Beter benutten van de netcapaciteit
Kunnen flexoplossingen de energietransitie ondersteunen?
De energietransitie leidt tot grotere druk op de elektriciteitsnetten. Zon- en windenergie zorgen voor meer pieken en dalen in het aanbod. Tegelijkertijd wordt onze maatschappij steeds verder geëlektrificeerd. Netbeheerders zetten alles op alles om congestie in de netten te voorkomen. Verzwaring van de netten lijkt voor de hand te liggen, maar is kostbaar en tijdrovend. Slimme inzet van flexibiliteit kan mogelijk zorgen dat de netcapaciteit beter benut wordt. Het consortium Gebouwde Omgeving Elektrificatie (GO-e) onderzoekt de mogelijkheden van flexibiliteit. Als deelnemers in het consortium willen Technolution Spark en Phase to Phase helpen om de inzichten te vergroten. Digitalisering zal hierbij een cruciale rol spelen.
Van data naar inzicht
Om congestie in elektriciteitsnetten te voorkomen, moeten netbeheerders vaak het zekere voor het onzekere nemen. Dit kan bijvoorbeeld betekenen dat grote nieuwe energiegebruikers tijdelijk niet kunnen worden aangesloten. Ook nieuwe lokale duurzame energieproductie, zoals zonnevelden of windparken, kan niet altijd zonder meer worden opgenomen in het energienetwerk. De uiteindelijke oplossing is meestal verzwaring van de netten, maar dit proces kost veel tijd.
Er bestaan nog veel onbeantwoorde vragen over deze complexe problematiek. Wat gaat er eigenlijk concreet mis op het elektriciteitsnetwerk? En waar en wanneer gaat het mis? Wat zijn de belangrijkste oorzaken? Welke maatregelen bieden de beste kansen tot verbetering? Kan de capaciteit van de netten beter benut worden? Vooral voor de laag- en middenspanningsnetten is er een grote behoefte aan harde informatie.
Bij zulke uitdagingen is de eerste prioriteit het probleem helder te krijgen. Daarom richten Technolution Spark en Phase to Phase zich in eerste instantie op het inwinnen van data voor laag- en middenspanningsnetten. Daarnaast ontwikkelen we tools om deze data te analyseren en de resultaten beschikbaar te maken voor onze klanten. Tot slot werken we aan realistische simulaties die betrouwbare prognoses kunnen doen op basis van deze resultaten. Met deze aanpak helpen we opdrachtgevers in de energiesector om de problematiek helder te krijgen, zodat zij met duidelijke inzichten en concrete kennis effectieve oplossingen tot stand kunnen brengen.
Flexibiliteit om pieken en dalen op te vangen
Flexibiliteit in de energiesector betekent: opwek en gebruik van elektriciteit dynamisch op elkaar afstemmen. Flexibiliteit kan helpen om congestie in het energienet te voorkomen. Het GO-e project onderzoekt de inzet van flexdiensten in de ‘gebouwde omgeving’, oftewel in woonwijken en bedrijventerreinen. De hoofdvraag is of, en zo ja, hoe consumenten en bedrijven kunnen bijdragen aan flexibiliteit en zo congestie helpen voorkomen. Omdat participatie van deze eindgebruikers een voorwaarde voor succes is, staan zij centraal in het ontwerp van de flexdiensten en -producten binnen GO-e.
De focus van GO-e ligt op congestie in laagspanningsdistributienetten in de gebouwde omgeving. Congestie kent verschillende vormen. GO-e richt zich met name op spanningscongestie en stroomcongestie. Spanningscongestie doet zich voor wanneer stroom door een weerstand een spanningsval veroorzaakt. Stroomcongestie treedt op wanneer stroom door een weerstand zorgt voor opwarming van een component in het netwerk, waardoor storingen kunnen ontstaan. GO-e onderzoekt hoe de inzet van flexibiliteit spannings- en stroomcongestie kan verminderen of voorkomen.
Waar zit flexibiliteit?
Er zijn verschillende manieren om flexibiliteit van energiegebruik of opwekking te creëren. Het vermogen van oplaadpunten van elektrische voertuigen kan worden gereguleerd, of het tijdstip waarop een laadsessie start of eindigt. Warmtepompen kunnen overschakelen van elektriciteit naar gas, of – bij full-elektrische waterpompen – in vermogen worden teruggeregeld. Sommige ondernemers maken gebruik van accu’s die flexibel aangestuurd kunnen worden. Huishoudelijke apparaten, zoals wasmachines of -drogers, kunnen op alternatieve momenten worden ingeschakeld. Idealiter wordt flexibiliteit automatisch en dynamisch aangestuurd aan de hand van het beschikbare aanbod aan elektriciteit. De verschillende methodes om die flexibiliteit in te zetten en de technologische mogelijkheden voor aansturing worden ook onderzocht in GO-e.
