Ons elektriciteitsnetwerk.
De netbeheerders trekken in 2024 zo'n 8 miljard euro uit voor de verbetering van ons elektriciteitsnet. Nederland telt 310.000 kilometer aan elektriciteitskabels met daaromheen plastic mantels. Netbeheerder Enexis gaat deze plastic laag verduurzamen door gerecycled materiaal gebruiken. De komende decennia komen er ruim 50.000 transformatorhuisjes bij, wordt er meer dan 120.000 kilometer aan ondergrondse kabels gelegd en wordt het hoogspanningsnet met 70 vierkante kilometer aan materieel uitgebreid.
De opgaven zijn gigantisch. Het net geeft nu al veel problemen en moet twee tot vijf keer zo groot worden. Er bestaat een tekort aan arbeiders, wetgeving die tegenwerkt, lange procedures om verdeelstations te bouwen, het is moeilijk er locaties voor te vinden een naast een zwalkend beleid van de overheid Een enorme uitdaging dus.
In 2022 lagen er 900 aanvragen voor aansluitingen waar nee op verkocht moest worden. De netbeheerders en hun onderaannemers hebben de komende jaren 13.000 technische mensen nodig.
Alliander investeerde in 2023 1,4 miljard euro in de verbouwing van energienetten. Een nieuw record. Daarmee kunnen we de komende tien jaar 23.000 transformatorhuisjes plaatsen, gaat tienduizenden kilometer kabel de grond in en worden honderden elektriciteitsstations aangepast of nieuw gebouwd. Tot 2050 gaat één op de drie straten open om het energienet van de toekomst te realiseren.
De verbindingen van 150 kilovolt en 110 kilovolt zijn aan vervanging toe. Van beide wil TenneT de komende tien jaar circa 150 stations vervangen. Croonwolter&dros ontwerpt, bouwt modulaire hoogspanningsstations met prefab onderdelen. Dat werkt sneller en veiliger, want op de hoogspanningslocaties geldt een streng veiligheidsregime. In Amsterdam komen er in 8 jaar 2600 transformatorhuisjes bij.
Alleen al in Brabant wil Enexis alle 34 elektriciteitsstations opwaarderen en er komen ook twee nieuwe stations bij.
Zonder gas verbruikt een woning 4x meer stroom en het aantal stekkerauto's groeit enorm. De transportsector gaat drie kkeer zoveel stroom vragen tot 2035. Maar de grootste energieverbruikers als de hoogovens en de chemie zijn ook aan het elektrificeren.
Er bestaan twee soorten.
- teveel stroom als de zon schijnt/wind waait = opwekcongestie
- meer afname dan het net aankan = afnamecongestie
In 2023 was de situatie in Nederland als onderstaand.
Het elektriciteitsnet wordt gemiddeld maar voor 30 procent wordt gebruikt. Netcongestie heeft vooral te maken met de pieken als iedereen elektriciteit nodig heeft.
De economie blijft groeien, we zijn massaal elektrisch gaan rijden en overgestapt op de warmtepomp. Daar kwam de oorlog in Oekraïne nog eens bij, waardoor nog meer bedrijven versneld wilden stoppen met aardgas en overstappen op elektriciteit. Onze verwachting is dat de vraag naar stroom in 2050 twee tot vijf keer zo groot zal zijn als nu.
Enexis verwacht dat daarvoor de komende tien jaar één op de drie straten op enig moment open moet. Met name oude wijken uit 50-60er jaren. Moet bijvoorbeeld ook het riool worden aangepakt, dan proberen we dat te combineren. In de tussentijd zijn meer storingen daardoor onontkoombaar. ,,Omdat de vraag naar stroom sneller stijgt dan dat het net kan worden aangepakt. De klus in de wijken komt voor de netbeheerder bovenop het verzwaren van het hoogspanningsnet.
We moeten de nieuwe energie-infrastructuur – windmolenparken, laadpalen en warmtepompen – inpassen in een net dat daar niet voor ontworpen is. Dat kost tijd, en we lopen achter. Zo plaatsen we nu 25 laadpalen voor elektrische auto’s per dag; dat moeten er eigenlijk 750 zijn. Voor huizen geldt hetzelfde verhaal. We verduurzamen er nu 100 per dag; dat moeten er 1000 worden.
