Een smart grid is een elektriciteits netwerk waarbij vraag en aanbod van energie op elkaar wordt afgestemd. Dit kan gebeuren door automatisch bepaalde energie verbruikers uit te schakelen bij te weinig aanbod of door het bijschakelen van capaciteit. Een smart grid is meestal wel verbonden met het normale energie net. Zo kan altijd worden terug gevallen op een groot netwerk om pieken en dalen in vraag en aanbod te absorberen.
Het huidige energienet is niet ingericht op de situatie waarbij steeds meer energie decentraal wordt opgewekt. Het probleem is dat zowel de vraag als het aanbod op elk moment sterk kan fluctueren. Het is erg lastig om het aanbod van energie continue bij te regelen. Dit probleem zal in de toekomst alleen maar groter worden door de populariteit van decentrale energieopwekking met hernieuwbare energie bronnen.
Voorbeelden hiervan zijn zonne-energie installaties op daken van woonhuizen of op grotere schaal wind energie met windmolen parken. De opbrengst van deze bronnen is niet goed voorspelbaar, niet gelijkmatig en zeker niet af te stemmen op de actuele vraag. Om de vraag en het aanbod van elektriciteit in balans te houden moeten andere bronnen die wel goed regelbaar zijn worden bijgeregeld.
Gas centrales zijn daarvoor het meest geschikt maar ook daarbij is de regel capaciteit niet onbeperkt. Ook moet er voldoende ruimte zijn om meer energie te leveren wanneer dat nodig is. Het is dan ook noodzakelijk dat de centrale’s ruim onder volle capaciteit draaien om zo reserve capaciteit achter de hand te hebben. Het aanhouden van deze reserve capaciteit zorgt ervoor dat de efficiency van de centrales lager wordt en daarmee de kostprijs van energie hoger.
Door het sterk groeien van aanbod van hernieuwbare energie is er steeds meer moeite nodig om altijd balans te houden. Het gevaar op over- of onderbelasting van het energienetwerk, waarbij storingen kunnen optreden, neemt sterk toe.
Smart grids is een term die gebruikt wordt voor technologieën die kunnen helpen om het energienet intelligenter te laten worden. Het doel daarvan is vraag en aanbod beter op elkaar af te stemmen. Een Smart grid is een energienet met daar aan toegevoegd meet- en regelsystemen die helpen om dat doel te bereiken. Een grote stap in het realiseren van smart grids is de uitrol van slimme energiemeters. Met slimme meters kan vrijwel realtime het verbruik en aanbod worden gemeten op een bepaald punt in het energienet.
Vraag en aanbod afstemmen
In tegenstelling tot bij gas is het met elektriciteit (nog) niet mogelijk om de energie op grote schaal economisch verantwoord op te slaan. Opslaan van elektriciteit in perioden van overschot om later te gebruiken in perioden van schaarste is daarmee niet rendabel.
In de huidige situatie wordt, als er een overschot aan energie dreigt, opwekcapaciteit uit geschakeld. Bij een dreigend tekort wordt juist opwekcapaciteit bij geschakeld. Dit wordt gedaan door te sturen met de prijs. Met lagere energieprijzen wordt meer verbruik en lagere productie gestimuleerd, met hoger energieprijzen minder verbruik en hogere productie. Op momenten van schaarste aan energie kan het gebeuren dat de prijzen zo hoog worden dat partijen (vervuilende) nood diesel aggregaten gebruiken om energie te leveren.
Het op en afregelen van productie is kostbaar en vaak ook niet op korte termijn te realiseren. Bij een conventionele kolencentrale kost dit veel tijd. Gas centrales zijn relatief goed te regelen maar dat kan alleen als ze in normaal bedrijf een behoorlijke hoeveelheid reserve capaciteit over hebben.
Doordat niet optimaal gebruikt kan worden gemaakt van de maximale capaciteit zullen de kosten per opgewekte hoeveelheid energie toenemen. Er zal immers reserve capaciteit achter de hand gehouden moeten worden om bij te schakelen in tijd van schaarste. De centrale zal dus vrijwel nooit op de maximale capaciteit kunnen draaien waarvoor deze is ontworpen. Het vergroenen van het aanbod van elektriciteit heeft daarmee ook een prijsopdrijvend effect voor het deel conventionele opwekking.
Elektrische auto’s als decentrale energiebuffers
De beste manier om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen is het afstemmen van de vraag die niet tijdsgebonden is aan de perioden van overschot. Een voorbeeld daarvan is het opladen van elektrische auto’s op momenten dat er energie overschot is door veel productie van zonne-energie op een bepaald tijdstip. Het is zelfs mogelijk dat die opgeladen elektrische auto’s hun opgeslagen elektriciteit op een later tijdstip weer (deels) terug leveren aan het net.
Hoewel er altijd energie verloren gaat bij zowel het laden als ontladen van de accu’s kan dit toch nuttig zijn. Er ontstaan dan decentrale energiebuffers in het elektriciteitsnet waardoor het net stabieler wordt. Partijen die deze capaciteit beschikbaar stellen kunnen profiteren van prijsverschillen van elektriciteit op verschillende tijdstippen.
Elektrische auto’s zouden daarmee een actieve rol kunnen gaan spelen in Smart Grids. Het maximaal toelaatbare aandeel van fluctuerende energiebronnen (zon, wind) in de totale energieproductie zou daarmee vergroot kunnen worden.
Uitstellen verbruik of productie
Afnemers waarvan het moment van verbruik niet precies op een bepaald tijdstip hoeft te gebeuren kunnen het verbruik afstemmen op momenten waarop voldoende energie beschikbaar is. In de glastuinbouw wordt met warmtekrachtkoppeling (WKK) nu al ca. 10% van het totale elektriciteitsverbruik in Nederland opgewekt. Een groot deel hiervan kan worden geproduceerd op momenten waarop schaarste is van andere niet constante energiebronnen.
Op kleinere schaal kan dit worden gedaan met bijv. een diepvries in een woonhuis of de warmwater boiler. Het zal meestal geen probleem zijn om geautomatiseerd het inschakelen korte tijd, bijv. een half uur, uit te stellen. Er kan zelfs gedacht worden aan een systeem waarbij de afnemer wordt gestimuleerd te letten op energieverbruik met flexibele energieprijzen. De prijs kan dan lager worden als het verbruik op piekmomenten wordt uitgesteld. Zo zou het draaien van de was een uur later bijv. iets goedkoper kunnen zijn.
Bij ernstige energieschaarste kan in het uiterste geval besloten worden om aansluitingen die voorzien zijn van slimme meters af te sluiten. Of in elk geval de maximale capaciteit daarvan te beperken. Er is dan nog wel energie is noodzakelijk verbruik (diepvries, verlichting etc.) maar niet meer voor verbruik wat uitgesteld kan worden (wasmachine, stofzuiger, airco etc.). Op dit moment is dat nog niet toegestaan (wel technisch mogelijk), in de toekomst zou dat wel kunnen gaan spelen.