Ook het stroomnet denkt straks na
‘Smart’ zijn is niet voorbehouden aan telefoons en televisies. Het zit er dik in dat zelfs het elektriciteitsnet straks nadenkt – en zelfstandig beslissingen neemt.
Het is even na bedtijd, de vaatwasser springt vanzelf aan. Kort erna begint de accu van de elektrische auto vol te lopen. Een paar uur later, tegen het einde van de nacht, slaat de warmtepomp aan om het huis alvast te verwarmen. Wie deze handelingen dicteert? Het elektriciteitsnet zelf.
Want het elektriciteitsysteem van de toekomst denkt na. Dat is geen vergezochte techneutenfantasie volgens Han Slootweg, hoogleraar intelligente energiesystemen aan TU Eindhoven en directeur netstrategie bij netbeheerder Enexis. Hij noemt de komst van zo’n smart grid ‘onvermijdelijk’.
Van fossiel naar duurzaam
Nederland stapt, net als de rest van Europa, over van fossiele naar duurzame energie. In december moet er een ambitieus Klimaatakkoord liggen, dat uiteenzet hoe Nederland in 2050 CO2-neutraal denkt te zijn. Vorige week presenteerde het Planbureau voor de Leefomgeving de doorrekening van de eerste plannen van dit akkoord.
Onherroepelijk leiden die plannen tot een hoger stroomverbruik, ten koste van olie en gas, legt Slootweg uit. Denk alleen al aan alle elektrische auto’s die erbij komen. Ondertussen is de opwekking van die stroom, dan veelal met zonnepanelen en windmolens, letterlijk zo veranderlijk als het weer. Soms is daardoor veel meer stroom beschikbaar dan nodig. Soms is er juist te weinig. Bovendien raken veel huidige elektriciteitsnetten overbelast als de halve buurt op hetzelfde moment een auto op de lader zou aansluiten.
Om stroomuitval te voorkomen zijn meer en dikkere elektriciteitskabels nodig. Energieopslag met accu’s of waterstof helpt om met de pieken en dalen in productie om te gaan. Maar het zou flink schelen als het stroomnet en apparaten zelf ook een beetje meedenken, zodat elektrische auto’s niet massaal worden opgeladen wanneer half Nederland staat te koken, bijvoorbeeld.
Het maakt gebruikers in veel gevallen toch niet uit of hun wagen direct na een werkdag oplaadt of om twee uur ’s nachts, maar voor het net kan dit het verschil maken tussen stroomuitval en goed functioneren. De auto zou zelfs stroom kunnen terugleveren aan het net op momenten dat daar behoefte aan is.
Geld is de prikkel
De prikkel achter dit alles? Geld, zegt Mathijs de Weerdt, die de toepassing van kunstmatige intelligentie in energiesystemen onderzoekt aan de TU Delft. Bij een variabele stroomprijs kunnen apparaten in huis zich erop instellen op zo goedkoop mogelijke stroom te draaien. En de stroom is goedkoop op de momenten dat er relatief weinig vraag en veel aanbod is.
Zulke systemen bestaan al. Hij noemt het bedrijf Jedlix, dat met een computerprogramma het opladen van elektrische auto’s goedkoper maakt door rekening te houden met de stroomprijs. De eerste energieleveranciers zijn al begonnen met het leveren van stroom tegen variërende prijzen. Steeds meer apparaten zullen hierop letten, is de verwachting. Van de elektrische verwarming tot mogelijk zelfs de wasmachine.
Simpel genoeg, zo lijkt het. Maar stel nou dat de stroomprijs het laagst is om twee uur ’s nachts, omdat het dan toevallig hard waait? Als alle elektrische auto’s in de buurt op dat moment hun accu’s laten vollopen, loop je weer tegen een ander probleem aan: het elektriciteitsnet kan dat helemaal niet aan.
Daarom is een smart grid nodig dat elektriciteit soepel en eerlijk verdeelt op buurtniveau, zonder overbelasting van het net, aldus De Weerdt. Zo'n smart grid moet onder meer de weersverwachtingen inzien om de stroomprijs te voorspellen. En de wensen van de gebruikers kennen, zodat zij ’s ochtends wel allemaal warm kunnen douchen en met hun auto op het werk aankomen. ‘Een systeem dat dit goed doet én alle klanten een eerlijke rekening presenteert is nog nergens gerealiseerd’, zegt hij.
Biedt waterstof de oplossing voor het energieopslagprobleem?
Geen woord erover in het regeerakkoord, maar de Klimaattafels van Ed Nijpels buitelen over elkaar heen om waterstof te bejubelen. Vanwaar dat enthousiasme over deze energiedrager?
AI als stroommanager
Hoe zo’n slim net het best ingericht kan worden, ligt nog op het bordje van wetenschappers. Een van hen is Madeleine Gibescu, hoogleraar integratie van duurzame energie aan de Universiteit Utrecht. Zij bestudeert onder meer op welke manier kunstmatige intelligentie het best kan worden opgeleid tot geslaagde stroommanager.
Een computersysteem op basis van zaken als het weer, gebruikerswensen en de netcapaciteit laten bepalen welk apparaat wanneer aan of uit moet in een huis, straat of zelfs wijk. Knap ingewikkeld, maar het kan. Met collega-onderzoekers van TU Eindhoven bouwde Gibescu een zelflerend programma dat allerlei theoretische acties uitprobeerde om te ontdekken wat werkt en wat niet werkt. Het systeem dat uit dit leerproces kwam rollen bleek elektriciteit te kunnen besparen en efficiënt te verdelen op een schaal van tientallen huizen.
Mooi is dat. Gaan de computers straks ook nog bepalen wanneer we de wasmachine mogen aanzetten, zeker? Zo ver zal het niet komen, denken de onderzoekers. De Weerdt: ‘Blijkt het ’s middags toch harder te waaien dan verwacht, moet je ineens eerder de was eruit halen en ophangen. En je wil het er niet te lang in laten zitten, dan gaat alles kreuken. Ik zie dat niet gebeuren.’
Mensen zullen controle houden over hun huishouden, denkt ook Gibescu. ‘Zodat je de kunstmatige intelligentie kunt instrueren: binnen bepaalde uren mag je doen wat je wil. Probeer de kosten te minimaliseren en zoveel mogelijk zonne- en windenergie te gebruiken, maar mijn was mag niet later dan een bepaalde tijd klaar zijn.’