Net als zuurstof is het elektriciteitsnet essentieel voor het moderne leven, maar is het niet altijd top of mind – totdat er problemen optreden. Vandaag de dag krijgt verouderde netwerkinfrastructuur zware klappen te verduren door extreme weersomstandigheden over de hele wereld, wat resulteert in stroomuitval die een bedreiging vormt voor de gezondheid, veiligheid en economische activiteiten. Tegelijkertijd zetten een aantal andere factoren ook druk op eeuwenoude elektriciteitsnetten. De manier waarop energie wordt geproduceerd verandert snel: meer wind en zon, minder steenkool en fossiele brandstof. Deze verschuiving vereist nieuwe processen en managementmethoden. De “wie” verschuift ook, waarbij energie nu niet alleen wordt geproduceerd door de grote energiebedrijven, maar ook door een overvloed aan nieuwe concurrenten en prosumenten (consumenten die energie produceren).

En niet alleen verandert de natuurlijke wereld snel, maar ook de technologische wereld vordert in galop. Technologieën voor cloudverbonden kunstmatige intelligentie (AI), zoals machine learning, data-analytics en het Internet of Things (IoT), stimuleren de ontwikkeling van slimme netwerken die in staat zijn om veel complexere energieopwekking en -distributie te beheren. Deze technologieën bieden belangrijke kansen voor degenen in het complexe energie-ecosysteem die ze kunnen benutten.

Wat is een prosument?

Prosument is een porte-manteau woord dat “producent” en “consument” combineert. Energieprosumenten blijven meestal verbonden met het centrale net. Ze zijn echter ook in staat om energie te produceren en zelfs op te slaan, meestal met zonnepanelen en EV-batterijen.

Afhankelijk van de hoeveelheid opgewekte energie kan deze energie worden gebruikt om maandelijkse rekeningen te compenseren of als overschot te worden terugverkocht aan nutsbedrijven of andere energiedistributiediensten. Dit model kan worden toegepast op zowel residentiële als commerciële prosumenten, waarbij een groeiend aantal bedrijven hun zonnepanelen en EV-vloten in het net pluggen.

Wat is een smart grid?

Een smart grid is een netwerk dat energiedistributie en digitale communicatietechnologie integreert in een tweerichtingsstroom van elektriciteit en data. Dit stelt nutsbedrijven in staat om de opwekking, transmissie en distributie van elektriciteit te optimaliseren. En het stelt consumenten ook in staat om te profiteren van de verhalen die al die data vertellen - waardoor ze beter inzicht krijgen in de energie die ze gebruiken en zelfs de energie die ze produceren en opslaan via bijvoorbeeld zonnepanelen en EV-batterijen.

Wat is het verschil tussen het traditionele net en een smart grid?

Het belangrijkste verschil tussen traditionele systemen en slimme netwerken ligt in de mogelijkheid om informatie in beide richtingen van het netwerk uit te wisselen, van nutsbedrijven tot consumenten en vice versa. Enkele van de belangrijkste functies die onderscheid maken tussen slimme netwerken zijn:

• Technologie: AI, cloud en digitale technologieën stellen alle apparaten en assets binnen het netwerk in staat om te communiceren, ter ondersteuning van betere controle en zelfregulering.
• Distributie: Energie die wordt opgewekt door prosumenten en andere hernieuwbare energiebronnen, zoals zon of wind, kan intermitterend en ongelijk zijn. Technologieën voor slimme netwerken helpen bij het coördineren, opslaan en distribueren van stroom uit dergelijke bronnen in een stabiele en betrouwbare stroom.
• Generatie: predictive analytics in slimme systemen betekent dat spanningen door hoge vraag kunnen worden voorspeld en verdeeld over meerdere vestigingen en onderstations.
• Sensoren: IoT-sensoren in het hele netwerk kunnen helpen om risico's in een vroeg stadium te detecteren, waardoor stroom wordt herverdeeld om storingen te verminderen en ladingen in balans te brengen zonder directe tussenkomst van operators.
• Zelfreparatie en voorspellend onderhoud: Sensoren kunnen ook worden gebruikt om mechanische problemen te detecteren en eenvoudige probleemoplossing en reparaties uit te voeren, waarbij technici alleen worden geïnformeerd wanneer dat nodig is, voordat er daadwerkelijk iets kapot gaat.
• Klantkeuze: meer energieleveranciers, coöperaties en microgeneratoren kunnen zich aansluiten bij het netwerk, waardoor consumenten meer keuze kunnen hebben in hoe ze energie ontvangen.

Toepassingen van AI in slimme energieoplossingen: het perspectief van de nutssector

Kunstmatige intelligentie is de drijvende “intelligente agent” achter slimme netwerken – het evalueren van de omgeving en het ondernemen van acties om een bepaald doel te maximaliseren. AI is van fundamenteel belang voor de integratie van hernieuwbare energie, de stabilisatie van energienetwerken en de vermindering van financiële risico's in verband met instabiliteit in de infrastructuur.

