Toekomstbestendige energienetten

Nog niet klaar voor de toekomst

Energienetten spelen een belangrijke rol in de leveringszekerheid van het energiesysteem. Maar onze netten voor het transport van elektriciteit, gas en warmte zijn nog niet klaar voor een volledig duurzame energievoorziening.

Zo loopt het elektriciteitsnet tegen grenzen aan. Het gasnet moet geschikt worden voor grote hoeveelheden waterstof en groen gas en de toekomstige warmtenetten moeten geschikt worden voor meerdere warmteleveranciers.

Op zoek naar de balans

Bij energienetten gaat het om een goede balans tussen voldoende capaciteit, flexibiliteit en maatschappelijke kosten. Om die afweging te maken leveren we technologieën om netten intelligent te maken. Ook bieden we expertise op het gebied van rekenmodellen, toekomstscenario’s en markt- en businesscases. Die zijn van belang voor netbeheerders, overheden, energieproducenten, energieleveranciers en eindgebruikers. Zo kunnen partijen hun energienetten efficiënter opereren en worden ze ondersteund in het maken van optimale investeringsbeslissingen.

Energienet van de toekomst

Een uitdaging in het energiesysteem van de toekomst is de variatie in vraag en aanbod. Op elk moment moet aan de vraag naar energie worden voldaan, ook bij meer of minder zon en wind. Daarom ontwikkelen we intelligente netwerken en Smart Multi Commodity Grids. Die kunnen elektronen, moleculen, warmte verbinden, evenals duurzame bronnen, conversies, opslag en transport naar eindgebruikers. Een belangrijke factor in het ontwerp van die netten zijn ICT en kunstmatige intelligentie (AI).

Flexibiliteit van het energienet

De flexibiliteitsbehoefte neemt toe met toenemende variabele opwek vanuit wind en zon, maar ook met toenemende elektrificatie van het verbruik in de gebouwde omgeving, industrie, en mobiliteit & logistiek.

TNO onderzoekt de mogelijkheden voor het introduceren van flexibiliteit in het energiesysteem. Ons rapport: 'Flexibiliteit in het elektriciteitssysteem deel 1 (pdf)', biedt een overzicht van de flexibiliteitsbehoefte, flexibiliteitsopties en flexibiliteitsvooruitzichten met bijbehorende knelpunten en risico’s. De aandacht gaat hierbij in de eerste plaats uit naar de elektriciteitsketen, met inbegrip van de conversie van elektriciteit naar warmte en duurzame gassen als flexibiliteitsopties.

We ontwikkelen ook technologie om de energieflexibiliteit uit elektrische auto's, warmtepompen en industriële processen op grote schaal te benutten. Met als doel om opstopping in het energienet te voorkomen.

Onze rekenmodellen

We hebben een suite van rekenmodellen om 'multi-commodity' energiesystemen door te rekenen. Dit laat zien hoe het toekomstige energiesysteem werkt. Bijvoorbeeld wat het effect is van bijmenging van waterstof en biogas in het bestaande gasnet, een techno-economisch optimale wijkaanpak of de haalbaarheid van een waterstofnetwerk in een havengebied.

Energiesysteem simuleren

Een voorbeeld hiervan is Energiesysteem Simuliatiemodel Essim. Gebruikers creëren daarbij interactief energiesimulatie-scenario's die helpt met snel beslissen en goede keuzes maken over het energiesysteem. De beschikbare simulaties:

• warmtenet
• load flow (van elektrische systemen)
• gas netwerk
• 'energies' transities

Ons advies

Partijen staan voor de vraag hoe de energienetten er op de lange termijn uit moeten zien. We leveren kennis om daarin onderbouwde keuzes te maken. We helpen toekomstvisies en scenario's te ontwikkelen, maken analyses en geven advies. Dat doen we voor Regionale Energiestrategieën (RES), gemeenten, de rijksoverheid, de Europese Commissie, netbeheerders, de industrie. Voor verschillende provincies doen we met onze partners systeemstudies om een integraal beeld te schetsen van de gewenste energie-infrastructuur tussen nu en 2050.

Consortium GO-e

In het consortium GO-e ontwikkelen we samen met partners schaalbare flexdiensten die zorgen voor een betere benutting van lokale energiebronnen. Ook dragen ze bij aan vermindering van de toename in piekbelasting van regionale elektriciteitsnetten.

Vraag en aanbod organiseren met ReFLEX

ReFLEX is een softwareoplossing die de energieleverancier van de toekomst in staat stelt om een krachtige Virtual Power Plant (VPP) te maken. Want naast een paar grote centrales voor opwekking en levering door energiebedrijven, komen er nieuwe aanbieders en tussenpartijen. Bovendien groeit het aantal warmtepompen, elektrische auto’s en thuisbatterijen voor opslag van duurzaam opgewekte elektriciteit. Die zijn ook prima in te zetten om pieken in vraag en aanbod op te vangen. Daarvoor is een systeem nodig dat flexibiliteit van vraag en aanbod tot in het uiterste organiseert. ReFLEX is zo'n systeem.

Historische centra verduurzamen

Europese steden hebben historische centra met veel cultureel erfgoed die het waard zijn om te veranderen in duurzame, slimme gebieden. We spelen een prominente rol in het Europese project H2020 POCITYF om dit doel te bereiken.