Programmalijn 5: Energieregelsystemen en -diensten

Waar programmalijn 4 zicht richt op de energie-infrastructuur (energienetten voor transport en distributie van energie), richt programmalijn 5 zich op producten en diensten. Deze producten en diensten kunnen zich richten op consumenten en ook door de beheerders van energie-infrastructuur worden ingekocht voor hun bedrijfsvoering, zie ook programmalijn 4. Installaties voor energieopwekking, energiegebruik en energieopslag zijn vaak – samen met digitalisering – de “drager” van de producten en diensten volgens programmalijn 5.

Een energieneutrale gebouwde omgeving vraagt om ‘intelligente’ energiebesparing en optimale inzet van duurzame energie. Het gebruik van decentraal, in toenemende mate door consumenten zelf, opgewekte duurzame energie kan worden geoptimaliseerd door het toepassen van prijsmechanismen, het waarderen van ‘flexibiliteit’ en het benutten van energieopslag (inclusief het gebruik van batterijen in elektrische auto’s). Hierbij is het van belang dat dit lokaal organiseren van de energievoorziening (productie, opslag, handel, gebruik) niet leidt tot verlies aan comfort in woon- en werkomgeving en dat ‘intelligente’ energiebesparing wordt gerealiseerd (d.w.z. energiebesparing in combinatie met een optimaal binnenklimaat, veiligheid en beschikbaarheid).

Om de kans op effect voor de energietransitie en de economie te vergroten, dienen projecten al in een vroeg stadium hun bedoelingen, activiteiten en resultaten te verbinden met institutionele en maatschappelijke aspecten en met gebruikswensen. Het tijdig betrekken van stakeholders in het project is hierbij van nadrukkelijk belang.

Algemene doelen van deze programmalijn

De belangrijkste doelstelling van deze programmalijn is het:

  • Ontwikkelen van (zelflerende) intelligente energieregelsystemen en -diensten voor optimaal energiegebruik, gezond en comfortabel binnenmilieu, optimale inzet van duurzame energie, ‘ontsluiting van flexibiliteit’, energiebesparing en kostenverlaging;
  • Ontwikkelen van innovatieve producten en diensten op het gebied van ‘flexibiliteit’ waaronder energieopslag, zoals batterijmanagementdiensten, garantiediensten, flexibiliteitsdiensten, laad- en ontlaadprotocollen;
  • Ontwikkelen van oplossingen voor slimme sturing vanuit de (auto)batterij in het net met bijvoorbeeld een ‘open mobility services platform’. Eigenaren van elektrische auto’s kunnen hun (auto)batterij hiervoor beschikbaar stellen;
  • Ontwikkelen van nieuwe energiemarktmodellen met ‘incentives’ om de energievoorziening duurzamer in te richten, flexibiliteit aan te bieden, en het gebruik van energie dat binnen de eigen ‘gemeenschap’ is opgewekt te stimuleren (bijv. door inzet van prijsmechanismen);
  • Gebruik van data (inclusief ‘big data’) in al haar verschijningsvormen als één van de manieren om bovengenoemde ontwikkelingen te faciliteren. Waarbij rekening moet worden gehouden met standaardisatie, interoperabiliteit, ‘open data’, privacy en security.

Uiteindelijk beogen de resultaten van alle programmalijnen samen bij te dragen aan een energieneutraal of energieleverend gebouw of gebied. De andere Urban Energy programmalijnen zijn vooral gericht op componenten en producten. Programmalijn 5 is de verbindende schakel met de gebruikers van producten en diensten. De gebruiker staat centraal; data en ICT zijn belangrijke verbindende elementen. Compacte warmte opslag wordt bijvoorbeeld ontwikkeld in programmalijn 2 en warmte koude opslag ondergronds in programmalijn 4. In programmalijn 5 worden diensten ontwikkeld voor de optimale inzet van de opslag. De verschillende programma’s binnen programmalijn 5 versterken elkaar: intelligente regelsystemen en –diensten in 5a kunnen uiteindelijk aanwezige energiediensten van en voor elektrisch vervoer benutten die worden ontwikkeld in 5b, inspelen op prijsmechanismen die worden ontwikkeld voor flexibiliteit volgens 5c en/of worden ingepast in de slimme energiesystemen volgens 5d.

