Nieuwe technologieën vereisen nieuwe instrumenten. Dat geldt ook voor verspreide energiebronnen (VEBs), voornamelijk duurzame energie. Tot nu toe konden de nadelen worden opgevangen in het net. Maar nu worden deze bronnen de belangrijkste vorm van opwekking van elektriciteit. Om veilig te stellen dat ze de elektriciteitsmarkt niet verstoren hebben bedrijven nieuwe instrumenten ontwikkeld.
Verspreide energiebronnen leveren hun elektriciteit meestal achter de meter. Hoe kunnen we er zeker van zijn dat de elektriciteitsmarkt blijft functioneren wanneer deze nieuwe en variabele technologieën op de markt doordringen? Lux Research heeft zich die vraag gesteld. En ze komen met een antwoord, in hun rapport Monetizing Distributed Energy Resources from Behind the Meter.
Variabele waarde
Vanzelfsprekend vertegenwoordigt elektriciteit uit verspreide energiebronnen een economische waarde. Maar deze waarde verschilt aanzienlijk, al naar gelang het moment van dag, week of jaar. Op een rustige avond (geen zon, geen wind) zal die waarde hoog zijn; op een winderige zonnige dag kan hij zelfs negatief zijn; doordat de markt wordt overstroomd met aanbod, en gebruikers de extra hoeveelheid soms niet kunnen opnemen. Hoe kunnen we dan verzekeren dat de elektriciteitsmarkt niet zal worden verstoord door verspreide energiebronnen?
Het antwoord hierop ligt in het toekennen van geldelijke waarde aan deze bronnen. Het rapport noemt vier mechanismen die daartoe leiden: virtuele energiecentrales, het delen van energieproductie, onderlinge handel en het faciliteren van markten voor verspreide energiebronnen. Al deze oplossingen hebben regulering en toezicht nodig van de instanties; en ze hebben alle tot doel, de beste oplossing te vinden voor zowel VEB eigenaren als nutsbedrijven.
Hoe stabiliseren we het net
In principe kunnen we bij gebruik van zonne- en windenergie netto CO2-uitstoot bereiken. In 2050 zou dit bereikt moeten zijn. IEA, het internationale energie-agentschap, schat dat we daarvoor in 2030 60% van onze elektriciteitsproductie uit duurzame bronnen moeten opwekken (nu: 30%). Als we alleen kijken naar de prijs van verspreide energiebronnen zou dit niet moeilijk moeten zijn. Ze maken nu goedkoper elektriciteit dan fossiele energie. Het probleem ligt in het koppelnetwerk. Problemen zijn instabiele spanning en frequentie; en de noodzaak van reservevermogen, te gebruiken wanneer de zon niet schijnt en de wind niet waait.
Op dit gebied zijn er twee belanghebbenden, zegt Lux: eigenaren van verspreide energiebronnen, en distributiemaatschappijen. VEB-opwekkers zullen de opbrengst van hun bronnen willen maximaliseren; dat kan door opslag, en door een flexibele gebruikersvraag, bijvoorbeeld door slimme thermostaten die zich kunnen aanpassen aan veranderingen in het aanbod. Distributiebedrijven moeten spanning en frequentie beheersen, en uitbreiding van het distributienetwerk plannen. Daarnaast moeten toezichthouders in de gaten houden dat alleen gekwalificeerde bedrijven op de markt komen, en de betrouwbaarheid van het net garanderen. Ontwikkelaars van soft- en hardware moeten technieken ontwikkelen die de verspreide energiebronnen kunnen monitoren, controleren en optimaliseren.
Virtuele energiecentrales
En de oplossingen dan? Het rapport van Lux ziet er vier. Virtuele energiecentrales (virtual power plants, VPPs) zijn organisaties (‘aggregatoren’) die een groep kleine generatoren, batterijen en gebruikers behandelen alsof zij een enkele energiecentrale vormen. Als zodanig kunnen zij handelen op groothandelsmarkten. VPPs worden veel gebruikt voor commerciële en industriële doeleinden. Virtuele groeperingen van huishoudelijke gebruikers zijn nieuw. Maar het mechanisme is bekend; en individuele deelnemers hoeven niet de beste oplossing te vinden – zij laten dat over aan de aggregator. Belangrijkste nadeel: aggregatoren houden 30-40% van de verdiensten.
