Duitsland haalt tegenwoordig ongeveer een kwart van zijn elektriciteit uit duurzame energiebronnen. Inmiddels blijken daar schaduwkanten aan te kleven. In plaats van klakkeloos het kostbare Duitse model over te nemen, doet Nederland er goed aan eerst lering te trekken uit de ervaringen van pioniers.
De technische en economische integratie van elektriciteit afkomstig van windmolens en fotovoltaïsche zonnepanelen legt een onderschatte dynamiek in de Europese stroomnetwerken en energiemarkten bloot. Op internationale schaal wordt dat geïllustreerd door curieuze marktbewegingen. Zo zijn in Frankrijk de energieprijzen al meerdere malen negatief geweest (met andere woorden: afnemers krijgen geld toe). De reden daarvoor was een enorme toevloed van zonne-energie uit Italië en Duitsland.
Maar ook op plaatselijke schaal tekenen zich onverwachte uitdagingen af. Op het Duitse platteland bedraagt het overschot aan ‘groene’ energie soms 1000 procent. Er wordt dan tien keer zoveel energie geproduceerd als verbruikt. Een vaak toegepaste manier om zulke situaties het hoofd te bieden is het verbeteren van het netwerk, waardoor de overtollige energie naar andere gebieden kan worden afgevoerd. Maar in de zomer blijkt er zelfs in de grotere steden overdag onvoldoende vraag naar al deze groene stroom. Het gevolg is dat stroomoverschotten steeds vaker tegen dumpprijzen aan buurlanden worden verkocht.
AI verbetert hoekschop
Kunstmatige intelligentie kan voetbaltrainers helpen bij het verbeteren van hoekschoppen. Experts vinden de AI-suggesties voor hoekschopopstellingen i ...
Als die ontwikkeling zich voortzet, zal in 2020 de gezamenlijke lengte van de daartoe vereiste extra stroomkabels alleen al in Duitsland de afstand tussen de aarde en de maan bedragen. Bovendien vormt het geen oplossing voor het ondervangen van de wisselvallige aard van zonne- en windenergie. Naarmate de afhankelijkheid daarvan in alle Europese landen toeneemt, zal dat probleem alleen maar nijpender worden. Dat kan er bijvoorbeeld toe leiden dat in de avonduren, wanneer er geen zonne-energie beschikbaar is, de stroomvoorziening serieus in gevaar kan komen. Er zijn zelfs situaties denkbaar waarin duurzame bronnen het volledig laten afweten.
We blijven dus nog altijd conventionele energiecentrales (kolen, gas of nucleair) nodig hebben om de stroomvoorziening te garanderen en black-outs te voorkomen. Door 25 procent van hun stroomproductie uit duurzame bronnen te halen, onderschatten de Duitsers de dynamiek van netwerken en energiemarkten – evenals de ontzagwekkende omvang van de uitdaging om duurzame bronnen in de energievoorziening te integreren.
Om de specifieke eigenschappen van wind- en zonne-energie in het netwerk in te passen, zijn aanpassingen van de lokale netwerken nodig. Dat vereist een belangrijke paradigmaverschuiving: energie moet voortaan niet alleen over afstand, maar ook over tijd worden gedistribueerd. Met andere woorden: toekomstige elektriciteitsnetwerken moeten energie kunnen opslaan voor later gebruik. Energieopslag voor gebruik op korte termijn kan mogelijk in lithium-ionaccu’s. Voor meer langdurige opslag kan duurzaam opgewekte stroom worden omgezet in bijvoorbeeld waterstof of methaan. Om het netwerk zo weinig mogelijk te belasten, moet de opslag zo lokaal mogelijk plaatsvinden, waaronder in huishoudens.
De integratie van decentrale opslag is niet alleen een kwestie van technologie maar ook van regelgeving en marktregulering. Die moet bovendien stimuleren dat de consumptie meer afgestemd raakt op de productie, zodat een piek in de productie van zonne- en windenergie gevolgd wordt door een piek in de vraag. Dat is mogelijk door de introductie van zogeheten smart-grids. Overigens wijst onderzoek uit dat wanneer de energieproductie de afname al te zeer overtreft, het stilleggen van een deel van de productie rendabeler kan zijn dan het opslaan van alle op dat moment overtollige energie.
Een andere belangrijke vraag is hoe de overgang naar duurzame energiebronnen kan worden gestimuleerd. Daarbij moet niet uitsluitend worden gekeken naar de vergoeding die burgers en bedrijven ontvangen wanneer ze energie leveren aan het net. In Duitsland bestaat een wettelijk geregeld vast tarief dat geen rekening houdt met de actuele situatie van het netwerk en de markt.
Wie investeert in zonne- en windenergie wordt dus niet geconfronteerd met risico’s die kleven aan afnamegarantie en prijs. Zoals gebleken is in landen met een relatief grote productie van zonne- en windenergie, werkt een dergelijke stimuleringsmaatregel aanvankelijk goed. Maar de overgang naar een meer markt- en netwerkgeörienteerd stelsel wordt er juist door bemoeilijkt.
Het Nederlandse Energieakkoord vormt een interessante mijlpaal in de transitie naar een duurzame energievoorziening. Maar de echte doorbraak vindt pas plaats wanneer er niet alleen steeds meer duurzame bronnen, maar ook meer ‘distributie in de tijd’ aan het systeem wordt toegevoegd.
Stefan Nykamp werkt voor de Duitse netwerkbeheerder Westnetz. Onlangs promoveerde hij aan de Universiteit Twente.