Onderzoek

Niet meer elektriciteitsverbruik, toch volle netten. Wat is netcongestie en welke opties hebben bedrijven?

11 december 2023 12:00 RaboResearch

Nederland verbruikt niet meer elektriciteit dan tien jaar geleden en toch zitten de netten vol. Hoe kan dat?

electricity, wire

Congestieproblemen elektriciteitsnet in vrijwel heel Nederland

Het kan weinig mensen nog zijn ontgaan: Nederland heeft te maken met grote congestieproblemen op het elektriciteitsnet. In vrijwel heel het land is er nog maar beperkt of helemaal geen nieuwe transportcapaciteit beschikbaar. Dit geldt voor zowel invoeding (de levering van elektriciteit aan het net) als afname (de consumptie van elektriciteit vanuit het net). Een gevolg van de beperkte capaciteit is dat grootverbruikers[1] in veel gevallen geen nieuw of groter transportcontract[2] kunnen afsluiten bij hun netbeheerder. Hierdoor kunnen nieuwe organisaties zich niet meer op elke gewenste locatie vestigen en kunnen bestaande organisaties niet altijd elektrificeren of uitbreiden. Voor kleinverbruikers golden nog geen beperkingen, maar onlangs is aangekondigd dat in Almere een deel van de geplande nieuwe woningen ook niet meer kan worden aangesloten op het elektriciteitsnet.

[1] Consumenten met een elektriciteitsaansluiting groter dan 3x80 ampère.

[2] Grootverbruikers sluiten niet alleen een contract af met een energieleverancier voor afname en/of invoeding van elektriciteit, ze sluiten ook een contract af met een netbeheerder. In een dergelijk transportcontract staat onder andere hoe zwaar de klant het elektriciteitsnet mag belasten. Kleinverbruikers hoeven geen apart transportcontract af te sluiten, zij kunnen het elektriciteitsnet in principe onbeperkt belasten tot aan de maximale capaciteit van de aansluiting.

Hoe werkt het elektriciteitsnet?

Hoe heeft het zo ver kunnen komen? Om deze vraag goed te kunnen beantwoorden, is het nodig om uit te leggen hoe het elektriciteitsnet in elkaar zit.

Het elektriciteitsnet is er om elektriciteit te transporteren van locaties waar deze energiedrager wordt opgewekt naar locaties waar deze wordt verbruikt. Grofweg bestaat het net uit drie lagen: een hoogspanningsnet, middenspanningsnetten en laagspanningsnetten (zie figuur 1). Het hoogspanningsnet is ‘groter’ dan de middenspanningsnetten, die weer ‘groter’ zijn dan de laagspanningsnetten. De grootte van de verschillende netonderdelen zegt iets over het vermogen (uitgedrukt in kW of MW[3]) dat die onderdelen aankunnen. Het zegt niet iets over de hoeveelheid elektriciteit (uitgedrukt in kWh of MWh) die over de onderdelen heen gaat. Kenmerkend voor het elektriciteitssysteem is dat het vermogen dat het systeem aankan weliswaar toeneemt naarmate je van de lagere naar de hogere netvlakken gaat, maar dat dit vermogen minder is dan de som van de vermogens van de onderliggende netvlakken.

[3] Officieel worden vermogens van netonderdelen en transportcontracten uitgedrukt in de eenheid voltampère (VA). Dit artikel gebruikt voor het gemak de eenheid watt (W), omdat deze eenheid in de spreektaal meer wordt gebruikt.

Figuur 1: Versimpeld schematisch overzicht van elektriciteitsinfrastructuur

Figuur 1: Versimpeld schematisch overzicht van elektriciteitsinfrastructuur
Bron: RaboResearch 2023