Nóg nijpender noemt ze het tekort aan technici. We hebben er maar liefst 70.000 te weinig.
Het elektriciteitsverbruik zal verdubbelen van 2020 naar 2050. Naast de 260.000 km stroomkabel moet er 60.000 - 80.000 bij. Het aanleggen van nieuwe elektriciteitsnetten duurt vijf tot zelfs vijftien jaar. Laadinfrastructuur is binnen twee jaar af. Dan loop achter de feiten aan.
Wat te doen?
Maak Virtual Power Plant Platforms
Energiebedrijf Eneco koppelt al zijn windparken, zonneparken, batterijen en andere grote en kleine energie-installaties (assets) aan een Virtual Power Plant-platform (VPP). Het platform met de naam Myriad is door het bedrijf zelf ontwikkeld. Myriad is de eerste VPP in Nederland die op zo’n grote schaal operationeel is. (2023)
Auto’s moeten bijvoorbeeld worden opgeladen. Dat kan sneller, langzamer of tijdelijk niet, maar een kéér moet die auto weer klaarstaan voor de klant. Die klant kan dan ook aangeven op welk tijdstip hij de auto weer nodig heeft. Het systeem houdt daar rekening mee.” Voor grotere bedrijven gaat het nog verder. “We kunnen bedrijven veel uit handen nemen. Maar het kan natuurlijk niet zo zijn, dat ons systeem plotseling een wals in een fabriek uitschakelt tijdens productie-uren.
Energiehubs
Het zou een uitkomst zijn wanneer lokale bedrijven onderling gemakkelijk capaciteit kunnen uitwisselen. Energy hubs die in staat zijn om energievraag en -aanbod op regionaal niveau op elkaar af te stemmen en zo balans te brengen op een klein, regionaal stukje elektriciteitsnet.
Een combinatie van technologieën maakt dit mogelijk, van slimme algoritmes tot lokale opwek en opslag van energie in verschillende vormen. Zo breek je het landelijke probleem van netcongestie dus op in behapbare, regionale brokjes.
Al is het opzetten van zo’n hub in de praktijk vaak nog lastig want bedrijven moeten er samen voor zorgen dat ze binnen de afgesproken netcapaciteit blijven. Als bedrijf X eroverheen gaat, heeft bedrijf Y ook een probleem. Ook vinden bedrijven het vaak lastig om te bepalen wat hun energiebehoefte is. Vaak is dat nu al niet helder, laat staan hoe het over vijf jaar gaat zijn. Er zijn dus partijen nodig die hierin kunnen bemiddelen.
Je eigen net (2021) en cable pooling
Een algoritme houdt de vraag en het aanbod van de stroom constant in balans. Je levert aan het net als je teveel hebt maar je hebt verder geen aansluiting . Je bent self supporting omdat je batterijen gebruikt en voor een donkere decemberweek is een gasgenerator achter de hand.
Dit b.v. bij het Schiphol Trade Park in Hoofddorp waar 22.000 zonnepanelen op het dak liggen. Joulz doet de techniek.
Eaton zet op gebouwniveau bij bedrijven zo'n slim energiebeheersysteem op: meestal een combinatie van eigen opwek zoals zonnepanelen, batterijopslag en een software die vraag en aanbod van energie kan aansturen.
Cable pooling
Naast nieuwe kabels aanleggen, kunnen de huidige kabels ook efficiënter worden gebruikt. Dat gebeurt met cable pooling. Het houdt in dat meerdere projecten op één aansluiting worden geplaatst, waardoor over eenzelfde kabel meer energie kan worden getransporteerd. Cable pooling werkt bijvoorbeeld goed voor zon- en windparken. Wanneer de zon schijnt, is er meestal weinig wind. En wanneer de wind waait, is er vaak geen zon. In dat geval loont het om een kabel te delen. Het scheelt aansluitingen op het net, ondergrondse ruimte en de nodige aansluitkosten.
- innovatie in werkprocessen. Kunnen we werk dat nu waardevolle tijd van technici in beslag neemt robotiseren.
- innovatie in samenwerking. Denk aan nieuwe contractvormen die de samenwerking tussen markt en netbeheerders vereenvoudigen en de druk op technici verminderen.