Zo hebben zelflerende, aanpasbare en berekeningsmogelijkheden van AI een aanzienlijk potentieel om het wisselvallige karakter van hernieuwbare energie aan te pakken. Een gebrek aan evenwicht in pieken in productie en verbruik wordt vaak weergegeven door “de eendencurve” en kan deze energiebronnen moeilijk te beheersen maken. Het gebruik van AI in slimme netwerken zal helpen deze uitdaging aan te pakken door de ongelijkheid tussen productie- en verbruiksbelastingen opnieuw in evenwicht te brengen.

Technologieën voor slimme netwerken helpen de activiteiten van de nutssector transparanter en concurrerender te maken. Enkele van de applicaties van AI en machine learning in slimme netwerken zijn:

• Flexibiliteit en veerkracht: Wanneer hernieuwbare energie wordt opgewekt door nieuwe partners zoals coöperaties en prosumenten, is het vaak wisselvallig en variabel. Sensoren en automatisering kunnen worden gebruikt om delen van het netwerk te identificeren die kwetsbaar zijn en reageren met geautomatiseerde omleiding: het opslaan van overtollige energie tijdens piekopwekkingstijden en het omleiden ervan tijdens hiaten in de flow.
• Nauwkeurigere prognoses: de nutssector wordt geconfronteerd met wijdverspreide prijsvariabiliteit als gevolg van veranderingen in het verbruik. Predictive analytics-modellen kunnen worden gebruikt om energiebelastingen en opwekking van hernieuwbare energie betrouwbaarder te voorspellen. Door data uit geavanceerde meterinfrastructuur (AMI) te combineren met AI, zijn voorspellingen nauwkeuriger dan traditionele benaderingen.
• Meer geavanceerde storingen: Het netwerk van sensoren, meters en actuatoren in een smart grid kan een "laatste gasp" korte signaaloverdracht geven, inclusief tijd en datum, om een stroomverlies als gevolg van gedeeltelijke of volledige uitval aan te geven. Daarnaast kunnen de voorspellende mogelijkheden van AI en de realtime data van slimme meters operators op de hoogte stellen van storingen, net voordat ze plaatsvinden. Deze systemen kunnen zelfs onderscheid maken tussen individuele, straat- en zonale storingen.
• Geoptimaliseerde vermogensopbrengst: Het gebruik van AI-aangedreven sensornetwerken in opwekkingsfasen kan ook worden gebruikt om het vermogen te optimaliseren. Op een vergelijkbare manier profiteert zonne-energie ook van AI-tools om de productiviteit te verhogen door zonnestraling te voorspellen.
• Verbeterde geautomatiseerde overschakeling: de mogelijkheid van AI-tools om onevenwichtigheden in het net te voorspellen en onderscheid te maken tussen een korte stroomonderbreking en een volledige uitval, maakt het binnenkort mogelijk om omschakelprotocollen te automatiseren. Dit stelt nutsbedrijven in staat om energie om te leiden of getroffen gebieden te isoleren voordat ernstige schade optreedt of de storing zich uitbreidt naar andere gebieden. Deze gereedschappen zijn een verdedigingslinie die de veiligheid waarborgt van de essentiële apparatuur die wordt gebruikt om storingen te isoleren en te herstellen.
• Flexibeler vraagbeheer (DSM): pieken in de energievraag zetten nutsbedrijven onder grote druk. Het gebruik van AI en slimme meters in huizen en kantoren kan helpen bij het plannen, inplannen, uitvoeren en bewaken van veranderingen in de energievraag om ervoor te zorgen dat leveranciers eraan kunnen voldoen. Dit kan een grote impact hebben op het energieverbruik, zoals de U.S. Federal Energy Regulatory Commission laat zien, die heeft vastgesteld dat piekbelastingen met maximaal 150 GW kunnen worden verminderd door middel van vraagbeheer. Ook heeft het Electric Power Research Institute (EPRI) geschat dat deze slimme instrumenten tegen 2030 tot een afname van 175 GW in zomerenergiepieken kunnen leiden.
• Betere beveiliging: Cybersecurity is een belangrijk aandachtspunt voor alle bedrijfssectoren. En het toenemende aantal en de toenemende complexiteit van cyberaanvallen vormen een risico voor zowel bestaande als nieuwe elektrische netwerken. AI-tools kunnen dit risico helpen verminderen door netwerkaanvalsfuncties, malware en inbraak te detecteren en netwerkbeveiliging voor energiesystemen te bieden. Daarnaast kunnen andere technologieën, zoals blockchain, transparante, manipulatiebestendige en veilige systemen bieden die nieuwe bedrijfsoplossingen mogelijk maken, vooral wanneer ze worden gecombineerd met slimme contracten.

