Het elektriciteitsnet raakt steeds voller. Door de elektrificatie van de energievraag, het toenemende aantal batterijen en de groeiende hoeveelheid beschikbare zonne-energie zijn er steeds meer momenten waarop het Nederlandse elektriciteitsnet op sommige plekken niet alle vraag- en aanbod aankan. Het gevolg: netcongestie. Netcongestie is echter naast een probleem ook de aanjager van een boel innovaties op het gebied van duurzame energie. Technologische ontwikkelingen, aangewakkerd door netcongestie, bieden nieuwe kansen voor de groei van de solarsector.

Netcongestie kan op verschillende manieren optreden. Over het algemeen is netcongestie drukte op het elektriciteitsnet waardoor er onvoldoende capaciteit is om met deze drukte om te gaan. Deze drukte op het net zorgt voor onbalans. Onbalans ontstaat door te veel aanbod aan stroom door bijvoorbeeld een zonnige, winderige zomerdag waardoor er heel veel aanbod is aan duurzame energie en maar weinig vraag om deze af te nemen. De prijs voor elektriciteit daalt hierdoor en kan zelfs negatief worden.

Netcongestie kan ook lokaal optreden wanneer er in een wijk veel zonnepanelen zijn die allemaal gelijktijdig hun stroom op het net kwijt willen. Het net kan de hoeveelheid stroom niet aan waardoor de spanning enorm kan oplopen. Omvormers reageren hierop door uit te schakelen of door de productie af te schalen.

Daarnaast speelt er ook netcongestie aan de vraagkant. Er zijn momenteel wachtrijen voor commerciële aansluitingen. Dit betekent dat bedrijven moeten wachten tot een nieuwe aansluiting of een zwaardere aansluiting kan worden gerealiseerd. De oorzaak hiervan is ook de beperkte capaciteit op het bestaande elektriciteitsnet.

Om de klimaatdoelstellingen te behalen zullen elektrificatie en de groei van zonnestroom een belangrijke rol blijven spelen in de energiemix. Het planbureau voor de leefomgeving (PBL), stelt in de Klimaat- en Energieverkenning 2024 (KEV) daarom dat er naar verwachting 29,6 terawattuur aan elektriciteitsproductie afkomstig is van zonnepanelen in 2030. In 2024 was dit ongeveer 23 terawattuur.

Energiebronnen als zon en wind zijn minder stabiel dan uit fossiele brandstoffen en zullen daarom voor meer fluctueringen op het net zorgen. Om hier mee om te kunnen gaan moeten het net en de gebruikers kunnen meebewegen en zal dus moeten flexibiliseren. Maar het allerbelangrijkste om de energietransitie te kunnen waarborgen blijft het uitbreiden van de netten.

Uitbreiding elektriciteitsnet
Netbeheerders zijn verantwoordelijk voor de uitbreidingen en het onderhoud van het elektrciteitsnet in Nederland. Met man en macht wordt er gewerkt aan het aanleggen van nieuwe, dikkere kabels, het bouwen van nieuwe hoogspanning stations en andere infrastructuur om ervoor te zorgen dat de alsmaar groeiende vraag naar elektriciteit kan worden voorzien. Hans-Peter Oskam, Directeur Beleid & Energietransitie bij Netbeheer Nederland, legt uit wat hier allemaal voor nodig is.

Oskam: “Onze primaire inzet om netcongestie op te lossen is bouwen, bouwen, bouwen. Wij hebben naar schatting in 2024 8,4 miljard euro geïnvesteerd in het Nederlandse elektriciteitsnet. Dat doen wij voor de markt en voor de burgers zodat zij door kunnen met de verduurzaming van Nederland.”

Het bijbouwen van nieuwe infrastructuur gaat volgens Oskam zeer goed. Oskam: "Ik ben ontzettend trots dat we meer nieuwe netten aanleggen dan ooit tevoren. We bouwen meer en we bouwen sneller dan we tien jaar geleden voor mogelijk hielden. Dat is een enorme prestatie, mogelijk gemaakt door duizenden collega’s die samenwerken met vele installateurs en bouwbedrijven. Het aantal projecten en busjes op straat is exponentieel gegroeid. En toch is het nog niet genoeg; we moeten de komende jaren minstens 50 procent tot zelfs twee keer zo snel groeien. Onze investeringen zullen stijgen van 8 naar meer dan 13 miljard euro per jaar, zodat ons elektriciteitsnet klaar is voor de vele woningen, nieuwe bedrijven en duurzame energie."

