Tig mogelijkheden om netcongestie te omzeilen met zonne-energieprojecten

Basics netcongestie

We starten met de basics over netcongestie. Er zijn twee typen congestieproblemen:

1. Congestie in verdeelstations: dit betekent dat
   • de maximale capaciteit van het verdeelstation is bereikt,
   • en er zijn geen velden (aansluitingen) meer beschikbaar zijn om een nieuwe kabel op aan te sluiten.
2. Congestie op de middenspanningskabel: dit betekent dat de capaciteit of dikte van de kabel onvoldoende is voor het totaal aan energie dat er aangeboden wordt.

Voor beide typen congestieproblemen zijn structurele oplossingen nodig. Uiteindelijk moet de infrastructuur uitgebreid en beter ontworpen worden, maar dat vergt tijd. Intussen heeft de ACM het codebesluit congestiemanagement nog voor dit jaar al aangepast, zodat er meer flexibiliteitsdiensten mogelijk zijn. Maar er zijn ook andere oplossingen nodig.

Oplossingen voor netcongestie

Hieronder zetten we de oplossingen uit de onderzoeken van RVO op een rij. Ze vallen binnen de huidige juridische kaders, zijn financierbaar en verzekerbaar. Bovendien zijn ze goed schaalbaar en/of herhaalbaar. Je kunt ze dus gelijk inzetten.

We hebben de oplossingen onderverdeeld in de categorieën ‘outputbeperking’, ‘sturen achter de meter, ‘lokale verbruiksafspraken’ en ‘power-to-X’.

Oplossingscategorie 1: outputbeperkingen
 

1a) Een andere opstelling van zonnepanelen kiezen

Twee mogelijkheden:

Oost-west
Zonneparken kunnen in plaats van de gebruikelijke zuidoriëntatie ook oost-west opgesteld worden. Dit levert per wattpiek (Wp) minder energie op, maar er kan per vierkante meter wel meer vermogen geplaatst worden. Belangrijker nog: het opwekprofiel is beter verspreid over de dag. Daarnaast komen vraag en aanbod beter met elkaar overeen.
 

Verticaal oost-west
Dit is een extreme vorm van een oost-westopstelling, want het gaat hier om dubbelzijdige panelen die verticaal opgesteld worden. Dit levert hogere stroompieken in de ochtend en avond. En juist op het middaguur, als zuidopstellingen gloeien, brengen panelen in deze opstelling heel weinig op. Dat maakt dat ze ideaal te combineren zijn met het opwekprofiel van zonnepanelen in een zuid-opstelling. Zuidpanelen pieken rond de middag, verticaal oost-west het begin van de ochtend en eind van de middag – zie onderstaande afbeelding.

​​​​​​Door zonnepanelen verticaal te plaatsen, is er bovendien veel ruimte om de grond ook voor andere doeleinden te gebruiken, zoals veeteelt of akkerbouw.
 

1b) Een lagere output instellen

Ook dit kan op verschillende manieren:

Omvormer onderdimensioneren
Van origine werden omvormers altijd zo uitgevoerd dat ze 100% van het piekvermogen aan zouden kunnen. Door omvormers te onderdimensioneren – oftewel te klein uitvoeren – zodat maximaal 70% van het piekvermogen verwerkt kan worden. Hierdoor zijn de omvormers minder duur en wordt het elektriciteitsnet minder belast op piekmomenten.

Een stroompiek hoger dan deze 70% komt doorgaans ook maar 2% van de zonne-uren per jaar voor. In een congestiegebied had een deel van die energie toch niet teruggeleverd kunnen worden, waardoor deze aanpassing maar beperkte negatieve invloed heeft op de terugverdientijd van de zonnepaneleninstallatie.
 

Passief curtailment / aftoppen  
In plaats van te werken met kleinere omvormers, stel je qua hardware 100% gedimensioneerde omvormer zo in dat deze maximaal 70% vermogen door laat. Je hebt hierdoor hetzelfde effect als bij onderdimensioneren. Maar omdat de instellingen weer terug kunnen draaien, kun je het vermogen later weer op 100% zetten. Bijvoorbeeld als er geen congestie meer is of als je een andere oplossing gaat toepassen, zoals batterijen.

