Slimme Utrechtse energiesystemen voor de energietransitie

Al jaren heeft de dichtbevolkte regio Utrecht last van netcongestie. Op dagen met veel wind en zon kan het elektriciteitsnet de hoeveelheid opgewekte stroom hierbij niet meer aan. Dit zal leiden tot stroomstoringen, vertragingen in de levering en hogere kosten. Het kan zelfs de economie en innovatie in de regio dwars zitten. Bedrijven die een grootverbruikersaansluiting nodig hebben voor hun activiteiten komen op een wachtlijst. Daar staan al meer dan 400 bedrijven op. Er zijn dringend slimme oplossingen nodig. De regio Utrecht heeft gelukkig veel bedrijven die uiteenlopende slimme oplossingen bieden.

ROM Utrecht Region brengt regelmatig, onder andere in samenwerking met Smart Energy NL, verschillende bedrijven, energie-experts en overheid bij elkaar om het probleem van netcongestie te bespreken. En vooral ook om in te gaan op de oplossingen. Deze oplossingen vragen namelijk om innovatie en samenwerking.

Een korte samenvatting: de situatie is ernstig, maar er gloort hoop in de regio. Bedrijven, overheid en kennisinstellingen moeten samenwerken om van hoop naar realiteit te komen! ROM Utrecht Region kan alle mogelijke betrokkenen verbinden vanuit een neutrale positie.

Utrechtse kracht en potentie voor oplossingen

De oorzaken van netcongestie op het elektriciteitsnet zijn divers en vragen dan ook om verschillende innovatieve oplossingen van bedrijven en startups. Arjen Jongepier van Stedin zegt daarover:

“We moeten die transitie door! En dan wel zo snel en makkelijk mogelijk. Zonder systeemintegratie loopt het vast, het probleem wordt niet minder. We hebben ondernemers hard nodig bij het oplossen van deze situatie”

Om de energietransitie goed vorm te geven zijn de innovaties van bedrijven hard nodig. En juist die innovatieve bedrijven met energie(systeem)oplossingen hebben we in de regio Utrecht volop. Mathieu Zekveld, Business Developer Energietransitie van ROM Utrecht Region geeft aan:

“Het ecosysteem Earth Valley weerspiegelt de kracht en potentie van de regio voor slimme energiesystemen. Maar hoe gaan we de kracht en potentie samen benutten? Daar houden wij ons mee bezig”

Mathieu en zijn collega’s werken daarvoor samen met bedrijven, kennisinstellingen en overheid aan een Collectieve Innovatie Roadmap.

145 unieke bedrijven in kaart

Om een goede start te maken heeft ROM Utrecht Region bedrijven in kaart gebracht die werken aan oplossingen voor de energietransitie in de regio Utrecht. Inmiddels zitten daar al 300 unieke personen en 145 unieke bedrijven in. Op deze kaart staan grote en kleinere partijen met allemaal een andere rol in het speelveld, zoals Stedin, Eneco, Conclusion, AMPOWR en Withthegrid.

Oorzaken en gevolgen van netcongestie op het elektriciteitsnet

De uiteenlopende oorzaken van netcongestie in gesprek en discussies met betrokken partijen duidelijk. Twee oorzaken komen steeds terug:

• Toenemende elektrificatie: de groeiende vraag naar elektrische voertuigen, warmtepompen en andere elektrische apparaten draagt bij aan de belasting van het elektriciteitsnet.

• Variabele energiebronnen: de opkomst van hernieuwbare energiebronnen zoals zonne- en windenergie kan leiden tot fluctuaties in de elektriciteitsproductie, waardoor het netwerk soms overbelast raakt.

Dit alles zorgt voor storingen, niet kunnen terugleveren van opgewekte energie, geen mogelijkheden voor een nieuwe aansluiting en de terugloop in laadcapaciteit van elektrische voertuigen.

Mix aan technieken en systeemintegratie nodig

“Energiebronnen en -dragers veranderen en daarmee ook de verbruikers, locaties en middelen”, geeft Arjen Jongepier van Stedin aan. “Zonder systeemintegratie geen energietransitie”, volgens hem. Waar we voor de verwarming aardgas gebruikten, wordt dat nu steeds meer elektriciteit (warmtepompen bijvoorbeeld). Waar auto’s vooral reden op benzine, zien we steeds meer elektrische auto’s. En de opwek gaat van kolen en aardgas naar zon, wind en biomassa.

