Wat zijn Smart Grids? Een Smart Grid is een geavanceerd elektriciteitsnet dat gebruikmaakt van digitale communicatietechnologieën om de opwekking, de verdeling en het verbruik van elektriciteit te optimaliseren.

Panoramisch beeld van een skyline met netwerkkoppeling-symbolen

Beknopte samenvatting

Met behulp van digitale communicatietechnologieën zorgt een Smart Grid als intelligent elektriciteitsnet ervoor dat de opwekking, de verdeling en het verbruik van elektriciteit worden geoptimaliseerd. Het Smart Grid maakt bidirectionele uitwisseling tussen opwekkers en verbruikers mogelijk. Dit is essentieel voor de integratie van hernieuwbare energie en een stabiele, duurzame energievoorziening.

Dak van een huis met fotovoltaïsch panelen tegen een blauwe lucht

Waarom hebben we slimme elektriciteitsnetten nodig?

Het traditionele elektriciteitsnet was gebaseerd op gecentraliseerde opwekking en gemakkelijk voorspelbare elektriciteitsstromen. De energietransitie zorgt voor een meer gedecentraliseerde en volatiele opwekking. Steeds meer huishoudens en bedrijven leveren met hun PV-installaties zelf opgewekte elektriciteit aan het elektriciteitsnet.

Ook op grote schaal zorgen PV-installaties en windparken gedeeltelijk voor een hoge opwekkingscapaciteit, zij het zeer onstabiel. De zon schijnt niet altijd en de wind is over meerdere dagen al net zo onvoorspelbaar. Het conventionele elektriciteitsnet is niet ontworpen om deze dynamische veranderingen en het grote aandeel fluctuerend voedingsvermogen optimaal te beheren. Intelligent beheer van de elektriciteitsnetten is daarom essentieel: dit maakt een flexibele reactie op volatiele vermogensstromen mogelijk, zorgt voor netstabiliteit en voor de efficiënte opslag van overtollige energie.

Hoe werkt een slim elektriciteitsnet?

Een slim elektriciteitsnet werkt door de netwerkkoppeling van alle onderdelen van het energiesysteem en informatie uit te wisselen. Het kernprincipe is het vermogen om gegevens in realtime te verzamelen, te analyseren en op basis daarvan beslissingen te nemen. Daardoor is een geschikt gebruik van de bestaande flexibiliteit in opwekking en verbruik evenals bij opslag als direct instrument voor flexibiliteit mogelijk.

Sensoren in het volledige elektriciteitsnet bewaken de toestand van de kabels, de stromen en de spanning. Om voorspellingen te maken en besturingscommando's naar decentrale eenheden te sturen, worden deze gegevens aan centrale besturingssystemen overgedragen.

De rol van de prosument

Flexibele verbruikers, vaak prosument (producent en consument) met hun eigen energieopwekking, spelen een essentiële rol in het efficiënte gebruik van de netinfrastructuur door hun gedrag aan te passen ten voordele van het net. Smart Meters, ook wel intelligente elektriciteitsmeters genoemd, zijn belangrijke elementen. Smart Meters kunnen het elektriciteitsverbruik en de teruglevering meten en deze gegevens digitaal doorsturen naar de beheerder van het meetpunt. Deze kan de gegevens ook doorsturen naar de netwerkbeheerder. Anderzijds kunnen dynamische elektriciteitstarieven van de energieleverancier via de beheerder van het meetpunt aan de klant worden doorgegeven.

De elektriciteitsprijs kan variëren afhankelijk van de huidige beschikbaarheid en vraag, met een overeenkomstig elektriciteitscontract. Consumenten kunnen hun verbruik vervolgens actief aansturen. Gebruik bijvoorbeeld zoveel mogelijk energie-intensieve apparaten, wanneer er veel hernieuwbare elektriciteit in het net zit en de tarieven laag zijn. Batterijen verhogen de flexibiliteit aan de gebruikskant daarbij aanzienlijk.

Intelligente netbesturing en -communicatie

Intelligente netbesturing is het brein van het Smart Grid. Het omvat technologieën voor het bewaken, analyseren en optimaliseren van het netbedrijf:

Sensoren en actoren registreren gegevens, zoals stroom en spanning.
Er is een robuuste en veilige communicatie-infrastructuur nodig om de gegevensvolumes in realtime over te dragen.
Algoritmen voor het analyseren van historische en huidige vermogensstromen voorspellen de verwachte opwekking en het gebruik, evt. met ondersteuning van AI. In principe kunnen deze de identificatie van anomalieën en de optimalisatie van het netbeheer ondersteunen.
Aggregatoren maken gebruik van digitale platformen in de zin van een virtuele energiecentrale en koppelen gedecentraliseerde opwekkers, opslagfaciliteiten en verbruikers tot een beheersbaar netwerk.

Decentrale opwekking en opslag

Een belangrijk kenmerk van het Smart Grid is de integratie van gedecentraliseerde opwekkers en opslagsystemen:

PV-installaties leveren meestal rechtstreeks elektriciteit aan het net. In het Smart Grid wordt de voeding bewaakt en geregeld.
Windturbines worden ook intelligent beheerd om het bestaande net efficiënt te gebruiken en het in geval van knelpunten te beschermen.
Een grote batterijopslag op netniveau en kleinere thuisbatterijen voor consumenten kunnen overtollige energie opslaan en vrijgeven, wanneer dat nodig is.
In de toekomst kunnen elektrische auto's als mobiele opslageenheden (Vehicle-to-Grid) fungeren en ook elektriciteit opnemen en naar behoefte aan het net leveren.

