Tag Archives: Duitsland

P2H – Stroom moet je niet weggooien

Posted on by

Collega-columnist Frans Debets had drie weken een belangrijk punt bij de kop. Als er veel zonnestroom geproduceerd wordt dan daalt de groothandelsprijs van elektriciteit sterk, soms tot onder nul. Het lijkt raar – gratis stoom of zelfs geld toe – maar dat is de werkelijkheid. Elektriciteit kunnen we niet op grote schaal opslaan en toch moeten elk moment van de dag vraag en aanbod in balans zijn. Bij een steeds groter aandeel zonnestroom kan op zonnige dagen het aanbod de vraag overstijgen.

Als je dan mede-eigenaar bent van het zonnepanelenpark dan kan het op zo’n moment voordeliger zijn om de stroom weg te laten lopen in de grond dan om te moeten betalen om het aan het net te kunnen leveren. Nu ben ik niet zo van het weggooien – en zeker niet van duurzaam opgewekte stroom – dus leg ik hier graag een ander voorstel naast.

We kennen allemaal het elektrische kacheltje dat snel behaaglijke warmte geeft maar waarvan iedereen ook door heeft dat dat behoorlijk duur is. Een onverwarmde logeerkamer kan snel even van de ergste kou ontdaan worden, maar voor permanent gebruik is elektrisch verwarmen te duur. Het gebruik van zo’n handig kacheltje is dus een kwestie van prijs.

Wat nou als de prijs van elektriciteit zo laag is – of zelfs negatief – dat het goedkoper is om, in plaats van gas, stroom te gebruiken voor verwarming; middels elektrische verwarming, een warmtepomp of innovatieve infra-rood verwarming. Dan winnen we dubbel: we krijgen goedkope warmte en we houden het gas in de Groningse grond. Je zou kunnen zeggen: het niet gebruiken van gas is eigenlijk een prima vorm van opslag.

Technisch is het geen probleem: elektrisch verwarmen is veilig en installatie is vaak goedkoop. Voor één huishouden zou het misschien niet zo veel uitmaken maar voor de voedselindustrie zou het bijvoorbeeld een uitkomst zijn. Hang in de grote kookketel een elektrisch verwarmingselement erbij en bepaal aan de hand van de prijs of je stroom of gas gebruikt voor het verwarmen. Net zo goed als je in de keuken voor het zetten van thee kan kiezen tussen een elektrische waterkoker of een fluitketel op het gas, maar dan op grote schaal. In vakkringen spreekt men van Power-to-Heat of P2H in de onvermijdelijke techno-newspeak van vandaag de dag.

Stel dat het dorp in het voorbeeld van collega Debets naast een zonneweide ook een collectief contract had voor slimme stroomafname en dat iedereen in het dorp beschikte over een extra boilertje dat automatisch wordt aangezet bij elektriciteitsoverschot. Zou deze zogenaamde Contracted Collective Demand Response helpen? Ik denk van wel en ik sta daar niet alleen in. Ook de mensen van het ministerie van Economische Zaken willen graag dat kleine gemeenschappen slimme technieken bedenken en proberen; EZ ondersteunt dat zelfs met een speciale regeling.

Stoplicht_Dearsum

Het elektriciteit-‘stoplicht’ van Dearsum. Een monumentje van Collective Demand Response avant la lettre.

Fryslân heeft op dat gebied een naam terug te winnen. In de jaren tachtig had het dorp Dearsum zelf de energievoorziening ter hand genomen. Om onbalans te voorkomen was er een bijzondere oplossing bedacht: midden in het dorp stond het ‘stoplicht’. Nog steeds zichtbaar vanaf de weg tussen Sneek en Leeuwarden, gaf het baken aan wanneer het dorp meer of minder produceerde dan het verbruikte. Stond het sein op ‘groen’ dan was het prima in balans. Was het ‘rood’ dan werd iedereen verzocht de wasmachine later aan te zetten. Hoe simpel ook, het was een innovatie die tot ver over de landsgrenzen aandacht trok.

Ik zou er een lans voor willen breken dat er opnieuw een dorp of wijk in Fryslân collectief deze uitdaging aan zou willen gaan. Met elkaar ervaren hoe we op een nieuwe, slimme manier met onze energie omgaan.

