home  

discl. / ©, lid NVJ

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Toets een onderwerp in het zoekboxje, of
klik op één van de letters A..Z hierboven.
(Oud-)student(e) Archit., Bwk, Civ. Techn.?
Iets schrijven voor de site, als auteur?
Mail even naar Joostdevree


smart grid, intelligent net, slim elektriciteitsnet

 

smart grid, virtueel netwerk, virtuele centrale (Virtual Power Plant, VPP), intelligent net, slim elektriciteitsnet

Smart grid is de benaming van een elektriciteitsnetwerk waarbij in theorie alle gebruikers van elektriciteit ook elektriciteit aan het netwerk kunnen leveren, mogelijk gemaakt door intelligentie in het netwerk.*) Vergelijkbaar met gegevenstransport over internet loopt elektriciteit in het netwerk van knoop naar knoop waarbij het smart grid "zelf" beslist welke weg de stroom aflegt (bijvoorbeeld de meest efficiënte weg en de goedkoopste energie). Grote smart grids bestaan nog niet, alleen in theorie.

In een "normaal" netwerk voor elektriciteit is sprake van een centrale benadering: de gebruikers nemen de elektriciteit af die de centrale levert en de afgelegde weg is altijd van centrale naar consument. In een centralistisch netwerk is slechts in beperkte mate toegestaan dat ook gebruikers elektriciteit leveren aan het netwerk. 

Een smart grid is noodzakelijk om vele bronnen, op vooraf onbekende momenten, aan het net te kunnen laten leveren zonder dat dit tot overbelasten of stilvallen van het netwerk leidt. Die bronnen kunnen duurzaam zijn (zon, wind, biogas) maar dat is geen noodzaak. Belangrijk is dat bijvoorbeeld fabrieken en glastuinbouwers maar ook grote aantallen particulieren hun teveel aan geproduceerde elektriciteit aan het net kunnen leveren. Een grote toestroom aan elektriciteit van derden kan het netwerk overbelasten. Dit wordt congestie genoemd: er ontstaat een te hoge spanning en/of een te hoge frequentie. Bij drastisch verminderen van een groot aantal leveranciers moet de centrale snel kunnen bijspringen om de elektriciteitsproductie op peil te houden. 
Zie bij congestie voor een groot aantal mogelijk oplossingen.
 
Een intelligent netwerk, een smart grid, kan congestie voorkomen:
- Elke producent van elektriciteit dient zijn productie continu "bekend te maken" zodat al of niet kan worden aangekoppeld, of het moment van aan- of afkoppelen kan worden bepaald; dit vereist intelligentie bij de bron (geavanceerde energiemeters). Bij dreigende overbelasting van het net moet de levering immers (tijdelijk) afkoppelbaar zijn. Producenten kunnen verschillende bronnen hebben (decentrale en centraal; micro-wkk's of thuiscentrales, zonnepanelen, windmolens, regionale centrales enz.). 
- Intelligentie in de "verdeelstations": het verdeelstation beslist (als knoop in het netwerk) of elektriciteit op het eigen net wordt toegelaten, naar het grote netwerk gaat of lokaal wordt gebruikt; dit vermijdt onnodig transport van elektriciteit en daarmee onnodig verlies ervan).
- Om energieverlies te vermijden: overcapaciteit zou opgeslagen moeten kunnen worden, bijvoorbeeld in omvangrijke ondergrondse bassins die phase change materials bevatten.
- Het idee om elektrische auto's aan het net te laten leveren (bij stroomtekort) of te laten opladen (bij een dreigende overbelasting van het net) zal lange tijd onwerkelijk zijn: het aantal elektrische auto's is vooralsnog verwaarloosbaar, de auto's moeten ook nog eens beschikbaar zijn ("aan het net hangen"), de eigenaren van deze elektrische auto's moeten toestemming geven (dat kan alleen als die er financieel baat bij hebben, bijvoorbeeld leveren brengt meer op dan dat afnemen kost; want als je daarna van het openbare net gebruik moet maken om de auto weer op te laden dan is die stroom meestal veel duurder door de afbouw salderingsregeling), is er wel voldoende capaciteit om al die auto's (weer) te laden? (Zie eventueel bij energieopslag voor deze en andere problemen; zie eventueel bij laadpaal.)
- Stroompieken door teveel geleverde zonne- en windenergie moeten worden afgevlakt (het zogenoemde peak shaving). Bij een forse stroompiek kunnen elektrische apparaten doorslaan, denk aan desktop-pc, koelkast, magnetron,  muziekversterker, warmtepomp, cv-ketel, laadpaal. (In mei 2023 kregen bewoners van het plaatsje Meeden plots 400 V op de elektrische apparaten in plaats van 230 V door een fout met de bekabeling bij technisch onderhoud, niet door zonnepanelen. De schade hiervan werd door netbeheerder Enexis vergoed.)

