Transport van elektriciteit

Het elektriciteitsnet

Het elektriciteitsnet bestaat in Nederland uit drie verschillende type netten:

Via het hoogspanningsnet wordt elektriciteit op nationaal en internationaal niveau getransporteerd, ook grote industriële bedrijven en windparken zijn aangesloten op dit net. Het middenspanningsnet transporteert elektriciteit voor grootverbruikers en middelgrote opwekkers, zoals windturbines en zonneparken. Met het distributie- of laagspanningsnet wordt de elektriciteit verdeeld onder kleinverbruikers (netaansluiting kleiner dan 3x80 Ampère), zoals huishoudens en kleine bedrijven. De verschillende netten zijn verbonden via schakelstations. Deze schakelstations bevatten ook transformatoren die de spanning omlaag of omhoog transformeren naar het juiste spanningsniveau. Het hoogspanningsnet bestaat voor het grootste deel uit hoogspanningslijnen en voor een klein deel uit hoogspanningskabels. Het hoogspanningsnet is verbonden met de hoogspanningsnetten van België en Duitsland en via onderzeese kabels ook met Groot Brittannië (BritNet-kabel), Denemarken (Cobra-kabel) en Noorwegen (NorNedkabel) [Tennet].

Hernieuwbare energie en het elektriciteitsnet

Het elektriciteitsnet en de groei van hernieuwbare elektriciteit

In het hele Europese net is de frequentie van de spanning 50 Herz. Om die in stand te houden moet er altijd precies evenveel stroom worden opgewekt als wordt afgenomen. Door het snel wisselende aanbod van hernieuwbare energie uit zon en wind, wordt de balans van het net verstoord. Daarnaast groeit het aandeel hernieuwbare elektriciteit, in de elektriciteitsproductie, de laatste jaren snel. In 2024 werd 54% van de Nederlandse elektriciteit opgewekt met hernieuwbare bronnen. De snelle groei veroorzaakt problemen in het elektriciteitsnet. Vooral het hoogspannings- en middenspanningsnet zijn vaak niet berekend op deze hoeveelheid hernieuwbare elektriciteit en dreigen overbelast te raken. Bovendien worden wind en zonne-energie nu geproduceerd op plekken waar weinig vraag naar elektriciteit is. De elektriciteit moet getransporteerd worden naar de plaatsen waar die vraag er wel is. Ook daardoor wordt het elektriciteitsnet overbelast. Door de energietransitie neemt ook het gebruik van elektriciteit toe, dit betekent ook een zwaardere belasting van het elektriciteitsnet. Een en ander leidt, op piekmomenten, tot een steeds zwaardere belasting van het net en dit leidt tot netcongestie [RVO].

Netcongestie

Er zijn twee soorten netcongestie:

Er is sprake van opwekcongestie als bijvoorbeeld nieuwe zonne- of windparken niet kunnen worden aangesloten op het elektriciteitsnetwerk of als bestaande installaties niet hun hele productie kunnen terugleveren aan het net. Er is sprake van invoedingscongestie als een nieuw bedrijf niet aangesloten kan worden op het elektriciteitsnet of als een bestaand bedrijf zijn elektriciteitsverbruik niet kan vergroten als het overstapt op elektrische gevoede installaties of omdat het wil overgaan op elektrische vervoer. Netcongestie komt vooral voor bij hoog- en middenspanningsnetten.

Netverzwaring en -uitbreiding

Om de druk op het elektriciteitsnet te verlichten en netcongestie te voorkomen zijn er onder andere plannen om de elektriciteitsverbindingen met de omringende landen te versterken. In 2024 heeft netbeheerder Tennet meer dan 10 miljard euro geïnvesteerd in uitbreiding en verzwaring van het hoogspanningsnet. In de afgelopen vier jaar is bijna 20 miljard euro besteed. Tennet gaat de komende 10 jaar ongeveer 60 miljard euro in het hoogspanningsnet investeren. Daarmee wordt de capaciteit van 600 km aan hoogspanningslijnen verhoogt en komen er ongeveer 400 km aan lijnen bij. Tot 2050 besteden de netbeheerders bijna 200 miljard euro aan verzwaringen van het net. Het kabinet leent netbeheerder Tennet 45 miljard euro om te voorkomen dat de verzwaring van het stroomnet vertraging oploopt. De vijf grootste Nederlandse pensioenfondsen willen vele miljarden investeren in de uitbreiding en verzwaring van het elektriciteitsnet [Volkskrant].

