6 mei 2016 -
Afgaande op eigen onderzoeken en ontwikkelingen stelt DNV GL dat tien technologische trends op het gebied van materialen, wind- en zonne-energie, elektriciteitsopslag, datacommunicatie en vermogenselektronica een 'volmaakte storm' gaan veroorzaken.
Samen zullen deze trends de basis vormen voor een nieuwe energierealiteit en de bestaande elektriciteitssystemen transformeren.
De nieuwe energierealiteit: een combinatie van macro- en micro-elementen
De huidige elektriciteitssystemen zijn ontworpen en gebouwd rondom een aantal grote energiecentrales en passieve componenten. Maar dat gaat veranderen. De komende tien jaar zal het energielandschap zich gaan ontwikkelen tot een hybride netwerk met groot- en kleinschalige elementen: grootschalige duurzame energiecentrales en super gridsvoor energietransport over grote afstanden, en micro grids en energieproducerende gebouwen waarbij eindgebruikers een actieve rol spelen.
Duurzame energie
Duurzame energieopwekking wordt niet alleen een veilige en rendabele investering, maar zal ook een doorslaggevende rol spelen bij het bouwen van nieuwe energiecentrales. Markten zijn zich inmiddels al aan deze realiteit aan het aanpassen. Daarnaast zullen transmissie en distributienetten steeds vaker worden aangestuurd met behulp van software. Veel elektrische technologieën en toepassingen, zoals warmtepompen, elektrische voertuigen, zonnepanelen en accu's, worden geintegreerd in ICT-systemen in gebouwen. Deze gebouwen verbruiken niet alleen energie, maar ze produceren het ook. Dankzij de digitalisering en automatisering kunnen deze gebouwen elektriciteit opwekken en tegelijkertijd bijdragen aan de stroomkwaliteit en de balanshandhaving binnen complexe energienetwerken. Deze vorm van flexibiliteit, waar binnen het elektriciteitsnet in toenemende mate behoefte aan is, wordt in de toekomst eenvoudig beschikbaar via de massamarkt.
Tot slot zal energie verder gepersonaliseerd worden, waardoor eindgebruikers meer inzicht hebben in de herkomst en prijs van hun elektriciteitsvoorziening. Waarom? Consumenten willen, aangemoedigd door digitale platforms, kunnen kiezen en de controle houden over de energie die ze dagelijks verbruiken. De technologie die dit mogelijk maakt, is inmiddels klaar voor gebruik.
De top tien technologische trends die de basis vormen voor een nieuwe energierealiteit:
1. De elektrificatie van de energievraag zorgt ervoor dat de energie-efficiency en betrouwbaarheid toeneemt. We zijn een eeuw geleden begonnen met de elektrificatie van onze spoorlijnen en inmiddels zijn er ook steeds meer elektrische auto's en vrachtwagens. Daarnaast draagt elektrisch verwarmen bij aan de efficiency, omdat nu op grotere schaal warmtepompen worden ingezet in plaats van andere verwarmingssystemen op gas of olie en systemen voor rechtstreekse elektrische verwarming.
2. Nieuwe materialen binnen de energiesector zoals grafeen voor zonnepanelen, hybride zonnecellen en halfgeleiders met grote band gap voor inverters leiden ertoe dat de betrouwbaarheid, prestaties en efficiency van de volgende generatie zonnepanelen en elektriciteitsnetten worden verbeterd.
3. De digitalisering zorgt ervoor dat we sneller over meer en betere gegevens beschikken. Daarnaast neemt de rekenkracht toe en wordt de communicatie tussen alle elementen in het elektriciteitssysteem verbeterd. Hierdoor kunnen het ontwerp, de planning en de werking van assets op het gebied van wind- en zonne-energie, transmissie, distributie en elektriciteitsverbruik worden geoptimaliseerd. De onderhoudskosten voor windturbines en windturbineparken worden lager. Daarnaast kunnen demand response-programma's, waarbij klanten de vraag tijdens piekmomenten vrijwillig kunnen beperken, beter worden afgestemd op de afzonderlijke en veranderende behoeften van de klant.
