Netwerkcongestie: een wereldwijde uitdaging voor energie
Stel je het elektriciteitsnet voor als een uitgestrekt snelwegsysteem, ontworpen om een constante verkeersstroom te verwerken. Buiten de spits rijden voertuigen soepel. Maar tijdens de spits overspoelen te veel auto's de rijstroken. Het verkeer vertraagt. Er ontstaan knelpunten. En plotseling voelt het hele netwerk de druk.
Dit is precies wat er gebeurt bij netcongestie. Alleen is het in plaats van auto's, elektriciteit. In plaats van vertragingen is het energie-inefficiëntie, beperkte hernieuwbare energiebronnen en zelfs black-outs. Technisch gezien treedt congestie op wanneer componenten van het net, zoals transmissielijnen of transformatoren, buiten hun ontworpen grenzen worden belast en de stijgende vraag of omgeleide stromen van hernieuwbare energiebronnen niet aankunnen. Zelfs het Gemeenschappelijk Centrum voor Onderzoek van de Europese Commissie voorspelt dat de verzesvoudiging aan hernieuwbare opwekking in 2040 zou kunnen worden begrensd als gevolg van beperkingen in het net in een business-as-usual netuitbreidingsscenario¹. Dit kan resulteren in tot wel 310 TWh aan energieverspilling per jaar – gelijk aan de helft van de wind- en zonne-energieproductie in de EU in 2022.²
Een systeem onder druk: elektrificatie en de stijgende belasting
Naarmate de congestie op het net steeds complexer en ernstiger wordt, wordt het steeds duidelijker dat gecentraliseerde energiesystemen alleen niet langer kunnen voldoen aan de dynamische behoeften van het huidige energielandschap. De snelle elektrificatie van transport en verwarming, de toenemende integratie van hernieuwbare energie en de stijgende vraag naar digitale energie – vanuit sectoren zoals datacenters – zetten de nationale elektriciteitsnetten onder enorme druk. Een belangrijke drijfveer achter deze groeiende uitdaging is de elektrificatie van sectoren die traditioneel door fossiele brandstoffen worden aangedreven, namelijk verwarming en transport. Elektrische voertuigen, warmtepompen en geëlektrificeerde industriële processen leggen allemaal een nieuwe en aanzienlijke druk op het net – vaak op plaatsen en momenten waarop het net het minst voorbereid is.
Bovendien voegt de toenemende acceptatie van intermitterende hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon een extra laag van complexiteit toe. Wanneer deze bronnen stroom opwekken, doen ze dat op basis van het weer, niet op basis van de vraag. Dit betekent dat overtollige energie het net kan overspoelen, vooral wanneer de productie hoog is, maar het verbruik laag – een andere oorzaak van congestie.
De explosieve groei van datacenters maakt het beeld nog ingewikkelder. Deze zijn nu goed voor ongeveer 1,5% van het wereldwijde elektriciteitsverbruik – een aandeel dat naar verwachting tegen 2030 meer dan zal verdubbelen tot bijna 945 TWh – maar veel ervan bevinden zich in regio's zonder robuuste netwerkinfrastructuur, wat een risico op lokale congestie vormt.³ Tot slot kunnen structurele oorzaken niet worden genegeerd: verouderde infrastructuur, een toenemende vraag naar energievoorziening, gebrek aan langetermijninvesteringen in transmissie-upgrades en knelpunten in de regelgeving verergeren het probleem.
- ¹JRC Publications Repository - Redispatch and Congestion Management
- ²Meer coördinatie nodig bij de inzet van hernieuwbare energie om netcongestie te voorkomen - Europese Commissie
- ³Elia Adequacy- en flexibiliteitsstudie voor België 2026-2036 , INZICHTEN IN HET ELEKTRICITEITSVERBRUIK VAN DATACENTERS
Gedecentraliseerde weg vooruit: lokale energieopwekking als strategische oplossing
Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, is een verschuiving naar decentralisatie en lokale energieopwekking essentieel (Figuur 1). De toekomst van energie moet flexibeler, veerkrachtiger en lokaler zijn. Een belangrijke speler in deze decentrale aanpak is warmtekrachtkoppeling (WKK). WKK-centrales – ook wel warmtekrachtkoppeling genoemd – produceren uit één brandstofbron zowel elektriciteit als bruikbare warmte, en bij trigeneratie ook koelte. Deze gelijktijdige opwekking verhoogt de totale energie-efficiëntie aanzienlijk en bereikt bij cogeneratie vaak een rendement van 87% of meer, vergeleken met het veel lagere gecombineerde rendement van conventionele afzonderlijke warmte-krachtkoppelingssystemen. Door gebruik te maken van de restwarmte die anders verloren zou gaan bij traditionele energieopwekking, maximaliseert WKK het brandstofverbruik en verlaagt het de totale energiekosten.