Ook het aansluiten van de windparken op de Noordzee op het hoogspanningsnet, vergt grote investeringen, ongeveer 90 miljard euro. Een deel van de investeringen wordt gebruikt voor de ontwikkeling van stopcontacten op zee. Op deze stopcontacten worden de windparken aangesloten. Vanuit de stopcontacten worden de grote hoeveelheden energie getransporteerd naar het vaste land. Op Noordzee staan inmiddels 7 stopcontacten met een vermogen van 700 MW. Ieder stopcontact kost ongeveer 400 miljoen euro. In deze stopcontacten wordt de energie afkomstig van windmolens omgezet in een hogere spanning, van 66 naar 220 kV wisselspanning. Vanaf de stopcontacten wordt de elektriciteit getransporteerd naar het vaste land. In 2032 zou 75% van de Nederlandse elektriciteit uit de Noordzee moeten komen. De volgende stopcontacten krijgen een vermogen van 2 GW, de kosten daarvan zijn 4,5 miljard euro per stuk. In deze stopcontacten wordt de 66 kV wisselspanning omgezet naar 525 KV gelijkspanning. Na 2030 wil Tennet 14 van deze 2 GW platformen in zee zetten [Volkskrant].

Ondanks al deze inspanningen loopt de verzwaring van de elektriciteitsnetten vertraging op door langdurige procedures, complexe locatie vraagstukken, grondverwerving en stikstofuitstoot beperkingen. Uitbreidingsprojecten in Utrecht, Flevoland en Gelderland hadden in 2029 voltooid moeten zijn, dat wordt nu op zijn vroegst 2033 en bij nieuwe tegenvallers wellicht 2035 [Volkskrant].

Aanbod van elektriciteit

Tot nu toe wordt de fluctuerende hoeveelheid hernieuwbare elektriciteit opgevangen door conventionele centrales. Verwacht wordt dat er na 2030 minder kolen- en gascentrales zijn. Kolencentrales moeten dicht om de CO2 uitstoot te verlagen. Daarnaast verdwijnen er steeds meer gascentrales omdat ze te vaak stil staan. De gascentrales zijn alleen nodig om elektriciteit te kunnen leveren op momenten dat de zon niet schijnt en het niet waait. Door het grote aanbod van hernieuwbare elektriciteit uit zon en wind zijn ze niet meer rendabel te bedrijven, tenzij er maatregelen worden genomen.

Het Energiebedrijf EPNL dreigt een grote gascentrale, de Rotterdamse Rijnmond 1 centrale, te sluiten omdat de financiële risico's te groot worden. In de huidige markt valt er niet genoeg te verdienen met de centrale omdat ze te vaak stil moeten staan, terwijl ondertussen de kosten voor personeel, onderhoud en afschrijving doorlopen. Daarentegen blijft de gascentrale in Utrecht, die Eneco in 2028 uit bedrijf wilde nemen, nu in ieder geval tot 2029 beschikbaar om tekorten In de elektriciteitsproductie op te vangen. Indien nodig wordt deze periode verlengd tot 2034. Een hogere elektriciteitsprijs tijdens piekmomenten kan de winstgevendheid van gascentrales verbeteren, zelfs als ze een lange tijd niet worden gebruikt. Dus hoewel de kosten voor energie uit wind en zon dalen, leidt de energie transitie niet automatisch tot lagere kosten, door de hogere kosten van opwekking bij windstil weer en geen zon. Op het moment dat gascentrales gaan draaien zal de stroom meer kosten. Ook de transportkosten van elektriciteit stijgen doordat Nederland zijn elektriciteitsnetten verzwaart. Met het uitbreiden van de opslagcapaciteit voor elektriciteit kan een sterkte kostenstijging worden tegengegaan [Volkskrant].