Bij een MS/LS-station wordt elektriciteit omgezet van middenspanning naar laagspanning en andersom; bij een MS/MS station wordt elektriciteit omgezet van en naar twee verschillende voltages middenspanning (zie figuur 1). Stel dat een gemiddeld MS/LS-station een vermogen heeft van 0,5 MW en dat er honderd van dit soort stations zijn aangesloten op één MS/MS-station. Je verwacht dan misschien dat het MS/MS-station een vermogen heeft van 0,5*100=50 MW. Dat is echter niet zo, het vermogen is minder. Dat komt omdat er bij het ontwerp van het elektriciteitsnet rekening wordt gehouden met de gelijktijdigheid van belasting van het net (of eigenlijk het gebrek daaraan). Kort gezegd is het achterliggende uitgangspunt dat het nooit voorkomt dat iedere gebruiker in een bepaald gebied tegelijkertijd zijn maximale beschikbare of contracteerde vermogen afneemt van het net. Niet iedereen is bijvoorbeeld precies tegelijk aan het stofzuigen of laat precies tegelijkertijd allerlei industriële machines maximaal draaien. Daarom is het niet nodig dat het vermogen van grotere stations gelijk is aan de som van de vermogens van de onderliggende stations, of aan de som van de kabels die uitkomen op die stations. De afgenomen vermogens middelen namelijk uit over meerdere klanten. Ook het vermogen van een HS/MS-station (waar elektriciteit wordt omgezet van hoogspanning naar middenspanning en andersom) is daarom minder dan de som van de vermogens van de onderliggende MS/MS-stations. Dit scheelt geld en ook veel ruimte.

Dit systeemontwerp werkte prima, tot de energietransitie. Alhoewel het elektriciteitsverbruik in Nederland vorig jaar niet hoger was dan tien jaar ervoor[4] (zie figuur 2), zijn er wel steeds meer apparaten bijgekomen die hogere vermogens (in kW) hebben. Denk aan elektrische auto’s, warmtepompen, zonnepanelen en industriële elektrische boilers. Daarbij komt dat de gelijktijdigheid toeneemt. Zonnepanelen leveren bijvoorbeeld doorgaans vrijwel allemaal tegelijkertijd hun opgewekte elektriciteit aan het net en als de dynamische elektriciteitsprijs laag is, willen gebruikers met een dergelijk contract op dat moment tegelijkertijd hun elektrische voertuigen opladen. Daar is het elektriciteitssysteem niet op ontworpen. Daardoor schakelen bij sommige huishoudens de omvormers van de zonnepanelen af en toe uit. Op dat moment wordt er te veel elektriciteit geleverd aan de kabel in de straat waardoor de spanning oploopt. Het is niet erg als een of twee huishoudens tegelijkertijd veel vermogen leveren aan of afnemen van het net, zolang de overige huishoudens in dezelfde straat op dat moment een (minder dan) gemiddelde belasting veroorzaken. Maar wanneer veel huishoudens in een straat tegelijkertijd hun elektrische auto op hoog vermogen opladen of zonnestroom invoeden, kan er een probleem ontstaan. We zijn dus niet zozeer meer elektriciteit gaan verbruiken, maar we zetten wel vaker apparaten in met een hoger vermogen en met een hogere gelijktijdigheid. De energietransitie zorgt er dus voor dat de manier waarop we gebruik maken van de elektriciteitsinfrastructuur niet meer aansluit bij het ontwerpprincipe van die infrastructuur. Dit heeft met name impact op het hoogspanningsnet; daar komen immers alle belastingen van de laag- en middenspanningsnetten bij elkaar. We zien dan ook dat de meeste congestieproblemen zich tot nu toe op dat deel van de infrastructuur bevinden.

[4] Het totale finale elektriciteitsverbruik betreft het elektriciteitsverbruik van eindgebruikers. Dit is inclusief de consumptie van elektriciteit die wordt opgewekt door zonnepanelen op daken.

Figuur 2: Totaal finaal elektriciteitsverbruik (Y-as begint niet op 0)

Figuur 2: Totaal finaal elektriciteitsverbruik (Y-as begint niet op 0)
Bron: CBS 2023

Hoe wordt netcongestie vastgesteld?