Dynamisch curtailment  
Bij dynamisch curtailment stel je het outputvermogen op het maximaal of gewenst vermogen in, maar kan hij door de netbeheerder in geval van congestie worden ‘afgeknepen’. Hierdoor wordt overbelasting op krappe momenten voorkomen, maar kan bij voldoende capaciteit het net wel volledig gebruikt worden.
 

Oplossingscategorie 2: Sturen achter de meter
 

2a) Verschillende opwekinstallaties koppelen

Twee mogelijkheden:

Cable pooling
Omdat de opwekpieken van windmolens en zonnepanelen zowel op jaar- als dagbasis zelden op hetzelfde moment zijn, kun je voor de installaties van een molen en een zonnepark gebruikmaken van dezelfde kabel en hetzelfde verdeelstation. Dit heet cable pooling. Het windpark geldt dan als basis en de zonnepanelen als aanvulling, dit omdat voor windmolens een grotere netaansluiting nodig is. Op de zeldzame momenten dat wind en zon wel te veel leveren kan er met dynamisch curtailment bijgesteld worden.
 

Infra pooling
Infra pooling is het direct aansluiten van de opwekinstallatie op het hoogspanningsnetwerk van Tennet. Dit gaat via een gesloten distributiesysteem. Deze oplossing is alleen mogelijk bij aansluitingen groter dan 100 megawatt (MW) en gaat daarom niet snel op voor losse zonneparken. Wel is hij toepasbaar bij een combinatie van verschillende zon- en/of windparken.

Infrapooling lijkt daarmee op cable pooling, maar bij het terugleveren werk je niet samen met een regionale netbeheerder omdat het publieke middenspanningsnet niet wordt gebruikt. Het verzamelde vermogen gaat namelijk direct naar het hoogspanningsnet.
 

2b) (Verschillende) verbruiker(s) koppelen

Als je een opwekinstallatie achter de meter plaatst, op een plek waar stroom veel wordt verbruikt, wordt een groot deel van de opgewekte energie lokaal gebruikt. Op die manier is er minder tot geen capaciteit op het algemene elektriciteitsnet nodig om de opgewekte stroom op te zetten. Dit kun je op verschillende manieren vormgeven.

Gebruikmaken van dezelfde kabel als grootverbruiker
Als er gebrek aan netcapaciteit is, is het mogelijk om met een grootverbruiker in de buurt af te spreken dat je voor jouw opwekinstallatie dezelfde kabel gebruikt. Op het moment dat de grootverbruiker stroom gebruikt, kan de energie dan meteen daar naartoe. Als er geen vraag is, wordt de kabel niet gebruikt en wordt er teruggeleverd op het net, waar geen extra kabel nodig is. 
 

Koppelen van verbruikers
Is er veel meer opwek dan het lokale verbruik? Je zou ook afspraken kunnen maken met meerdere lokale verbruikers over het delen van de opwekinstallatie en de aansluiting. Bijvoorbeeld met buren op een bedrijventerrein. Denk na over welke verbruikers samen grotendeels overlappen met het opwekprofiel. Daarna kunnen de verbruikers van energie worden voorzien, wel met wat meters voor de administratie.
 

Elektrificatie van de lokale energievraag
Misschien bestaat de lokale energievraag nog deels uit aardgas of warmte. Wellicht kan deze vraag geëlektrificeerd worden en ook aangesloten worden op de zonne-installatie. Dit is een vorm van power-to-X (zie hieronder bij 4). Met deze oplossing verbruik je een groter deel van de opgewekte zonnestroom direct en je stuur je minder het elektriciteitsnet op, waardoor je het net minder belast.  

Load shifting
Dit houdt in dat je het verbruiksprofiel van de lokale gebruiker zo aanpast, dat deze beter aansluit op het opwekprofiel. Oftewel welke energievragende processen kunnen naar voren of achter worden geschoven om overeen te komen met de zonnepiek. Zoals verwarming en koeling eerder aanzetten in plaats van wachten tot de thermostaat vraagt om een aanpassing.

Oplossingscategorie 3: lokaal verbruiksafspraken maken

Drie mogelijkheden:

Lokale flexibiliteitsmarkt
Bij gebrek aan ruimte op een verdeelstation, kunnen lokale grootverbruikers en opwekkers virtueel met elkaar gepaard worden. Dit houdt in dat de netbeheerder proactief de vraag naar stroom bij grootgebruikers afstemt op een groot aanbod van duurzame stroom dat eraan komt. Dit gebeurt in samenwerking met een aggregator.