De bestaande infrastructuur van het elektriciteitsnet is niet berekend op de toenemende vraag naar elektriciteit, wat kan leiden tot congestie op bepaalde punten in het netwerk. En op bepaalde momenten, want netcongestie is er niet altijd. “Elektriciteit als primaire bron van energie vraagt om flexibiliteit”, stelt Arjan Jongepier. “Door de verregaande inzet van duurzame opwek zal de mismatch tussen vraag en aanbod groot worden. Direct gebruik, op het moment van opwek en op de plaats van opwek is altijd het beste. Maar dat kan niet altijd. Dan hebben we energie over en daar moeten we wat mee. Opslag in batterijen en transport zijn daardoor belangrijke aandachtspunten”.

Tekorten kunnen ook ontstaan, wanneer er weinig wind of zon is bijvoorbeeld. Om de overschotten en tekorten weg te werken moeten er oplossingen komen met een mix van technieken, zoals curtailment (tijdelijke beperking van de opwek van groene stroom), opslag, waterstof, power-to-gas en power-to-heat. Daarbij hebben we een holistische blik nodig: het vervangen van kabels in de netwerkinfrastructuur is bijvoorbeeld duur en in sommige gevallen niet de aangewezen oplossing. We hebben een mix aan allerlei verschillende oplossingen nodig.

Veel verschillende oplossingen

Aan die mix van verschillende oplossingen wordt in de regio Utrecht hard gewerkt, vanuit de kracht en potentie van de regio voor slimme energiesystemen. Daarbij wordt niet op één paard gewed. Juist de integratie van verschillende technieken en oplossingen wordt gezien als dé ultieme oplossing. De oplossingen die de revue passeren zijn samen te vatten als: real-time inzichten & sturing, slimme netwerktechnologieën, energieopslagsystemen en innovatie in samenwerking.

Live sturen met een Real Time Interface

Withthegrid is een van de jonge Utrechtse bedrijven die een deeloplossing biedt voor de problemen die de energietransitie ons voorschotelt. Het bedrijf biedt real-time inzichten in de elektriciteitsinfrastructuur via een platform voor netbeheerders en een teleport. Daarmee kunnen netbeheerders verschillende assets aansturen, dus aan- of uitschakelen of ontladen wanneer er pieken of dalen zijn op het netwerk. “We zetten eigenlijk een digitale laag op energiesystemen om het netwerk aanstuurbaar te maken. Netbeheerders zien congestie, ze zien realtime dat het net het niet aankan en kunnen er nu ook iets aan doen. Ook weer realtime”, verduidelijkt Paul Mignot, co-founder van Withthegrid. “Dat is nodig, omdat we vijf tot tien keer zoveel zonne-energie gaan opwekken. De oplossing verandert niet direct iets aan de onbalans, maar zorgt ervoor dat de negatieve effecten van de onbalans kunnen worden weggewerkt. Je kunt de Real Time Interface zien als een last resort, maar juist dat gaat hand in hand met innovatie om de onbalans aan te pakken. Een last resort zorgt voor vertrouwen. Als de markt het niet kan oplossen, is er een oplossing. In de tussentijd kan de markt scherper aan de wind varen en innoveren”.

Slimme netwerktechnologieën

Slimme meters, netwerkautomatisering en geavanceerde sensortechnologie zijn allemaal zinvol om de capaciteit van het elektriciteitsnet te optimaliseren en congestie te verminderen. Robbrecht van Amerongen van Conclusion werkt bijvoorbeeld samen met Smart Energy NL aan de energie-cloud van Europa. Een efficiënt geïntegreerd platform, waarin ook AI en IoT een rol spelen. Dit wordt onder andere mogelijk doordat sensoren en AI-toepassingen betaalbaar worden, en doordat meer data beschikbaar komen. Het optimaliseren van het net klinkt op papier een logisch doel van dit soort systemen. Robbecht van Amerongen merkt op dit doel wel verschillende assen heeft: “Optimaliseer je voor kosten, wil je zo goedkoop mogelijk? Ga je voor duurzaamheid? Of is het vooral winstgevendheid die je wilt bereiken? Of draait het om de reductie van de netcongestie? En dan is de vervolgvraag: moet je kiezen, of kan het allemaal?”

Use cases die we in de regio zien zijn bijvoorbeeld: het bewaken van de productie van zonne-energie en het vergelijken met de ingestelde en gewenste productie, het aansluiten van het verwarmingssysteem en sturing via de thermostaat, het bewaken van warmtepompen in huis en het detecteren van gebruik op afstand tot zelfs het stilleggen van individuele windturbines om trekvogels ruimte te bieden en niet te verwonden, terwijl de netto energiebalans gelijk blijft.