Afname van elektriciteit

Hierboven is aangegeven dat het elektriciteitsnet op dit moment niet goed ingericht is voor de aanbodzijde van elektriciteit. Maar ook aan de afnemerszijde zijn er problemen. In het kader van de energietransitie stappen bedrijven, instellingen en huishoudens massaal over van gas op elektriciteit. Industrieën willen overschakelen over op elektrische technieken en transportbedrijven naar elektrisch vervoer. De vraag naar stroom groeit daardoor veel harder dan het tempo waarop de netwerken kunnen worden uitgebreid. De distributienetten in woonwijken en bedrijventerreinen lopen daarom vol. In woonwijken komt dat vooral door piekbelasters zoals elektrische auto's, inductie kookplaten en warmtepompen. In bijna driekwart van Nederland is het op dit moment niet mogelijk om een nieuw contract af te sluiten voor de grootschalige afname van elektriciteit. De maximale capaciteit van het elektriciteitsnet is daar bereikt. Bijna 10.000 afnemers van elektriciteit, zoals bedrijven, instellingen, brandweerkazernes, sportcomplexen, schoolgebouwen en zelfs woonwijken, wachten op een aansluiting op het stroomnet. De wachttijd op een nieuwe aansluiting kan oplopen van 5 tot 10 jaar. Transportbedrijven moeten daardoor de opbouw van een elektrisch wagenpark uitstellen totdat het netwerk uitgebreid is. Het bedrijf Marne, wat mosterd produceert, wordt gehinderd in haar ontwikkeling omdat het bedrijf geen zwaardere elektriciteitsaansluiting kan krijgen. Sommigen bedrijven en instellingen gaan over op het opwekken van stroom met dieselaggregaten. Ook netbeheerder Stedin in Zeeland heeft dieselgeneratoren ingezet om te voorkomen dat delen van zijn elektriciteitsnet te zwaar belast werden. Bedrijven stappen steeds vaker naar de rechter als ze te lang moeten wachten op een aansluiting op het elektriciteitsnet. Scholen, ziekenhuizen, nieuwe woonwijken en andere gebruikers met een groot maatschappelijk belang worden vanaf 2024 met voorrang aangesloten op het elektriciteitsnet. Ook bedrijven die elektriciteit opslaan op momenten dat elektriciteit goedkoop is, en weer verkopen als er een grote vraag naar elektriciteit is, worden met voorrang op het net aangesloten [Volkskrant].

Maatregelen tegen netcongestie

Verzwaring en betere benutting distributienetten. Naast Tennet investeren ook de distributiebedrijven miljarden euro's in de verzwaring van het distributienet door het aantal transformatorhuisjes in woonwijken de komende jaren met tienduizenden huisjes uit te breiden en de kabelverbindingen te verzwaren. In de provincie Utrecht dreigt in 2026 ongecontroleerde stroomuitval door overbelasting van het net. Het plan om van het gas af te gaan en over te gaan op elektrische warmtepompen wordt voorlopig stilgezet. In plaats van elektrische warmtepompen worden hybride warmtepompen geïnstalleerd. Ook wordt gedacht aan het tijdelijk uitschakelen van laadpalen voor elektrische auto's. Belastingsturing is ook een van de middelen om het elektriciteitsnet beter te benutten [Volkskrant].

Opslag van elektriciteit. Het elektriciteitsnet wordt aangepast aan de groei van hernieuwbare elektriciteit. Onder andere door de verbindingen sneller te verzwaren, maar ook door meer opslagcapaciteit neer te zetten. Zo is bijvoorbeeld de capaciteit van het Zeeuwse stroomnet, dat sinds halverwege 2023 vol zat, vergroot door de installatie van grote batterijen en een extra transformator. Niettemin is de verwachting dat particulieren en bedrijven zullen zeker nog 10 jaar overlast hebben van een overbelast distributienet. Naast het verhogen van de opslagcapaciteit door grote batterijen benaderen netbeheerders en energiebedrijven particuliere klanten met een voorstel voor de aanschaf van die thuisbatterij. Netbeheerders en energiebedrijven gaan het slim laden van huisbatterijen en het slimmer laden van elektrische auto's stimuleren door korting te geven op de aanschaf van batterijen. Als het energiebedrijf kan bepalen wanneer de batterij het beste kan worden ingezet en ook de thuislaadpaal mag worden bediend, wordt er een jaarlijkse vergoeding voor gegeven [Volkskrant].