Programma’s en doelstellingen

Urban Energy projecten in de zin van de subsidiemodule Urban Energy moeten passen binnen de volgende programma’s en hun doelstellingen:

Programma 5a: (Zelflerende) intelligente energieregelsystemen en –diensten

De belangrijkste doelstelling van dit programma is, naast de hierboven genoemde algemene programmalijndoelstellingen, het ontwikkelen van intelligente energieregelsystemen en ondersteunende producten en diensten voor energiebesparing en optimaal energiegebruik op gebouw- en gebiedsniveau. Producten en diensten dienen, binnen gestelde marges voor de te leveren prestatie, te zorgen voor het regelen van de energievraag, het continu optimaal inzetten van (decentrale) duurzame energie, en/of het optimaliseren van het binnenklimaat gelet op de ventilatie, temperatuur en licht. Ze verbeteren daarmee de energieprestatie als geheel op gebouw- en gebiedsniveau. Daarbij zijn producten en diensten nodig voor inzage in en sturing van actueel energiegebruik, het vaststellen en verhogen van de actuele waarde van (decentraal beschikbare) energie en/of de waarde van beschikbare “flexibiliteit” in de energievraag (en eventueel ook van het energieaanbod). Schaalbare en/of repliceerbare oplossingen zijn belangrijk. Standaarden en interoperabiliteit zijn hiervoor een voorwaarde.

Programma 5b: Energiediensten van en voor elektrisch vervoer (EV)

De belangrijkste doelstelling van dit programma is, naast de hierboven genoemde algemene programmalijndoelstellingen, het leveren van energiediensten aan de eigenaar en/of gebruiker van EV’s (elektrische voertuigen) en – als verbijzondering van programma 5c – het optimaal opvangen van toenemende fluctuaties in energieaanbod en –vraag door het benutten van batterijen in EV’s en het gebruik van relevante data (denk aan de actuele status van de batterij, de prijs van elektriciteitsmarkten, de status van het lokale elektriciteitsnet en de ‘agenda’ voor het gebruik van het voertuig). De Innovatiethema’s die relevant zijn voor dit programma betreffen de ontwikkeling van:

  • Een 'open mobility services platform’;
  • Laad- en ontlaadprotocollen, bijvoorbeeld voor het voorkomen van congesties in het elektriciteitsnet, voor het zo goed mogelijke behoud van de goede werking en de levensduur van de batterij en voor de kwaliteit van de oplaaddienst om het voertuig volgens de agenda weer te kunnen gebruiken;
  • Tools en standaarden om de energievoorziening voor combinaties van gebouwen, eigen opwekking en/of meerdere EV’s te optimaliseren.

Programma 5c: Verhogen flexibiliteit in het energiesysteem

De belangrijkste doelstelling van dit programma is, naast de hierboven genoemde algemene programmalijndoelstellingen, het optimaal opvangen van toenemende fluctuaties in energieaanbod en –vraag door het benutten van opslagtechnologieën voor warmte en elektriciteit, sturing van vraag naar en aanbod van energie en prijsmechanismes. De Innovatiethema’s die relevant zijn voor dit programma betreffen:

  • De ontwikkeling van dynamische verrekeningstechnieken;
  • De ontwikkeling van nieuwe markt- en business modellen;
  • Efficiëntie van energiegebruik in (clusters van) gebouwen gecombineerd met een gezond en comfortabel binnenmilieu;
  • Batterijmanagement, laad- en ontlaadprotocollen;
  • (Garanties voor) eigenschappen van de opslag, zoals tijdsduur van de opslag (seconde, uur, etmaal, seizoen), energie en vermogen, laadcycli en levensduur. En reactietijden na vraag om te laden of te ontladen;
  • Optimaal gebruik van data zoals gebruiks- en weersverwachtingen. Waar komt energie vandaan bij winterdagen zonder wind en lage PV opbrengst;
  • Stimuleren van het gebruik van energie die binnen de eigen gemeenschap is opgewekt.

