SustainaWeekly - Slimmere netwerken voor een snellere transitie

Economie: De digitalisering van elektriciteitsnetwerken vertaalt zich in lagere bedrijfskosten, een hogere efficiëntie van de elektriciteitsproductie, minder netwerkverliezen en een langere levensduur van elektriciteitscentrales en netwerken. De huidige investeringen in de digitalisering van het elektriciteitsnet moeten echter tot 2030 verdubbeld worden om in 2050 netto-nulemissie te bereiken en er zijn ook een aantal uitdagingen om het net slimmer te maken, waaronder cyberbeveiliging en privacy.

Sector: De Internationale Maritieme Organisatie heeft haar strategie herzien om de uitstoot van broeikasgassen sneller terug te dringen. Het doel is om tegen 2050 of daaromtrent een broeikasgasemissieniveau van nul te bereiken door de koolstofintensiteit te verminderen en door meer technologieën, brandstoffen en/of energiebronnen te gebruiken die geen of bijna geen broeikasgassen uitstoten. Het nieuwe IMO-reductiepad is ambitieus vergeleken met de bestaande benchmarks voor een netto nuluitstoot, maar over de reductiemaatregelen op middellange termijn moet nog overeenstemming worden bereikt.

ESG in figures: In a regular section of our weekly, we present a chart book on some of the key indicators for ESG financing and the energy transition.

Slimmere netwerken voor een snellere transitie

• Slimme netwerken spelen een belangrijke rol in de energietransitie omdat ze de informatie- en elektriciteitsstroom optimaliseren om de betrouwbaarheid, efficiëntie en veiligheid van het systeem te handhaven.

• De digitalisering van elektriciteitsnetten vertaalt zich in lagere bedrijfskosten, een hogere efficiëntie van de elektriciteitsproductie, lagere netwerkverliezen en een langere levensduur van energiecentrales en netwerken.

• Het huidige niveau van investeringen in digitalisering van het elektriciteitsnet moet tot 2030 verdubbeld worden om in 2050 netto-nul-emissies te bereiken.

• Cyberveiligheid, privacy en verstoring van economische activiteiten zijn enkele van de uitdagingen die gepaard gaan met het slimmer maken van het elektriciteitsnet. Bij het evalueren van de digitalisering van energiesystemen is echter een holistische kosten-batenanalyse nodig, die rekening houdt met alle directe en indirecte aspecten die verband houden met het "slimmer" maken van het net.

Het elektriciteitsnet verwijst naar alle infrastructurele componenten die nodig zijn om elektriciteit op te wekken en te transporteren van de plaats waar het wordt geproduceerd naar de plaats waar de vraag (de belasting) zich bevindt. Deze infrastructuur omvat elektriciteitscentrales, elektrische substations die de spanning verhogen of verlagen, elektrische transmissienetwerken die de elektriciteit regionaal of tussen regio's transporteren, en het elektriciteitsdistributienetwerk om de elektriciteit bij de eindgebruikers te krijgen. Cruciaal in elektriciteitsmarkten is dat het aanbod te allen tijde moet overeenkomen met de vraag, anders kunnen er onderbrekingen of te veel stroom ontstaan en wordt de efficiëntie ondermijnd.

De energietransitie zal de elektriciteitsmarkt onvermijdelijk compliceren, omdat we voor de levering steeds meer zullen vertrouwen op intermitterende hernieuwbare bronnen, die qua plaats en capaciteit sterk verspreid zijn (bijvoorbeeld zonnepanelen). Bovendien zal de verwachte groei in vraag en aanbod van elektriciteit het elektriciteitsnet onder grotere druk zetten en een uitbreiding van de capaciteit en flexibiliteit ervan noodzakelijk maken. Dit gaat gepaard met de noodzaak om de netten ook te optimaliseren door gebruik te maken van de nieuwste digitale oplossingen die een belangrijke rol kunnen spelen in het netbeheer. De digitalisering van verschillende onderdelen van het elektriciteitsnet wordt meestal aangeduid als het "slimmer" maken van het net. Slimme netwerken zijn dan ook gebaseerd op geïntegreerde data- en energienetwerken die een tweerichtingscommunicatie en -controle van elektriciteit en informatie mogelijk maken om de elektriciteitsstroom te optimaliseren en de betrouwbaarheid, efficiëntie en veiligheid ervan te handhaven.

Deze publicatie richt zich op de rol van slimme netwerken in de energietransitie. We duiken in de verwachte voordelen van netwerkdigitalisering, de trends op het gebied van investeringen in slimme netwerken en we eindigen met enkele uitdagingen die gepaard gaan met de uitrol van slimme netwerken.

