Smart Grid
Het Amerikaanse elektriciteitsnetwerk, bekend als the grid, raakt overbelast. Steeds vaker is er sprake van blackouts en brownouts. Veel van het netwerk loopt bovengronds. Bij wind, regen, sneeuw en ijs zitten vaak grote delen van het land zonder stroom. In de tweede helft van de jaren negentig steeg het aantal stroomonderbrekingen die 50.000 of meer klanten treffen, met meer dan 40 procent in vergelijking met de periode 1990-1995. De risico’s van een overbelast netwerk nemen nog dagelijks toe in omvang, schaal en complexiteit. Naast de nationale uitdaging om dit netwerk in stand te houden en te beveiligen speelt steeds meer de internationale uitdaging van de klimaatverandering, die inefficiënte transmissie en distributie van stroom onverantwoordelijk maakt.
Bij federale overheid en staten groeit het besef dat er een smart grid moet komen, een soort internet voor het elektriciteitsnetwerk. Op de korte termijn zou in ieder geval sprake moeten zijn van een netwerk dat veel efficiënter is wat betreft betrouwbaarheid, betaalbaarheid, internationale concurrentiepositie, en de toegang voor zowel hernieuwbare als traditionele energiebronnen, de bijdrage aan het verminderen van de CO2-emissie en de introductie van nieuwe technologieën en diensten.
Dit is vooral van toepassing op de inpassing van plug-in hybride elektrische voertuigen, grootschalige energieopslag, gebruik van zonne- en windenergie, het toepassen van normen van duurzaam bouwen en meer keus voor de gebruiker in het energiebeheer thuis. Op de langere termijn zou een smart grid moeten brengen wat internet de samenleving gebracht heeft: een nieuwe manier van leren, leven, werken en recreëren.
Ook bij publiek en bedrijven is het smart grid de laatste tijd populair aan het worden. Zij leggen het accent vooral op de combinatie van draadloze technologie, sensoren, software en slimme energiemeters die het elektriciteitsgebruik transparanter moet maken. Voor de klant betekent dat minder hoge energiekosten. Voor het bedrijf meer inzicht in het energieverbruik van haar klanten Hierdoor kan het flexibeler inspelen op veranderingen in transport en distributie van stroom.
Overheid
Sinds 1982 wordt de vraag naar stroom gedreven door de alsmaar groeiende bevolking, grotere huizen, grotere TV’s en steeds meer airconditioners en computers. De vraag naar stroom oversteeg de groei van het stroomtransport elk jaar met bijna 25 procent. Toch wordt er nergens anders dan in de elektriciteitssector zo weinig geïnvesteerd in onderzoek en ontwikkeling. Wanneer het netwerk 5 procent efficiënter zou worden gemaakt dan, zou dat een besparing opleveren die gelijk is aan het brandstofverbruik en de CO2-emissies van 53 miljoen auto’s.
President Barack Obama heeft daarom in zijn stimulusplan 32 miljard dollar uitgetrokken voor de vernieuwing van het Amerikaanse elektriciteitsnetwerk, en daarvan 4,5 miljard dollar bestemd voor smart grid-projecten. Er is 40 miljoen dollar beschikbaar voor de installatie van slimme energiemeters thuis.
Het Amerikaanse Department of Energy (DOE) heeft de opdracht de vernieuwing van het nationale elektriciteitsnetwerk te regisseren. Het Office of Electricity Delivery and Energy Reliability heeft daarvoor een speciale Smart Grid Taskforce in het leven geroepen. De groep is verantwoordelijk voor de coördinatie van het normalisatiewerk,dat nodig is om te komen tot een intelligent netwerk. De normalisatieprocessen worden nauw gekoppeld aan de programma’s op het terrein van onderzoek en energiebeleid.
Bedrijfsleven
DOE ondersteunt op dit moment diverse projecten in staten als Texas, Californië, Ohio, New Jersey, Illinois, en New York. Deze staten lopen voorop in de ontwikkeling van smart grids. Maar ook elders zijn er projecten gaande. In Hawaii heeft de University of Hawaii een distributiemanagementsysteem (DMS) ontworpen voor in huis, gebruikmakend van een infrastructuur van slimme energiemeters. Gebruikers kunnen met behulp van door General Electric ontwikkelde producten als de Smartmeter en ecoDashboard hun energieverbruik regelen. De SmartMeter staat via een ZigBee-netwerk in contact met de huishoudelijke apparaten en via het dashboard worden deze apparaten beheerd. Met de gegevens van de klant kan vervolgens het locale energiebedrijf zaken regelen als de benodigde hoeveelheid reservecapaciteit, de benutting van de basislast en de toegang tot stroomvoorziening afkomstig van wind en zon. Het platform zal geïnstalleerd worden bij het Maui Lani onderstation in Maui.
