Flexibiliteit

Het groeiend aandeel variabele hernieuwbare elektriciteitsopwekking vraagt om meer flexibiliteit van het elektriciteitssysteem

Het merendeel van de elektriciteit in 2030 zal afkomstig zijn van de variabele bronnen zon en wind.

In de Klimaat- en EnergieVerkenning uit 2019 wordt geraamd dat wind en zon in 2030 bij voorgenomen beleid voor 66% van de Nederlandse elektriciteitsproductie verantwoordelijk zullen zijn. In 2018 lag dat aandeel nog rond de 12%. Door deze grote voorziene toename zal het aanbod van elektriciteit variabel en minder eenvoudig regelbaar worden. Dit is anders dan bij opwekking met gas- en kolencentrales en bij CO2-neutraal regelbaar vermogen zoals biomassacentrales, die hun productie kunnen aanpassen aan de vraag. De toenemende variabiliteit zal aanpassingen in de elektriciteitsvoorziening vergen.

Het zoveel mogelijk gebruiken van deze hernieuwbare elektriciteit is van groot belang voor de energietransitie.

Hernieuwbare elektriciteitsopwekking levert een grote bijdrage aan de vermindering van de CO2-emissie, omdat gas- en vooral kolencentrales onder de grootste uitstoters vallen. Als wind en zon gezamenlijk in het merendeel van de Nederlandse elektriciteitsproductie zullen voorzien dan is er een grote emissiereductie bereikt. Voor de energietransitie is het van groot belang dat deze hoeveelheid variabele elektriciteit nuttig kan worden ingezet. Geregeld wordt er gewezen op het belang van het op grote schaal opslaan van elektriciteit, bijvoorbeeld door er via elektrolyse waterstof van te maken. Dit soort grootschalige energieopslag kan een belangrijke rol spelen bij het overbruggen van seizoensfluctuaties in de vraag naar verwarming. Dit is echter slechts één van de opties om met het variabel aanbod om te gaan.

Onderzoek naar optimale flexibiliteit laat het belang zien van vraagrespons, opslag, im- en export en curtailment.

In het Flexnetproject is er door ECN part of TNO en diverse leden van brancheorganisatie Netbeheer Nederland uitgebreid onderzoek gedaan naar hoe het beste met de groeiende hoeveelheid variabel aanbod van elektriciteit kan worden omgegaan. De meest efficiënte manier blijkt te zijn om het gehele elektriciteitssysteem flexibel te maken. Niet alleen het aanbod maar ook de vraag zou variabel moeten worden. Dat kan door middel van vraagsturing of vraagrespons (in het Engels ‘demand side response’), waarbij bijvoorbeeld een productieproces meer of minder elektriciteit gebruikt afhankelijk van het aanbod. Het is vanuit economisch oogpunt niet optimaal om flexibilisering met één oplossing aan te pakken, efficiënter is het inzetten op een combinatie van mogelijkheden. Naast een flexibele opwekking van elektriciteit zijn er vier belangrijke andere opties: elektriciteitsopslag, im– en export, vraagsturing en curtailment van variabele hernieuwbare bronnen (‘kortwieken’, het voor een beperkte tijd minder dan de maximale capaciteit benutten van elektriciteit uit wind of zon). Curtailment blijkt op jaarbasis tot slechts enkele procenten verlies te leiden, omdat het niet zo vaak voorkomt dat windparken of zonnepanelen op vol vermogen produceren op een moment met te weinig vraag.

Waterstofproductie met elektrolyse kan een belangrijke flexibiliteitsoptie worden.

Bekende opslagmogelijkheden voor elektriciteit zijn batterijen en waterstofproductie met elektrolyse. Batterijen zijn vanwege de prijs vooralsnog het meest geschikt voor kleinschalige opslag gedurende een periode in de orde van enkele uren of dagen. Het voordeel van waterstof is dat het geschikt is voor grootschalige opslag over een langere periode. Een nadeel van elektriciteitsopslag in de vorm van waterstof is dat er bij de elektrolyse en het later weer omzetten naar elektriciteit hoge verliezen optreden, wat overigens niet betekent dat dit geen nuttige toepassing kan zijn. Waterstof kan echter voor een veel breder scala aan toepassingen worden ingezet waarbij minder verliezen optreden, onder andere voor de productie van duurzame moleculen die als grondstof voor de chemische industrie of als brandstof kunnen worden ingezet. Daardoor kan waterstofproductie met behulp van elektrolyse een belangrijke flexibiliteitsoptie zijn. In de technologiebeschrijving over waterstof wordt verder op de toepassingsmogelijkheden ingegaan.

Vraagrespons kan zowel meer, minder als verschoven verbruik betekenen.

Bij vraagsturing horen maatregelen om tijdelijk meer of minder elektriciteit af te nemen, en ook om het verbruik van elektriciteit in de tijd te verschuiven. Meer of minder afnemen is bijvoorbeeld een mogelijkheid in het geval van warmteproductie in de industrie, als daar op elk moment geschakeld kan worden tussen inzet van gas en elektriciteit. De elektriciteit wordt dan ingezet voor warmteproductie, wat ook wel wordt aangeduid als power-to-heat. Een andere mogelijkheid voor flexibele inzet van elektriciteit is power-to–chemicals, waarbij elektriciteit wordt gebruikt als energie die nodig is voor chemische reacties. Het verschuiven van verbruik kan bijvoorbeeld door een elektrische auto niet meteen na het inpluggen, maar pas op een gunstig moment te laden, waarbij de totale vraag wel hetzelfde blijft.

Het kiezen van een combinatie uit alle flexibiliteitsopties is economisch optimaal.

In discussies over het toekomstig energiesysteem wordt geregeld het belang van de opslag van elektriciteit benadrukt, in de vorm van waterstof of in batterijen. Deze oplossingen zullen zeker een rol spelen, maar onderzoek laat zien dat het vaak goedkoper is om dit aan te vullen met andere technieken om de flexibiliteit van het elektriciteitssysteem te vergroten. Voor Nederland blijkt dat het inzetten van een combinatie van alle flexibiliteitsopties economisch optimaal is. Gedetailleerde informatie hierover is te vinden in de Flexnetpublicaties waar hieronder naar wordt verwezen.

Website by Webroots