Voor deze doelstelling zijn nieuwe producten en diensten nodig voor inzage in en sturing van actueel energiegebruik, het vaststellen en verhogen van de actuele waarde van (decentraal beschikbare) energie en/of de waarde van beschikbare “flexibiliteit” in de energievraag (en eventueel ook van het energieaanbod).

Programma 5d: Slimme en resilient energiesystemen (smart energy)

De belangrijkste doelstelling van dit programma is, naast de hierboven genoemde algemene programmalijndoelstellingen, het ontwikkelen van energiesystemen die gebruik maken van diverse databronnen om elektriciteitsmarkten – en mogelijk ook markten voor andere energiedragers – flexibel en toekomstbestendig te maken. Bijvoorbeeld door real-time prognotiseren, analyseren, controleren en waar nodig sturen van deze markten zodat deze stabiel blijven dan wel zichzelf corrigeren onder alle omstandigheden en onder de voorwaarde dat alle partijen inclusief consumenten kunnen participeren in deze markten. Relevante thema’s zijn:

  • Big data inclusief exogene data als resource, niet als asset;
  • Informatiesystemen, platformen en tools voor het maken van prognoses, analyses, en controle- en sturingsmechanismes;
  • Optimaliseren van energiediensten voor het kosteneffectief, betrouwbaar en flexibel gebruik van energiesystemen;
  • Motiveren van gebruikers om te participeren in genoemde energiesystemen;
  • Patroonherkenning, terugbrengen onzekerheid en verlagen complexiteit voor ontwikkelaars en gebruikers van diensten.

De energiesystemen en de bijbehorende informatiesystemen, bedoeld in dit programma, kunnen gebruik maken van de in programma 4e genoemde frameworks. Daarbij kunnen deze de in programma 4b genoemde functionaliteiten van energienetten ondersteunen.

Aandachtspunten bij de programma’s in deze programmalijn

Een Urban Energy project dat wordt uitgevoerd op grond van programmalijn 5 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 4):

  • Markt- en verdienmodel;
  • Herhaalbaarheid van oplossingen met bijbehorende (internationale) standaardisatie; dit speelt in het bijzonder voor de ICT-aspecten en het intelligente gebruik van data;
  • De schaalbaarheid van oplossingen met ook de nadruk op de niet-functionele aspecten als privacy, eigendom van data en ‘security’ maar zeker ook resilience;
  • Eerdere projecten hebben geleid tot resultaten, zoals energiebesparing, inzicht in kosten en baten van flexibiliteit, positieve betrokkenheid van consumenten bij experimenten met de energievoorziening in wijken, effecten van tarieven en beschrijving van een marktplaats voor flexibiliteit. Van belang is nader uit te werken hoe partijen deze resultaten kunnen consolideren om met nieuwe energieregelsystemen en -diensten een energieneutrale gebouwde omgeving daadwerkelijk te realiseren;
  • Integrale benadering met een referentiearchitectuur in plaats van “point-to-point” oplossingen. De gebruikers van de producten en diensten volgens programmalijn 5 moeten de benodigde producten en diensten kunnen inkopen bij verschillende (soorten) partijen. De aanbieders van producten en diensten moeten hun producten en diensten kunnen aanbieden aan verschillende (soorten) afnemers. Drempels voor vraag en aanbod worden, mede met de andere aandachtspunten in deze lijst, zo laag mogelijk gemaakt zonder afbreuk te doen aan de betrouwbaarheid en de stabiliteit van de energievoorziening;
  • Interoperabiliteit om geografische schalen en verschillende organisaties te verbinden;
  • Interoperabiliteit om interactie met andere vitale infrastructuren te kunnen realiseren zoals water en life sciences en health (LSH);
  • Wet- en regelgeving;
  • (Gedrag van) energie ‘prosumenten’; de consument (en prosument) heeft een centrale positie in het nieuwe energiesysteem en is veel meer dan een eindgebruiker;
  • ‘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;
  • Creëren of benutten van testfaciliteiten voor nieuwe producten en diensten;
  • Mogelijkheden voor nieuwe producten en diensten in samenwerking tussen energie- en ICT sector.