Maar ook zonder steun van de overheid positioneren bedrijven zich voor een aandeel in deze opkomende markt. Het telefoonbedrijf Verizon heeft de afgelopen jaren glasvezel tot in de huizen van bijna 13 miljoen Amerikaanse klanten gebracht. Met nieuwe routers van Actiontec en Westell kan Verizon nu 175 Mbps aan bandbreedte leveren. De tijd lijkt dus ideaal om allerlei diensten voor beheer van de thuisomgeving te gaan aanbieden. Energiemanagement is momenteel de meest aantrekkelijke optie voor telefoonbedrijven om zichzelf van andere aanbieders van TV, internet en telefoondiensten te onderscheiden. Behalve Verizon zijn ook AT&T en Qwest op zoek naar toepassingen in huis die zij kunnen toevoegen aan hun pakket aan diensten. In Canada zijn telefoonbedrijven al overgegaan tot experimenten met energiemanagement diensten. Bell Canada doet een project in Ontario met een aantal woonwijken.
Maar niet alleen telefoonbedrijven zien mogelijkheden. Ook Google probeert met haar test van de PowerMeter een stuk van deze potentiële markt te veroveren. Er zijn ondertussen rapporten waaruit blijkt dat klanten die de PowerMeter hebben getest 15 procent minder energie gebruikten.
Figuur 1. Staten waar elektriciteitsbedrijven intelligente energiemeters in huis plaatsen (bron: The Edison Foundation.
Wie leidt?
Een systeem is dat het energiemanagement wordt geregeld via een Wi-Fi- of vaste netwerkverbinding met de thermostaat of intelligente meterkast met een IP-adres. De gebruiker zou vervolgens op afstand via zijn mobiele telefoon instructies moeten kunnen doorgeven, net zoals dat nu bij Verizon en DirectTV mogelijk is voor het programmeren van het videosysteem thuis.
Een belangrijke vraag is wie de apparatuur en diensten voor energiebeheer gaat leveren. Behalve telefoon- en energiebedrijven en Google zijn er de makers van de energiemeters en bedrijven die al jaren automatiseringssystemen voor thuis leveren voor de bediening van licht, intercoms, home theaters, computernetwerken en camera’s en sensoren voor bewaking en bescherming. Zodra de wasmachine een IP-verbinding heeft met het net, kan het energieverbruik worden gevolgd, en kan de wasmachinefabrikant een nieuwe dienst leveren die energie bespaart.
Koppeling van apparaten met een IP-adres aan slimme meters of portals vraagt om nieuwe afspraken en normen, zodat deze apparaten naadloos kunnen communiceren met dienstverleners en fabrikanten. HomePlug, een belangenorganisatie van bedrijven die internet leveren via het elektriciteitnetwerk, heeft ondertussen een samenwerkingsverband opgezet met een aantal energiebedrijven, zoals PG&E, Reliance, Duke Power en ENCORE en de Zigbee Alliance. Gezamenlijk willen zij een nieuwe application layer voor de infrastructuur met slimme meters en home area networks creëren. Wanneer de samenwerking slaagt, zal energiemanagement mogelijk zijn via een draadloos netwerk of via het elektriciteitsnet in huis. HomePlug heeft daarmee veiliggesteld dat energiemeters ook via dit soort vaste thuisnetwerken zullen kunnen communiceren.
Vanzelfsprekend zullen de elektriciteitsbedrijven moeten meewerken aan het energiebeheer thuis. Doorgaans zijn dit soort bedrijven niet de snelste als het om verandering gaat. Toch zijn er uitzonderingen. AEP, PG&E en Southern California Edison trekken hard aan de ontwikkeling van smart grid in de VS (zie figuur 1). AEP is van plan 5 miljoen slimme meters geplaatst te hebben tegen 2015. PG&E en SCE spreken respectievelijk over 5,3 en 5,1 miljoen meters tegen 2012.
Bronnen en meer informatie
1. The Smart Grid, An Introduction, prepared for the US Department of Energy by Litos Strategic Communication, 2009: zie link rechterkolom.
2. Telecom Magazine, March 31, 2009, CTIA 2009: Telcos enter energy management game.
|