 

PS (2 mei 2015)

Op moment van publicatie (1 mei 2015) kwam Tesla met een innovatie (Powerwall) op de proppen. En zo ontstaat er in Duitsland een bijzondere samenwerking waar zelfs de boulevardkranten over schrijven: LightBlick (groene leverancier met meer dan miljoen klanten) zal in combinatie met Tesla haar virtuele net (“LichtBlick vernetzt Batterien im Schwarm“) verder uitbouwen.

Welke ondernemende geest opent hier in Nederland de weg in coöperatief verband?

 

Leren van stroomuitval

Posted on by

kaartje_elektriciteitsbedrijfBinnen een week had Europa twee niet gerelateerde problemen met het elektriciteitsnet. Eentje die niet had mogen gebeuren en voor veel schade zorgde en ééntje die voorspeld was en niet gebeurde. Van beide kunnen we veel leren.

Allereerst de grote stroomstoring van 27 maart 2015. In een groot deel van Nederland viel het licht uit. Het duurde nog geen uurtje en voor de meeste van de 1 miljoen huishoudens viel de schade mee – het bleef bij het opnieuw instellen van de klok op de oven en een knipperende wekker in de slaapkamer.

Toch was de impact groot: treinverkeer raakte de rest van de dag ontregeld, vliegverkeer op Schiphol werd omgeleid. Tentamens gingen niet door, niet-spoedeisende operaties werden uitgesteld. Internet en mobiele communicatie lagen er uit. Mensen zaten vast in liften en openbaar vervoer. De auto was geen beter alternatief, taxi’s waren niet te krijgen en er ontstond chaos door het uitvallen van verkeerslichten en informatieborden.

Voor bedrijven en instellingen kan een stroomstoring een echte ramp zijn. De zenders van de omroep bleven in de lucht en de noodvoorzieningen van ziekenhuizen bleken gelukkig goed te werken. Maar winkels missen omzet door klanten die tijdelijk niet kunnen pinnen en procesbedrijven kunnen dagenlang hier hinder van ondervinden en de schade kan zo maar in de tonnen lopen.

In Diemen ging het mis, tijdens (of door) werkzaamheden door landelijk netbeheerder TenneT aan het hoogspanningsstation. Dat is – zoals het hele hoogspanningsnet – dubbel uitgevoerd. Als er één schakel uit klapt, neemt een ander deel van het systeem het over. Daar merkt een gebruiker niets van. Dat het toch fout ging is zorgelijk. Dat zou niet moeten mogen.

Zoals altijd is het goed om te leren van dergelijke voorvallen. Juist als het mis gaat weet je wat je als samenleving hebt aan de infrastructuur die we met z’n allen financieren.

Een week eerder was men in Duitsland ook aan het leren; druk in de weer om te regelen dat de elektriciteitsnet tijdens de zonsverduistering van 20 maart goed zou blijven functioneren. Tijdens een zonsverduistering wordt er opeens veel minder stroom opgewekt door de grote hoeveelheid zonnepanelen die daar inmiddels zijn geïnstalleerd. Terwijl het verbruik overdag op dezelfde hoogte blijft. Deze dip was goed te voorzien en door goede ingrepen kwam de elektriciteitsvoorziening niet in problemen. Dat is bijzonder omdat in het ‘echt’ nog weinig ervaring is met grote fluctuaties in netwerken waarbij veel lokale energie wordt opgewekt. Critici van de energietransitie werpen vaak op dat het systeem veel wind- en zonne-energie gewoonweg niet aan kan. De positieve ervaringen in Duitsland geven gelukkig minder voeding aan dergelijke gedachten.

Als het TenneT lukt om het net in de lucht te houden en de in Duitsland opgedane kennis in te zetten in het Nederlandse elektriciteitssysteem dan kunnen we in goed vertrouwen blijven investeren in een duurzame energievoorziening die ons de komende decennia niet in het duister laat zitten.

Dan hoeven we niet te wachten tot er op 12 augustus 2026 weer een grote zonsverduistering is – dan leren we elke dag.

 

Market design – opnieuw nadenken over energiemarkt en beprijzing

Posted on by

In een recent Bloomberg-bericht (ht2 Damian Carrington) wordt duidelijk gemaakt dat het oude denken over de Merit Order en de daaraan gekoppelde beprijzing van elektriciteit niet meer van toepassing is. Stadtwerke Leipzig (een groot regionaal publiek nutsbedrijf in Duitsland) gooit de knuppel in het hoenderhok: “the [electricity] market design we have doesn’t work”.

