Programmalijn 4: Flexibele energie-infrastructuur

De huidige energie-infrastructuur is onvoldoende toegesneden op (toekomstige ontwikkelingen in) duurzame energie. Hiervoor moet de huidige energie-infrastructuur flexibeler, betrouwbaarder en kwalitatief beter worden, geoptimaliseerd naar kosten en prestaties.

Onder energie-infrastructuur verstaan we energienetten (en de daarbij horende installaties) voor transport en distributie van energie. Installaties voor energieopwekking, energiegebruik en energieopslag vallen hier niet onder. Deze zijn weliswaar aangesloten op de energie-infrastructuur, maar maken hier zelf geen deel van uit. In de elektriciteits- en gasvoorziening gaat het om de energienetten en de daarbij horende installaties die onder de verantwoordelijkheid van een netbeheerder vallen of, bij uitzondering volgens de elektriciteits- en/of de gaswetgeving, van andere partijen dan een netbeheerder. In de warmtevoorziening hoeven de verantwoordelijkheid voor de infrastructuur en die voor de productie van warmte niet te zijn gescheiden zoals in de elektriciteits- en gasvoorziening. In deze programmalijn is de productie van warmte uit met name de ondergrond wel opgenomen.

De ambitie volgens het Energieakkoord voor duurzame groei 2013 van een energieneutrale gebouwde omgeving in uiterlijk 2050 heeft tot gevolg, dat keuzes moeten worden gemaakt voor een energie-infrastructuur met de laagste maatschappelijke kosten.

Algemene doelen van deze programmalijn

De belangrijkste doelstelling van deze programmalijn is het ontwikkelen van:

  • Informatie & data tools – bijvoorbeeld voor het verwerken van grote hoeveelheden data (‘big data’) – om de conditie van de energie-infrastructuur beter te kennen en om op het juiste moment en locatie passende maatregelen te kunnen nemen om de energie-infrastructuur verder te flexibiliseren;
  • Innovatieve vermogenselektronica en meet- en regeltechnieken waardoor de energievoorziening beter bestand wordt tegen (ver)storingen. Daarnaast kunnen ook DC opties worden ontwikkeld voor de elektriciteitsvoorziening o.a. om omzettingsverliezen terug te brengen;
  • (Combinaties van) componenten in de energie-infrastructuur, die de flexibiliteit van deze energie-infrastructuur verhogen;
  • Oplossingen voor de transitie van aardgas naar (collectieve) CO2 vrije warmtevoorziening voor uiteindelijk een groot deel (circa 50%) van de bestaande gebouwde omgeving;
  • Nieuwe warmteoplossingen, zoals innovaties in geothermie (ondiep, dat wil zeggen <1500 meter) en opslag, waaronder op hogere temperaturen. Hierbij wordt ook de transitie naar warmtenetten met andere, lage temperatuurniveaus nader onderzocht en ontwikkeld, zodat duurzame warmte en “echte” restwarmte beter benut kunnen worden. Doel: CO2 vrije warmtevoorziening;
  • Cluster warmte- en koude systemen, waarbinnen die onderlinge warmte uitwisseling mogelijk is en die beter bestand zijn tegen uitval, waardoor efficiënter gebruik kan worden gemaakt van de beschikbare energie.

Bovengenoemde doelstelling heeft tot gevolg dat de noodzaak van intelligentie voor en in de energie-infrastructuur (‘smart grids’) toeneemt. Daarnaast vragen keuzes voor (her)investeringen in de energie-infrastructuur om een integrale afweging van energiedragers, besparingen en hybride oplossingen.

Het is belangrijk dat de beheerder van de energie-infrastructuur een beroep kan doen op een flexibele energiemarkt om netcongesties voor te zijn en/of om in te spelen op fluctuaties in energievraag en -aanbod. Hierdoor ontstaat een relatie tussen de energie-infrastructuur uit programmalijn 4 en de energieregelsystemen en –diensten volgens programmalijn 5.

Om optimaal gebruik te kunnen maken van warmte en koude uit de ondergrond dient er daarnaast een nauwe relatie te bestaan tussen de energie-infrastructuur en de ontwikkelingen in programmalijn 2 waarin de warmte- en koude-installaties worden ontwikkeld.

Uiteindelijk beogen de resultaten van alle programmalijnen samen bij te dragen aan een energieneutraal of energieleverend gebouw of gebied.

Programma’s en doelstellingen

Urban Energy projecten, in de zin van de regeling, dienen te passen binnen de volgende programma’s en hun doelstellingen:

Programma 4a: Concepten en tools voor (her)ontwerp van hybride energie-infrastructuur

De belangrijkste doelstelling van dit programma is, naast de hierboven genoemde algemene programmalijndoelstellingen, het ontwikkelen van lokale systeemintegratie en beslismethodes voor bovengenoemde keuzes voor een energie-infrastructuur met de laagste maatschappelijke kosten. Het biedt een basis voor (her)ontwerp en planning met aandacht voor: inzicht in effecten, kosten en baten van keuzes voor energiedragers; invloed van en op lokale energiebesparing, elektrisch vervoer, opslag, DC (“direct current”) versus of in combinatie met AC (“alternating current”); terugbrengen van onzekerheid; gevolgen van zekerheden en onzekerheden voor planning en systeemkeuzes; verlaging complexiteit van het (her)ontwerp; zorgen dat verschillen in levensduur van energiecomponenten en van ICT-componenten geen problemen opleveren.