Toekomstige innovaties moeten als criterium meekrijgen dat ze het tekort aan technici helpen oplossen.
Tijdsafhankelijke tarieven
Netbeheer Nederland heeft opgeroepen om tijdsafhankelijke tarieven in te stellen voor grootgebruikers. Bedrijven en industrieën die zijn aangesloten op het hoogspanningsnet moeten dan meer betalen op momenten dat de vraag naar elektriciteit hoog is dit om netcongestie tegen te gaan.
Curtailment
Het stilleggen van bedrijven en andere grote stroomverbruikers als er niet genoeg stroom is.
Of
Het stimuleren van groene stroomgebruik op momenten dat die ook daadwerkelijk opgewekt wordt.
Koppel een zonnepark meteen aan een fabriek of zet een zonneparken soms uit omdat het goedkoper is dan een batterij aanschaffen.
Verbruik alsjeblieft zelf wat je opwekt. Alles dat niet het net op gaat, is meegenomen. Er zijn voorbeelden van regio's in Friesland waar op zonnige momenten twaalf keer meer stroom wordt opgewekt dan de hele regio op de piek verbruikt. Dat gaat via onze kabels allemaal naar de Randstad. Het is veel beter als dat in de eigen omgeving wordt gebruikt of wordt omgezet in waterstof of wordt opgeslagen in batterijen of dat de industrie dan producten maakt.
Bidirectioneel laden en Vehicle to Grid V2G
Stel dat je een weekend aan de laadpaal staat. Dan kun je zeggen: doe maar met de batterij wat je wilt, als de batterij maar minimaal voor de helft vol blijft, voor het geval ik weg wil. De slimme software laadt als de stroomprijs bijvoorbeeld 8 cent is en ontlaadt weer als de stroomprijs bijvoorbeeld 40 cent is. De winst deel je dan met de exploitant van de laadpaal.
Die verdiensten kunnen behoorlijk zijn. Studies wijzen uit dat er met een auto een paar honderd tot wel duizend euro per jaar verdiend kan worden met V2G- stroomhandel. Met 5000 tot 10.000 auto's kun je de netcongestie in Utrecht voorkomen, dan zijn er genoeg auto's om de pieken op het net te voorkomen.
Bij een dynamisch contract kan je als de stroom goedkoop is laden en ontladen als de prijs hoog is b.v als het donker is. Vehicle to grid, V2G, Met een app is te regelen hoeveel stroom er geleverd mag worden; de auto moet natuurlijk wel rijklaar blijven voor onverwachte ritjes.
De accu's blijken er geen last van te hebben. En een voor een gaan de autofabrikanten overstag. Ook Tesla.
De Kia EV9 is de eerste EV met een gecertificeerde omvormer. En in combinatie met het bijbehorend bidirectioneel Kia-laadpunt, kan de stroom uit de auto -volgens de juiste netcodes- teruggeleverd worden aan het net. Samen met Kia Smart Charge technologie gaan deze auto’s netcongestie tegen door te laden op momenten dat er veel hernieuwbare stroom beschikbaar is, en door piekmomenten juist te vermijden. Nederland is het eerste land waar deze technologie wordt geïntroduceerd. (2024)
Eén megawatt is genoeg om duizend huishoudens tegelijk van elektriciteit te voorzien.
Batterijen zijn dringend nodig
- om elektriciteit op te slaan voor later. Dat heet uitgestelde levering.
- om vraag en aanbod van stroom in balans te houden. Bijvoorbeeld als er ineens minder stroom wordt geproduceerd of de vraag ineens toeneemt.
Voor dat balanceren alleen al is voor 77 gigawatt aan batterijvermogen aangevraagd bij TenneT, terwijl Nederland in 2030 slechts 10 gigawatt nodig heeft
om stroom op te slaan op momenten dat die goedkoop is en weer verkopen op de elektriciteitsmarkt als de prijs hoog is.
