Balanceren, Flex en Congestie
Leestijd 3-5 minuten
De energiemarkt
Als je het nieuws en social media volgt, dan lees je over de gigantische klus waar we voor staan om de CO2-uitstoot te verminderen en een duurzame energievoorziening te creëren. Vaak lees je over leveringszekerheid (kunnen we energie leveren wanneer dat gevraagd wordt?), het balanceren van het net (sluiten vraag en aanbod op elkaar aan in de tijd?) en congestie in de netten (kan de huidige infrastructuur de benodigde energiestromen aan?). In dit artikel nemen we je in helikoptervlucht mee hoe het energiesysteem in elkaar zit.
Transport van energie en hoe vraag en aanbod in balans blijven
De energiemarkten in Europa zijn ontworpen om grote hoeveelheden energie (centraal geproduceerd) vanuit strategische punten via het elektriciteitsnet te transporteren naar huishoudens en bedrijven. Het is de rol van de netbeheerders om het elektriciteitsnet te beheren en onderhouden. Deze netbeheerders zijn er voor het hoogspanningsnet (de Transmission System Operator of TSO, Tennet in Nederland) en de laag- en middenspanningsnetten (de Distribution System Operator of DSO – denk aan Liander, Enexis en Stedin). De TSO heeft naast het beheren van het hoogspanningsnet nog een extra rol: zij zijn ervoor verantwoordelijk dat vraag en aanbod van elektriciteit in hun gebied iedere seconde in balans is. Dat is nodig voor een veilige en betrouwbare stroomvoorziening. Onderstaande afbeelding geeft weer wat er gebalanceerd wordt.
Bovenstaande afbeelding laat zien hoe het net wordt gebalanceerd – Source: Krachtwerk
Onbalans
Wanneer je als consument een energiecontract afsluit dan doe je dat bij een energieleverancier. Deze leverancier berekent een prijs voor je en regelt de inkoop en facturatie van de stroom. Wat minder mensen weten is dat achter deze leveranciers BRPs zitten, (Balance Responsible Parties, of balansverantwoordelijke, vroeger PVs of Programma-Verantwoordelijken genoemd). Deze partijen laten dagelijks op basis van voorspellingen aan TenneT weten hoeveel energie hun klanten gaan verbruiken en hoeveel energie windmolens, zonneparken en energiecentrales (zoals gascentrales) gaan produceren. Ook verhandelen ze tekorten of overschotten aan energie op de groothandelsmarkt. Zij zijn bovendien verantwoordelijk om hun ingestuurde voorspellingen zo goed mogelijk uit te voeren in real-time, zodat het energienet in balans blijft. Omdat het programma op voorspellingen is gebaseerd vinden er altijd afwijkingen plaats, zogenaamde “onbalans”. Dat kan bijvoorbeeld doordat de zon harder schijnt waardoor meer zonnestroom wordt geproduceerd dan verwacht. Om deze afwijkingen op te vangen moet TenneT flexibel vermogen afroepen op de markt, zodat de balans tussen vraag en aanbod kan worden hersteld. Dat kost geld. De kosten van deze afroepen worden verrekend met de veroorzakende BRPs en verdiend door de oplossende BRPs. Onbalansprijzen vallen vaak hoog uit. Een BRP probeert daarom altijd haar programma zo goed mogelijk te volgen. In het voorbeeld dat de zon harder schijnt dan verwacht, moet er snel bijgestuurd worden door bijvoorbeeld een gascentrale af te schakelen of windmolens en/of zonneparken in vermogen te beperken.
Flexproducten en de markten voor flexibiliteit
Om er zeker van te zijn dat er op elk moment van de dag flexibel vermogen beschikbaar is om af te roepen, contracteert TenneT vooraf flexibel vermogen. Maar welke “markt” is dat dan? En hoe werkt dat in de praktijk? TenneT kan via een handelsplatform partijen contracteren die flexibel vermogen beschikbaar hebben, waarmee in realtime extra vraag of aanbod van elektriciteit kan worden gecreëerd. Er zijn hoofdzakelijk drie producten: Frequency Control Reserve (FCR), Automated Frequency Restoration Reserve (aFRR) en Manual Frequency Restoration Reserve (mFRR). Wanneer een partij vermogen aanbiedt voor één van deze producten, wordt deze partij een Balance Service Provider (BSP) genoemd. Bij onbalans in het net wordt altijd eerst FCR geactiveerd. Alleen snel schakelende eenheden zijn hiervoor geschikt, omdat dit vermogen binnen 30 seconden geleverd moet worden. Batterijen en gascentrales worden bijvoorbeeld ingezet om FCR te leveren. Mocht de onbalans langer aanhouden dan roept TenneT het tweede product af: aFRR. Hierbij moet binnen 15 minuten het gevraagde vermogen geleverd worden. Als ook dit onvoldoende blijkt om de balans te herstellen dan wordt noodvermogen, of mFRR geactiveerd. Ook dit vermogen moet binnen 15 minuten geleverd worden. Traditioneel wordt noodvermogen geleverd door bijvoorbeeld back-up generatoren die draaien op diesel, maar ook tuinders kunnen dit leveren. De vergoedingen voor deze flexproducten zijn verschillend. De gemene deler is dat ze van tevoren worden ingekocht door TenneT, zodat de marktpartijen in staat zijn om de benodigde capaciteit te reserveren. Voor alle drie de producten wordt een vergoeding betaald voor het reserveren van de capaciteit. Daarnaast wordt voor aFRR en mFRR een vergoeding betaald voor de hoeveelheid energie die meer of minder wordt geleverd. Om te zorgen dat dit tegen de laagst mogelijke kosten gaat, moeten BSPs dagelijks biedingen doen. TenneT activeert de goedkoopste biedingen als eerste. Uiteindelijk bepaalt dat de kosten die TenneT heeft moeten maken voor het herstellen van de balans. Deze kosten rekent TenneT via de onbalansprijs door aan de BRPs die de onbalans hebben veroorzaakt. Deze onbalansprijs wordt per kwartier bepaald.
Bovenstaande afbeelding laat zien hoe de flexproducten worden ingezet – Source: Krachtwerk
De toekomst
Door de toename van duurzame energiebronnen wordt het aanbod van energie afhankelijk van wind en zon. De uitdaging om de balans te handhaven wordt daardoor groter. Dit betekent dat de TSO meer flex producten moet gaan inkopen om het net in balans te houden. De duurzame energiebronnen zijn tevens de oplossing door op piekmomenten minder te gaan produceren. Aan de andere kant wordt het piekverbruik van elektrische auto’s na 17.00 uur steeds hoger en is hier demand-side-respons nodig. Waar in de afgelopen jaren centraal met energiecentrales de balans gehandhaafd werd, gaan we in de toekomst zien dat iedere windmolen, zonnepaneel, warmtepomp en laadpaal mee gaat doen om decentraal te balanceren. De huidige technologische ontwikkelingen, zoals het Internet of Things, Machine Learning, introductie van prijsprikkels, congestieplatformen en slimmer beleid, wordt het mogelijk om de energietransitie verder te versnellen en deze uitdaging aan te gaan. De bottlenecks waar we nu tegenaan lopen zijn uitdagingen die we met alle huidige kennis in de wereld kunnen verhelpen en waar we hard aan werken.
Krachtwerk is actief bij al deze ontwikkelingen betrokken en beschikt over denk– en daadkracht om te helpen met het vinden van passende oplossingen. Meer weten? Neem dan contact op met Krachtwerk.