Heb jij voor mij in de categorie elektriciteit…? Nieuwe vorderingen in de energietransitie
Combinatie microgrid energieproductie en -consumptie met energieruil en een blockchain-controlesysteem
Stel je voor: traditionele energieleveranciers behoren tot het verleden. Je kijkt of de zonnepanelen op je dak nog steeds stofvrij zijn, en zwaait naar je buurvrouw die haar elektrische auto op het net aansluit. Ze steekt haar duim op: je hebt haar goedkoop wat elektriciteit verkocht zodat ze haar auto kan opladen. Je gaat weer naar binnen, en kijkt nog één laatste keer naar je kleine controleterminal om de energieprijzen van vandaag te controleren, en bergt hem daarna op. Je kunt er immers op vertrouwen dat het systeem zichzelf runt en voor morgen plant terwijl je slaapt. Klinkt dit te futuristisch in de oren? Gijs van Leeuwen, student Energy Science aan de UU, laat zien dat het zowel haalbaar als realistisch is.
“Dit is het eerste project dat de technische en economische onderdelen van microgrid communities, en een veilig besturingssysteem, combineert,” zegt Van Leeuwen. Hij kreeg het voor elkaar om zijn masterscriptie te publiceren in Applied Energy, een van de meest bekende wetenschappelijke tijdschriften als het gaat over de energietransitie van fossiele brandstoffen naar hernieuwbare energiebronnen. "We wilden kijken hoe we duurzame energie op huishoudniveau kunnen integreren. Realistisch gezien gebruiken en produceren mensen op verschillende tijden verschillende hoeveelheden energie,” legt hij uit.
Tot nu toe hebben andere onderzoekers alleen gekeken naar óf de technische mechanismen, óf de marktmechanismen in microgrid communities. In deze communities of gemeenschappen zijn mensen tegelijkertijd consumenten en producenten – zogeheten ‘prosumenten’ – van energie. Huishoudens kunnen hun eigen elektriciteit uit zonnepanelen opwekken en het eventuele overschot terug in het systeem brengen.
“Als je dan alleen kijkt naar hoe het energienet technisch zou werken, is er geen geldstroom. Het terugbrengen van je energie in het net zou een goede-doel situatie zijn – je krijgt er niets voor terug en de kans is groot dat mensen er op een egoïstische manier mee omgaan,” illustreert Van Leeuwen. "Het is niet realistisch." Aan de andere kant, als je het economische aspect onderzoekt waarbij mensen energie kunnen ruilen, kijk je alleen naar de marktmechanismen van een theoretische situatie en kan je geen rekening houden met de technische limiteringen van het fysieke elektriciteitsnetwerk.
Balans creëren
Het algoritme dat Van Leeuwen ontwikkelde om deze beide essentiële aspecten van microgrid community energienetwerken te combineren, maakt gebruik van data uit een echte prosumenten-buurt in Amsterdam, the East Harbour Prosumers Community. Zijn onderzoek liet zien dat we rekening moeten houden met de technische limiteringen van het microgrid, en dat energiehandel tussen buren een realistische optie was om een energienetwerken binnen een gemeenschap te laten werken. “Je hebt beide nodig om een balans te creëren,” legt Van Leeuwen uit.
Om alles veilig te houden, heb je daarnaast ook een gedecentraliseerd controlesysteem nodig. Van Leeuwen gaf een gedetailleerde beschrijving over hoe een hackbestendig blockchain-controlesysteem geïmplementeerd kon worden, en testte dit in een virtueel testnetwerk. Door dit systeem zijn er geen traditionele gecentraliseerde energieleveranciers meer nodig, wat de prijzen voor de consument laag houdt. Ook hoeft niemand privacygegevens te delen als ze dat niet willen. "We geven de controle terug aan de consument, en er zijn geen mensen nodig om het hele systeem te runnen", zegt Van Leeuwen.
Het volgende stukje van de puzzel
Hoewel deze vooruitgang zeker veelbelovend is, zijn we er nog lang niet. "Nu moeten we bedenken hoe we mensen bij het proces kunnen betrekken – dit is het sociale aspect", legt dr. Tarek Alskaif uit. Hij is postdoc bij de groep Energy & Resources van het Copernicus Instituut voor Duurzame Ontwikkeling aan de UU, en Van Leeuwens scriptiebegeleider. “Vroeger was het idee dat er in systemen als deze een soort pool zou zijn waarin iedereen zijn energie kon storten. Je weet dan niet waar in het systeem die energie weer opduikt, en in de toekomst gaat er geen financiële compensatie meer voor zijn. Nu willen we juist gebruik maken van bilaterale handel.” Dit betekent dat je rechtstreeks met buren kunt bespreken of je met hen wil ruilen – en voor welke prijs en hoeveelheid. “Dit maakt het systeem socialer,” zegt Alskaif.
Bij het sociale aspect komt ook de zoektocht naar de meest effectieve drijfveer voor mensen om mee te doen aan een dergelijk project. Doen ze mee voor het geld, om CO2 te verminderen, omdat het een sociale gemeenschap creëert? Om deze vragen te beantwoorden staat er al een nieuwe masterstudent in de startblokken.
Het paper maakt deel uit van een groter project genaamd B-DER (uitgesproken 'be there'), geleid door Alskaif en in partnerschap met Resourcefully en EnergyCoin Foundation.
Publicatie: Gijs van Leeuwen, Tarek AlSkaif, Madeleine Gibescu, Wilfried van Sark, 2020. An integrated blockchain-based energy management platform with bilateral trading for microgrid communities, Applied Energy, Volume 263, 114613, ISSN 0306-2619, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.114613