Volgens TenneT heeft Nederland in 2030 behoefte aan 9 gigawatt batterijen om leveringszekerheid te garanderen. Om dat te halen moet nog het een en ander gebeuren; eind 2023 is 150 megawatt operationeel. Dat batterijprojecten maar langzaam van de grond komen, heeft onder andere te maken met de hoge transporttarieven (de tarieven van netbeheerders) in Nederland, die nieuwe projecten onrendabel maken. Deze tarieven leiden bovendien tot een ongelijk speelveld met buurlanden. ER komt een nieuwe regeling daarvoor.
(2024) Energiebedrijf Engie gaat 50 miljoen euro steken in een batterij met een opslagcapaciteit van 100 megawattuur bij Lelystad. Vermogen 35 megawatt. Het bedrijf wil er vooral de eigen zonnestroom in opslaan. Klaar in 2025. In 5-15 jaar terugverdiend.
In Vlissingen gaat Lion STorage een 364 megawatt batterij bouwen en een capaciteit van 1.457 megawattuur. In 2026 moet deze klaar zijn voor gebruik. (2024)
Lithium batterijen
kunnen 4 uur groene stroom vasthouden => geen oplossing zijn voor afnamecongestie. De pieken in de vraag duren vaak acht tot twaalf uur. Ook hebben de batterijen niet genoeg capaciteit om er een hele fabriek op te laten draaien.
Voor opwekcongestie kunnen ze wel een oplossing bieden. In 2030 is naar verwachting 160 tot 330 megawatt aan batterijvermogen bij zonneparken nodig om tijdens zomeravonden genoeg groene stroom aan het net te kunnen leveren.
Integrale oplossing op wijkniveau
De wijk Merwede (Utrecht) gaat de buurt gebruikmaken van zonnepanelen en buurtbatterijen waarin de opgewekte energie tijdelijk kan worden opgeslagen. Ook gaat het profiteren van thermische energie dankzij water uit het aanliggende Merwedekanaal. Met warmtepompstations wordt het water op temperatuur gebracht voor gebouwverwarming en warm water. Een andere maatregel is dat laadpalen tijdens piekmomenten automatisch niet op volle kracht zullen draaien.
Waterstof
Elektriciteit produceren met groene waterstof zou een alternatief kunnen zijn maar er is niet genoeg groene waterstof voor dit doel.
Andere batterijen
Flowbatterijen zullen tot 2030 maar een kleine rol spelen, na 2030 echt een opschaling mogelijk is, vooral voor de middellange termijnopslag. Omdat ze een grotere opslagcapaciteit hebben kunnen ze niet alleen een rol spelen voor opwekcongestie, maar ook voor afnamecongestie.
Batterijen zijn dure jongens dus...
Alles over batterijen staat hier.
Vanaf 2023 moeten in heel Nederland er in de komende zeven jaar bijna 400.000 openbare stopcontacten voor stekkerauto's bij. Al in 2030 moeten alle nieuw verkochte auto's een stekker hebben, staat in het Klimaatakkoord.
Nu is ons land nog Europees voorloper met de aanleg van nieuwe laadpunten: in het eerste halfjaar van 2023 groeide het aantal van 123.000 naar 138.000 (semi)publieke stopcontacten, blijkt uit cijfers van de Nationale Agenda Laadinfrastructuur (NAL), een samenwerkingsverband van overheden, netbeheerders en bedrijven. Zij voorzien een explosieve groei van het aantal stekkerauto's: tot 2025 komen er bijna 700.000 bij, in de vijf jaar daarop ruim een miljoen.
Maar het net moet vaak eerst verzwaard en op sommige plekken gaat dat niet op tijd lukken.
ElaadNL is het kenniscentrum van de Nederlandse netbeheerders voor slimme laadoplossingen. Ze onderzoeken hoe auto's elkaar kunnen opladen, zodat ze het stroomnet niet belasten.
Volgens het NAL-rapport heeft de logistieke sector in 2035 bijna drie keer zo veel elektriciteit nodig als nu het geval is, en kost het opladen van vrachtwagens en bestelbusjes tegen die tijd net zo veel stroom als een derde van alle Nederlandse huishoudens verbruiken. Voor het opladen van een bestelauto of vrachtwagen is ook een dikkere stroomkabel nodig.
Innovaties: het inzetten van de vluchtstrook van het net en laadpalen die sneller laden als het minder druk is op het elektriciteitsnet. Alliander ziet daarnaast de potentie van groene waterstof. Het netwerkbedrijf stelt in pilots te leren wat de grootschalige productie van waterstof uit wind- en zonne-energie kan betekenen voor betaalbaar en betrouwbaar netbeheer.
