Flexibiliteit op de energiemarkt als businessmodel voor automotive

Doordat de marges op nieuwe auto’s zwaar onder druk staan door de investeringen die nodig zijn voor de elektrificatie van de vloot en de verregaande ‘digitalisering’ van de auto, richten fabrikanten zich steeds meer op aangrenzende nieuwe businessmodellen. In een eerdere blog is ingegaan op een casus van een autofabrikant die nieuwe businessmodellen wil introduceren met betrekking tot het energie-ecosysteem. Een van die businessmodellen is het aanbieden van flexibiliteit op de energiemarkt.

Nu netcongestie een steeds groter probleem wordt door de toenemende decentrale opwekking van energie, zouden elektrische auto’s een rol kunnen spelen bij het aanbieden van flexibiliteit op de energiemarkt door stroom terug te leveren of de laadsnelheden aan te passen. Het aanbieden van flexibiliteit op het energienet is op zichzelf niet nieuw; netbeheerder TenneT heeft al verschillende netbalanceringsprogramma’s (zoals het contracteren van regel-, reserve- en noodvermogen) waarbij de netbeheerder flexibiliteit inkoopt, wat het aantrekkelijk zou kunnen maken om deze markt te betreden. Dit kan bijvoorbeeld via nieuwe technologieën zoals de hierboven beschreven ‘vehicle-to-grid’-laadtechnologie, welke veelbelovend is gebleken in pilotresultaten.

In deze blogpost gaan we dieper in op de aantrekkelijkheid en uitdagingen bij het operationaliseren van het bieden van flexibiliteit op de energiemarkt door het gebruik van (een pool van) elektrische auto’s.

Met de opkomst van zonne- en windenergie ontstaan er piekmomenten op het net, bijvoorbeeld overdag wanneer de zon het felst schijnt, terwijl de vraag laag is. Aan de andere kant zorgt een toenemende vraag naar elektriciteit voor lokale overbelasting van het net. Beide zijn oorzaken van netcongestie.

Piekbelasting kan worden verlicht door slim gebruik te maken van de opslag- en laadcapaciteit van batterijen in elektrische auto’s. Dit kan al bij alle elektrische auto’s door bijvoorbeeld bij een grote vraag naar elektriciteit de laadsnelheid (tijdelijk) te verlagen zodat de piekvraag wordt beperkt, ook wel ‘peak shaving’ genoemd. Andersom kan bij een aanbodoverschot de laadsnelheid van (een grote groep) elektrische auto’s worden verhoogd.

Bovendien kan met de opkomst van nieuwe technologieën zoals vehicle-to-grid (V2G), waarbij het opladen van EV’s bidirectioneel kan plaatsvinden, het aanbod van flexibiliteit worden verruimd. Wanneer er een overschot aan vraag ontstaat, bijvoorbeeld in de ochtend wanneer veel huishoudens wakker worden en de consumptie vanzelfsprekend omhoog gaat, kunnen elektrische voertuigen het net in balans houden door teruglevering uit hun batterijen.

Uiteraard zijn er mechanismen die de aanbieders voor deze geboden flexibiliteit compenseren. Netbeheerder TenneT heeft verschillende programma’s om met een groep EV’s flexibiliteit aan te bieden:

• Nood/regelvermogen (automatic/manual Frequency Restoration Reserve (a/mFRR)): balanceert het net in intervallen van 15 minuten met een minimale aanbiedingscapaciteit van 1 MW.
• Primair reservevermogen (Frequency Containment Reserve (FCR)): balanceert het net binnen 30 seconden met een minimale aanbiedingscapaciteit van 1 MW.

In de praktijk betekent dit dus dat je minimaal een groep van 125 auto’s die allemaal aan het opladen zijn moet kunnen aanbieden om van TenneT’s mechanismen gebruik te kunnen maken. Een kanttekening hierbij is dat men deze auto’s moet kunnen garanderen, dus in de praktijk zullen meer voertuigen benodigd zijn.
Door het aggregeren van vermogen (in dit geval auto’s) kan het voor een Balancing Service Provider (BSP) aantrekkelijk zijn om dit vermogen aan te bieden op de markt van regel-, reserve- en wellicht zelfs noodvermogen, waarvoor dan wel minimaal 20 MW moet kunnen worden aangeboden. De mechanismen van TenneT zijn op landelijk niveau, maar ook op lokaal niveau zijn er verschillende use cases van EV’s die energieflexibiliteit aanbieden. Daarnaast werken regionale netbeheerders aan een platform waar flexibiliteit kan worden aangeboden om congestie te voorkomen (GOPACS).

