Energiesysteem

24 januari, 2020

Energietransitie. Iedereen zijn eigen energie?  

Het waarom van de energietransitie: 

Het lijkt wel zo dat door de klimaattransitie, die gewoon op ons afkomt, de energietransitie een deel van het antwoord daarop is. Het klimaat verandert en dat leidt ertoe dat we als mensheid moeten reageren. Bijvoorbeeld door ons energiesysteem anders in te richten. 

Energiesysteem in historisch perspectief: 

Wat we nu alternatieve energie noemen, is miljoenen jaren de primaire energiebron geweest: de zon. Sinds de industriële revolutie zijn hebben we als mensheid ontdekt dat er enorme hoeveelheden energie in de aarde zijn opgeslagen. Bijvoorbeeld in de vorm van olie, gas en steenkool. Eigenlijk is dat gewoon opgeslagen zonne-energie want het zijn voornamelijk organische resten die in de loop van de tijd zijn omgezet naar olie, gas en kolen. 

In eerste instantie was energie iets wat per huishouden geregeld werd. De olieman kwam langs en daar kocht je wat je nodig had. Vervolgens begonnen gemeenschappen deze rol over te nemen en ontstonden lokale (gemeentelijke) energiebedrijfjes. In de 20e eeuw zijn deze bedrijfjes door overnames uiteindelijk grote internationale bedrijven geworden.  

Een ontwikkeling die deze bedrijven hebben doorgemaakt is van nutsvoorziening naar economisch verdienmodel. Energie is big-business geworden. Reactie van de Nederlandse overheid daarop was de splitsing van de bedrijven in een netwerkdeel en een energiedeel (wet onafhankelijk netbeheer). 

Huidig energiesysteem 

Je kunt wel stellen dat de rollen in het systeem, zoals die de afgelopen 250 jaar gespeeld zijn, op dit moment flink door elkaar geschud worden. Kenmerk van de grote energie-bedrijven (in hun ontwikkeling van lokaal en klein naar globaal en groot) is dat de energie in één richting gaat, van grote centrales naar meerdere afnemers.  Voor de overheid is energie van een nutsvoorziening geëvolueerd naar een kaskraker. De netbeheerder heeft als belangrijkste taak leveringszekerheid garanderen. De energieleverancier is van lokale nutsvoorziening naar een internationaal opererend multinational gegroeid. De belangen zijn nogal veranderd. Wat misschien wel de grootste verandering is, is dat de energie alleen maar van producent naar consument ging. Eén richting en dat maakt de wereld wel lekker voorspelbaar.  

De uitdaging: 

De energietransitie is de omschakeling van fossiele brandstoffen (olie, aardgas, steenkolen) naar duurzame energie (zon, wind en aardwarmte etc.). De afspraken over de energietransitie in Nederland zijn vastgelegd in het Klimaatakkoord. 

De grootste uitdagingen hierbij lijken: 

  • De publieke opinie (is het wel nodig?) 
  • Wie gaat het betalen? 
  • Hoe sla je energie op (zie jaarrond vs momentaan) 
  • Is de techniek er klaar voor? 
  • Hoe rekenen we met elkaar af? 
  • Iedereen heeft er verstand van maar wie weet het werkelijk? 
  • Hoe zit het met onze infrastuctuur? 

Jaarrond versus momentaan: 

Iedereen die auto rijdt, weet het verschil tussen de topsnelheid die de auto kan halen en de afgelegde afstand. Bij energie lijkt het zicht op het verschil tussen energie en vermogen nog al eens vertroebeld. In de vergelijking van autorijden en energie, dan is de snelheid het aantal Watt waarmee je kunt laden of verbruikt kan worden op een bepaald moment en is de afgelegde afstand het aantal kWh die de opgewekte of verbruikte energie in een bepaalde hoeveelheid tijd uitdrukt.  

Als bijvoorbeeld je elektrische auto een batterij capaciteit heeft van 40 kWh en een motorvermogen van 120 kW, dan zijn er de volgende situaties: 

  • Laden: als het laadvermogen van de laadpaal 50kW is, dan kun je de accu dus in minder dan een uur opladen 
  • Rijden (ontladen): Als je 20 minuten op maximaal vermogen (gaspedaal helemaal ingetrapt) rijdt, dan is de accu leeg (en krijg je misschien een brief van CJIB) 

Hoe zit het dan met energiegebruik en -opwek? Iedereen snapt dat ’s zomers de hoeveelheid opgewekte energie via zonnepanelen groter is dan ’s winters. Voor windenergie kun je ook wel bedenken dat wanneer het waait er meer wordt opgewekt dan wanneer het windstil is. 

Voor verbruik geldt hetzelfde. We wekken de meeste zon-energie in de maanden mei tot september op. Wind geeft aanvullend beeld op zon. Het volgende plaatjes illustreert dit: 

Hieruit blijkt dat de optimale mix voor opwek is ongeveer 2x zon en 1x wind. Dan heb je jaarrond de meest gelijkmatige opbrengst. Dan nog blijft het nodig om de onevenwichtigheid in het dag/nacht ritme op te lossen. Opslag van energie wordt meer en meer belangrijk. Aardgas vervult de rol van opslag tot nu toe heel goed. De meeste mensen beseffen dit niet. Dit wakkert de Power to gas discussie aan. 

Het Nederlandse energienetwerk heeft ongeveer het volgende vermogen in G(iga)W(att) (dat wil zeggen het vermogen dat er in 1 uur doorheen zou kunnen): 

  • Het gasnet: 300 GW  
  • Het elektriciteitsnet: 36 GW 

Hieruit blijkt dus wel dat allemaal All-electric gaan wel “een dingetje” is. Dan zou het huidige elektriciteitsnet ongeveer 10x zoveel capaciteit moeten krijgen. Enorme maatschappelijk kosten. En kan dat niet anders? 

Volgens de Stichting Gelijkspanning Nederland wel. Gelijkspanning (DC) zorgt ervoor dat er ongeveer 3x zoveel energie door dezelfde kabel kan als wisselspanning (AC). Echter ons hele leven is ingericht op AC. (link naar thema netverzwaring) 

Wat voor soort vraagstuk is de energietransitie? 

Volgens de Stichting Gelijkspanning Nederland is de energietransitie vooral een systeem-vraagstuk. Hoe laat je de verschillende energie-modaliteiten op verschillende momenten optimaal samenwerken. Daarbij is het niet een vraagstuk van of wind of zon of elektriciteit of waterstof of aardgas maar hoe laat je al deze modaliteiten optimaal samenwerken. 

Een ding is zeker daarbij. Bij elke verandering gaat er wel iemand op de rem staan. Dus als er geen overkoepelende gedeelde visie is, blijven we strijden op de vierkante centimeter