Zon, wind & de Merit Order

Hoe werkt dat ook al weer met de Merit Order? Die stelt dat op elk moment de dan stilstaande productiecapaciteit met de laagste marginale kosten als eerste ingezet wordt om stroom te genereren. Die marginale kosten worden voornamelijk bepaald door het soort brandstof en het rendement van de centrale. Dat was eigenlijk altijd kernenergie & kolen, daarna verschillende gascentrales en – als alles aan stond – op een gegeven moment oliegestookte centrales. Zo was dat vóór de liberalisering centraal geregeld en werd er, bij het openstellen van de elektriciteitsmarkten, van uit gegaan dat de markt dat mechanisme automatisch volgde.

Nu, met zon- en windenergie met NUL marginale kosten, werkt dat mechanisme niet meer. Elektriciteit van zon en wind is altijd aan de beurt. Nu valt dat wel mee in Nederland – daar is niet veel capaciteit – maar in Duitsland is dat inmiddels een ander verhaal.

Wat het probleem is in Duitsland

Duitse energiebedrijven klagen over te lage prijzen die op dit moment worden betaald op de groothandelsmarkten. Ze verdienen – naar eigen zeggen – te weinig doordat kolen- en gascentrales vaker dan bedoeld stilstaan, zeker in de dure uren overdag. Ook gaan plannen voor nieuwe gascentrales de ijskast in.

Hoe komt dat? Het lijkt mij een combinatie van drie zaken.

  1. heel veel zon- en windenergie capaciteit is er de afgelopen jaren bijgekomen;
  2. zon- en wind krijgen voorrang op het net;
  3. prijsmechanisme op de Duitse elektriciteitsmarkten gaat er van uit dat goedkoopste vormen van elektriciteitsproductie strijden om de vraag.

Nu is het zo dat zon (en in mindere mate wind) de dure uren wegkapen voor een aantal gas- en kolencentrales. Deze centrales zijn neergezet met de gedachte dat zij alleen bij vraag overdag, tegen een redelijk hoge vergoeding, stroom kunnen produceren. Deze centrales staan nu overdag vaker stil omdat de ‘piek’ overdag opgevuld wordt door grote hoeveelheden zonnestroom. Bij minder draaiuren worden deze centrales opeens een stuk minder winstgevend. En zeker als de echt dure uren overdag door gratis zon wordt opgevuld, hebben de eigenaren en investeerders van de gas- en kolencentrales het nakijken. Het rapport van Fraunhofer lijkt ook in die richting te wijzen.

Het rare is dus dat de groothandelsprijs van elektriciteit hierdoor daalt. De piekprijs op de EEX, niet geheel toevallig ook gevestigd in Leipzig, is volgens het bericht van Bloomberg ten opzichte van vorig jaar gedaald met 18%.

Krijgen wij in Nederland dergelijke situaties?

Nee, niet op korte termijn. Omdat in Nederland wind- en zonne-energie (nog) niet zo’n vlucht genomen hebben, en omdat er geen feed-in-tariff voor duurzaam opgewekte energie bestaat, zullen deze situaties aan ons land voorlopig voorbijgaan.

De oplossing

Eén van de drie oorzaken moet worden aangepakt. Maar welke?

  1. De capaciteit van zon en wind kan niet meer worden verminderd.
  2. De ‘voorrangsregels’ in de wet voor duurzaam opgewekte stroom kunnen niet zonder meer worden teruggedraaid.
  3. Marktmechanisme moet worden aangepakt.

Zolang er geen mogelijkheid is aan de vraagzijde beter te beprijzen, zal inderdaad ‘de’ markt andere vormen van prijsstelling voor de verschillende vormen van energievoorziening moeten bieden. Dat laatste is wat Stadtwerke Leipzig voorstaat. Ik denk dat ze gelijk hebben – zeker als de groei van duurzame energie voortzet. Bij een afnemende prijs voor piekstroom kan op den duur alleen duurzaam opgewekte stroom met zeer lage marginale kosten concurreren met zon & wind! Tegen die tijd hebben we allang afscheid moeten nemen van de oude Merit Order als prijsstellend gegeven. En daarmee van het basisbeginsel van de vrije elektriciteitsmarkt.

