Netcongestie en netonbalans bestrijden met energieopslag

Waarom is netcongestie ineens zo’n groot probleem?

De wereldwijde drang naar duurzame ontwikkeling en koolstofvrije doelstellingen heeft geleid tot een golf van elektrificatie, waardoor het elektriciteitsnet zich snel uitbreidt.  Hernieuwbare energiebronnen zoals wind- of zonne-energie vormen een unieke uitdaging vanwege de onregelmatige energieopwekking. De variabele opwekkingspatronen maken het moeilijk om de beschikbare elektriciteit nauwkeurig te voorspellen. Netcongestie is een gevolg van deze schommelingen en brengt het elektriciteitsnet tot stilstand. Dit probleem moet lokaal worden aangepakt om knelpunten te elimineren. 

Netverzwaring is niet voldoende

Zowel de vraag naar als het aanbod van elektriciteit veranderen van patroon met toenemende pieken en dalen. Dure netverzwaringen zijn traditioneel de oplossing en het kost veel tijd om ze uit te voeren. Gezien de huidige groei en volatiliteit van het elektriciteitsnet is deze aanpak alleen echter onvoldoende om congestie van het net tegen te gaan. Dit is waar energieopslag in batterijen (BESS) in beeld komt. 

Hoe kan energieopslag netcongestie verlichten?

Voordat we dieper ingaan op de details van de verschillende methoden om het elektriciteitsnet in balans te houden, kunnen batterijen zelf al helpen bij problemen door netcongestie. Dit zijn de 4 grootste voordelen:

1. Efficiënter energiegebruik

   Batterijen slaan energie op voor later gebruik. Bijvoorbeeld energie die wordt opgewekt door zonnepanelen of windturbines. Het overschot aan energie, dat je op het moment van opwekken niet kunt gebruiken, slaat de batterij op voor als je het wel nodig hebt. Zo gaat er minder energie verloren, verlicht je het elektriciteitsnet en kunnen je eigen processen zonder storing verlopen.

2. Back-up voor stroomstoringen

   Is er een stroomstoring op het elektriciteitsnet? Dan kun je de opgeslagen elektriciteit in de batterij gebruiken, totdat alles weer soepel functioneert.

3. Lagere energierekening

   Een batterij kan opladen tijdens daluren, tegen een lage prijs. En weer ontladen als de vraag naar energie en de energieprijzen hoog zijn. Zo bespaar je op je energiekosten. Je eigen kosten zijn lager.

4. Vermindering van de vraagprijs

   Aangezien tarieven vaak gebaseerd zijn op elektriciteitsverbruik tijdens piekmomenten, kan een batterij met peakshaving mogelijkheden deze tarieven structureel verlagen. De batterij levert energie op piekmomenten en laadt alleen op tijdens uren met weinig vraag. De algemene tarieven kunnen dalen wanneer energieopslag aan het net wordt toegevoegd.

Congestiemanagement als kans voor mobiele batterijen 

Als er congestie optreedt, zijn de netbeheerders in Nederland verplicht om congestiemanagement uit te voeren om lokale congestieproblemen te verlichten. In Nederland hebben TenneT en de netbeheerders een samenwerkingsplatform opgezet genaamd GOPACS, dat wordt gebruikt om het flexibel vermogen binnen het net te coördineren. Aanbieders van flexibele energie kunnen verbinding maken met netbeheerders en andersom. De levering van flexibel vermogen kan worden gedaan via redispatch biedingen of in de vorm van capaciteitsbeperkende contracten (Capaciteitsberperkings Contract (CBC)). 

Vereisten voor congestiemanagement: 

• De minimale grootte van de gezamenlijke biedingen is 0,1 MW 
• Geen minimumomvang voor biedingen 

In de jaren 2018 tot 2023 werd 519887 MWh aangevraagd op GOPACS, wat wordt gebruikt als een schatting van de marktomvang. Met een recente eis van de Netcode Congestiemanagement, die netbeheerders opdraagt congestiemanagement toe te passen tot een technische limiet van 150% van de verwachte transportcapaciteit, neemt de marktomvang toe. De doorlooptijd om in aanmerking te komen als marktpartij is 1-2 maanden. 

De 3 meest gebruikte methoden om het elektriciteitsnet te ontlasten met energieopslag en hun markten

Hoewel er een aantal algemene voordelen zijn van het gebruik van energieopslag om netcongestie tegen te gaan, is er nog een ander probleem dat ze kunnen helpen aanpakken: onbalans op het elektriciteitsnet. De frequentie van het hele elektriciteitsnet wordt beïnvloed door veranderingen in vraag en aanbod. Als de frequentie verandert van de gebruikelijke 50 Hz, kan de veilige werking van apparatuur niet meer worden gegarandeerd. Daarom zijn er specifieke methoden en markten om extra capaciteit toe te voegen of af te nemen en ervoor te zorgen dat de frequentie op een stabiel niveau blijft. Als je over vrije capaciteit van energieopslag beschikt, kun je deelnemen aan de balanceringsmarkten van deze methoden. In de volgende paragrafen duiken we in de belangrijkste informatie over deze drie methoden en hun markten:  

• FCR,
• aFRR,
• en Passieve Balancering.

