Smart Energy Day 2.0: Samen - Impact - Opschalen Op dinsdagmiddag 31 oktober

2. Start presentatie
Slimme oplossingen voor
het lokale energiesysteem
Workshop Smart Energy Day
Datum
TKI Urban Energy

3. Welkom
Programma
• Drie presentaties
• Gijs Verhoeven – TU/e
• Daniel Bakker – KWR Water
• Jan Pellis - TROEF
• Zes maatregels
• Wat moeten we nu doen om versnelling te brengen?

4. GOe
Dutch Power Smart Energy Day 2.0
Slimme oplossingen voor het lokale energiesysteem
31-10-2023
Gijs Verhoeven, PhD Researcher, Eindhoven University of Technology

5. e
5
GO
Het GO-e Consortium
• Gebouwde Omgeving –elektrificatie
• In het kort:
▪ Duur project: april 2021-april 2024
▪ Subsidieregeling: MOOI regeling vanuit het RVO
▪ Budget: +/- 8.5 M€
• Projectdoelen:
▪ Onderzoeken of en hoe flexibiliteit uit de gebouwde omgeving oplossingen kan
bieden voor het voorkomen/uitstellen van het verzwaren van de Nederlandse
distributienetten.
▪ Onderzoeken hoe flexibiliteitsdiensten er voor eindgebruikers uit zullen zien.
▪ Het oplossen van de kip- en ei problemen van flexibiliteit

6. e
6
GO
Een aantal onderzoeksvragen
• Wat zijn de kenmerken van congestie in de gebouwde omgeving?
• In hoeverre is flexibiliteit een oplossing, hoe benutten we deze goed?
• Hoe creëren we flexibiliteitsdiensten die de belangen van alle partijen behartigen,
zoals marktpartijen, netbeheerders en consumenten?
• Wat zijn technische oplossingen om de inzet van flexibiliteit op schaalbare wijze
mogelijk te maken?
• Welk deel van de technische flexibiliteit kunnen netbeheerders activeren voor
congestiemanagement met behulp van combinaties van activeringsmechanismen?

7. e
7
GO
• Niet alle flexibiliteit zal waarschijnlijk beschikbaar zijn voor congestiemanagement.
• Netbeheerders kunnen flexibiliteit activeren via verschillende mechanismen.
• Drie hoofdtypen mechanismen op basis van Clean Energy Package:
Activeringsmechanismen voor flexibiliteit

8. e
8
GO
• Niet alle flexibiliteit zal waarschijnlijk beschikbaar zijn voor congestiemanagement.
• Netbeheerders kunnen flexibiliteit activeren via verschillende mechanismen.
• Drie hoofdtypen mechanismen op basis van Clean Energy Package:
▪ Tariefinstrumenten; - Capaciteitstarief (Zoals in België)
- Bandbreedte tarief
Activeringsmechanismen voor flexibiliteit
Tarief instrumenten
Moment van afroep

9. e
9
GO
• Niet alle flexibiliteit zal waarschijnlijk beschikbaar zijn voor congestiemanagement.
• Netbeheerders kunnen flexibiliteit activeren via verschillende mechanismen.
• Drie hoofdtypen mechanismen op basis van Clean Energy Package:
▪ Tariefinstrumenten; - Capaciteitstarief (Zoals in België)
- Bandbreedte tarief
Activeringsmechanismen voor flexibiliteit
Tarief instrumenten
Moment van afroep

10. e
10
GO
Tarief instrumenten
Moment van afroep
Marktgebaseerde
Mechanismen
Activeringsmechanismen voor flexibiliteit
• Niet alle flexibiliteit zal waarschijnlijk beschikbaar zijn voor congestiemanagement.
• Netbeheerders kunnen flexibiliteit activeren via verschillende mechanismen.
• Drie hoofdtypen mechanismen op basis van Clean Energy Package:
▪ Tariefinstrumenten;
▪ Marktgebaseerde Mechanismen; - Capaciteitsbeperkingscontracten
- Biedplicht/redispatch contracten

11. e
11
GO
Tarief instrumenten
Moment van afroep
Niet
Marktgebaseerde
Mechanismen
Marktgebaseerde
Mechanismen
Activeringsmechanismen voor flexibiliteit
• Niet alle flexibiliteit zal waarschijnlijk beschikbaar zijn voor congestiemanagement.
• Netbeheerders kunnen flexibiliteit activeren via verschillende mechanismen.
• Drie hoofdtypen mechanismen op basis van Clean Energy Package:
▪ Tariefinstrumenten;
▪ Marktgebaseerde Mechanismen;
▪ Niet-marktgebaseerde Mechanismen.
• Verschillende combinaties kunnen naast elkaar bestaan en elkaar mogelijk
beïnvloeden.

