Nederland moet zo snel mogelijk omschakelen naar zonne- en windenergie, stelt Peter Palensky van de TU Delft. Hij doet onderzoek naar manieren om het energienetwerk stabiel te houden, want dat net wordt steeds complexer. ‘Iedereen met een paar zonnepanelen op het dak doet nu ook mee.’

Uit Maarten! 2023-3. Bestel een losse editie of word abonnee

Gelukkig hebben we de Noordzee. Die is voor een groot deel vrij ondiep en dat is echt een godsgeschenk. Daar kunnen we heel veel windmolens neerzetten en dat is onze redding,’ zegt hoogleraar Peter Palensky. ‘Want we moeten de CO2-uitstoot terugdringen. Heel snel. Niet binnen zestig of zeventig jaar, maar binnen tien. En dat kan. Het wordt wel duur, maar we hebben in het verleden vaker heel veel geld uitgegeven. En in dit geval zal de investering iets belangrijks opleveren. We zullen de leefbaarheid van de aarde beschermen.’ Palensky werkt aan intelligente elektriciteitsnetwerken, die nodig zijn om het land te kunnen laten draaien op hernieuwbare energie.

Hoe staat Nederland er wat dat betreft voor? Hoeveel vorderingen maken we met de energietransitie?

‘Die vraag heb ik vaak aan studenten gesteld: waar denken jullie dat we staan, vergeleken met andere landen in Europa? Dan dachten ze altijd dat we bij de “goeden” hoorden, bij de groenen. Maar in werkelijkheid bungelden we lang bijna onder aan de ranglijsten. Alleen Malta stond lager dan wij.

Dat heeft er onder andere mee te maken dat Nederland zo vlak is. Andere Europese landen maken bijna allemaal gebruik van waterkracht, maar dat gaat hier niet omdat er weinig verval is in de rivieren. Dat is lastig, maar op de lange termijn is het een voordeel, want het dwingt ons helemaal over te gaan op houdbare bronnen, met name zon en wind. Als rivieren door klimaatverandering vaker laag komen te staan, zal waterkracht minder opleveren. Maar zon en wind zullen altijd blijven.

‘Kernenergie is een veel te duur alternatief’

Als we daar nu in investeren, levert dat dus voordeel op. En het gaat de goede kant op: de afgelopen jaren heeft Nederland een deel van de achterstand ingehaald en ik zie veel goede voortekenen. Maar er moet ook nog veel gebeuren, vooral aan ons elektriciteitsnetwerk. Dat heeft een flinke upgrade nodig.’

Zijn zon en wind niet te wisselvallig om op te vertrouwen? Hoe moet het als het niet waait of als er geen zon is?

‘Daar zit het probleem niet echt, want we kunnen, afhankelijk van het aanbod, energie uitwisselen met andere landen. Of we kunnen energie opslaan op momenten dat we veel produceren om die te gebruiken als er weinig aanbod is. Het echte venijn zit ’m in het feit dat apparaten als zonnepanelen, elektrische auto’s, accu’s enzovoort niet bepaald bijdragen aan de stabiliteit van het netwerk. Ons elektriciteitsnetwerk, zoals we het de afgelopen 130 jaar hebben uitgebouwd, is inherent instabiel. Daarom zijn er checks and balances in verwerkt die bijvoorbeeld zorgen dat er altijd even veel wordt geproduceerd als er wordt verbruikt. Daar werken mensen dag in, dag uit aan, want het moet allemaal precies kloppen, tot op de microseconde, want anders zouden er storingen ontstaan en zou het licht steeds uitvallen.

De stabiliteit wordt lastiger te handhaven als je allerlei nieuwe systemen aan het netwerk hangt. Vroeger had je een netbeheerder en een paar grote maatschappijen, maar nu speelt iedereen met een paar zonnepanelen op het dak mee. De situatie is dus veel complexer geworden, en als we verder overgaan op hernieuwbare energie zal dat alleen maar meer gaan spelen. Maar het evenwicht van het netwerk blijft essentieel. Daar doe ik onderzoek naar: ik zoek naar manieren om het complexere netwerk stabiel te houden.’

Een offshore platform van Neptune Energy waar groene waterstof wordt geproduceerd.

Hoe gaat dat in zijn werk?

‘Met de huidige complexiteit van het elektriciteitsnetwerk is het onmogelijk geworden om gewoon uit te rekenen hoe we de infrastructuur het best kunnen organiseren. Daarom werken we met een “digitale tweeling” van het Nederlandse netwerk: een zo goed mogelijke computerversie van het fysieke systeem. Daarmee voeren we simulaties uit, om te zien hoe het uitpakt als je bijvoorbeeld energiebronnen of opslagsystemen toevoegt of weghaalt uit het netwerk. Collega’s hier doen vergelijkend werk met andere aspecten. Zij kijken bijvoorbeeld naar de bescherming tegen cyberaanvallen door vandalen, activisten of andere staten. Want daar moeten we ook rekening mee houden.’