Energie deelprogramma’s
Bij deelprogramma’s voor energie gebruiken de deelnemers eerst zelf zoveel mogelijk voordat zij de markt op gaan voor koop of verkoop. De deelnemers vormen een virtuele gemeenschap. Het deelprogramma is erop gericht, de transacties zo klein mogelijk te houden. Zulke deelprogramma’s voorkomen verstopping van het distributienet. Maar deelnemers moeten wel toestaan dat het programma een zekere invloed heeft op hun energiegebruik; bijvoorbeeld op de kamertemperatuur. Voorwaarde voor succes van deze programma’s is dat zij bestaan uit uiteenlopende gebruikers, bijvoorbeeld zowel huishoudens als bedrijven.
Markten voor verspreide energiebronnen
Een stapje verder vinden we markten voor verspreide energiebronnen. Deze handelen als groothandelsmarkten. Deelnemers kopen of verkopen hun elektriciteit op zo’n markt. Zulke markten kunnen besloten of openbaar zijn. Het voordeel van zo’n werkwijze is dat deze transparante prijssignalen levert en ook beschikbaar vermogen. Maar zulke markten zijn nog niet toegestaan.
P2P handel
Dit geldt ook voor de vierde mogelijkheid: P2P handel, vrij vertaald: handel tussen gelijken. Hier wordt een deelnemende prosument gekoppeld aan een consument door een geautomatiseerd optimaliseringsprogramma. Deze vorm van handelen is virtueel en heeft geen effect op het net. Prijssignalen zijn transparant, maar deze werkwijze heft congestie op het distributienetwerk niet op. Bovendien is deze vorm van handel drijven momenteel niet toegestaan.
Momenteel vormen storingen in het (hoogspannings)net een ernstig probleem. In Californië, waar veel duurzame energie verbonden is met het net, kan een onafhankelijke autoriteit daarom bepalen dat een afnemer minder moet gebruiken. Bovendien beloont het programma elke kWh die geleverd wordt in noodsituaties (momenteel $2 per extra geleverde kWh). Anderzijds zijn er ook programma’s om de vraag op te voeren, bijvoorbeeld als het hard waait. Dit voorkomt dat elektriciteit moet worden weggegooid.
Kan het elektriciteitsnet het aanbod aan?
Toch is het een groot probleem dat het aanbod van verspreide energiebronnen sneller groeit dan het net aankan. In Nederland zijn de marktomstandigheden voor windenergie het afgelopen jaar behoorlijk verslechterd. De prijs voor materialen als staal en koper is fors gestegen. De rente op financieringen is gestegen, net als de kosten van arbeid en voor onderhoud. Dat maakt de bouw van windparken een stuk duurder.
Maar het grootste probleem ligt in de capaciteit van het elektriciteitsnet. In Nederland kan 80% van de geplande projecten niet doorgaan vanwege tekorten op het net. Nederland is te laat begonnen met verzwaring van het net en loopt nu achter de feiten aan. Maar verzwaring van het net is niet voldoende. We zullen groene stroom moeten omzetten in waterstof; in batterijen moeten opslaan; en groene stroom flexibeler en efficiënter moeten gebruiken. Het hele energiesysteem moet met andere woorden op de schop. Ook aan de contractkant. De overheid kan tweezijdige contracten afsluiten. Bij zo’n Contract for Difference (CfD) spreekt de ontwikkelaar een vaste stroomprijs af. Als de marktprijs daaronder duikt, legt de overheid bij; duikt die erboven dan betaalt de ontwikkelaar het overschot terug aan de overheid.
Kortom
Lux Research formuleert drie lessen.
- De ontwikkeling van verspreide energiebronnen is essentieel bij het openleggen van nieuwe kansen. Daarom moeten regels die dit in de weg staan, worden opgeheven.
- Beheerssystemen van verspreide energiebronnen, zowel achter als voor de meter, zullen zorgen voor hogere waarde en bredere toepassing.
- Energiebedrijven zoeken voor zichzelf een nieuwe plaats in dit veld. Flexibiliteit is essentieel: je kunnen aanpassen aan verschillende omstandigheden, bijvoorbeeld in geografie of markt.
Naarmate het aandeel verspreide energiebronnen groeit, hebben we nieuwe instrumenten nodig. Voor stabilisering van de markt hebben we nieuwe contractvormen nodig. Voor stabilisering van het netwerk moeten we spanning en frequentie bewaken, en voldoende reservevermogen beschikbaar hebben om te voldoen aan de vraag, ook bij uitval van productie-eenheden.
Interessant? Lees dan ook:
Slimme elektriciteitsnetten: de kracht van kleinschaligheid
Een Marshallplan voor de Europese productie van zonnecellen
Digitalisering en energietransitie