Volgens de netbeheerders staat er in 2023 voor 105 gigawatt aan aanvragen in de wachtrij. Dat zijn ongekende volumes. In 2021 lukte het Tennet 'slechts' om voor 9,9 gigawatt aan te sluiten. Ondernemersorganisaties bepleiten al langer dat bedrijven inzage krijgen in die wachtrijen, zodat zij kunnen bepalen wanneer zij hun investeringsbeslissingen kunnen nemen.
Energie-intensieve grootverbruikers zijn onder meer drukkers en wasserijen, metaal- en glastuinbouwbedrijven, (industriële) bakkers, steenbakkers, chemische bedrijven en fabrikanten van producten als kunststof en papier, schadeherstelbedrijven en slagers.
Het bedrijf Giga Storage bouwt de krachtigste batterij van Nederland. De batterij komt bij onderzoekscentrum Accres in Lelystad en moet in het najaar van 2020 klaar zijn.
De batterij van 12 megawatt gaat de piekproductie van het Windnet opvangen. Dit is een privaat stroomnet waar nu 80 megawatt aan vermogen binnenkomt van nabijgelegen windparken. In de toekomst komt daar nog eens 120 megawatt aan zonnestroom bij. Op dagen dat het hard waait en de zon schijnt kan het net het stroomaanbod niet aan. Dan moet men óf windmolens uitschakelen, óf het net verzwaren met dikkere kabels en meer transformatoren.
In de landstations van windmolenparken op zee wordt de stroom geschikt gemaakt voor invoeding in het Nederlandse hoogspanningsnet, door het om te zetten naar wisselstroom en de spanning te verlagen van 525 kV naar 380 kV.
Een standalone batterij lijdt verlies die vanwege de hoge transportkosten. Gecombineerd met een windpark wordt de businesscase een stuk voordeliger, zeker als er een groter levercontract met de netbeheerder is afgesloten dan de capaciteit van het windpark. Dan kunnen op momenten van grote stroomvraag zowel batterij als windpark elektriciteit leveren. Meer winst is te behalen door met de netbeheerder af te spreken slechts 85 procent van je tijd gebruik te maken van de beschikbare transportcapaciteit en 15 procent van je tijd af te schakelen. Dat levert een hoge korting op in het contract. De allerbeste businesscase in die ranglijst is dus de combinatie van een wind- en zonnepark met een batterij. Die krijgt een triple A-rating. Zie filmpje.
Het aanleggen van een nieuw zonnepark is lastig, omdat je er niet meer bij kunt op het net. Bij Smart Grid is alles gekoppeld aan een groot batterijcomplex. gemeten en bestuurd via een zelf ontworpen energiemanagementsysteem. Maar dan wordt je gezien als een enerhieleverancier en de wetgeving maakt het dan niet makkelijk.
Elektrificatie van de industrie
Er is een overstap nodig naar elektrische boilers, industriële warmtepompen, grootschalige productie van groene waterstof en het installeren van een centraal warmtenet met aquathermie. Dit vereist verzwaring van de netten. Dus wil men makkelijker procedures en garanties vanuit de overheid.
Ons gasnet naar een waterstofnet.
Meer dan 90 % van de huizen is aangesloten op ons gasnet. Het is modern en nog lang niet afgeschreven. Het kost 700 miljoen om de afdichtingen en koppelingen geschikt te maken voor waterstof. Bij bijmengen van 20 % waterstof kunnen de meeste ketels het gewoon aan. Ga je meer bijmengen dan heb je een andere brander nodig en kan je beter helemaal op waterstof overstappen.
Landelijk waterstofnetwerk in de maak met Highway27
HyWay27 is een rapport dat concludeert dat het haalbaar, veilig en kostenefficiënt is om bestaande gasleidingen te hergebruiken voor waterstof.
Alles over waterstof staat hier.
Nederland gaat CO2 afvangen en opslaan in aardgasvelden op de Noordzee (op 4 km diepte). Via het Porthos-project.
Daarvoor is een hetwerk van leidingen nodig. Zie hier.