1) Johan Cruijff Arena: 4200 zonnepanelen laden overtollige energie op de accu’s van Nissan Leafs^(a)
Sinds de zomer van 2018 beschikt de Johan Cruijff Arena over een flexibel opslagsysteem van 3 MW, gefaciliteerd door batterijen van Nissan Leafs. Dit zorgt ervoor dat het grootste stadion van Nederland altijd over reservestroom beschikt en ondersteunt TenneT bij het stabiliseren van het stroomnet. Daarnaast zijn bidirectionele laadpalen toegevoegd die in combinatie met het opslagsysteem de frequentie van het net kunnen regelen.

2) BMW geeft in een pilot met TenneT een aantal i3’s bidirectionele laadtechniek mee^(b)
Medio 2021 startte BMW met een pilot waarbij zo’n 50 BMW i3’s werden uitgerust met bidirectionele laadtechnologie. Vervolgens is samen met TenneT een innovatieve toepassing ontwikkeld die het laadgedrag van personen bijhoudt om vervolgens slim op te laden en terug te leveren aan het net.

3) Shell Recharge wint contract om het net te balanceren^(c)
Shell heeft in 2021 een contract gewonnen voor de levering van 1 MW aan flexibiliteit aan de FCR-markt van TenneT met 4.000 auto’s. De oplaadpunten van TenneT verlagen hun laadsnelheid als de netfrequentie te laag is en verhogen deze als zij te hoog is. Het netwerk van slimme laders van Shell Recharge past zich in enkele seconden aan op basis van veranderingen in de netfrequentie.

Ondanks de bovengenoemde succesvolle pilots moeten er nog een aantal barrières worden doorbroken op het gebied van bidirectioneel laden, het genereren van schaal, en regulering voor een grootschalige lancering van het aanbieden van flexibiliteit met elektrische auto’s.

1. Weinig automodellen kunnen nog bidirectioneel laden, wat een versneller zal zijn voor de adoptie van het aanbieden van flexibiliteit op het net.
2. Het elektriciteitsnet is een complex netwerk, de regulering rondom flexibiliteit loopt nog achter wat betreft EV en energieflexibiliteit. Bijvoorbeeld: Wie mag wanneer en waar op het net flexibiliteit aanbieden en voor welke tijdsperiode? Hier is een uitbreiding van het huidige biedsysteem van TenneT voor nodig.
3. Voor sommigen mechanismen zoals FCR van TenneT moet men continue flexibiliteit leveren, wat complex is met verschillende aantallen, start- en eindtijden van laadsessies (schaal is hierbij een voordeel).
4. Voldoende schaal komt ook van pas bij het genereren van een positieve businesscase als  aanbieder van flexibiliteit – ook hiervoor moeten voertuigen bidirectioneel kunnen laden.
5. Wie doet wat? Het is nog onduidelijk wie de uiteindelijke aanbieder van flexibiliteit zal zijn: de autofabrikant (die laadsessies autoriseert, bezitter van in-vehicle data zoals state-of-charge), de charge point operator (kan berekeningen maken wanneer laadpalen bezet zijn voor accurate voorspellingen omtrent flexibele capaciteit, zit tussen de EV en het elektriciteitsnet) of een e-MSP (een aparte serviceaanbieder gespecialiseerd in een flexibiliteitsmodel bijvoorbeeld).

De markt voor flexibele energiediensten in Nederland zal naar verwachting een verdere opstart kennen richting 2025, maar vanaf dat moment met 84% per jaar groeien richting 2030, hoofdzakelijk gedreven door wijzigingen in de regelgeving die de normalisatie van EV-flexibiliteitsdiensten zullen ondersteunen. Echter, timing blijft een onzekere factor. 

De congestie van het Nederlandse elektriciteitsnet en de beperkte capaciteit veroorzaken in sommige regio’s ernstige beperkingen. Daarom wordt verwacht dat netbeheerders in toenemende mate stimulansen zullen bieden om de vraag te verminderen en het evenwicht op het net te handhaven.

(Financiële) prikkels zullen waarschijnlijk de vraag stimuleren naar decentrale energiebronnen die waarde bieden in de vorm van vraagvermindering en een grotere penetratie van hernieuwbare energie mogelijk maken.

Zowel het energieteam als het mobiliteitsteam binnen de strategieafdeling van KPMG heeft projecten uitgevoerd op het gebied van energieflexibiliteit. Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Stijn de Groen of Casper Röling.

Klik hier om de bovengenoemde case study te downloaden

Relevante KPMG-publicaties:

• Electric-vehicle charging gets a jump start (2022)
• Mobility 2030: are you ready to rise to the challenge? (2019/2020)
• The future of automotive retailing (2019)

Bronnen:

(a) Nissan Motor Corporation, Tweakers;
(b) BMW Group;
(c) TenneT, PV Magazine.