Veiligheid en ethiek

Bij digitale systemen komen regelmatig vragen naar voren over veiligheid en ethiek. Een prangende kwestie bij een digitaal elektriciteitssysteem is bijvoorbeeld de cybersecurity: hoe zorgen we dat het systeem beveiligd is tegen hackers? Dit is een belangrijke kwestie, omdat steeds meer kritische infrastructuur op het internet aangesloten is. Dat leidt tot digitale kwetsbaarheden in het elektriciteitsnetwerk. Een andere kwestie is privacy. Wie heeft inzicht in de data die slimme meters bij jou thuis verzamelen? En wanneer je je elektrische auto parkeert op een slimme parkeerplek waarbij gekeken wordt wanneer je parkeert en weer vertrekt, om zo het laden op zonne-energie te optimaliseren. Wat gebeurt er met deze informatie over je ‘whereabouts’? En hoe zit het met de rechtvaardigheid van het nieuwe systeem? Niet iedereen is in staat een duurzame, elektrische auto aan te schaffen, en daarmee is er een kans dat de lusten en lasten van de transitie niet eerlijk verdeeld worden. Ook op dat vlak is innovatie nodig.

Energieopslagoplossingen

Batterijen fungeren als opslagsystemen voor elektriciteit. Hierdoor wordt overtollige energie opgeslagen als de vraag laag is en vervolgens geleverd als de vraag er is. Dit helpt om pieken en dalen in de vraag naar elektriciteit op te vangen en helpt daarmee om netcongestie te verminderen.

Dat batterijen in combinatie met slimme netwerktechnologieën een cruciale rol spelen in de energietransitie en bij het verhelpen van netcongestie, beaamt Eric van Honk van Ampowr. Ampowr produceert batterijsystemen met slimme sturing: “Door aansturing van de batterij, elektriciteitsnet en opwekking wordt het energieverbruik geoptimaliseerd. De energie wordt gebruikt wanneer het nodig is. De batterij zorgt voor een buffer; je kunt bepalen wanneer je de batterij ontlaadt om de elektriciteit te gebruiken, en wanneer je weer oplaadt en elejtriciteit opslaat om te gebruiken op een later moment. De batterij zorgt ook voor noodstroom. Het biedt back-up energie tijdens stroomuitval bijvoorbeeld”. Batterijen geven ook de volgende mogelijkheden:

• Peak Shaving, het ontladen van de batterij tijdens pieken
• Curtailment, het managen van de solar output (voorkomen van boetes, omdat je een boete betaalt voor teveel terugleveren van energie)
• Scheduled Load Shifting, het verplaatsen van energieverbruik naar daluren (gedragsverandering)

Goed opgeleide mensen nodig

De vruchten van al deze mooie oplossingen kunnen alleen worden geplukt als er voldoende talent is om eraan en ermee te werken. Zowel Arjen Jongepier als Robbrecht van Amerongen van Conclusion geven aan dat er ook mensen nodig zijn om de energietransitie te kunnen maken. Robbrecht van Amerongen laat weten dat beschikbaarheid van goede (lokale) arbeidskrachten en vooral de beschikbaarheid van vakbekwame (software) engineers grote uitdagingen zijn. “Aan het opleiden van mensen die kunnen bijdragen aan het goed vormgeven en doormaken van de energietransitie zouden we meer moeten doen”, volgens Jongepier.

Samenwerken aan innovatie gebeurt al volop in de regio Utrecht!

Wat maken de gesprekken en kennisuitwisseling die ROM Utrecht Region op gang brengt nu precies duidelijk? In ieder geval dat netcongestie op het elektriciteitsnet een grote uitdaging is, die verschillende oorzaken heeft en een mix aan innovatieve oplossingen nodig heeft. Oplossingen van zowel gevestigde bedrijven als startups.

Door te investeren in slimme netwerktechnologieën, energieopslagoplossingen en samenwerking & innovatie, kunnen we samen bijdragen aan het verminderen van congestie en het verbeteren van de betrouwbaarheid van het elektriciteitsnet in de regio Utrecht. Sterker nog: dat gebeurt al volop in de regio Utrecht!

Wil je meer weten of bijdragen? Neem dan contact op met Mathieu Zekveld (mathieu.zekveld@romutrechtregion.nl).