Naast WKK winnen ook gedecentraliseerde Gas-to-Power ( GtP )-oplossingen gebaseerd op motorkrachtcentrales aan belang. Deze systemen zetten aardgas of hernieuwbare gassen direct om in elektriciteit met behulp van hoogrenderende gasmotoren (Figuur 2). Net als WKK kunnen GtP -units dicht bij de vraagzijde worden ingezet, wat flexibiliteit, snelle reactie mogelijkheden en betrouwbare stroomopwekking biedt – zelfs in regio's met onstabiele netwerken of beperkte infrastructuur. Door de stroomopwekking dichter bij de locatie van verbruik te plaatsen, verminderen WKK- en GtP -systemen de belasting van langeafstandsleidingen en bieden ze een effectieve buffer tegen netwerkcongestie. Hun gedecentraliseerde karakter ondersteunt energieautonomie op lokaal niveau, waardoor gemeenschappen en faciliteiten meer controle hebben over hun energievoorziening. Zowel WKK- als GtP -systemen kunnen ook in eilandmodus werken en blijven stroom leveren, zelfs wanneer ze van het hoofdnet zijn losgekoppeld. Deze functionaliteit maakt lokale back-upstroom mogelijk tijdens stroomuitval of noodsituaties, wat de energiezekerheid en -veerkracht verder verbetert. Dit is met name cruciaal voor sectoren zoals de gezondheidszorg, afvalverwerking en afvalwaterzuivering. In tegenstelling tot intermitterende hernieuwbare energiebronnen bieden WKK- en GtP -oplossingen opwekking op aanvraag en zijn ze niet weersafhankelijk. Ze zijn snel, efficiënt en zeer betrouwbaar – eigenschappen die ze uitermate geschikt maken om de uitdagingen van netcongestie aan te pakken en tegelijkertijd de lokale energieonafhankelijkheid te versterken.
Figuur 1. Omdat gecentraliseerde energiesystemen alleen niet langer kunnen voldoen aan de dynamische behoeften van het huidige energielandschap, is een verschuiving naar decentralisatie en lokale energieopwekking essentieel.
WKK-systemen aan het werk in veeleisende omgevingen
WKK-systemen bieden technische en operationele voordelen in landen die blootgesteld worden aan uitdagende weersomstandigheden zoals orkanen, harde wind, kustcorrosie en extreme temperaturen. Deze omgevingsfactoren leggen vaak een aanzienlijke druk op de conventionele energie-infrastructuur, waardoor de relevantie van gedecentraliseerde en veerkrachtige energieoplossingen toeneemt. Een belangrijk functioneel kenmerk van veel WKK-systemen is hun vermogen om in eilandmodus te werken. Dit stelt hen in staat om onafhankelijk van het centrale net elektriciteit en warmte te blijven leveren in geval van uitval door stormen of andere verstoringen. In regio's die getroffen worden door frequente netinstabiliteit, speelt deze mogelijkheid een cruciale rol bij het in stand houden van essentiële diensten zoals ziekenhuizen, noodhulpdiensten, waterzuiveringsinstallaties en communicatie-infrastructuur.
WKK-units worden vaak op locatie of in de buurt van het verbruikspunt geïnstalleerd, waardoor de afhankelijkheid van langeafstandsleidingen wordt verminderd. Dit is met name voordelig in kustgebieden, waar zoute lucht en blootstelling aan sterke wind slijtage kunnen versnellen en storingen in de netinfrastructuur kunnen veroorzaken. Door de energieopwekking te decentraliseren, dragen WKK-systemen bij aan een betere systeembetrouwbaarheid en energiezekerheid. Deze systemen zijn ook ontworpen om betrouwbaar te functioneren onder extreme temperaturen. Hun compacte en gesloten constructie, gecombineerd met flexibele brandstofmogelijkheden, zorgt voor stabiele prestaties, zelfs in warme en vochtige omstandigheden. Naast het opwekken van elektriciteit, winnen de systemen restwarmte terug en gebruiken deze voor thermische toepassingen. Dit draagt bij aan een verbeterde algehele efficiëntie en kan helpen de energiekosten te verlagen, vooral in klimaten met een hoge seizoensgebonden vraag. 2G Energy ontwikkelt WKK-units die een hoge mate van brandstofflexibiliteit bieden (figuur 3).
Deze systemen kunnen werken op diverse gasvormige brandstoffen, waaronder aardgas, biogas, vloeibaar gas, propaan en waterstofmengsels. Deze aanpasbaarheid maakt het mogelijk om lokaal beschikbare of hernieuwbare bronnen te gebruiken, vermindert de afhankelijkheid van conventionele energiebronnen en ondersteunt de bredere transitie naar energiesystemen met lagere emissies.
Kortom, WKK-technologie biedt een veerkrachtige en efficiënte optie voor het versterken van energiesystemen in regio's met zware milieuomstandigheden. Het gedecentraliseerde ontwerp, de operationele stabiliteit en de aanpasbaarheid aan verschillende brandstoftypen maken het een relevant onderdeel van langetermijnstrategieën die gericht zijn op het verbeteren van de energiezekerheid en de veerkracht van de infrastructuur.
Figuur 2. Gas-to-Power-oplossingen zetten hernieuwbare gassen of aardgas direct om in elektriciteit met behulp van zeer efficiënte gasmotoren
Figuur 3. WKK-units zoals de Avus van 2G Energy bieden een uitzonderlijke brandstofflexibiliteit en kunnen verschillende gasvormige brandstoffen benutten.