12. e
12
GO
Niet alle buurten in Nederland zijn hetzelfde …
EV - 001
EV - 002
Historisch stadscentrum VS Buitengebied
… En hebben misschien een andere potentie voor flexibiliteit

13. e
13
GO
GO-e Archetype Buurten
➢ Clustering van Nederlandse buurten in 8 archetypen op
basis van o.a.:
– Demografie (CBS data);
– Gebouw karakteristieken (BAG data);
– Netwerk/connectie data (Netbeheerders).
➢ Alliander, Enexis & Stedin hebben ieder 7 netwerken
per archetypen geselecteerd.
➢ Resulterend in 168 studie laagspanningsnetwerken
G. Verhoeven, B. van der Holst, S. Sharma, and K. Kok, “A co-simulation framework design to
assess the effectiveness of flexibility activation mechanisms on congestion in Dutch
distribution networks,” in 2022 Open Source Modelling and Simulation of Energy Systems
(OSMSES), 2022, pp. 1–6.

14. e
14
GO
Eerste simulatie resultaten
Tarief instrumenten
Moment van afroep
Niet
Marktgebaseerde
Mechanismen
Marktgebaseerde
Mechanismen
Bandbreedte tarief
Capaciteitsbeperking + Redispatch contracten
• Opties voor de verschillende mechanismen zijn gemodelleerd in 1 laagspanningsnetwerk.
• In bepaalde gevallen kan congestie worden verholpen door de afroep van flexibiliteit

15. e
15
GO
• Grootschalige agent-based simulaties voor:
• Verschillende combinaties van activeringsmechanismen
• Verschillende van de 168 studie netwerken
• Bestaand uit 10-1500 huishoudens/connecties;
• Verschillende groei-& spreiding van flexibele assets;
• Aanvullende scenarios voor:
• Markt situaties;
• Weersinvloeden;
• % prosumenten aangesloten bij een aggregator;
• % voor de adoptie van mechanismen.
Welk deel van de technische flexibiliteit kunnen netbeheerders activeren voor
congestiemanagement met behulp van combinaties van activeringsmechanismen?
Vooruitzicht
Battery
PV HP
HEMS
Baseload
Low voltage network
Communication load prognosis and
tariff instrument
Solar irradiance and temperature data
Day-ahead market prices
Flexible asset state & dispatch data

16. “
16
Maatregel 1:
Het invoeren van een
gecombineerd energie- en
capaciteitscomponent in de
nettarieven om
huishoudens en bedrijven
aan te moedigen hun
elektriciteitsconsumptie
gelijkmatiger te spreiden
over de tijd.
1
Maatregel 2:
Een ‘rode knop’ voor
netbeheerders om
flexibiliteit van
warmtepompen, zonne-
energie en elektrische auto's
af te dwingen wanneer het
netwerk anders zal
beschadigen door
congestieproblemen.

17. 31-10-2023
Flexibiliteit in een warmte- en
koudenet met Power-to-Heat and
ondergrondse warmteopslag
Daniël Bakkera, Els van der Roesta,b*, Ewout Hekhuizenc, Martin Bloemendala,b
aKWR Water Research Institute, Nieuwegein, The Netherlands
bDelft University of Technology, Delft, The Netherlands
c Dunea Warmte en Koude, Zoetermeer, The Netherlands
17
COHEASY is cofinanced by TKI-Energie
from the Topconsortia Knowlegde and
Innovation from the ministry of
Economische Zaken en Klimaat

18. 18
De Binckhorst

19. 19
• Industrieterrein wordt woonwijk;
onze focus: Trekvlietzone
- 3.000 woningen
- Ca. 50.000 m² utiliteit
• Bronnet & WKO/OBES voor regeneratie
- Opwaarderen in de gebouwen, leveren uit
WKO (ca 14-20 °C)
- Koudelevering (ca 10 °C)
- Koudeoverschot: ca. 10.200 MWh/jaar
- Waterberging Dunea als regeneratiebron
Systeemomschrijving
https://www.dunea-warmte-koude.nl/projecten/binckhorst/
Drinkwater-
berging
OBES
Warmte-
wisselaar

20. 20
Systeemontwerp
Zomer
Flexibele assets!
Heat
exchanger
Heat
pump
10-12°C 14-20°C
Heat exchanger
>8 °C
ATES
25°C
16°C
16°C
12-14°C
16-25°C
14-23°C
Water storage
Winter
Heat
exchanger
Heat
pump
10-12°C 14-20°C
Heat exchanger
>8 °C
ATES
8°C
8°C
12-18°C
25°C
Water storage

21. Netaansluiting
Hernieuwbare
energie
Onderzoeksvragen
OBES
2700 vollasturen
71% zomeruren
Thermische energie
uit water
Warmte
pomp
Warmtevraag
woningen
(4de/5de
generatie)
Wat is de toegevoegde waarde van de
flexibiliteit van de warmtepomp?
Oppervlaktewater versus drinkwater als
warmtebron?
Welke impact hebben hogeren warmtepomp
temperaturen op de werking van de OBES,
emissies en de business-case? (25-30-35°C?)