Netcongestie speelt een andere rol op de laagspanningsnetten, die met name worden gebruikt door huishoudens en kleine bedrijven, dan op de midden- en hoogspanningsnetten – die met name worden gebruikt voor grote bedrijven, de industrie en het vervoer van elektriciteit die afkomstig is van zonne- en windparken.

Oskam vergelijkt de verschillen tussen de verschillende elektriciteitsnetten met de Nederlandse wegen: “Net als bij het wegennet verschilt het gebruik van de lokale straat of oprit sterk van dat van een snelweg. Hoe lager je in het elektriciteitsnet komt, hoe meer het gebruik samenhangt met wat er in en om huis gebeurt, zoals je aanwezigheid of de opbrengst van je zonnepanelen. Maar bij de hogere netten en internationale hoogspanningsnetten is de benutting veel meer afhankelijk van internationale factoren, zoals windenergie op zee en industriële activiteiten. Dat maakt het lastig om precies te voorspellen waar en wanneer bepaalde capaciteit nodig is. Dat inzicht is de afgelopen jaren steeds duidelijker geworden.”

Oskam gaat verder: "Wij zijn continu bezig om te voorkomen dat er een 'file' ontstaat in het elektriciteitsnet. Want als er echt opstoppingen zouden zijn, ook in de vorm van elektronen, dan raken onze systemen oververhit en beschadigd. Dat zou leiden tot veel grotere en langdurigere schade voor iedereen."

Een belangrijk aspect om te benadrukken in deze kwestie is dat netbeheerders niet alleen werken aan het bijbouwen van infrastructuur maar ook kijken naar wat er binnen de bestaande infrastructuur mogelijk is. De veiligheidsnormeringen, zoals de maximale capaciteit die over een kabel mag, konden vroeger veel ruimer worden genomen omdat netcongestie en fluctueringen op het net veel minder een rol speelden. De netten hoefden niet maximaal te worden benut om in de elektriciteitsvraag te voorzien. Oskam legt uit dat de netbeheerders nu continu aan het kijken zijn naar waar er op het bestaande net nog ruimte is voor meer en efficiënter gebruik.

"Op de hogere netniveaus houden we steeds meer rekening met factoren zoals de omgevingstemperatuur, of kabels nu in de lucht hangen of onder de grond liggen. We halen het maximale uit de bestaande infrastructuur: transformatoren laten we gecontroleerd opwarmen en weer afkoelen, en we benutten alle technische mogelijkheden. Maar zelfs met deze optimalisaties blijft uitbreiding en slimmer gebruik van het net noodzakelijk", ligt Oskam toe.

Flexibilisering faciliteren
Het is niet mogelijk om de groeiende elektriciteitsvraag bij te benen met het bijbouwen van nieuwe infrastructuur. De vraag naar infrastructuur wordt veroorzaakt door de toenemende elektrificering van bedrijfsprocessen, de groeiende energievraag van het gemiddelde huishouden – denk aan het aanschaffen van een elektrische auto, het verwarmen met een warmtepomp en het koken op elektra in plaats van gas – daarom worden er ook vanuit Netbeheer Nederland maatregelen genomen om de flexibiliteit van het energienetwerk te verhogen. Het toekomstige energiesysteem vereist ook van de gebruikers meer flexibel gebruik van stroom.

Netbeheer Nederland ziet meerdere mogelijkheden om de flexibilisering van het elektriciteitsnet te vergroten. Oskam: "Wij als netbeheerders werken nauw samen met onze partners binnen het landelijk actieprogramma netcongestie. Dit programma richt zich op drie sporen: het versneld bouwen van infrastructuur in samenwerking met gemeenten en bouwpartners, en het aanpassen van contractvormen om het net efficiënter te benutten."

Een van de manieren waarop flexibilisering mogelijk wordt gemaakt is met nieuwe contractvormen. "We hebben het afgelopen jaar een hele reeks nieuwe contractvormen mogelijk gemaakt, samen met de toezichthouder ACM. Denk aan een volledig variabele transportovereenkomst en tijdsduurgebonden contracten. Deze contracten zorgen voor meer flexibiliteit en bieden de contractanten flinke kortingen. Denk ook aan afspraken met de zonne-energiesector over het dynamisch afschakelen van grote zonneparken. Daarnaast hebben we met de lancering van GOPACS stappen gezet om partijen te verleiden hun capaciteit beschikbaar te stellen voor congestiehandel."

