Versnelling complexe energietransitie door mobiliteitsmodellen

Doelstellingen Klimaatakkoord

De opmars van elektrische voertuigen dreigt door verschillende factoren te stagneren, waardoor de doelstellingen uit het Klimaatakkoord steeds lastiger zijn te realiseren. Met de stijgende druk die overheden voelen om duurzame resultaten te boeken, neemt ook de complexiteit van het gecombineerde mobiliteits- en energievraagstuk steeds verder toe.

Maarten Verbeek, Consultant Sustainable Transport & Mobility bij TNO. “We zien dat batterij-elektrisch op termijn de goedkoopste technologie zal zijn en bovendien voldoende actieradius zal hebben om een heel groot deel van de bestaande vloot te kunnen vervangen, inclusief vrachtauto’s en bussen. Alleen zijn er nog tal van barrières die een massale inzet van elektrische voertuigen in de weg zitten. Voorbeelden hiervan zijn de beschikbaarheid van laadinfrastructuur en op het moment ook de aanschafprijs van de voertuigen, mede door de beperkte beschikbaarheid van essentiële grondstoffen.”

Op langere termijn lijkt vooral het elektriciteitsnet een belangrijke barrière. In woonbuurten wordt het net steeds meer belast door grotere vraag naar elektriciteit, maar ook door de opwek met zonnepanelen. Voor bedrijven is het nog ernstiger: netbeheerders geven aan dat het elektriciteitsnet in provincies als Flevoland, Friesland, Noord-Holland en Gelderland op sommige plekken de maximale capaciteit heeft bereikt. En hoe ga je in drukke binnensteden en bedrijventerreinen voldoende laadcapaciteit organiseren? Bart Vuijk, Senior International Business Developer bij TNO: “We lopen nu al tegen enorme knelpunten aan in ons netwerk, terwijl we amper begonnen zijn met elektrificeren. Dus hoe zorgen we ervoor dat de elektrificatie niet vroegtijdig stilvalt?”

Geavanceerde tooling

Een deel van het antwoord schuilt in het slimmer afstemmen van vraag en aanbod. Geen eenvoudige uitdaging aangezien mobiliteit, energie en ruimte steeds nauwer met elkaar verweven zijn geraakt, wat effectief beleid op elektrificatie uitermate complex maakt. Dit vraagt om inzicht in de technologische mogelijkheden, en in de organisatorische en maatschappelijke consequenties van beleidskeuzes. Die inzichten ontstaan bij TNO door een ingenieuze leercyclus.

Ronnie van Munster, Business Development Director bij TNO Singapore: “Met ons Urban Strategy platform hebben we tal van modellen tot onze beschikking om de consequenties van beleidskeuzes door te kunnen rekenen. Daarnaast toetsen we die inzichten in de praktijk voor overheden en organisaties, die we met een concrete vraag ondersteunen in pilots of living labs. Met de lessen die we hieruit trekken, verrijken we vervolgens weer onze tooling, zodat uitkomsten steeds betrouwbaarder en realistischer worden. De inzichten die we dankzij onze buitenlandse samenwerkingsprojecten opdoen, zoals in Singapore, helpen ons om betere oplossingen te bedenken voor energie- en mobiliteitsvraagstukken.”

Dit soort dynamische instrumenten zijn volgens Bart Vuijk cruciaal voor beleidsmakers: “Vandaag kun je de meest gunstige oplossing bedenken, maar die is over enkele maanden misschien al weer achterhaald, doordat één factor wijzigt. Zo sterk zijn deze domeinen in beweging.”

Elektrificatie busvloot in Singapore

Singapore wilde beginnen met elektrificatie van bussen om luchtvervuiling en CO₂-uitstoot te reduceren. En benaderde TNO.

Bart Vuijk: “Dit keer kwam de hulpvraag niet vanuit een marktpartij maar van de overheid in Singapore. De Singaporese overheid is eigenaar van 6.000 bussen, die tegen 2040 volledig moeten worden geëlektrificeerd.” Singapore heeft TNO gevraagd om een platform te bouwen waarmee verschillende strategische toekomstscenario’s doorgerekend en met elkaar vergeleken kunnen worden. Waar moet je allemaal rekening mee houden, waar loop je tegenaan?