Eigen opwekking hernieuwbare energie. De koekjesfabriek Hellema bakt koekjes in gasovens en kon niet direct over gaan op elektrische ovens omdat de capaciteit van het net niet voldoende was. De energiecongestie werd aangepakt door in eigen elektrisch energie te voorzien via 1800 zonnepanelen op het dak van de fabriek. In de nabije toekomst wordt de energieproductie vergroot door het plaatsen van windmolens. De acht gasovens kunnen dan vervangen worden door elektrische ovens [Volkskrant].

Modellering elektriciteitsnet. In de TU Delft is een digitale kopie van het Nederlandse elektriciteitsnet in ontwikkeling waarin alle elementen van het net worden nagebootst. Het model bevat onder andere elektriciteitscentrales, hoogspanningsverbindingen, kabels, zware industrie, windparken, zonneparken en elektriciteitsopslag. Dit rekenmodel kan bijvoorbeeld gebruikt worden om na te gaan wat het effect is van windparken op zee met gelijkspanningsverbindingen naar land inclusief de stroomomvormers. Het rekenmodel kan ook worden gebruikt om te bepalen waar opslageenheden het best kunnen worden neergezet [Volkskrant].

Gevolgen netverzwaring

Elektriciteitsprijs. De prijs voor transport van elektriciteit gaat in de toekomst flink stijgen, door al de investeringen in de verzwaring en de uitbreiding van het elektriciteitsnet. Daardoor zal ook de totale elektriciteitsprijs gaan stijgen. In 2025 stijgt de prijs van elektriciteit voor huishoudens en bedrijven met 11%. De elektriciteitsrekening van de Nederlandse huishoudens kan komende 15 jaar bijna verdubbelen. Nu betalen alleen de afnemers van elektriciteit de transportkosten. De Autoriteit Consument en Markt (ACM) onderzoekt de mogelijkheid of ook de productiebedrijven niet bij kunnen dragen aan de transportkosten en daarmee aan de bouw van nieuwe transformatorstations, kabelverbindingen en stopcontacten op zee [Volkskrant]

Belastingsturing

Wat is belastingsturing?

Belastingsturing is het sturen van de afname van elektriciteit. De energie transitie leidt tot een overvol stroomnet. Het aanleggen van nieuwe kabels en grote batterijen bieden een oplossing, maar dat vergt veel tijd. De netcapaciteit is meestal gebaseerd op de maximale vraag die de bedrijven verwachten. Maar deze piekmomenten komen zelden voor. Meestal is er sprake van een lagere belasting van het elektriciteitsnet. Met belastingsturing kan het tijdstip van transport worden beïnvloed en kan de volledige capaciteit van het net toch worden benut. Bijna alle bedrijven die veel elektriciteit gebruiken doen aan belastingbesturing: de stroom wordt gebruikt in tijden dat de elektriciteitsprijs laag is of zelfs negatief [Volkskrant].

Belastingsturing in de praktijk

Eneco. Om het risico van grote stroompieken op zonnige momenten beter te kunnen beheersen installeerde Eneco, bij zakelijke klanten die op hun dak meer dan 100 panelen hebben liggen, een apparaat waarmee de opgewekte stroom op afstand beperkt kan worden [Volkskrant].

Stedin. In Zeeland zijn de problemen op het elektriciteitsnet zo groot dat consumenten gevraagd wordt om tussen 4 en 9 uur 's avonds minder stroom te gebruiken. Stedin heeft ook met 15 bedrijven afgesproken om hun stroomverbruik flexibeler te maken. Verder werd een proef gestart waarbij aan huishoudens wordt gevraagd om de komende weken hun zonnepanelen ongeveer 10 keer handmatig uit te zetten. Daarvoor ontvangen zij dan een vergoeding. Het doel van deze proef is om na te gaan hoe bereidwillig huishoudens zijn om te helpen met het ontlasten van het stroomnet [Volkskrant].