Frequency Containment Reserve (FCR)

Frequency Containment Reserve (FCR) is een dienst die wordt geleverd door batterijen in systemen achter de meter. Hierbij wordt snel gereageerd op frequentiewijzigingen in het elektriciteitsnet om de stabiliteit te handhaven. Door stroom te leveren of te ontvangen wanneer dat nodig is, helpen batterijen die deelnemen aan FCR om de netfrequentie binnen vooraf gedefinieerde grenzen te houden.

Om ervoor te zorgen dat er voldoende capaciteit beschikbaar is om FCR te gebruiken wanneer de frequentie van het net wordt beïnvloed, heeft TenneT in Nederland een markt met een veilingsysteem opgezet voor de aanbieders van de betreffende capaciteit. Er zijn verschillende vereisten voor FCR waaraan moet worden voldaan om deel te nemen aan deze markt:

• De minimale grootte is 1 MW;
• Het systeem moet onmiddellijk elektriciteit kunnen leveren gedurende een volledige levertijd van 30 seconden;
• Er zal een deadband van +/- 10 MHz moeten worden toegepast;
• De standaardfrequentiesnelheid van +/- 200 MHz moet worden ondersteund;
• Er is een 15-minuten eis, wat betekent dat het systeem binnen een tijdsbestek van 15 minuten moet helpen;
• De volledige capaciteit voor FCR moet na twee uur weer bereikt zijn.

Als aan alle eisen is voldaan, is er de mogelijkheid om deel te nemen aan de dagelijkse veiling, die zes blokken van vier uur omvat. De telling van FCR is gebaseerd op de capaciteit en snelle reactietijden, terwijl de energiecomponent hierdoor significant wordt. De marktomvang binnen Nederland was ongeveer 116 MW in 2022 met het potentieel van nog eens 100 MW omdat BESS aan andere landen mogen leveren. De doorlooptijd inclusief alle certificeringen, API’s en de uiteindelijke kwalificatie bedraagt negen maanden (2022). Prekwalificatie is mogelijk, dus na een eerste kwalificatie kunnen vergelijkbare activa sneller worden gekwalificeerd.

Automatic Frequency Restoration Reserve (aFRR)

Soms hebben elektriciteitsnetten wat extra hulp nodig om hun evenwicht te herstellen na een storing. Dit is waar de Automatic Frequency Restoration Reserve (aFRR) om de hoek komt kijken. Net als FCR is aFRR een dienst die snel reagerende energiereserves biedt om de netfrequentie na een storing terug te brengen naar het normale niveau. Deze dienst neemt het van FCR over na een frequentiewijziging en vereist daarom meer energie gedurende een langere tijd. Net als voor FCR bestaat er een gevestigde markt voor aFRR. De vereisten voor deze markt om aFRR aan te bieden zijn als volgt:

• Het systeem moet lange tijd grote hoeveelheden energie kunnen leveren;
• De vereiste bereiksnelheid is 20% per minuut, wat betekent dat 100% van de benodigde energie binnen 5 minuten moet worden geleverd;
  • De vereiste energie is gebaseerd op de Area Control Error (ACE), wat het verschil is tussen de geplande en de werkelijk beschikbare energie op het net.

Op deze markt kun je vrijwillig bieden of een capaciteitscontract hebben. De veiling wordt dagelijks gehouden voor een periode van 24 uur. De totale marktomvang in 2023 is ongeveer 320 MW, volgens de minimale gecontracteerde capaciteit van TenneT. Dit omvat zowel opregelend als afregelend aFRR. Opregelend bieden voegt elektriciteit toe en afregelend bieden doet het tegenovergestelde.

De doorlooptijd om een kwalificatie van TenneT voor aFRR te ontvangen is maximaal negen maanden. Er is echter geen prekwalificatie mogelijk, wat betekent dat elke nieuwe asset een kwalificatieproces moet doorlopen.

Passieve Balancering

Passieve balancering werkt door vrijwillig te reageren op huidige en toekomstige onbalans in het net. De Nederlandse transportnetbeheerder TenneT controleert het net voortdurend op onbalansen tussen vraag en aanbod. De informatie over onbalans wordt van minuut tot minuut gepubliceerd en TenneT kiest of en welke biedingen worden geactiveerd volgens een vooraf bepaalde biedladder. Nadat de balanceringsactie is voltooid, wordt de werkelijke onbalans berekend en ontvangen de gekozen bieders een passende compensatie. Door dit systeem hebben marktdeelnemers een financiële prikkel om de netstabiliteit te handhaven. Er bestaat echter ook het risico dat de onbalansprijs aan TenneT wordt betaald als door de balanceringsactie de onbalans in het net toeneemt. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door de vertraging tussen het publiceren en de real-time onbalansen. 