Netbeheer Nederland maakt het ook voor de residentiële markt en kleine bedrijven mogelijk om slimmer met de opwek van hun zonnepanelen om te gaan. Denk aan het stimuleren van eigen gebruik door financiële prikkels. "Voor kleinverbruikers kijken we nu naar nieuwe tariefmodellen die tijdsgebonden prikkels geven om het net efficiënter te benutten. Ook onderzoeken we hoe spanningsmetingen kunnen bijdragen aan meer netcapaciteit, zodat consumenten minder last hebben van uitval of problemen met omvormers", legt Oskam uit.

Oskam benadrukt dat de energietransitie iets is “dat we maar een keer doen en ook direct goed moeten doen”. Het is daarom volgens hem belangrijk dat we de problemen en de kansen zo veel mogelijk samen oppakken. "We zijn trots op de stappen die we hebben gezet om het net toekomstbestendig te maken. Dat doen we natuurlijk niet alleen, maar samen met onze partners, van gemeenten tot de zonne-energiesector. Het is echt een gezamenlijke inspanning om Nederland van een betrouwbaar en innovatief elektriciteitsnet te voorzien."

Marktwerking bij een flexibele elektriciteitsmarkt
Netcongestie speelt slechts een rol op bepaalde en is locatiegebonden. Er is alleen netcongestie op de piekmomenten. Deze piekmomenten ontstaan bijvoorbeeld wanneer grootverbruikers hun bedrijfsprocessen starten of wanneer grote energie-opwekkers zoals windmolens of zonneparken energie gaan produceren. Om netcongestie te voorkomen of te verminderen is het dus mogelijk om de vraag en aanbod van elektriciteit te verplaatsen naar de momenten dat het rustiger is op het net. Oftewel slimmer omgaan met de energie.

Een van de aanjagers van energieflexibiliteit is GOPACS. GOPACS is een congestiemanagement platform waar grootverbruikers en marktpartijen flexibiliteit kunnen aanmelden om netcongestie te verminderen.

Om dit te doen moeten deze partijen bereid zijn om hun elektriciteitsverbruik of –opwek aan te passen op de momenten dat het elektriciteitsnet overbelast dreigt te raken. Zo kunnen bedrijven met machines die veel elektriciteit verbruiken deze tijdelijk uitschakelen of de zonne-energieproductie van een zonnepark afschalen of uitschakelen. Neem bijvoorbeeld een staalfabriek. Deze heeft processen die veel energie verbruiken, zoals ovens voor het smelten van metaal. Deze ovens hoeven niet noodzakelijk te draaien op de momenten waarop er drukte op het net is. De fabriek kan ervoor kiezen om (tegen een vergoeding) de ovens uit te schakelen of af te schalen.

De netbeheerder heeft inzicht in wanneer het elektriciteitsnet overbelast dreigt te raken, dus deze bepaalt wanneer en voor hoe lang de energie-opwekkers of -verbruikers afgeschaald of uitgeschakeld moeten worden. Duidelijke afspraken vooraf over wat wel en niet is toegestaan en haalbaar in de gewenste flexibiliteit staan hierbij centraal.

In ruil voor het inzetten van de flexibiliteit krijgen de deelnemers een vergoeding. De vergoeding wordt niet bepaald door GOPACS. Deelnemers aan GOPACS kunnen via de energiehandelsplatformen ETPA en EPEX SPOT hun energieflexibiliteit verhandelen. Ook is het mogelijk het vermogen via een, door de netbeheerder afgesloten, capaciteitsbeperkingscontract af te roepen.

Een bedrijf kan via een capaciteitsbeperkingscontract bijvoorbeeld aangeven dat er een bepaalde hoeveelheid batterijen zijn aangesloten op het net, een grote opstelling aan zonnepanelen kan worden afgeschaald of dat er een wagenpark aan elektrische auto’s kan gaan laden op momenten dat er een overschot is aan energie. Zo komen vraag en aanbod bij elkaar, zonder dat het net overbelast wordt.

Het doel van GOPACS is uiteindelijk het verminderen van netcongestie door het aanbrengen van energieflexibiliteit. De allerbelangrijkste oplossing voor het aanpakken van netcongestie blijft het uitbreiden van de infrastructuur stelt Mike ten Wolde, directeur van GOPACS. Maar daarna is het ook zeer belangrijk om efficiënt om te gaan met ons energiesysteem.

Ten Wolde: “Congestiemanagement is eigenlijk filemanagement voor het energienet: je probeert te voorkomen dat er opstoppingen ontstaan. Je kunt kiezen om het net fysiek uit te breiden, net zoals bij snelwegen. Maar we hebben in Nederland gezien dat dit vaak leidt tot nieuwe knelpunten elders, waardoor je in een eindeloze cyclus belandt. Toch is het uitbreiden soms onvermijdelijk, zoals nu in Nederland, waar het fileprobleem op het net te groot wordt.”