Actief belastingsmanagement

Het slimme elektriciteitsnet maakt actief belastingsmanagement (demand-side management) mogelijk, waarbij het elektriciteitsverbruik actief wordt aangestuurd:

Flexibele verbruikers, zoals warmtepompen of laadpalen voor elektrische auto's, passen zich aan elektriciteitstarieven en netbelasting aan.
Dynamische tarieven motiveren een verschuiving in verbruik naar momenten van hoge beschikbaarheid.
Veel huishoudens met PV-installaties optimaliseren hun eigenverbruik, vooral die met opslagsystemen en bestuurbare verbruikers. Dat kan het net ontlasten.

De voordelen van Smart Grids: meer dan alleen maar efficiëntie

De invoering van slimme elektriciteitsnetten brengt talrijke voordelen met zich mee. Ze gaan veel verder dan alleen het verhogen van de efficiëntie en zijn cruciaal voor het succes van de energietransitie en van het primaire doel van decarbonisatie.

Windturbines op een groen veld tegen een blauwe lucht

Meer integratie van hernieuwbare energie
Het belangrijkste voordeel van Smart Grids is dat ze grote hoeveelheden hernieuwbare energie op een veilige en stabiele manier in het elektriciteitsnet kunnen integreren. Aangezien wind- en zonne-energie van nature fluctueren, is er een flexibel en intelligent net nodig dat deze schommelingen kan compenseren. Smart Grids maken het mogelijk om de decentrale voeding van elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen te beheren door opwekking en verbruik in realtime op elkaar af te stemmen. Dat vermindert de noodzaak om conventionele energiecentrales in reserve te houden en versnelt de uitfasering van fossiele brandstoffen.

Optimalisatie van energieverbruik en -kosten
Smart Grids maken een efficiënter gebruik van elektriciteit mogelijk en kunnen op de lange termijn tot kostenbesparingen leiden. Geschikte meetapparatuur en dynamische elektriciteitstarieven bieden consumenten de mogelijkheid om hun energieverbruik actief aan te sturen en aan tijden met lagere tarieven aan te passen. Dit bevordert een bewuster gebruik van energie en kan helpen om de elektriciteitsrekening te verlagen.

Bevordering van decentralisatie en participatie
Slimme elektriciteitsnetten ondersteunen de trend naar decentralisatie van de elektriciteitsopwekking. Ze stellen huishoudens en bedrijven niet alleen in staat om elektriciteit te verbruiken, maar ook om deze zelf op te wekken en aan het net te leveren. Ze worden "prosumenten". Dit versterkt de lokale waardecreatie en bevordert het ontstaan van lokale energiegemeenschappen. Deze participatie is een belangrijke stap op weg naar een duurzaam energiesysteem waarin de burger centraal staat.

Uitdagingen en vooruitzicht

Ondanks de immense voordelen liggen er nog een aantal uitdagingen in het verschiet bij de volledige implementatie van slimme elektriciteitsnetten.

Close-up van verschillende elektriciteitsmeters

Technische en infrastructurele uitdagingen
De transitie vereist aanzienlijke investeringen in de modernisering van de bestaande infrastructuur. Dit omvat de vervanging van miljoenen conventionele elektriciteitsmeters door Smart Meters, de uitbreiding van communicatienetwerken en de implementatie van complexe software- en besturingssystemen. Daarnaast is cybersecurity bijzonder belangrijk, aangezien een gedigitaliseerd, in een netwerk gekoppeld elektriciteitsnet kwetsbaarder voor cyberaanvallen kan zijn, die de integriteit van het net in gevaar brengen. De bescherming van gevoelige gegevens is hierbij essentieel.

Regelgevende en maatschappelijke aspecten
Naast de technische hordes zijn er ook regelgevende en maatschappelijke aspecten om rekening mee te houden. De wetgeving moet worden aangepast om de randvoorwaarden voor de exploitatie en facturering in een slim elektriciteitsnet te creëren. Dat geldt bijv. in het kader van de Wet hernieuwbare energie. Acceptatie door consumenten is ook cruciaal. Zorgen over gegevensbescherming, kosten en complexiteit moeten door transparante communicatie en duidelijke voordelen worden weggenomen. Om vertrouwen op te bouwen, moeten mensen worden geïnformeerd over hoe Smart Grids werken en welke voordelen ze bieden.

Smart Grid is de toekomst

Ondanks deze uitdagingen is één ding duidelijk: het slimme elektriciteitsnet is de toekomst van onze energievoorziening. Het vormt de onmisbare basis voor een succesvolle energietransitie en de decarbonisering van onze maatschappij. Lopend research and development op gebieden als kunstmatige intelligentie, technologieën voor energieopslag en elektromobiliteit zullen de prestaties van Smart Grids verder verbeteren.

Conclusie

Het Smart Grid is meer dan alleen maar techniek. Het slimme elektriciteitsnet is een sleutel tot de energietransitie en tot duurzame energievoorziening. Het integreert hernieuwbare energie efficiënt en flexibel. Via netwerkkoppeling en intelligente besturing worden vraag en aanbod van netdeelnemers in realtime afgestemd. Dit verhoogt de netstabiliteit en maakt actieve deelname van verbruikers mogelijk. Ondanks uitdagingen op het gebied van infrastructuur, veiligheid en acceptatie zijn Smart Grids onmisbaar voor een klimaatvriendelijke toekomst op basis van hernieuwbare energie.