Nadenken

Lastig is namelijk dat we als land altijd regelbaar vermogen achter de hand moeten hebben om pieken en dalen op te vangen. Maar als de piekprijs te laag blijft, zal geen producent centrales bijbouwen. Dat zal op korte of lange termijn voor problemen zorgen. Wellicht is een optie om te onderzoeken of er – bijvoorbeeld – drie vormen van beprijzing van productie nodig zijn:

  1. baseload vergoedingen
  2. duurzame energie vergoedingen
  3. capaciteitsvergoedingen (benut/niet-benut)

Daar denken we nog eens over na. Ook in Nederland.

 

Past grootschalige zonne-energie in ons elektriciteitssysteem?

Posted on by

Tegenstanders hebben het vaak over de onvoorspelbaarheid en onbetrouwbaarheid van duurzame energieproductie. Het op grote schaal implementeren van wind- en zonne-energie zorgt voor haperingen in de voorziening of op z’n minst voor grote prijsstijgingen, zo wordt beweerd. En bij gebrek aan goede gegevens en in een oud denkraam is het lastig discussiëren.

Gelukkig komt er af en toe een rapport dat in één keer voorziet in een ruime hoeveelheid brandstof voor dergelijke discussies. Dit keer van het Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, onderdeel van het Fraunhofer Gesellschaft – Europa’s grootste onderzoeksbureau, zeg maar de TNO van Duitsland. Zij monitoren de Duitse energiemarkt op het gebied van zonne-energie en zij hebben een pdf met een grote hoeveelheid grafieken uitgegeven.

Solar vs de rest

Waarom is dit belangrijk? In Duitsland is zwaar geïnvesteerd in duurzame energie. Op dit moment wordt er veel energie opgewekt middels zonnepanelen en die hoeveelheid groeit nog steeds: er worden records gebroken. Wat voor gevolgen heeft nu de steeds toenemende hoeveelheid solar voor de rest van de elektriciteitsproductie?

Peter Terium, de Nederlandse Vorstandsvorsitzender van RWE, zeg maar chef bruinkool bij de buren, slaat in een interview met het AD helemaal door. Na Duitsland bang te hebben gemaakt voor nieuwkomers en duurzame energieopwek, is nu Nederland aan de beurt: ‘Energierekening onbetaalbaar voor lage inkomens’ (online excerpt). Welke denkfouten hij maakt is al overtuigend aangetoond door Jan Rotmans, maar het is ook belangrijk te kijken naar de getallen die ten grondslag liggen aan deze verandering.

Hoe groot voorstander je ook bent van duurzame energie, het moet natuurlijk wel passen. Nu is het voor het eerst dat er op deze schaal een dergelijke vorm van duurzame energie wordt ingevoed in het elektriciteitsnet. Kan dat wel, past zonne-energie op grote schaal wel in de huidige elektriciteitssysteem? Zonne-energie kan namelijk, net als windenergie, niet aan- of uitgezet worden als de stroomvraag verandert. Andere vormen van elektriciteitsopwek zijn dan nodig om aan de vraag te blijven voldoen. Het geheel van verschillende vormen van elektriciteitsopwek wordt de brandstofmix genoemd en in die mix heb je grofweg drie verschillende vormen van opwek:

  1. Productie die niet kan worden beheerst maar wel (redelijk) voorspeld: zon/wind;
  2. Productie die uit kostenoverwegingen lastig af te schakelen is: kerncentrales, (bruin)kool;
  3. Productie die makkelijker op- en af te regelen is: gas, waterkracht.
(voor meer informatie zoek op het begrip ‘Merit Order‘)

Traditioneel werd er altijd van uitgegaan dat duurzame energievoorziening een gevaar is voor de stabiliteit van het systeem en dat, als zonne-energie al iets voorstelt, het nooit op grote schaal ingepast kan worden in het systeembalans. Maar de grafieken zijn binnen, en wat blijkt in de praktijk, zonne-energie past prima in het elektriciteitssysteem. En, in combinatie met windenergie, is het een prima bron om de plaats van fossiel-gestookte elektriciteit in te nemen.

1    Zon complementeert wind

Allereerst, zon & wind gaan goed samen, blijkt uit twee grafieken van de Fraunhofer-ingenieurs:

Grafiek 1 - Maandelijkse productie WIND - ZON (jan-mei 2012)

Duidelijk is dat waar wind afneemt van januari tot mei, zon in die periode juist toeneemt. Maar dat zou in een maand toevallig kunnen uitvlakken. Daarom is de volgende grafiek ook van belang.