Technolution en Phase to Phase
Technolution Spark werkt al jaren samen met netbeheerders, energieleveranciers en andere partijen in de energiesector aan innovatieve technologische oplossingen voor de energietransitie. Phase to Phase, dochteronderneming van Technolution, ontwikkelt al meer dan dertig jaar software voor het rekenen aan energienetten ter ondersteuning van de netbeheerders. Beide bedrijven zijn actief in Research & Development. Met de deelname in GO-e willen Technolution Spark en Phase to Phase een actieve bijdrage leveren aan de verduurzaming van het Nederlandse energienetwerk.
GO-e – werkpakketten
Het GO-e consortium is een samenwerkingsverband van regionale netbeheerders, dienstenleveranciers, technologiebedrijven, adviseurs en kennisinstellingen. Samen met consumenten en zakelijke energiegebruikers onderzoeken zij alle aspecten van flexibiliteit via vier ‘living labs’. Dit zijn woonwijken en bedrijven waar de voorgestelde oplossingen daadwerkelijk worden beproefd.
GO-e kent vier deelprojecten of werkpakketten:
1. Schaalbare, aantrekkelijke flexdiensten voor consumenten en zakelijke gebruikers
In werkpakket 1 onderzoeken partijen welke diensten aantrekkelijk zijn voor de deelnemende gebruikers. De eerste resultaten zijn gericht op de optimalisatie van warmtepompgebruik bij consumenten en het opladen van het logistieke wagenpark voor een distributiecentrum van een supermarktketen (smart charging).
2. In-home interoperabiliteit voor betrouwbare grootschalige ontsluiting van flexibiliteit
In werkpakket 2 worden technische oplossingen in kaart gebracht voor het ontsluiten of optimaliseren van flexibiliteit van zogenaamde Home Energy Management Systemen (HEMS). Een van de doelen is om betrouwbare protocollen en architecturen te ontwikkelen voor communicatie met en aansturing van HEMS. Deze HEMS moeten dan wel daadwerkelijk flexibiliteit ondersteunen, door middel van bijvoorbeeld de aansturing van huishoudelijke apparatuur, thuisbatterijen of laadsystemen voor voertuigen.
In werkpakket 2 draagt Technolution bij aan het ontwerpen en beproeven van een open en schaalbare technische architectuur voor een interoperabele HEMS-oplossing.
3. Mechanismes voor inzet flexibiliteit voor de DSO (netbeheerder)
Werkpakket 3 is eigenlijk de kern van het GO-e project. Hier wordt onderzocht hoe flexibiliteit in de gebouwde omgeving de netbeheerders daadwerkelijk kan ondersteunen bij hun congestiemanagement en instandhouding van netten. De vraag is bijvoorbeeld hoe effectief flexibiliteit is in archetypische Nederlandse woonwijken. Wanneer kan flexibiliteit worden ingezet? Is er flexibiliteit beschikbaar op het moment dat het nodig is? Zijn er mogelijk ongewenste effecten?
Inzicht in de mogelijkheden voor flexibiliteit en congestiemanagement staat centraal in werkpakket 3. Technolution onderzoekt in dit werkpakket de mogelijkheden van edge-computing technologie in elektrische netten voor betrouwbaar monitoren en aansturen van de energie-infrastructuur (zie ook Flexcore).
4. Analyse van de toekomstige behoefte aan flexibiliteit
De elektrificatie is nog lang niet voltooid. Het potentieel van flexibiliteit zal alleen maar groter worden. In werkpakket 4 van GO-e brengen de partijen de toekomstige belasting van de netten in kaart, en daarmee de netcongestie. Deze informatie wordt afgewogen tegen de beschikbare flexibiliteit en de kans dat deze op de juiste momenten kan worden ingezet om congestie te voorkomen. Zo kunnen scenario’s worden doorgerekend voor toekomstige congestieproblematiek en de potentiële flexibiliteit.
Technolution leidt werkpakket 4 en draagt zorg voor de systeemintegratie tussen de verschillende datasets, tools en stakeholders. Phase to Phase verrijkt de modellenketen van werkpakket 4 met de mogelijkheden om toekomstscenario’s gedetailleerd in netten door te kunnen rekenen. Dit doen ze door het inlezen en samenbrengen van energie- en assetdata, met de doorontwikkeling van functies voor congestieberekeningen en het rekenen aan flexibiliteit. Met de resulterende datasets wordt zichtbaar hoe congestieproblematiek zich zal ontwikkelen, en of/hoe flexibiliteit hier een antwoord op kan geven.
Resultaten
GO-e heeft al een aantal concrete resultaten opgeleverd, zoals protocollen en architectuur voor de ontsluiting van flexibiliteit, prototypes van flexdiensten voor consumenten en zakelijke gebruikers, en rekenmodellen voor de impact van elektrificatie. De kracht van GO-e zit vooral in de nauwe samenwerking met de eindgebruikers. Dit vergroot zowel de slagkracht van het project, als de kans op succesvolle, breed gedragen systeemoplossingen voor flexibiliteit.
GO-e wordt uitgevoerd met Topsector Energie Subsidie van het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat, uitgevoerd door Rijksdienst voor ondernemend Nederland. De specifieke subsidie voor dit project betreft MOOI-subsidie ronde 2020.