4. Windenergie: groter en slimmer. Windturbines worden steeds groter en zijn voorzien van lichtgewicht, flexibele rotorbladen en aerodynamische gondels. De aerodynamische gondels, innovaties op het gebied van transmissiesystemen, nieuwe sensoren en slimme besturingssystemen zorgen ervoor dat de nieuwe windturbines de beschikbare wind beter kunnen verwerken en dat er beter kan worden ingespeeld op de vraag in het elektriciteitsnet.
5. Meer dan 30 ontwikkelingen op het gebied van zonne-energie leiden ertoe dat de kosten van zonnepanelen in de komende tien jaar met tot wel 40 procent afnemen. Uit de leercurve voor zonnepanelen blijkt dat de prijs van een module bij elke capaciteitsverdubbeling met 20 procent afneemt. In 2025 zullen zonnepanelen in vele delen van de wereld de goedkoopste vorm van elektriciteit zijn.
6. De elektriciteitsopslag zal worden geoptimaliseerd voor drie ontladingstijden: grootverbruik, systeemondersteuning en "achter de meter." Mogelijke technologieën zijn chemische batterijen voor het opslaan van zonne-energie voor consumenten, technologieën met hoog vermogen voor systeemondersteuning op systeemniveau en slimme software in batterijen om deze optimaal te kunnen gebruiken.
7. Twee richting communicatie bij Demand Response Management (DRM) speelt in op de veranderende omstandigheden bij klanten om zo de grote nadelen van de twee meest gebruikte vormen van demand response weg te nemen. Bij de eerste vorm beheren energiebedrijvenhet programma en wordt er geen rekening gehouden met lokale omstandigheden en veranderende klantbehoeften. Deze vorm kan dan ook als opdringerig worden ervaren. Bij de tweede vorm wordt de vraag automatisch aangepast op basis van de reactie van consumenten op prijsprikkels. Vanuit het oogpunt van de systemen is deze vorm van demand response minder betrouwbaar en beheersbaar.
8. Slimme, energieproducerende gebouwen. Bij het idee van een slim energieproducerend huis is zonne-energie de belangrijkste energiebron. Door systemen toe te voegen die flexibiliteit in het energiegedrag mogelijk maken, zoals batterijen voor de opslag van elektriciteit, warmtepompen, airconditioning en oplaadpunten voor elektrische voertuigen, kan het energieverbruik verder worden geoptimaliseerd met slimme thermostaten. Met slimme meters kan deze flexibiliteit worden gemeten en worden omgezet in geld. Hoewel ontwikkelingen op het gebied van zonne-energie en energieopslag erop lijken te wijzen dat gebouwen steeds vaker 'los van het netwerk' in hun eigen energie voorzien, is de kans groter dat het tegenovergestelde gebeurt. Gebouwen kunnen uitgroeien tot energieknooppunten, die van onschatbare waarde zijn voor de benodigde flexibiliteit in elektriciteitsnetten.
9. Zelfdenkende elektriciteitsnetten. Elektriciteitsnetten zullen in de toekomst zichzelf reguleren en worden voorzien van functies om zelfconfiguratie mogelijk te maken. Zo kunnen netwerken zelf de robuustheid en reductieverliezen reguleren, aanpassingen doorvoeren om spanningsschommelingen op te vangen en verstoringen beperken met behulp van zelfoptimalisatie. Deze ontwikkeling zal echter weer andere uitdagingen met zich meebrengen, onder andere met betrekking tot het garanderen van de veiligheid en betrouwbaarheid van het systeem. Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, worden nieuwe modelleringstechnieken voor het ontwerpen, testen en controleren van het netwerkbeheer op systeemniveau ontwikkeld.
10. Hybride elektriciteitsnetten. Om de groei van het aandeel duurzame energie mogelijk te maken, moet elektriciteit over steeds langere afstanden worden gedistribueerd. De goedkoopste oplossing op dit gebied is te vinden in HVDC (High Voltage Direct Current). Bestaande AC-elektriciteitsnetten zullen zich ontwikkelen tot hybride elektriciteitsnetten, die worden gedefinieerd als de toevoeging van steeds meer HVDC-aansluitingen binnen en tussen AC-elektriciteitsnetten. Op deze manier ontwikkelen elektriciteitsnetten zich tot een combinatie van AC-netwerken en goed beheersbare DC-systemen.