Er was behoefte aan inzicht in processen, lokale omstandigheden en samenhang in voertuigkenmerken zoals passagierscapaciteit en verschillende soorten en maten batterij, oplaadstrategieën, vraag naar openbaar vervoer, specifieke busroutes en de impact van het klimaat. Door middel van onderzoek en intensieve dataverzamelingen in samenwerking met de Singaporese overheid, zijn bepalende specifieke omstandigheden in Singapore in kaart gebracht.

Als gevolg van deze samenwerking heeft TNO het E-bus simulatieplatform ontwikkeld dat inzicht geeft in de afwegingen tussen verschillende oplossingen, technologieën en operationele strategieën. Het Urban Strategy-platform van TNO, een tool voor interactieve stadsplanning, gecombineerd met expertise op het gebied van aandrijflijnen, kan de benodigde kennis leveren voor het innovatieve E-bus simulatieplatform.

“Met onze aanpak kun je bijvoorbeeld verschillende laadstrategieën doorrekenen. Je kunt onderweg laden, dat heet ‘opportunity charging’, of in een depot waar de bussen langere tijd stilstaan. Het ruimtelijk plannen van zware laadinfrastructuur voor bussen in een dichtbevolkte stad is op z’n zachtst gezegd uitdagend. Hoe kun je het laden integreren in je dienstregeling, zonder dat je routes of tijden mag wijzigen? Een van de belangrijkste inzichten van deze pilot is dat je de capaciteit van het elektriciteitsnetwerk op een aantal piekmomenten zwaar gaat overschrijden.”

Deze learnings past TNO vervolgens weer toe in een living lab op Curaçao. Daar was de vraag hoe je e-bussen zoveel mogelijk kunt laten rijden op lokaal opgewekte zonne-energie, zonder dat je die eerst over het netwerk hoeft te transporteren. “Naast een optimale afstemming van vraag en aanbod, hebben we nadrukkelijk ook gekeken naar de gebruikers. Kun je iets schuiven in je dienstregeling of de bedrijfstijden van fabrieken, om de capaciteit beter te benutten? Een netwerk wordt ingericht op de piekbelasting, dus als je de pieken kunt verlagen, dalen de kosten.”

Energievraagstuk Food Center Amsterdam

De Singapore- en Curaçao-cases laten zien hoe belangrijk een geïntegreerde aanpak is voor succes. Daarom werkt TNO Traffic & Transport steeds intensiever samen met de TNO Business Unit Energietransitie.

De waardevolle inzichten neemt TNO mee in de modellen van haar Urban Strategy platform, dat onder meer door de Gemeente Amsterdam gebruikt wordt als planningstool. Middenin de hoofdstad ligt bedrijventerrein Amsterdam Food Center, een groothandelsmarkt voor levensmiddelen. Ook hier ligt elektrificatie gecompliceerd, en dus kijkt TNO naar een integrale oplossing.

Maarten Verbeek: “Bij het Food Center hebben we goed gekeken naar de omgeving. Wat zijn de energie vragende assets: omliggende woningen, koelcellen op het terrein, en natuurlijk de voertuigen. Anderzijds kijk je naar het totale energieaanbod: van het netwerk, van zonnepanelen en andere bronnen. Hoe kunnen we alles zo inrichten dat we optimaal van het huidige elektriciteitssysteem gebruikmaken? Wanneer zou je bij voorkeur willen laden? Wat betekent dat voor de inzet van je voertuigen? Kan je met behulp van stationaire batterijen tijdelijk elektriciteit opslaan op momenten dat je veel aanbod hebt en weinig vraag? De scope wordt steeds breder, steeds meer disciplines en sectoren raken betrokken. En dat is ook echt nodig.”

Bij mobiliteit gaat het om het grote plaatje

Daar waar veel consultancybedrijven naar een specifiek vraagstuk kijken, verliest TNO nooit het grotere plaatje uit het oog. Naast de impact van technologie en beleid is dat ook de maatschappelijk impact. Volgens Maarten Verbeek is het cruciaal om nooit het grote raamwerk van mobiliteit uit het oog te verliezen: “Dat gaat veel verder dan alleen elektrisch rijden stimuleren en zorgen voor voldoende laadcapaciteit. De vraagkant is minstens zo belangrijk. Hoe kun je voertuigen anders gebruiken, logistiek efficiënter inrichten, lopen en fietsen stimuleren in steden? Alle opties liggen op tafel. En dat is hard nodig, als we de klimaatdoelen willen halen.”