De vereisten om deel te nemen aan passieve balancering zijn de volgende:  

• Er is geen minimale biedgrootte;  
• Technische prekwalificatietesten zijn niet nodig;  
• Een contract met een marktdeelnemer, bijvoorbeeld een Balancing Responsible Party (BRP) is nodig om deel te nemen aan deze markt, aangezien de BRP met zijn portfolio verantwoordelijk is voor het balanceren van het net;  
• Er moet een energiemeter worden geïnstalleerd bij de verantwoordelijke partner om passief balanceren met een nieuwe leverancier mogelijk te maken;  
• De software van het batterijsysteem moet kunnen reageren op de marktinformatie. 

 De doorlooptijd om deel te nemen aan passieve balancering is normaal gesproken 1-2 maanden, afhankelijk van hoe snel de energiemeter wordt geïnstalleerd. En hoewel er geen officiële cijfers zijn over de omvang van de markt, wordt deze geschat op ~250 MW in 2025 en oplopend tot 500 MW in 2030. Over het algemeen is er geen vaste veilingperiode zoals bij de andere twee markten, aangezien de markt continu werkt. De grootste drempel in dit geval is een geschikt algoritme dat gepast kan reageren op marktinformatie. 

Hieronder vind je een tabel met een aantal belangrijke aspecten voor elk van de drie markten.

Hoe beïnvloedt regelgeving de markt?  

Regelgeving kan van markt tot markt verschillen. In Nederland zijn er enkele recente ontwikkelingen waarmee rekening moet worden gehouden wanneer deelname aan netcongestie en netbalanceringsmethoden wordt overwogen.  

In het algemeen stelt de Autoriteit Consument en Markt (ACM) in de Netcode Elektriciteit regels op met betrekking tot energie en het net in Nederland. Deze regels en wetten zijn ook afhankelijk van het Europese plan voor de elektriciteitssector en de doelen voor de verschillende lidstaten. 

Momenteel worden BESS geclassificeerd als elektriciteitsverbruikers en niet als producenten. Dit heeft een impact op de kosten omdat de transportkosten volledig worden betaald door elektriciteitsverbruikers, ook al zijn BESS ontworpen om elektriciteit terug te leveren aan het net en het net in evenwicht te houden wanneer nodig. Daarnaast heeft ook de structuur van de transportkosten een negatieve impact. De tarieven bestaan uit gecontracteerd vermogen, maximaal piekvermogen en getransporteerde energie. Vooral het piekvermogen kan leiden tot hoge tarieven, wat een probleem is voor BESS omdat frequentieregeling of andere gerelateerde diensten voor netbalancering hoge pieken in het vermogen nodig hebben om te functioneren. De tarieven stijgen dus zonder rekening te houden met het feit dat de BESS netbalanceringsdiensten leveren. Precies dit probleem is erkend door de ACM in maart 2023, waar ze stelden dat een korting op de transportkosten voor BESS zou kunnen worden toegepast als deze BESS de congestie op het net verminderen. Dit is nog niet geïmplementeerd, wat een taak is voor TenneT en andere grote spelers in het elektriciteitsnet. 

Conclusie

Als we kijken naar zowel netcongestie als netbalancering, biedt energieopslag mogelijkheden om beide problemen te verlichten. Netcongestie is een lokaal probleem en vraagt om lokale oplossingen. De markt en de mogelijkheden voor congestiebeheer bevinden zich in de beginfase, maar zullen met de tijd aan belang toenemen. Mobiele batterijen met hun lokale natuur passen hier goed in de markt, maar de processen van de markt zijn nog niet volledig ontwikkeld.  

Voor netonbalans bestaan er al sterke marktopties. Mobiele batterijen zijn echter een vrij recente toevoeging aan deze markt, met hoge aanlooptijden en minimale biedvolumes. De regelgeving is er nog niet op voorbereid en er moet nog meer onderzoek en ontwikkeling plaatsvinden. 

We hopen dat je deze informatie gebruikt als inspiratie voor je eigen energieopslagprojecten, en we zullen marktontwikkelingen blijven onderzoeken om innovatie te bevorderen en je de beste inzichten te geven. 

Neem contact op voor meer informatie over energieopslag met batterijen

Ben je geïnteresseerd in het gebruik van batterijsystemen om netcongestie tegen te gaan of hoe deel te nemen aan netbalanceringsmarkten? Of wil je meer weten over Greener’s visie op onze rol in de energiemarkt?

Neem contact op met ons om jouw kennis uit te breiden!