Om te bepalen of er in een bepaald gebied nog nieuwe transportcapaciteit kan worden uitgegeven of niet, kijkt een netbeheerder in eerste instantie naar de huidige, daadwerkelijke jaarlijkse belasting van een bepaald netonderdeel, bijvoorbeeld een HS/MS-station. Vervolgens wordt daar de verwachte belasting van alle in aanleg zijnde aansluitingen bij opgeteld. Ook wordt er een reservering meegenomen voor de toenemende belasting die bestaande consumenten gaan veroorzaken, door bijvoorbeeld een toename aan zonnepanelen, warmtepompen en laadpalen. Ten slotte wordt er ook nog een reservering meegenomen voor de belasting die nieuwe kleinverbruikers gaan veroorzaken, zoals een nieuwe woonwijk. Het resultaat is het totale belastingsprofiel (zie figuur 3). Als de verwachte totale belasting van het netonderdeel op enig moment in een jaar groter is dan de maximale belasting die het netonderdeel aan kan, wordt er een vooraankondiging gedaan van netcongestie. De netbeheerder onderzoekt vervolgens of congestiemanagement mogelijk is. Hierbij worden grootverbruikers in het desbetreffende gebied gevraagd hun transportvraag tijdens piekmomenten aan te passen tegen een financiële vergoeding. Als het niet lukt om op deze manier de piekbelasting te verlagen en zodoende transportcapaciteit vrij te spelen, gaat het gebied ‘op slot’ totdat de infrastructuur is verzwaard of congestiemanagement alsnog meer ruimte oplevert.

Figuur 3: Voorbeeld belastingsprofiel HS/MS-station met overbelasting op invoeding

Voorbeeld belastingsprofiel HS/MS-station met overbelasting op
Bron: Enexis 2022, RaboResearch 2023

Net als bij file op de weg is congestie op het elektriciteitsnet locatie- én tijdsafhankelijk. Zo komt invoedcongestie tot nu toe vooral voor op momenten met veel zon én veel wind (midden op de dag in het voorjaar en de zomer) en speelt afnamecongestie vooral in de winter rond etenstijd. In tegenstelling tot bij het wegennet kan de netbeheerder het zich echter niet veroorloven om af en toe daadwerkelijk een file te laten ontstaan. Bij overbelasting van delen van de elektriciteitsinfrastructuur kan er namelijk schade en dus een stroomstoring ontstaan. Dat moet de netbeheerder voorkomen. Daarom gaat een gebied ‘op slot’, ook als de verwachting is dat de belasting van het net maar een beperkt deel van het jaar het maximum overschrijdt. Netcongestie is dus geen ‘papieren’ probleem, maar het is ook niet zo dat het net altijd vol zit.

Hadden netbeheerders de netcongestieproblematiek aan kunnen zien komen?

Het antwoord op die vraag is: ja, deels wel. Iedereen wist dat de energietransitie er aan zat te komen. Dat er meer wind- en zonneparken zouden komen en dat warmtepompen en elektrische auto’s een opmars zouden maken. Maar de snelheid waarmee dat is gebeurd, is door de netbeheerders onderschat. Hierdoor zijn ze te laat begonnen met een grootschalige verzwaring van het elektriciteitsnet.

Maar het is te makkelijk om alle schuld bij de netbeheerders neer te leggen. Zo is plotseling wijzigend overheidsbeleid voor een deel de verklaring voor de onderschatting van de snelheid van de energietransitie. Nadat het kabinet had besloten om de aanleg van wind- en zonneparken te subsidiëren, nam het aantal wind- en zonneparken bijvoorbeeld ineens rap toe. En de genereuze salderingsregeling heeft er mede toe geleid dat de groei van zonnepanelen op daken zo snel is verlopen dat Nederland samen met Australië wereldwijd koploper is op dit gebied. Daarnaast heeft Nederlands overheidsbeleid ertoe bijgedragen dat Nederland een van de landen is met het hoogste aandeel elektrische auto’s en laadpalen. De overheid heeft dus bepaalde onderdelen van de energietransitie gestimuleerd, zonder te overzien wat de gevolgen zijn voor het totale elektriciteitssysteem.