De voordelen van slimme netwerken

Digitale oplossingen dringen in een ongekend tempo door in elk aspect van ons leven. Het digitale tijdperk bracht meer en meer connectiviteit. We zijn getuige van een uitrol van nieuwe technologieën die het verzamelen van stroomgegevens vereenvoudigt. Hier kunnen veel voorbeelden worden genoemd, zoals het internet van de dingen (IoT) waarmee huishoudelijke apparaten op afstand kunnen worden gecontroleerd, slimme energiemeters die op afstand kunnen communiceren, bi-directionele uitwisseling van stroom tussen consumenten en elektriciteitsleveranciers (bi-directioneel opladen voor elektrische voertuigen bijvoorbeeld), de uitbreiding van smart grid-infrastructuur, energiebeheer voor gebouwen, software voor industrieel energiebeheer en software voor elektriciteitssystemen. Op die manier worden variabele hernieuwbare energiebronnen beter geïntegreerd, kan in realtime rekening worden gehouden met weersomstandigheden en wordt de uitrol van kleinschalige gedistribueerde energievoorziening, zoals zonnepanelen op daken, verder vergemakkelijkt. Nu opslag een grotere rol speelt in de energietransitie en een extra laag complexiteit aan het systeem toevoegt, zijn de voordelen van het digitaliseren van het elektriciteitsnet nog groter door het optimaliseren van de netcapaciteit en het coördineren van de systeemcomponenten. Al deze ontwikkelingen maken het mogelijk om gegevens in realtime te verzamelen, wat helpt om het net flexibeler en voorspelbaarder te maken. Het energieverbruik en de energieproductie kunnen bijvoorbeeld beter worden gepland, waardoor vraag en aanbod en het verkeer door het net in elke richting voorspelbaarder worden.

Al met al vertaalt het slimmer maken van de netten zich in lagere bedrijfskosten (minder verliezen bij het leveren van stroom door bijvoorbeeld monitoring op afstand), een hogere efficiëntie bij de elektriciteitsproductie, minder netwerkverliezen (minder frequentie van ongeplande uitval) en een langere levensduur voor energiecentrales en netwerken, zoals weergegeven in de grafiek aan de rechter kant. De grafiek aan de linker kant toont de regionale cumulatieve investeringen om het elektriciteitsnet "slimmer" te maken. De digitalisering van het elektriciteitsnet helpt dus om de energietransitie verder te stimuleren.

Hoe ver zijn we met het "slimmer" maken van het elektriciteitsnet?

Gezien de urgentie van de energietransitie worden netuitbreidingen en digitalisering een onvermijdelijke noodzaak. Dit wordt wereldwijd erkend door overheden, wat blijkt uit de voortdurende toename van investeringen in digitale infrastructuur sinds 2015, zoals te zien is in het links in het onderstaande figuur. Deze grafiek illustreert verder dat de uitrol van slimme meters en netwerk- en communicatietechnologieën meer dan de helft van deze investeringen vertegenwoordigt. Dit wordt verder benadrukt in de grafiek aan de rechter kant, waar netbeheerders het grootste aantal wereldwijde digitaliseringsprojecten voor netten hebben.

Volgens het IEA is er tot 2030 jaarlijks gemiddeld 600 miljard USD aan investeringen in elektriciteitsnetten nodig om op koers te blijven met Net Zero emissies in 2050. Dit betekent een verdubbeling van de huidige investeringen in slimme netwerken. Bloomberg schat de totale investeringen in digitalisering tot 2050 op USD 5,1 biljoen, waarvan 30% wordt besteed aan netbeheer.

Uitdagingen voor slimme netwerken

Net als elke andere technologie gaan de voordelen van slimme netwerken gepaard met uitdagingen. De eerste uitdaging heeft betrekking op cyberbeveiliging, aangezien een grotere afhankelijkheid van digitale technologieën gepaard gaat met een grotere kwetsbaarheid van het energiesysteem voor cyberaanvallen. De omgang met gegevens en informatie kan ook een uitdaging vormen voor de persoonlijke privacy bij een bredere integratie van digitale oplossingen in de energiesystemen. Bovendien gaat meer digitalisering gepaard met overloopeffecten op economische activiteiten. Digitalisering zal bijvoorbeeld sommige banen overbodig maken, maar ook nieuwe kansen creëren. Ten slotte kan digitalisering, ook al heeft het een positief effect op het verlagen van de energie-intensiteit en het verhogen van de efficiëntie, tegelijkertijd een rebound-effect teweegbrengen waardoor het energieverbruik toeneemt. Bijvoorbeeld, efficiëntere EV, in termen van oplaadtijd en afgelegde afstand, zou de stimulans om meer te rijden vergroten.

Om beter rekening te kunnen houden met de huidige of eventuele opkomende gevolgen van slimme netwerken, is inzicht in de effecten van digitalisering op consumententrends cruciaal. Om eventuele inconsistenties te beperken, is standaardisering bovendien essentieel voor de ontwikkeling van slimme netwerken. Bijgevolg is bij de evaluatie van de digitalisering van energiesystemen een holistische kosten-batenanalyse nodig die rekening houdt met alle directe en indirecte aspecten die verband houden met het "slimmer" maken van het net.