Virtual Power Plants met DER-sturing houdt in: "Centrale coördinatie van decentrale energiebronnen waardoor deze gezien kan worden als één grote en virtuele energiecentrale" (DER staat voor Distributed Energy Resources).

Prof. Marija Ilic van de TU Delft zegt hierover: "Elektriciteitsnetwerken veranderen van gecentraliseerde netwerken in smart grids met ingebedde intelligentie en waarin een deel van de beslissingen wordt genomen door de gebruikers". Het is belangrijk dat de computersystemen van de juiste "beslissingen" nemen bij het toewijzen van toegang op het netwerk, evenals het afsluiten daarvan. "Uiteindelijk gaat het erom tegelijkertijd zowel de betrouwbaarheid als de efficiëntie van het net te verbeteren."


uitbeelding van combinatie van energiebronnen en een smart grid; klik voor groter:


Voordelen van een smart grid
- bronnen van duurzame energie leveren hun overcapaciteit aan het net waardoor minder (fossiele) energie benodigd is voor elektriciteitscentrales
- door warmte om te zetten naar elektriciteit kunnen verliezen van energie worden vermeden
- wanneer zeer veel bronnen aan het netwerk leveren is de kans op grote stroomstoringen geringer (het uitvallen van een centrale betekent niet onmiddellijk dat het net stil ligt, nadeel is wel weer dat voltagevermindering voor veel apparaten funest is maar uitschakelen niet)
- gigantische netwerkuitbreidingen zijn niet nodig omdat veel elektriciteit "lokaal" blijft.

Nadelen van een smart grid
- het systeem is complex en daarmee foutgevoelig (langzaam, gefaseerd invoeren)
- de bekende grote opwekkers van elektriciteit zullen minder leveren aan het net waardoor het wel geleverde uiteraard duurder zal zijn
- de geprivatiseerde grote netbeheerders van elektriciteit moeten bereid zijn ook de kleintjes toe te laten
- wie bepaalt de prijs van de aan het net geleverde energie?
- beveiliging van het netwerk, tegen "kraken" maar ook tegen leveren van verkeerde informatie, is moeilijk (cybercrimes)
- wellicht is voor elke gebruiker een noodvoeding nodig (UPS, Uninterruptable Power Supply)?

Een combinatie van energiesoorten kan dus de nadelen van elk van de gebruikte systemen ondervangen, bij weinig vraag naar elektriciteit of extreem veel opwekking van elektriciteit (meestal van windturbines of pv-panelen) kan deze elektriciteit opgeslagen worden, in welke vorm dan ook, zie energieopslag


decentrale infrastructuur: meer maatwerk op lokaal niveau, mede dankzij de smart grids;
klik voor groter!:



Documentatie
- Cisco-visie IP-architectuur voor smart grids

- Artikel over smart-grids uit TNO-magazine

- Begrippen m.b.t. elektriciteitsnetwerken (Jargonboek)


Met dank aan Sync Wetenschap Ondernemen Technologie, Technisch Weekblad, Cisco en Lievense | WSP adviseurs en ingenieurs.

Zie ook groene stroom en eventueel verbruik elektra en gas in een woonhuis.


*) Definitie van mr.dr. Annelies Huygen, econoom en jurist, en prof.dr.George Huitema, wiskundige (beiden TNO):
"Smart grids zijn infrastructuren voor elektriciteit, gas en warmte, waaraan ICT-systemen zijn toegevoegd voor het meten van energiestromen met toepassingen voor het aansturen en regelen van consumptie en productie van energie. Ze verzamelen informatie die wordt gebracht naar plaatsen waar deze verder verwerkt kan worden, zodat er ook communicatie mogelijk is met allerlei randapparatuur en toepassingen bij energiepartijen." (ICT-systemen zijn systemen voor Informatie- en Communicatietechnologie.)