En wat voor resultaten levert het op?

‘We hebben bijvoorbeeld gekeken naar de rol van hydrolysers, die energie gebruiken om water om te zetten in zuurstof en waterstof. Die bleken het netwerk te kunnen stabiliseren en ze werken ook nog als buffers: als er veel energie is uit zon en wind kunnen ze waterstof maken, en die kan op andere momenten weer als energiebron worden gebruikt. In onze simulaties pakte dat heel goed uit.’

Graafwerkzaamheden aan de ondergrondse infrastructuur in de binnenstad van Den Haag, 11 juli 2023.

Zal kernenergie een belangrijke rol spelen in de transitie?

‘Daar zijn de meningen over verdeeld, maar ik ben geen voorstander. Dat heeft te maken met de kosten. Als je een kerncentrale veilig wilt laten werken heb je een zwerm aan ingenieurs nodig, en dat kost geld – ontzettend veel geld. Met bijvoorbeeld zonne-energie is dat anders. Je kunt bij wijze van spreken een aap een zonnepaneel in een boom laten hangen, want zo’n ding is foolproof. Dat maakt het veel goedkoper dan kernenergie. Daar komt nog bij dat er veel water nodig is om kerncentrales te koelen, en in droge periodes heeft bijvoorbeeld Frankrijk daar nu al problemen mee. Ik zou er dus niet voor kiezen.’

Windmolens en zonnepanelen zijn misschien goedkoper dan kernenergie, maar vragen ook een gigantische investering.

‘Vergeet niet dat we nu niet de echte prijs betalen voor onze energie, onder meer omdat we de aangerichte schade niet meerekenen in de kosten. Als we dat wel zouden doen zou wind- en ook zonne-energie op de lange termijn juist goedkoper blijken te zijn dan fossiele energie. En we maken onszelf ook nog eens onafhankelijk van allerlei onbetrouwbare heersers.’

Een hefschip op de Noordzee waarmee windmolenparken worden gebouwd, 10 mei 2023.

De materialen voor bijvoorbeeld accu’s worden vaak op mens- en milieuonvriendelijke manieren gewonnen en geproduceerd. Is dat geen reden om het rustig aan te doen met de transitie?

‘Nee, want veel van die materialen zijn helemaal niet zo zeldzaam als je misschien denkt, en we zouden ze ook op een verantwoorde manier in bijvoorbeeld Europa kunnen winnen. Het gaat nu vaak mis omdat we ook hiervoor niet de echte prijs willen betalen en het werk overlaten aan landen die het niet zo nauw nemen met bijvoorbeeld veiligheid.

Maar het is wel belangrijk dat we de materialen die we gebruiken goed recyclen. Wat mij betreft houden we heel nauwkeurig bij wat er in alle apparatuur gaat, zodat we alles na verloop van tijd opnieuw kunnen gebruiken. Want op het gebied van hernieuwbare energie zullen de ontwikkelingen nog lang doorgaan. We zullen dus nog vaak nieuwe spullen moeten maken, en daarvoor moeten we materialen steeds opnieuw gebruiken.’

Wat voor nieuwe ontwikkelingen vallen er de komende jaren zoal te verwachten?

‘Vooral nieuwe manieren om energie op te slaan. Daar wordt hard aan gewerkt, en vermoedelijk zullen we uitkomen bij een mix van allerlei middelen – bijvoorbeeld elektrische accu’s in huizen en buurten, en op provinciaal en landelijk niveau bijvoorbeeld opslag in waterstof of synthetisch methaan. En die mix kan blijven veranderen, afhankelijk van de omstandigheden en technische ontwikkelingen.

‘We zijn op zoek naar zwermintelligentie’

Elk van de onderdelen op zich zal niet heel ingewikkeld zijn, maar door hun samenwerking zal het netwerk heel veel kunnen. Vergelijk het met een bijenvolk. Elk beestje op zich is vrij eenvoudig, maar samen zijn ze heel intelligent. Als ze bijvoorbeeld te maken krijgen met een ziekte, kunnen ze het besmette deel van het volk in quarantaine doen. Vertaald naar het elektriciteitsnetwerk zou dat betekenen dat een gehackt deel snel kan worden geïsoleerd, zodat de rest kan blijven draaien. Met ons onderzoek en onze simulaties zijn we in feite naar zoiets op zoek: naar zwermintelligentie. Daarvoor kunnen we sinds een paar jaar gebruikmaken van software voor zelflerende systemen. Die helpen om het netwerk wendbaar te laten reageren op allerlei problemen en het toekomstbestendig te maken.’

CV

Peter Palensky (1972) werkt sinds zijn studie aan de Technische Universiteit Wenen op het terrein van informatica en energiesystemen. In 2014 werd hij hoogleraar Intelligent Electric Power Grids aan de TU Delft.

Meer lezen uit dit nummer? Bestel hier uw exemplaar