“De vraag is dan: Breid je het net uit voor die piekmomenten van bijvoorbeeld 18:00 tot 21:00 uur? Of kies je voor een slimmere aanpak, zoals congestiemanagement – vergelijkbaar met dalabonnementen – om de belasting beter te verdelen? De oplossing ligt in een combinatie van beide: het net uitbreiden, maar niet voor de maximale piek, en tegelijkertijd congestiemanagement blijven toepassen, omdat dat uiteindelijk het voordeligst is voor de maatschappij."

Een van de grootste uitdagingen momenteel voor de netbeheerders is het vinden van regelbaar vermogen. Het is in sommige delen van Nederland nog geen verplichting voor eigenaren van grote elektrische installaties om hun regelbaar vermogen aan te melden bij GOPACS. Ten Wolde vindt dat het een vanzelfsprekendheid zou moeten zijn om die aanmelding wel te doen. “Je krijgt een marktconforme vergoeding en je helpt de maatschappij. Welke drijfveren zou je nog meer willen?”, vraagt Ten Wolde zich af.

Prijsprikkels
Flexibiliteit kan ook worden aangebracht in de vorm van prijsprikkels. Door elektriciteit op bepaalde momenten duurder of goedkoper te maken, wordt respectievelijk productie of afname gestimuleerd. Dit gebeurt los van het tot stand komen van de energieprijzen op de energiemarkten door bijvoorbeeld de nettarieven aan te passen. De energieprijs kan via nettarieven namelijk ook fluctueren op basis van het tijdstip waarop het wordt afgenomen, of energiecontracten kunnen goedkoper worden gemaakt als de afnemer zich weet te redden met minder capaciteit.

Gijs Verhoeven en Bart van der Holst deden voor de Technische Universiteit Eindhoven, binnen het GO-e project in samenwerking met onder andere TNO en de drie grote netbeheerders, de afgelopen jaren onderzoek naar welke nettarieven en contractvormen het beste zouden kunnen fungeren om netcongestie te voorkomen.

Van der Holst en Verhoeven concluderen in hun onderzoek dat een gewogen piektarief het beste zou zijn voor het verminderen van netcongestie. Een gewogen piektarief is een bedrag dat per huishouden betaald moet worden als vervanging van het bestaande nettarief dat momenteel op ieder moment van de dag hetzelfde is. Van der Holst licht toe: “Met het gewogen piektarief betaal je voor je hoogste piek in je verbruik per maand, maar de timing van die piek weegt zwaarder als het tijdens drukke uren valt.”

"Mensen met apparaten die veel vermogen verbruiken, zoals elektrische auto’s en warmtepompen, kunnen met het gewogen piektarief die apparaten gebruiken zonder dat direct de kosten vastliggen. We sturen daarbij een prikkel: probeer pieken zoveel mogelijk te dempen en wees flexibel in het moment waarop je het apparaat gebruikt. Op deze manier kunnen mensen de apparaten blijven gebruiken, maar zijn minder kosten kwijt wanneer ze dit buiten de piekmomenten doen", stelt Verhoeven.

Zowel energiehandelsplatformen zoals GOPACS als een nieuw nettarief voor kleingebruikers, geven een financiële drijfveer om te blijven investeren in duurzame energie en afname af te stemmen met opwek en transportcapaciteit.

Energiehubs
Energiehubs zijn een goede manier om met de beschikbare energie zo veel mogelijk bedrijven aan hun energiebehoeftes te voorzien. Door netcongestie is het voor veel bedrijven noodzakelijk om slimmer om te gaan met de energie die wel beschikbaar is op de aansluiting. Het zelf opwekken, opslaan en delen van energie spelen hierin een belangrijke rol. De innovatie die dit teweegbrengt zorgt ook voor lagere energielasten.

Het voordeel van energiehubs in Nederland is dat bedrijven al geclusterd zijn op bedrijventerreinen en zo met minimale aanpassingen aan de infrastructuur energie kunnen uitwisselen.

Het uitwisselen van energie kan bijvoorbeeld door op zonnige momenten met de panelen van bedrijf A de elektrische auto’s van bedrijf B op te laden. Met goede afspraken en goede verkenning van de behoeftes van de verschillende bedrijven is met een beetje creatief denken heel veel mogelijk.