Programma 4b: Monitoring en control van energienetten

De belangrijkste doelstelling van dit programma is, naast de hierboven genoemde algemene programmalijndoelstellingen, de ontwikkeling van flexibele netcomponenten, systemen en sensoren voor de energienetten. Uiteindelijk doel voor het netbeheer is het beperken van de noodzaak tot investeringen, verlagen van operationele kosten van toekomstbestendige elektriciteits- en warmtenetten, conditiemetingen, patroonherkenning en voorspelling, analyse en correctie van (potentiële) problemen in de energie-infrastructuur, zelfherstellende functionaliteiten, componenten die de flexibiliteit van de energienetten vergroten en het beperken van de effecten storingen met (tijdelijk) eilandbedrijf.

Data en ICT zullen hierbij een grote rol moeten spelen en het beheer van energienetten moeten optimaliseren:

  • Tijdig in beeld brengen van dreigende congesties in de energie-infrastructuur;
  • Zoveel mogelijk voorkomen van verstoringen;
  • Beperken van de effecten van verstoringen en het herstellen van verstoringen;
  • Optimaal gebruik van de activa in de energie-infrastructuur.

Programma 4c: Collectieve Warmtesystemen

Warmte vormt het grootste deel van de energievraag in de gebouwde omgeving. Hierin kan worden voorzien via diverse energiedragers. Duurzame elektriciteit ontwikkelt zich in ruimtegebruik en tijd. De vraag ernaar stijgt vanuit diverse functies. Voor het gebruik maken van beschikbare duurzame warmte zijn collectieve warmtesystemen in een deel van de gebouwde omgeving het voordeligst. De belangrijkste doelstelling van dit programma is, naast de hierboven genoemde algemene programmalijndoelstellingen, het ontwikkelen van producten voor het (helpen) omvormen van vooral bestaande wijken en gebouwen naar (duurzame) warmtenetten, w.o. gebouwaansluitingen (incl. integratie met de binnenhuisinstallatie) van gas naar warmte, lage temperatuur, clusterwarmte, 4e generatie netten. De beperkte ruimte in gebouwen, flexibiliteit, legionella en regelgeving zijn aandachtspunten in dit programma.

Programma 4d: Betere benutting ondergrond voor opwekking & opslag thermische energie

De belangrijkste doelstelling van dit programma is, naast de hierboven genoemde algemene programmalijndoelstellingen, het ontwikkelen van oplossingen voor de opslag van warmte in de ondergrond, voor hoger rendement, betere benutting, lagere kosten, toepassingen bestaand gebied, hogere temperaturen dan 30°C en bijbehorende exploitatiemogelijkheden. Ook biedt dit programma ruimte voor onderzoek naar en ontwikkeling van de innovatieve mogelijkheden voor geothermie (< 1500 meter) als duurzame energiebron. Het betreft in deze regeling (lange termijn) ontwikkelingen die niet in aanmerking komen voor paragraaf 4.2.3 Hernieuwbare energie. Bodemprocessen en daarmee samenhangende vergunningen zijn aandachtspunten in dit programma.

Programma 4e: Framework voor een slimme energie-infrastructuur

De belangrijkste doelstelling van dit programma is, naast de hierboven genoemde algemene programmalijndoelstellingen, het ontwikkelen van ‘frameworks’ en ICT platformen, informatie- en datasystemen, al dan niet via de slimme meter, zodat data en informatie het beheer en de bedrijfsvoering van een flexibele energie-infrastructuur en van de energieregelsystemen en –diensten volgens programmalijn 5 faciliteren.

De frameworks bieden een naadloze aansluiting en interoperabiliteit tussen ‘slimme’ en flexibele energie-infrastructuur enerzijds en energieregelsystemen en –diensten volgens programmalijn 5 anderzijds. Hiermee wordt het mogelijk dat beheerders van energie-infrastructuur op de diensten volgens programmalijn 5 een beroep doen en/of dat deze diensten (wel of niet via aggregatie) worden verhandeld op bestaande en nieuwe marktplaatsen voor energie en onbalans.

Aandachtspunten bij de programma’s van deze programmalijn

Een Urban Energy project in programmalijn 4 houdt rekening met en speelt in op de volgende aandachtspunten, voor zover nodig voor een succesvolle toepassing van de projectresultaten (gedeeltelijk komen de aandachtspunten overeen met die van programmalijn 5):

  • Markt- en verdienmodel;
  • Herhaalbaarheid van oplossingen met bijbehorende (internationale) standaardisatie; dit speelt in het bijzonder voor de ICT-aspecten en de bijbehorende data, maar ook voor oplossingen met sensortechnologie en voor concepten van warmte- en koudesystemen;
  • Schaalbaarheid van oplossingen. Een project waarbij die schaalbaarheid gerealiseerd kan worden biedt extra mogelijkheden om snelle en grote bijdragen te leveren aan de energietransitie;
  • Eerdere projecten  hebben geleid tot resultaten, zoals de mogelijkheid om met vraagsturing piekbelasting van energie-infrastructuur te matigen, knelpunten te verlichten en storingen te voorkomen. Van belang is nader uit te werken hoe partijen deze resultaten kunnen consolideren en kunnen opnemen in bedrijfsvoering om energie-infrastructuur daadwerkelijk te flexibiliseren;
  • Interoperabiliteit om geografische schalen en verschillende organisaties te verbinden.
  • Privacy, eigendom van data en ‘security’ (de beveiliging van de goede werking van de energie-infrastructuur);
  • ‘Resilience’ van de energie-infrastructuur, het vermogen om te herstellen van (ver)storingen, negatieve effecten ervan te beheersen, ‘back up’ (opgestelde reserve);
  • ‘Open data’ en ‘open ICT platforms’: beperkingen minimaliseren voor hergebruik van data voor meerdere doeleinden, zodat dit nieuwe inzichten en nieuwe verdienmodellen mogelijk maakt,  en samenhang in informatie brengt.