. Zo sloegen batterijen overdag de opgewekte zonnestroom op – die dan ’s avonds weer kon worden benut. Alle deelnemers waren daarom toegerust met een energiemanagementsysteem, aangesloten op een slimme meter. De bewoners kregen real-time data over het energieverbruik en – bij huizen met zonnepanelen of thuisbatterijen – ook over opwek en opslag. Het lukte met dit systeem, de gezamenlijke piekbelasting met zo’n 25% tot 35% te verlagen. Vooral door de autonome aansturing van de batterijen in de wijk.

Digitalisering en lokale gemeenschappen

De energietransitie snelt voort. Burgers schaffen steeds vaker zonnepanelen, batterijen en warmtepompen aan, individueel of verenigd in een gemeenschap. In die laatste vorm delen ze onderling data, gebruik makend van digitale technologie. Dit geeft de deelnemers meer zeggenschap over het gebruik van lokaal opgewekte energie. Zo’n energiegemeenschap draagt daardoor bij aan lokaal draagvlak voor de energietransitie. Ook stemmen de deelnemers lokaal vraag en aanbod op elkaar af, waardoor voor netbeheerders de druk op de netten wordt verlicht.

Bovendien kan zo’n gemeenschap naar buiten optreden als een community Virtual PowerPlant (cVPP). Via hetzelfde mechanisme hebben ze dan ook op een ‘hoger’ niveau van elektriciteitsvoorziening een stabiliserende invloed. Dit wordt steeds belangrijker. Op dit moment is de vergoeding voor teruglevering aan het net (in Nederland) nog net zo hoog als die voor levering – alsof distributiekosten geen rol spelen. Maar rond 2028 wordt deze regeling afgeschaft, en dan wordt het des te aantrekkelijker om zelf energie te gebruiken, of deze binnen een gemeenschap te verhandelen.

Digitalisering en communicatie

Om dit systeem goed te laten verlopen is een standaard communicatieprotocol een absolute vereiste. Binnen Europa moet dan ook zo’n protocol worden ontwikkeld. Zodat de aangesloten apparaten tenminste kunnen worden geregeld vanuit de gemeenschap. Daarvoor moet spoedig open source software worden ontwikkeld – alweer om te voorkómen dat een marktpartij een dominante positie ontwikkelt. Het is daarom van belang dat het Clean Energy Package van de Europese Commissie zo snel mogelijk kan worden toegepast. In Nederland wacht dit nog op goedkeuring van de Energiewet. Ook voor de verdere ontwikkeling van energiegemeenschappen is deze wet van groot belang.

Kortom, digitalisering is onmisbaar bij het halen van de doelen van de energietransitie. Daarmee ontwikkelen we nieuwe manieren om vraag en aanbod in balans te houden; terwijl het energiesysteem tegelijkertijd flexibeler wordt. Maar het wordt nog een uitdaging, te voorkomen dat er nieuwe ongelijke machtsverhoudingen ontstaan. Met bijvoorbeeld een onrechtvaardige verdeling van lusten en lasten als gevolg. Daarbij wordt het inzicht in de opbouw van het gebruik van een klant steeds belangrijker – de zogenoemde data achter de meter. De wettelijke positie van de energieconsument bij het beheer van deze data is tot nu toe niet goed geregeld. We moeten voorkomen dat internetbedrijven hun machtspositie gaan uitbouwen met gebruik van deze gegevens.

De ontwikkelingen gaan snel

Technologische vernieuwing zal bij de goede regulering van dit veld belangrijk zijn. Zoals nieuwe koeltechnieken, energieopslag, decentrale dataverwerking en allerlei soorten gebruik van AI. Doelmatig gebruik zal ook steeds belangrijker worden. En is er al voldoende nagedacht over inpassing van datacentra in de ruimtelijke structuur?

De ontwikkelingen gaan snel. We moeten het beslist vaker hebben over het samenspel van digitalisering en energietransitie. Het energiebeleid werd tot nu toe beheerst door waarden als ‘betrouwbaar’, ‘betaalbaar’, ‘veilig’, ‘schoon’ en ‘ruimtelijk inpasbaar’, zegt het Rathenau Instituut. Met de digitalisering komen nieuwe vraagstukken in zicht. Vraagstukken van privacy, veiligheid, eerlijkheid, autonomie en gelijke machtsverhoudingen. Zal de digitale energietransitie deze waarden hoog houden?

Interessant? Lees dan ook:
Energieopslag versnelt de transitie
De energietransitie is ook een digitale transitie
Lokale optimalisatie tegen congestie op het stroomnet