Vattenfall gaat op een andere manier inspelen op lage energieprijzen. Het bedrijf gaat een grote elektrische boiler bouwen met een vermogen van 150 MW. Daarmee kunnen twintigduizend woningen van warmte worden voorzien. De boiler wordt verwarmd met hernieuwbare elektriciteit, vooral op die momenten wanneer er veel elektriciteit van windmolens en zonnepanelen beschikbaar is tegen een lage prijs [Volkskrant].

Het bedrijf Royal Avebe speelt op vergelijkbare wijze in op fluctuerende elektriciteitsprijzen. Het heeft voor de productie van heet water drie elektrische boilers aangeschaft. Is er veel aanbod van hernieuwbare energie uit zon en wind, dan is de elektriciteitsprijs laag en wordt de elektrische boiler ingezet. Is het aanbod groene elektriciteit daarentegen laag, dan wordt de aanwezige warmtekrachtcentrale gebruikt om warm water te produceren [Volkskrant].

De chips fabriek van Lay's heeft zijn de gasovens vervangen door gebruik te maken van warmteopslag. De warmtebatterij bestaat uit bakken met kiezelachtige steentjes. Op het moment dat er overvloedig groene stroom is worden de steentjes met hete lucht opgewarmd tot 800 graden. De lucht wordt met elektriciteit verhit. Op tijden daar de elektriciteit duur is wordt de warmte, via een warmtewisselaar, aan de batterij onttrokken en gebruikt voor het bakken van chips. Het mes sneed hier aan twee kanten; de overtollige groene stroom wordt gebruikt en het elektriciteitsnet wordt minder belast omdat, in tijden van een grote elektriciteitsvraag, de energie uit de warmtebatterij komt [Volkskrant].

Andere voorbeelden Ook de papierfabriek Sappi kon, ondanks het feit dat het elektriciteitsnet vol zat, toch een elektrische boiler installeren onder de voorwaarden dat de boiler alleen aangezet werd buiten de piekuren en als er een overvloed van elektriciteit is. Het bedrijf Spectral ontwikkelt programmatuur waarmee de netcapaciteit optimaal kan worden benut. De elektriciteitsvraag wordt bewaakt, bij te veel vraag worden er afnemers afgeschakeld of er worden batterijen aangesproken. In Utrecht is warmtenetsysteem voorzien van twee grote buffervaten in de vorm van elektrische boilers. De buffervaten worden opgewarmd op tijden dat de elektriciteitsprijs laag is. De TU Eindhoven heeft een contract voor 9,5 megawatt en in 2023 ging de stroomafname voor het eerst door dat plafond. Voor de volgende jaren was 4,5 megawatt extra nodig voor verduurzaming. Dit probleem werd opgelost door het plaatsen van een grote batterij, door het ontwikkelen van een softwaresysteem dat het energieverbruik op de campus slimmer maakt en door belastingsturing [Volkskrant].

Aanpassing regelgeving. Er wordt ook ingezet op de aanpassing van regels om te zorgen dat het bestaande net efficiënter wordt benut, door bedrijven te belonen als zij op drukke momenten stoppen met het afnemen van stroom. Een van de aanpassingen van de wettelijke regels maakt het mogelijk dat bedrijven een nieuw contract kunnen afsluiten, waarbij ze op piekmomenten tijdelijk geen stroom mogen afnemen of leveren. In ruil daarvoor krijgen ze een korting, die kan oplopen tot 65%, op hun nettarief. Met dit nieuwe tarief kan ongeveer 9,1 gigawatt aan netcapaciteit beschikbaar komen. Het contract is aantrekkelijk voor bedrijven die veel stroom afnemen, maar ook voor exploitanten van opslagbatterijen. Netbeheerders gaan het ook voor kleinere bedrijven makkelijker maken om flexibele stroomcontracten af te sluiten. Hierdoor wordt het eenvoudiger om tijdens overbelasting van het net minder stroom aan te bieden of af te nemen, waardoor het energienet wordt ontlast. In eerste instantie kunnen alleen zonneparken flexibele stroomcontracten afsluiten. Later wordt dat uitgebreid met windparken, industriële boilers, laadpaaluitbaters en tuinbouwkassen met een grote warmtekrachtinstallatie [Volkskrant].