Het voortouw nemen
2G Energy, als toonaangevende producent van eigen geavanceerde energiesystemen op het gebied van WKK en GtP, beschiken wij over uitgebreide internationale expertise in de ontwikkeling en implementatie van microgrids en eilandbedrijfsvoering en levert deze technologieën succesvol in een breed scala aan projecten wereldwijd. Deze omvatten toepassingen in regio's met onstabiele netcondities, afgelegen locaties en kritieke infrastructuur die een ononderbroken stroomvoorziening vereist. Door deze wereldwijde betrokkenheid heeft 2G praktisch inzicht gekregen in de technische en operationele uitdagingen die gepaard gaan met gedecentraliseerde energiesystemen, waardoor het zijn oplossingen kan verfijnen en aanpassen aan een breed scala aan lokale contexten.
Frank Grewe, CTO bij 2G Energy, benadrukt de jarenlange toewijding van het bedrijf aan technische uitmuntendheid en economische efficiëntie: "Vanaf het begin hebben we 2G gebouwd op een fundament van hoge technologische en kwaliteitsnormen. De sterke kosteneffectiviteit van onze producten wordt grotendeels gedreven door consistent lage operationele kosten." Hij benadrukt verder het cruciale belang van betrouwbaarheid in moderne energiesystemen: "Bij vraag-respons hebben we het over een korte looptijd, maar deze moet vervolgens met absolute betrouwbaarheid worden geleverd zodra een netwerkknelpunt dreigt." Deze focus op responsiviteit en betrouwbaarheid vormt de basis van 2G Energy's aanpak ter ondersteuning van de stabiliteit en flexibiliteit van het net. De systemen van 2G zijn ingezet in omgevingen waar het behoud van energieautonomie essentieel is, zoals ziekenhuizen, datacenters, industriële faciliteiten en afvalwaterzuiveringsinstallaties. Deze ervaringen hebben het bedrijf in staat gesteld robuuste besturingssystemen en operationele protocollen te ontwikkelen die zorgen voor een naadloze overgang tussen netgekoppelde en eilandwerking. Naast de praktische projectervaring legt 2G Energy sterk de nadruk op onderzoek en ontwikkeling als basis voor het verbeteren van de systeemprestaties en de betrouwbaarheid op lange termijn. Dit omvat de optimalisatie van regelalgoritmen, het verbeteren van de brandstofflexibiliteit en het integreren van WKK-systemen met andere gedistribueerde energiebronnen zoals fotovoltaïsche energie, warmtepompen en waterstoftechnologieën. Door zich te richten op zowel toegepaste als toekomstgerichte innovatie, draagt 2G Energy bij aan het versterken van de rol van WKK in moderne, gedecentraliseerde energiesystemen.
Beleidspaden om de impact van WKK te vergroten
Om het potentieel van WKK-technologie voor gedecentraliseerde en back-up energietoepassingen volledig te benutten, is een ondersteunende regelgeving en beleidsomgeving cruciaal.
Beleidsmakers spelen een sleutelrol bij het mogelijk maken van bredere acceptatie door gunstige voorwaarden te creëren en belemmeringen te verminderen. Dit begint met de formele erkenning van WKK als een belangrijke veerkrachtmaatregel binnen nationale energiestrategieën. Het stroomlijnen van goedkeuringsprocessen en vereenvoudigen van vergunningsprocedures voor gedecentraliseerde energiesystemen zou de implementatie eveneens helpen versnellen. Daarnaast kunnen gerichte prikkels investeringen stimuleren in projecten die hoogrenderende WKK combineren met netontlasting, de integratie van hernieuwbare energie of de ondersteuning van kritieke infrastructuur.
Een andere belangrijke stap is het faciliteren van markttoegang voor de overtollige elektriciteit, warmte én koelte die door WKK- en trigeneratiesystemen wordt opgewekt, met name in combinatie met stadsverwarmingsnetten. Door deze systemen flexibel en zuinig te laten werken, kunnen beleidsmakers ervoor zorgen dat ze een centrale pijler worden van een veerkrachtigere, efficiëntere en duurzamere energietoekomst.
Een slimmere, veerkrachtigere energietoekomst
Netcongestie is geen voorbijgaande ergernis – het is een structurele zwakte in de huidige energietransitie. Als het niet wordt aangepakt, dreigt het de dromen van schone energie te veranderen in een onbetrouwbare en dure realiteit. Maar met decentrale oplossingen zoals WKK en GtP -oplossingen, ondersteund door ervaren spelers zoals 2G Energy, zijn de tools beschikbaar om deze uitdaging het hoofd te bieden. Het toekomstige net moet slimmer, meer lokaal en veerkrachtiger zijn, en die toekomst begint met vooruitstrevend beleid, investeringen en technologie.
Stefan Liesner
Hoofd Marketing en Public Affairs,
2G Energy AG ,
Heek/Duitsland s.liesner@2-g.de www.2-g.co,
vertaling Steven Deygers
Sales Director BeLux
2G Energy International GmbH
Mobile: +49 160 91980069
Email: s.deygers@2-g.com