|
 Smart grid Een smart grid is een intelligent elektriciteitsnetwerk, waarbij de vraag en het aanbod van elektriciteit op elkaar worden afgestemd.
Het conventionele elektriciteitsnet (opgezet in 1886), is eendimensionaal. Het heeft een zender (de energiecentrales) en een ontvanger (de consumenten). Het elektriciteitssysteem is vraaggestuurd wat wil zeggen dat de vraag naar elektriciteit bepaalt hoeveel elektriciteit de energiecentrale (meestal dmv verbranding van fossiele brandstof) opwekt. Het is een hiërarchisch systeem, aan de top staat de elektriciteitsproductie die gestuurd wordt door het verbruik op dat moment. Het conventionele systeem kent weinig opslagmogelijkheden in de vorm van oplaadbare batterijen of aanverwante technieken.
Duurzame energie wordt veelal opgewekt door externe omstandigheden als zon en wind: de productie vindt plaats onafhankelijk van de vraag. De hoeveelheid zon en wind bepalen de productie van de elektriciteit waardoor er soms te veel en soms te weinig geproduceerd wordt. Dit is afhankelijk van de hoeveelheid zon of wind die op dat moment aanwezig is. Voor een stad of landbouwgebied zou deze situatie niet werken omdat een tekort aan elektriciteit ernstige gevolgen kan hebben voor de dieren op de boerderij of de ziekenhuizen in de stad.Om met deze flucturerende energie stroom om te gaan is een slim systeem nodig, een Smart Grid.
Het smart grid moet gebruik maken van data van de consumenten (huishoudens, fabrieken, kantoren, treinen, etc) en van de energieleveranciers zoals de windmolens, zonne energie panelen en energiecentrales om de de vraag en het aanbod van energie op elkaar af te stemmen. Er mag nooit een tekort ontstaan van energie maar er mag ook nooit een overschot aan energie zijn omdat anders het elektriciteit netwerk overbelast zou raken en er schade zou kunnen ontstaan.
Er zijn drie basisonderdelen nodig om met flexibiliteit in de energiebehoefte en opwekking om te gaan;
1. Opslag van energie,
2. momentane opwekking.
3. Slim energiesysteem
1, Opslag van energie klinkt makkelijker dan het in praktijk is.Al in de 18e eeuw werd de batterij uitgevonden, en bestaat dus al heel lang als energie opslag. Maar het is in de jaren daarna nooit echt goed gelukt om grote hoeveelheden energie op te slaan zonder dat er veel energie verloren gaat in dat proces. Er zijn een aantal Energieopslagtechnieken ontwikkeld. Wereldwijd gebeurt 99% van de energieopslag in pompcentrales. Dit zijn waterkrachtcentrales die bij elektriciteitsoverschot water van een lager naar een hoger gelegen spaarbekken pompen. Bij tekort aan elektriciteit stroomt het water terug en drijft het Francisturbines met generatoren aan die energie opwekken. De pompcentrales kunnen makkelijk grote hoeveelheden energie opslaan maar zijn weinig energie efficiënt, er gaat veel energie verloren bij het omhoog en naar beneden laten stromen van het water. Een van de andere technieken waar aan gewerkt wordt is het omzetten van water in waterstof en zuurstof waarbij de waterstof op een later moment, als de behoefte aan energie groot is, verbrand kan worden. Een derde techniek is het schakelen van batterijen. In de Johan Cruijff Arena worden 147 auto accu’s aan elkaar gekoppeld om de niet gebruikte energie van de zonnepanelen op te slaan. Het opslaan van energie in batterijen is veel energie efficiënter dan bijvoorbeeld de opslag via waterstof of pompcentrales. Alleen is de investering om accu’s op grote schaal te gebruiken enorm groot en wordt dit in de praktijk nog weinig gedaan.
2, Er moet altijd aan de behoefte van energie op het moment kunnen worden voldaan, er mag nooit een tekort ontstaan. Dit kan door middel van de opgeslagen energie zoals in punt 1 beschreven in te zetten. Zodra er een grote behoefte aan energie is, worden de batterijen of andere opslagmethodes gebruikt om energie uit te halen en zodra de behoefte minder is worden de accu’s weer opgeladen. Op die manier kan er flexibel met de energiebehoefte worden omgegaan. Maar het kan ook door de traditionele energiecentrales in te zetten wanneer er piekmomenten zijn. In de huidige situatie (2022) zal het altijd nodig zijn om fossiele energiecentrales in te zetten omdat de hoeveelheid opgewekte energie uit wind en zon niet toereikend is voor de gemiddelde Nederlandse energiebehoefte, laat staan in de piekmomenten.
3, Een slim energiesysteem is nodig om te voorkomen dat er overbelasting of energie tekort ontstaan. Zo een slim energiesysteem wordt een Smart Grid genoemd, waarbij het Smart gedeelte op computer intelligentie slaat en het Grid gedeelte op de fysieke infrastructuur van opwekking en leidingen die de energie opwekken en naar de consumenten brengen. De computer intelligentie moet er voor zorgen dat de balans van vraag en aanbod in evenwicht blijft. Het systeem moet voorspellen wat de energiebehoefte van de volgende week, volgende dag en het volgende uur is om zo goed mogelijk op de situatie in te spelen. Daarbij moet het apperaten de opdracht kunnen geven om op dalmomenten de batterijen te laten opladen, bijvoorbeeld dat de elektrische auto in de avond ipv overdag wordt opgeladen. Omdat er veel zonnepanelen en windmolens zijn die opwekken en veel apparaten die energie gebruiken en opgeladen moeten worden, wordt het functioneren van het Smart Grid zeer complex. Bijna alle ontwikkelingen in de Smart Grid gaan richting kunstmatige intelligentie (AI) om het systeem optimaal te laten functioneren. De kunstmatige intelligentie kan automatisch ingrijpen op het systeem wanneer dit nodig is zodat er geen te kort of te veel aan energie ontstaat.
Uit welke bronnen maken we in Nederland elektriciteit? Voor het opwekken van elektriciteit gebruiken we vooral fossiele bronnen zoals aardgas. Het gebruik van hernieuwbare bronnen groeit en was in 2019 groter dan het gebruik van kolen.
2019 Energiebronnen:
Kernenergie 3%
Zon en Wind, Biomassa 18%
Aardolie 5%
Steenkool 14%
Aardgas 59%
Hoe is het gebruik van energie in Nederland verdeeld over sectoren?
De industrie en het gebruik in woningen en gebouwen (gebouwde omgeving) zijn de grootste energiegebruikers, de landbouw is wat betreft energiegebruik een kleine sector.
Landbouw 6%
Mobiliteit 22%
Gebouwde omgeving 28%
Industrie 44%
|
