Eindhovense onderzoekers ontwikkelen simulatietool tegen netcongestie

2 TU/e-energietechnologen hebben praktische instrumenten ontwikkeld waarmee netbeheerders de bestaande netcapaciteit effectiever kunnen inzetten. Bart van der Holst en Gijs Verhoeven werkten ruim 4 jaar samen aan oplossingen om overbelasting van het stroomnet te verminderen. Van der Holst verdedigde zijn proefschrift cum laude op 24 februari bij de faculteit Electrical Engineering, terwijl Verhoeven op 7 mei zijn werk presenteert.

Wasmachine
De onderzoekers ontwikkelden binnen het innovatieproject Gebouwde Omgeving Elektrificatie (GO-e) een simulatietool waarmee netbeheerders verschillende scenario’s kunnen doorrekenen. Het project werd uitgevoerd in samenwerking met TNO en verschillende netbeheerders. ‘Je kunt denken dat het aanzetten van jouw wasmachine of warmtepomp er niet toe doet op het grote geheel, maar wij laten zien dat flexibel gedrag wel degelijk helpt om het stroomnet te ontlasten’, zegt Verhoeven.

De grootste problemen op het stroomnet doen zich voor in het hoog- en middenspanningsnet, dat gebruikt wordt om elektriciteit over lange afstanden te transporteren naar bedrijven en woonwijken. Die problemen merken consumenten ook in het laagspanningsnet. De elektriciteitsvraag groeit doordat steeds meer mensen elektrisch rijden, koken en verwarmen. Vaak gebeurt dit op dezelfde piekmomenten: tussen 7 en 9 uur ’s ochtends en tussen 17 en 20 uur ’s avonds.

2 instrumenten
Nederlandse netbeheerders gebruiken sinds een paar jaar als eerste in Europa 2 instrumenten om flexibiliteit mogelijk te maken. Bij capaciteitsbeperkingen wordt een dag van tevoren in overleg met de consument afgesproken dat deze tegen een vergoeding op bepaalde momenten wordt beperkt in de hoeveelheid stroom die hij kan afnemen.

Bij de zogenoemde redispatch geeft de gebruiker vooraf zelf aan wat hij nodig denkt te hebben. De netbeheerder kan dan doorgeven op welke momenten er minder of meer stroom gebruikt moet worden. Van der Holst bestudeerde hoe deze 2 instrumenten gecombineerd kunnen worden om congestie effectiever aan te pakken.

Complex samenspel
Van der Holst ziet het als een spel tussen netwerkbeheerders, elektriciteitsgebruikers en commerciële flexibiliteitsaanbieders. ‘Elke partij heeft eigen belangen, verwachtingen en informatie. Door hun interacties in een virtuele omgeving te simuleren, kunnen we strategieën onderzoeken die in echte netten moeilijk, kostbaar of risicovol zijn om uit te proberen’, legt hij uit.

De onderzoekers bekeken in een grote simulatiestudie wat het oplevert als beide instrumenten tegelijkertijd worden gebruikt. Daarnaast onderzocht Van der Holst hoe een netbeheerder kan omgaan met onzekerheid om zo tot een ideale combinatie van beide instrumenten te komen. ‘Er zijn vele factoren die invloed hebben op stroomgebruik en dat maakt het precies voorspellen complex. Met deze gereedschapskist hebben netbeheerders nieuwe mogelijkheden om de overbelasting van ons stroomnet beter te reguleren’, zegt hij.

Waarschuwing voor tarieven
Om flexibel gedrag bij de elektriciteitsgebruiker te stimuleren kan een netbeheerder ook financiële maatregelen nemen, zoals het inzetten van verschillende tariefsoorten. Verhoeven rekende verschillende scenario’s door met variabele contracten en tarieven. Uit zijn simulaties blijkt dat een combinatie van tarieven en de eerder genoemde capaciteitsbeperkende en redispatch-contractvormen in een aantal situaties leidt tot een betere spreiding van het stroomverbruik.

Verhoeven komt echter ook met een waarschuwing. ‘Wanneer je gebruikers financieel prikkelt om meer stroom tijdens daluren te gebruiken, kan dat in eerste instantie prima werken om overbelasting te beperken. Maar al snel loop je het risico dat het dal een nieuwe piek gaat worden. Oftewel: steeds meer mensen die op de goedkoopste momenten stroom gaan gebruiken. En onze simulaties laten zien dat we dan nog verder van huis zijn’, waarschuwt hij.

Blijven draaien
De 2 onderzoekers menen dat een tarief gekoppeld aan de hoogte en het tijdstip van het grootste energieverbruik – het gewogen piektarief – een robuustere manier zou kunnen zijn om het stroomverbruik gelijkmatiger over de dag te spreiden. Bovenal pleiten ze voor flexibiliteit, niet alleen van de elektriciteitsgebruiker maar ook van de netwerkbeheerder.

‘We lopen tegen steeds grotere problemen aan, daardoor moet er nu zeker actie ondernomen worden. Maar timmer de weg die we inslaan niet volledig dicht. We hebben te maken met een dynamisch systeem en daarom is het essentieel dat we aan de knoppen kunnen blijven draaien. En omdenken loont. Ieder huishouden dat een beetje schuift, kan op wijkniveau al veel helpen’, besluit Van der Holst.