Wat ook niet heeft geholpen, is dat de netbeheerders door de Autoriteit Consument en Markt (ACM)[5] altijd zijn aangespoord om vooral geen meter kabel te veel in de grond te leggen. De kosten van aanleg en beheer van de elektriciteitsnetten moesten namelijk zo laag mogelijk liggen. Hierdoor zijn netbeheerders ontmoedigd om vooruit te investeren en dus ontmoedigd om rekening te houden met de te verwachten stijgende netbelasting. Deze instelling om voor een dubbeltje op de eerste rang te willen zitten, werkte in het verleden uitstekend maar is niet geschikt voor een periode van transitie. De keuze voor dit reguleringssysteem komt nu als een boemerang bij de samenleving terug. Pas op dit moment kijkt de ACM of deze manier van regulering misschien moet worden aangepast. Verder is weten dát er meer windmolen- of zonneparken gaan komen niet voldoende. Je moet weten wáár ze precies komen, anders kun je als netbeheerder de infrastructuur niet (op tijd) aanpassen. Dit vereist duidelijke en stabiele beleidsvorming van gemeenten en provincies, die niet overhoop worden gehaald na verkiezingen en gewijzigde collegesamenstellingen.

Daarnaast kost aanpassing van de elektriciteitsinfrastructuur veel geld, tijd en mankracht. Het bijplaatsen van een HS/MS-station kan bijvoorbeeld zo zeven tot tien jaar duren. Hierbij zit het grootste deel van de tijd in het vinden van een geschikte locatie en het aanvragen van alle benodigde vergunningen. De overheid heeft pas zeer recentelijk een visie ontwikkeld op de ruimtelijke impact van de benodigde elektriciteitsinfrastructuur en gaat nu kijken of er proactief ruimte kan worden gereserveerd voor nieuwe kabeltracés en trafostations. Ze hopen hiermee de doorlooptijd van de verzwaring van de infrastructuur te verkorten. Idealiter was dit al veel eerder gebeurd. Hier hadden de netbeheerders misschien wel harder voor moeten waarschuwen.

[5] Netbeheerders zijn monopolisten en worden daarom gereguleerd door de ACM. De kosten die netbeheerders maken, worden gedekt door de tarieven die zij in rekening brengen bij hun klanten. Maar om te voorkomen dat netbeheerders misbruik maken van hun monopoliepositie en geen prikkel hebben om efficiënt te werken, bepaalt de ACM hoe hoog die tarieven mogen zijn. Daarbij kijkt de ACM of de gemaakte kosten noodzakelijk en efficiënt zijn. Als dat niet zo is, worden deze kosten niet meegenomen in de berekening van de tarieven.

Toekomstperspectief

De congestieproblematiek is in korte tijd zo groot geworden, dat dit niet meer eenvoudig is op te lossen. Rob Jetten (demissionair minister voor Klimaat) en de netbeheerders hebben zelfs aangekondigd dat de problemen de komende jaren in sommige gebieden alleen nog maar erger zullen worden. In navolging van Almere, is er namelijk een grote kans dat in de provincies Flevoland (met uitzondering van de Noordoostpolder), Gelderland en Utrecht kleinverbruikers ook te maken gaan krijgen met beperkingen op het gebied van transportcapaciteit. Daarnaast is het mogelijk dat er in de periode 2026 tot 2029 stroomstoringen ontstaan doordat bepaalde onderdelen van het elektriciteitsnet overbelast raken. Om dit te voorkomen zouden netbeheerders bedrijven gedwongen moeten afschakelen op bepaalde momenten en/of geen nieuwe woningen of laadpalen meer kunnen aansluiten.

Uiteraard willen zowel de netbeheerders als de overheid voorkomen dat het zover komt. Daarom heeft Jetten ‘onorthodoxe’ maatregelen aangekondigd, zoals het beginnen met het verzwaren van de energie-infrastructuur zonder dat de benodigde vergunningen zijn geregeld. De gezamenlijke netbeheerders schroeven hun geplande investeringen in het elektriciteitsnet op van circa 6 miljard euro in 2024 naar 8 miljard euro per jaar vanaf 2025. De kanttekening hierbij is dat er waarschijnlijk een tekort aan personeel is om al deze geplande investeringen te kunnen doen. Verder worden bedrijven met een aansluitcapaciteit van 1 MW of groter mogelijk verplicht om flexibiliteit aan te gaan bieden. Bedrijven moeten dan aantonen welk deel van het gecontracteerde vermogen flexibel kan worden ingezet en tegen welke prijs zij bereid zijn om minder elektriciteit in te voeden of af te nemen. Het inzetten van congestiemanagement zou moeten leiden tot meer vrijgespeelde transportcapaciteit.