Zo kan er bijvoorbeeld voor gekozen worden om in een koelhuis de koeling al wat eerder in te schakelen dan normaal – al voordat de temperatuur de maximumwaarde heeft bereikt – als er een overschot aan duurzame elektriciteit beschikbaar is. Zo wordt de opgewekte elektriciteit direct lokaal benut en hoeft het net er niet mee belast te worden.

Congestiemanagament met GOPACS
Grid Operators Platform for Congestion Solutions (GOPACS) is het platform waar netbeheerders samenwerken om congestie op te lossen. Vanuit het landelijke platform kan samen worden gewerkt met intraday marktplatforms voor de daghandel van energie.

Zo kunnen de netbeheerders aan verbruikers en opwekkers vragen om te schuiven met hun energievraag en -aanbod, zodat ze beter op elkaar afgestemd worden. Voor opwek betekent dit vaak afknijpen of opslaan. Doordat dit in combinatie met dagtarievenhandel plaatsvindt, kan er aan verdiend worden.

Opweklocatie afstemmen met netbeheerder
Wil je een wind- of zonnepark gaan ontwikkelen, maar ben je niet gebonden aan een specifieke locatie? Dan is het handig om ruim van tevoren contact op te nemen met de netbeheerder. Die helpt dan met zoeken naar een locatie waar nog geen sprake is van capaciteitstekort.

Oplossingscategorie 4: peakshaving & power-to-X

Door een vorm van energieomzetting achter de meter te plaatsen, kun je overschotten aan opgewekte elektriciteit opslaan. Het omzetten van (overschotten) elektrische energie in een andere vorm van energie noemen we power-to-X. De X staat voor een andere vorm van bruikbare energie, omdat het in relatie tot de congestieproblematiek niet uitmaakt waar je het in omzet. Dit in tegenstelling tot curtailment waar de energie verloren gaat.

Als je deze omzetting doet door de onleverbare piek af te snijden en later weer terug te leveren, heb je het over peakshaving. Je kunt hiervoor batterijen of waterstof inzetten. De stroom wordt later alsnog terug aan het net geleverd op een moment dat er geen congestie is. Andere vormen van energie – denk aan warmte en koelte – kunnen na opslag voor andere processen worden ingezet.

Er zijn vier voor de hand liggende vormen van power-to-X:

Batterij (peakshaving)
Dit is het aansluiten van batterijcapaciteit achter de meter. Met de batterij wordt elektriciteit uit het zonnepark opgeslagen als er te weinig capaciteit is. Als de batterij groot genoeg is, kan daardoor de netaansluiting tot wel 55% van het normaal gesproken vermogen blijven.

Naast het beperken van het maximale leververmogen – met beperkte verliezen door opslag van opwek – kan de batterijcapaciteit ook gebruikt worden op de regel- en reservemarkt van het landelijke net.

Waterstof
Met behulp van elektrolysers kunnen we energieoverschotten omzetten in waterstof. De waterstof kan voor dag- en seizoensopslag gebruikt worden. Bij vraag kan de waterstof weer terug omgezet worden in stroom en op het elektriciteitsnet geleverd worden. Dit gebeurt met een waterstof-warmtekrachtkoppeling of ‘brandstofcel’. Ook kan de waterstof voor andere doeleinden in de aankomende waterstofeconomie gebruikt worden.

Elektrische voertuigen (EV's)
Dit is het gebruikmaken van lokaal stuurbare opslagcapaciteit in auto’s. Met een groot genoege vloot van EV's kan men de overschotten lokaal opvangen. Wanneer vehicle-to-grid ook gebruikelijker wordt, kan een pool EV's ook eventuele pieken in verbruik opvangen.

Warmte/koude
Met een warmtepomp of ander extractieproces kan warmte of koude gebufferd worden in een lokale opslag zoals een warmte-koudeopslag (WKO). Dit is slimmer dan warmte of koude maken met een elektrisch apparaat, omdat warmte en koude meestal goedkoper is dan stroom en er niet altijd genoeg groene stroom beschikbaar is. De energie kan ook direct ingevoed worden op een warmte- of koudenet.