22. 22
Resultaten – hogere warmtepomp temperaturen
0
1000
2000
3000
4000
5000
25°C 30°C 35°C
Elektriciteitsgebruik
[MWh]
Vergelijking energiegebruik
Central HP (MWh/year) Individual HP (MWh/year)
Duidelijk effect van
hogere WP temperatuur
Lager met hogere WP
temperaturen
Hoger met hogere WP
temperaturen
Som blijft
~gelijk
→ verdeling
Temperatuur OBES bronnen
Tijd [jaar]
Koeling leidt tot lagere
temperaturen in OBES
temperatuur
[
o
C]

23. 23
Resultaten – TED versus TEO
TED kan ook in de
winter warmte
leveren
TED – WP 25oC TEO – WP 25oC
Met TEO is directe
infiltratie mogelijk in
de zomer
TEO – WP 25oC TEO levert in de
zomer, in winter
levert de OBES
TED – WP 25oC

24. 24
Business-case & emissies
CO₂ (kg/MWh)
LCOE (incl.
emissiekosten
€/MWh)
TED
25 30 35
77.8
88.2
88.8 84.6
88.6
92.3
TEO
25 30 35
CO₂ emissies marginaal lager
voor TED dan voor TEO
hogere WP temperaturen
leiden tot minder emissies
Geen grote verschillen in
kosten, het gaat vooral om
de kostenverdeling
155
162
171 164
167
175
TED
25 30 35
TEO
25 30 35

25. 25
Berekenen van flexibiliteit
1. Potentie voor demand response –
hoeveel kan er worden geschoven?
2. Economisch potentieel o.b.v.
perfecte voorspellingen (day-ahead)
3. Inschatting van potentieel op de
balancerende markten

26. 26
Day-ahead (APX) met perfecte voorspellingen
9 k€/y
11-13
k€/y
30-33
k€/y
83-90
k€/y
97-111
k€/y
2019 2025 2030 2035
Besparing
17 k€/y
35 k€/y
45 k€/y
Huidig vulpatroon
Volledig vrij vulpatroon
Met slimme aansturing is
het theoretisch mogelijk
om alle elektriciteitskosten
te besparen
Klein verschil;
Momenteel zijn
goedkoopste uren
vooral ‘s nachts
Beperkt potentieel
(prijzen 2016-2019)
– 14% besparing

27. 27
Conclusies
Kosten en emissies worden lager met hogere warmtepomp temperaturen.
Kosten en emissies zijn in deze studie niet doorslaggevend voor de keuze tussen TED
en TEO, andere factoren kunnen dat wel zijn.
Er is een klein maar significant potentieel voor flexibel handelen in warmte-koude-
systemen met een warmtepomp en OBES. Dit effect wordt met de tijd groter.

28. 28
Maatregelen - 20 miljoen om uit te geven aan
oplossingen voor congestie en onbalans in woonwijken
Voordat het elektriciteitsnet
wordt verzwaard in een
woonwijk, verplicht een
warmte-koude uitwisselingsnet
onderzoeken als alternatief.
Het maakbaarheidsgat* t.b.v.
netverzwaring verkleinen door
campagnes voor werken bij de
netbeheerders
*Kamerbrief “Netcapaciteit, de versnelling van de energietransitie
en de noodzaak van flexibiliteit”, minister Jetten, juni 2023, link

29. Groningenhaven 7
3433 PE Nieuwegein
The Netherlands
T +31 (0)30 60 69 511
E info@kwrwater.nl
I www.kwrwater.nl
@KWR_Water KWR KWR_Water
Els van der Roest
Daniël Bakker
daniel.bakker@kwrwater.nl
+31 30 606 9544
Ewout Hekhuizen
Martin Bloemendal

30. Slimme oplossingen
vragen om slim kader
31 oktober 2023
Aliene van der Veen - TNO – aliene.vanderveen@tno.nl Jan Pellis - TROEF/ Powerfolio – jan@powerfolio.nl

31. TROEF realiseert een platform dat slimme
oplossingen in een gelaagd energiesysteem laat
samenwerken

35. Kader voor energiegemeenschappen
Zelfgeproduceerde energie
voor stabiele en lagere
energieprijzen
Betere vraag - aanbod
afstemming, waardoor
minder netproblemen
Collectief als aanvulling op
individuele sturing → hogere
efficiëntie
Meer grip door
energiestromen en -assets in
beeld te houden
Energie delen
heeft heldere
definities nodig en
een brede
toepasbaarheid
Flexibel vermogen
moet
laagdrempelig
aangeboden
kunnen worden
Beloon de
bijdrage aan een
efficiënt en
inclusief
energiesysteem
Borg belang en
bescherming van
de consument
Begin snel, klein
en degelijk
Successen
Nodig
energiegemeenschappen
lokale samenwerking

36. Maatregel 1:
Met 20 miljoen euro kan een
tariefstelsel voor het gelaagde
energiesysteem gestart worden.
Hierin gaan nettarieven op drie lagen
werken: op het huis, op een groep van
huizen/appartementen, en daarboven.
Piek begrenzing wordt op elke laag
beloond.
Maatregel 2:
Investeer in activiteit-neutrale
facilitering van samenwerking tussen
actieve consumenten met en zonder
tussenkomst van dienstverleners

37. Dus waar moeten
we als eerste op
inzetten?

38. Resultaten poll
Topsector Template-Set 38