Toepassingen van AI in slimme energieoplossingen: het consumentenperspectief

Uit recente enquêtes uit het Verenigd Koninkrijk en de VS blijkt dat klanten minder goed denken over nutsbedrijven. Met de opkomst van energieleveranciers en prosumenten moeten nutsbedrijven gebruikmaken van slimme oplossingen om de klantbetrokkenheid en -tevredenheid te vergroten. Hieronder vind je een aantal manieren waarop slimme netwerktechnologieën kunnen helpen om de klanttevredenheid te verbeteren:

• Lagere kosten: dankzij AI-gestuurd smart grid management en slimme meters kunnen klanten hun energieverbruik per uur beoordelen. Zo kunnen ze niet alleen zien wanneer en waar ze de meeste energie gebruiken, maar bieden ze ook gepersonaliseerde tips en suggesties voor het optimaliseren van hun typische dagelijkse routines om het gebruik tijdens piektijden te verlagen. Het helpt ook prosumenten om de energieproductie te beheren die aan het net kan worden terugverkocht om de kosten nog verder te verlagen.
• Verbeterde duurzaamheid en transparantie: slimme netwerkdata kunnen klanten helpen bewuster te worden van waar hun energie vandaan komt, hun betrokkenheid te vergroten en het netwerk te democratiseren. Dit kan hen helpen nieuwe perspectieven te bieden op de energievoorziening en het vermogen om duurzamere opties te kiezen.
• Minder storingen: zoals vermeld kunnen AI-tools helpen uitval te verminderen en de impact ervan voor zowel residentiële als commerciële klanten te beperken. Dit betekent een toename van de veiligheid en het vertrouwen van de consument, vooral omdat weersomstandigheden en recordtemperaturen zorgen voor angst voor stroomstoringen en andere verstoringen.

Onlangs heeft een Britse distributienetbeheerder een proefproject aangekondigd om slimme metergegevens te gebruiken om consumenten te helpen bij het verbeteren van het energiebeheer, het optimaliseren van de netwerkbelasting en het verminderen van koolstofemissies. De proef zou klanten miljoenen ponden kunnen besparen en mogelijk miljoenen tonnen broeikasgasemissies uit de jaarlijkse CO2-voetafdruk van het Verenigd Koninkrijk kunnen verminderen. Dit is slechts een voorbeeld van de potentiële voordelen van slimme netwerken voor klanten en het milieu.

Big data in energie: waarom het belangrijk is

Vanuit het oogpunt van zowel klanten als nutsbedrijven is het niet alleen de mogelijkheid van deze technologieën om grote en ongelijksoortige hoeveelheden big data te verzamelen en te beheren. Het is de mogelijkheid om al die data te gebruiken en te begrijpen om stroomverbruik te optimaliseren en processen te informeren. Big data is de sleutel tot het volgende:

• Beter integreren van hernieuwbare en alternatieve stroom in nutsbedrijven door te leren wisselvalligheid te voorspellen en te beheren, en een evenwicht te vinden tussen een groot aantal kleine inputs van prosumentspelers.
• Bescherm consumenten door te anticiperen op uitval en resources om te leiden in een fractie van een seconde, in plaats van nadat alles is gedaald.
• Bespaar geld voor zowel bedrijven als consumenten door digitaal te leren van activiteiten uit het verleden en die intentie te gebruiken om de dagelijkse activiteiten beter te beheren en te automatiseren.
• Bied snelle, bruikbare inzichten waarmee nutsbedrijven zelfverzekerde en snelle beslissingen kunnen nemen in een omgeving die steeds concurrerender wordt.

Hoe de nutssector van vandaag zich voorbereidt op het slimme netwerk van de toekomst

Het staat buiten kijf dat de toekomst van energie evolueert in de richting van meer gedecentraliseerde, flexibele en duurzame elektriciteitsvoorziening. Maar we hebben het over een mondiale industrie die meer dan een eeuw oud is – en die vaak moet vertrouwen op infrastructuren van bijna zo lang geleden om miljarden mensen en hun snel veranderende behoeften te dienen.

Andere uitdagingen zijn complexe veranderingen in de regelgeving, de opkomst van prosumenten en nieuwe startups in gedereguleerde regio's. Net als elke reis van zakelijke en digitale transformatie, begint de overstap naar slimmer netbeheer met een paar voorzichtige stappen voordat er gerend kan worden. Technologieën voor de nutssector zijn ongetwijfeld bepalend voor en maken de ontwikkeling van deze sector mogelijk. Om echter betekenisvolle veranderingen door te voeren, zullen nutsbedrijven sterke communicatie-, klantbetrokkenheids- en veranderingsbeheerplannen moeten opstellen, waaronder:

• Communiceren van een visie van het slimme netwerk en het afstemmen van teams en belanghebbenden eromheen
• Versterking van de consumentenvoorlichting over de komende veranderingen en kansen
• Win-/winmotivatie bieden voor consumenten, prosumenten en potentiële distributiepartners
• Metrieken ontwikkelen om de voortgang bij de implementatie en effectiviteit van slimme netwerken te bewaken
• Houd de klantervaring en klantenbinding in het achterhoofd, gezien de extra concurrentie en decentralisatie van een slimme energiemarkt

De eerste stap op de reis is om te communiceren met teamleiders en vakspecialisten in je hele bedrijf, silomuren af te breken en de rijkdom aan informatie te vinden die vaak verborgen is. Bekijk vervolgens hoe je slimme technologieën kunt implementeren om je bedrijf vooruit te helpen.