Het verlagen van afnamepieken (of invoedpieken) door het aanbieden van flexibiliteit draagt bij aan het efficiënter gebruikmaken van de bestaande infrastructuur. Wat hier ook bij zou kunnen helpen, zijn andere soorten netbeheerderstarieven, met name voor kleinverbruikers. Zij hebben op dit moment namelijk geen enkele financiële prikkel om een hoge belasting van het net te voorkomen; of je het net zwaar belast of niet, de jaarlijkse kosten voor een kleinverbruiksaansluiting zijn hetzelfde. De netbeheerders hebben echter nog geen concreet voorstel gedaan om dit aan te passen.[6] Daarnaast zou het helpen als congestiemanagement ook mogelijk wordt gemaakt voor de laagspanningsnetten. Daarvoor is het echter wel nodig dat dit deel van netten wordt gedigitaliseerd. Op dit moment ontbreekt namelijk vaak het inzicht in de actuele belasting van deze netvlakken om aansturing op efficiënter gebruik mogelijk te maken.

[6] Onlangs heeft Netbeheer Nederland wel een voorstel gedaan om bij klanten die rechtstreeks op het hoogspanningsnet zijn aangesloten zogenaamde tijdsafhankelijke nettarieven in te voeren. Hierbij geldt een lager tarief voor netgebruik op momenten van lage netbelasting en een gelijkblijvend tarief voor de momenten waarop het elektriciteitsnet meer wordt belast. Dit betreft echter maar ongeveer 150 partijen in Nederland. Bovendien zijn de tarieven die grootverbruikers betalen aan de netbeheerder al deels afhankelijk van de belasting die ze veroorzaken, waardoor er een prikkel is om piekbelasting af te zwakken.

Ik zit in een congestiegebied, wat nu?

Organisaties die worden geraakt door de netcongestieproblematiek doen er goed aan om contact op te nemen met hun netbeheerder. De details van de problemen kunnen namelijk erg verschillen. Is er sprake van invoedcongestie, afnamecongestie of beide? Wanneer staat verzwaring van de infrastructuur op de planning van de netbeheerder?

Vervolgens kan ook worden besproken of alternatieve transportcontracten een (gedeeltelijke) oplossing kunnen bieden. Zo kan bijvoorbeeld in een netcongestiegebied de ‘restcapaciteit’ van het net worden benut met een zogenaamde non-firm ATO (aansluit- en transportovereenkomst). De klant kan (extra) transportvermogen contracteren, maar mag hier alleen gebruik van maken buiten de piekmomenten om. Het gecontracteerde vermogen is dus niet gegarandeerd te allen tijde beschikbaar. In ruil hiervoor krijgt de klant korting op het verbruiksafhankelijke transporttarief.

Een andere optie is om samen met andere organisaties efficiënter gebruik te maken van de huidige capaciteit van de elektriciteitsinfrastructuur. Dit kan door een energiehub op te richten. Hierbij wordt binnen een bepaald geografisch gebied de opwek, opslag en het verbruik van elektriciteit (en eventueel ook andere energiedragers) optimaal op elkaar én op de beschikbare energie-infrastructuur afgestemd. Dit kan gepaard gaat met het afsluiten van een groeps-ATO. Hierbij wordt beschikbare transportcapaciteit toegewezen aan een groep bedrijven, die dit zelf onderling verdelen. Wanneer dat slim wordt gedaan, kan dat ruimte bieden voor bedrijven om uit te breiden, te verduurzamen en/of meer hernieuwbare elektriciteit in te voeden.

Een derde optie is het plaatsen van een batterij. In sommige gevallen kan een organisatie hiermee de netcongestieproblematiek omzeilen. Maar dit geldt zeker niet voor alle gevallen. Bovendien is de businesscase van een batterij zeer onzeker en kan bij verkeerd gebruik de batterij de netcongestieproblemen juist verergeren.

Samengevat is de realiteit dat Nederland de komende jaren te maken heeft met een uitdaging op het gebied van beschikbare capaciteit van het elektriciteitsnet. Organisaties die hier nu al door worden geraakt, kunnen in sommige gevallen om deze problemen heen werken. Overigens is het voor partijen die nu nog niet worden geraakt door netcongestie goed om vooruit te kijken. Mogelijk gaat dit probleem op korte tot middellange termijn namelijk wél spelen.