Solar speelt een belangrijke rol bij het verkrijgen van voldoende energie voor allerlei bedrijfsprocessen binnen energiehubs. Solar zorgt vooral voor een constante stroomvoorziening, niet voor het hoge vermogen van een zwaardere aansluiting. De combinatie van zonnepanelen voor de opwek met batterijen voor het leveren van hoge vermogen voor de piekvraag is hiervoor wel geschikt.

Daarnaast ontwikkelt de technologie om deze energie-uitwisselingen te faciliteren zich enorm snel door. Met behulp van AI en de groeiende rekenkracht van computers kan op de seconde worden bepaald welke energie waar nodig is. Dit zorgt ervoor dat bedrijven binnen de door hun gestelde limieten vrij goed op elkaar afgestemd kunnen worden.

Op grote schaal curtailen
Vanuit energieleveranciers is er ook de interesse om de zonnepanelen van consumenten op afstand te kunnen afschalen of curtailen. Hannes Hilgenkamp, uitvinder van de zonnedimmer, legt uit dat met zijn apparaatje zonnepanelen automatisch hun productie kunnen afschalen met behulp van een koppeling met de omvormer(s). Deze technologische innovatie zou weleens een belangrijke rol kunnen gaan spelen op de Nederlandse elektriciteitsmarkt omdat hij het beheer over de teruglevering van de zonnepanelen legt bij de energieleveranciers die beter zicht hebben op wanneer deze elektriciteit wel en niet gewenst is.

De Zonnedimmer is een klein apparaatje dat je in de P1 poort van de slimme meter kunt steken. Hij leest vervolgens uit op welke momenten er netto wordt teruggeleverd aan het net. Op het moment dat dit niet gewenst is, stuurt hij een signaal naar de omvormer om te gaan uitschakelen of de energieproductie te afschalen.

Hilgenkamp vertelt dat er momenteel interesse is vanuit de Nederlandse energieleveranciers ook de Zonnedimmer aan te gaan bieden. Het via de energieleveranciers verstrekken van Zonnedimmers aan klanten met een vast en variabel contract (ongeveer 95 procent van alle klanten) levert namelijk een bijzondere win-win situatie op, stelt Hilgenkamp.

“Hiermee kunnen energieleveranciers een alternatief voor de hoge terugleverkosten bieden. Mensen kunnen dan bijvoorbeeld kiezen voor een lagere terugleverheffing of extra voordelen door de Zonnedimmer in te pluggen en de energieleverancier te laten bepalen wanneer de zonnestroom niet het net op kan”, vertelt Hilgenkamp.

Wanneer een groot deel van de consumenten op momenten dat zonnestroom ongewenst is op het net, hun omvormers gaan uitschakelen levert dit verlichting op voor het net en zijn er geen kosten voor het “wegwerken” van overschotten. Klanten geven akkoord op de maximaal te dimmen opbrengst per jaar en ontvangen hiervoor een korting of lagere terugleverheffing. Zo kan de Zonnedimmer het net op piekmomenten ontlasten en het rendement op zonnepanelen weer verbeteren.

“Het gesprek met energieleveranciers gaat nu vooral over hoe klanten kunnen delen in de opbrengsten. Bijvoorbeeld door een lagere terugleverheffing aan te bieden in ruil voor toestemming op afschalen van de zonnepanelen. Zo kunnen energieleveranciers klanten aantrekken die bij andere leveranciers meer betalen”, legt Hilgenkamp uit.

De mogelijkheden voor zonne-energie
Er zijn genoeg mogelijkheden om met het bestaande elektriciteitsnet te voldoen aan de huidige duurzame-energiebehoefte. Doormiddel van het inzetten van flexibel energiegebruik en het afstemmen van de opwek op de daadwerkelijke energievraag is er ook met de bestaande beperkingen nog genoeg groei mogelijk voor de zonnesector. Zonnepanelen blijven een belangrijke rol spelen in het voorzien van de elektriciteitsvraag van de toekomst.

De vraag naar elektriciteit blijft de komende jaren groeien en daarmee de vraag naar duurzame elektriciteit ook. Netbeheer Nederland werkt aan het uitbreiden van de bestaande netten en ondersteunt bij het bieden van mogelijkheden om flexibiliteit doormiddel van contractvorming en prijsprikkels in te zetten.

Op handelsplatformen zoals GOPACS komen vraag en aanbod bij elkaar en met de juiste prijsprikkels. Daarnaast kunnen huishoudens met zonnepanelen bijdragen aan het verminderen van netcongestie terwijl ze nog steeds van de financiële voordelen van hun zonnepanelen kunnen genieten. Ondanks de obstakels is door technologische ontwikkelingen en goede samenwerking nog veel mogelijk voor de zonnepanelenindustrie.