Grafiek 2 - Simultane productie WIND + ZON (jan - mei 2012)

In deze grafiek zie je dat niet alleen op maand-niveau wind en zon elkaar complementeren, maar op elk moment in tijd (stipjes lijken mij kwartierwaarden). Dus als er meer zonne-energie geproduceerd wordt, neem windproductie af en vice versa. Op elk moment!

Maar goed, dat is alleen zon en wind. Hoe zit dat met zon en wind versus de rest?

2   Zon – prima piekproductie

Past zonne-energie eigenlijk wel in de voorzieningen? Wat voegt het toe?

Grafiek 3 - Conventioneel versus wind & zon (mei 2012)

Hier wordt het echt interessant. Deze grafiek laat alle opgewekte stroom zien in de maand mei (meer maanden zijn in het rapport te vinden). Het grijze gebied (conventioneel opgewekt vermogen) wordt afgevlakt door groen (wind) en geel (zon). De geel/groene pieken dekken de vraag naar stroom overdag. De lager liggende pieken zijn weekends en vakantiedagen. In Duitsland werd vroeger (en in Nederland nog steeds) de piek overdag opgevangen door gascentrales harder te laten draaien. Dat snel veranderen, daar zijn gascentrales goed in, vele malen beter dan (bruin)kolencentrales. Dat opschakelen van een gascentrale kost per eenheid opgewekte stroom wel meer geld maar die flexibiliteit is veel waard voor de balans van het systeem.

Als we kijken naar de breakdown van de brandstofmix zien we inderdaad dat er minder gas (en in Duitsland: minder kolen!) verstookt hoeft te worden:

Grafiek 4 - de brandstofmix (mei 2012)

Ook hier is duidelijk te zien dat nucleair (‘Uran’) en bruinkool (‘BK’) de basislast verzorgen. Het is niet zo dat deze weggedrukt worden door een teveel aan zonne-energie. Gewone kolen (‘HK’) en gas verzorgen een deel van de piek overdag. Deze piek wordt echter keurig afgevlakt door de combinatie wind en, met name, zon.

Het lijkt erop dat gas- en kolencentrales overdag minder hard hoeven te produceren.

Ook op 25 mei 2012?

Maar als dan de zon heel hard schijnt, zoals op 25 mei 2012, levert dat dan een probleem op? We pakken de Fraunhofer-grafieken er weer bij:

Grafiek 5 - Zonneproductie 25 mei 2012

Nee dus. Zelfs de record-productie (22,4 GW) van 25 mei blijft keurig de piek afvlakken.

Mooi-weer conclusie

Het lijkt erop dat de grafieken aangeven dat zonne-energie prima ingepast kan worden in de elektriciteitsproductie, maar nadere analyses en scenario’s zijn natuurlijk hard nodig. Wat gebeurt er met de brandstofmix onder gelijke condities in een aantal jaren achtereen; hoe wordt rekening gehouden met nucleaire fase-out, welke prijseffecten zijn meetbaar, etc. Maar voorlopig lijkt het erop dat er fors minder kolen en gas zijn verbrand dan anders het geval zou zijn geweest. Als Peter Terium dan klaagt over kolen- & gascentrales die minder efficiënt kunnen worden ingezet, dan heeft hij een puntje – zijn centrales staan inderdaad nu vaker uit. Maar als dat zo is, dan lijkt het erop dat die gascentrales minder nodig zijn voor het opvangen van de piekload – deze wordt keurig afgevlakt door zonne-energie. Dus als deze werkeloze centrales meer baseload kunnen produceren, zou deze grootste CO2-producent van Europa wellicht wat bruinkoolcentrales kunnen sluiten. Dat zou pas pure milieuwinst zijn.

Waarden & woorden op de helling

Eén ding is duidelijk. Deze transitie in Duitsland zet onze traditionele waarden (‘zon is onbetrouwbaar en lastig in te passen in het elektriciteitssysteem’) én woorden (‘brandstofmix’, ‘Merit Order’) ook op de helling.

We hebben meer data, nog betere grafieken en nieuwe begrippen nodig om deze fundamentele veranderingen bij te houden, te analyseren en over te publiceren.