Is het mogelijk om de verkoop van lokaal geproduceerde zonne-energie te stimuleren door huishoudens deze via een peer-to-peer platform te laten verhandelen? Het een jaar durende onderzoeksproject Quartierstrom in Walenstadt onderzoekt hoe de energiemarkten in de toekomst zouden kunnen werken.

December 2018 markeerde de start van een experiment dat het eerste in zijn soort is in Zwitserland. In de wijk Schwemmiweg in Walenstadt, 37 huishoudens hebben de handen ineen geslagen om een ​​lokale energiemarkt te creëren. In plaats van langs hun energieleverancier te moeten gaan, eigenaren van fotovoltaïsche systemen kunnen overtollige elektriciteit verkopen aan hun buren, huishoudens zonder zonnepanelen de mogelijkheid te geven schone, lokaal geproduceerde energie. De deelnemers aan deze lokale energiehandelsmarkt bepalen zelf de prijzen op basis van vraag en aanbod.

Door elektriciteit op te wekken en te distribueren binnen de wijk hoeft er minder energie van buiten de wijk te worden aangevoerd. Lokale peer-to-peer energiehandel biedt ook andere voordelen:energieproducenten kunnen hun elektriciteit tegen een veel hoger tarief verkopen dan het teruglevertarief, zodat ze een snellere return on investment krijgen op hun zonne-installatie, ", zegt Sandro Schopfer van het Bits to Energy Lab van ETH. Hij leidt een project genaamd Quartierstrom (Duits voor wijkenergie). Andere projectpartners zijn de Universiteit van St. Gallen, verschillende bedrijven uit de energiesector en de lokale netbeheerder Water and Electricity Works Walenstadt (WEW), die tijdens het project zijn distributienet ter beschikking heeft gesteld voor lokale handel. Het Zwitserse Federale Energiebureau ondersteunt Quartierstrom als onderdeel van zijn proefproject, demonstratie- en vlaggenschipprojectenprogramma.

Incentives voor iedereen

Het idee van het project is om te onderzoeken hoe de energiemarkten in de toekomst zouden kunnen werken. Een belangrijk aspect van de energietransitie is de toenemende decentralisatie van energieopwekking - in feite een verschuiving van grote, gecentraliseerde energiecentrales en naar kleinere, vaak particuliere producenten. "Tot nu toe hadden kleine generatoren weinig mogelijkheden om hun energie zelf op de markt te brengen, ", zegt Schopfer. Ze moeten hun overtollige energie terugleveren aan het net, verkopen aan de elektriciteitshandelaar tegen een teruglevertarief. Paradoxaal genoeg, de elektriciteit leidt zich eigenlijk toch naar de buren van de producent, omdat elektronen altijd de kortste weg volgen. "Maar dat feit wordt niet weerspiegeld in de huidige marktregelingen, ", zegt Schopfer. Particuliere producenten toestaan ​​deel te nemen aan de handel in energie zou financiële prikkels kunnen geven en het gebruik van schone, lokaal opgewekte energie.

Een van de doelen van het Quartierstrom-project is om te ontdekken hoe dit in de praktijk uitpakt. Achtentwintig van de deelnemers hebben hun eigen fotovoltaïsche systemen, en negen zijn pure consumenten, waaronder een bejaardentehuis. De gecombineerde systemen produceren ongeveer 300, 000 kWh per jaar, terwijl de werkelijke elektriciteitsvraag van de gemeenschap ongeveer 250 bedraagt, 000 kWh. Verschillende batterijsystemen dienen als buffer. Speciaal gebouwde Smart Meters (een variant van de low-budget computer Raspberry Pi) meten continu de opgewekte en verbruikte energie van individuele huishoudens. Een speciaal ontworpen en geïmplementeerde software voert de daadwerkelijke transacties uit. Deze zijn gebaseerd op blockchaintechnologie, die is ontworpen om ervoor te zorgen dat handelsnetwerken fraudebestendig zijn.

Beide kanten profiteren

De lokale marktdeelnemers stellen hun prijslimieten vast met behulp van een app. Producenten geven de prijs aan die ze bereid zijn te accepteren voor hun overtollige energie, terwijl consumenten de maximale prijs specificeren die ze bereid zijn te betalen. Met een algoritme wordt vervolgens elk kwartier bepaald wie bij wie stroom kan afnemen. Dit doet zij door de goedkoopste aanbieder te matchen met de hoogste bieder. Huishoudens die geen handelspartner kunnen vinden, kopen hun elektriciteit gewoon tegen het marktconforme tarief in bij de energieleverancier.

De prijzen in de Quartierstrom-markt fluctueren op basis van vraag en aanbod. Cijfers tot nu toe laten zien dat ze liggen tussen het teruglevertarief van 4 cent en de elektriciteitsprijs van de energieleverancier van 20,75 cent per kWh. "Het is dus winstgevend voor zowel producenten als consumenten, " zegt ETH-promovendus Liliane Ableitner, die het gebruikersgedrag en de acceptatie in het project bestudeert. Ze is verheugd over de mate van betrokkenheid van gebruikers bij het handelsproces. "Velen van hen loggen vaker in op de app dan we hadden verwacht." Gedetailleerde resultaten zijn pas beschikbaar als het project in januari 2020 afloopt, maar het is al duidelijk dat het handelssysteem het verbruik van lokale energie binnen de gemeenschap stimuleert. In de eerste twee weken van februari 2019, bijvoorbeeld, meer dan 80 procent van de opgewekte zonne-energie werd verbruikt in het lokale district. Ter vergelijking, een individueel huishouden kan slechts ongeveer 30 procent van de geproduceerde elektriciteit gebruiken als het niet is aangesloten op een lokale netwerkmarkt.

Energieleverancier als verzekering

Maar ondanks het feit dat het veel van de energie produceert die het nodig heeft, de wijk is nog steeds afhankelijk van de lokale energieleverancier. Naast de aankoop van overtollige zonne-energie, het bedrijf levert ook stroom voor het geval de zon niet schijnt en de vraag groot is. "In dit scenario zal de energieleverancier optreden als een soort verzekeringspolis om alle eventualiteiten te dekken, ", zegt Ableitner. Ze gelooft dat deze transformatie van de energiemarkt zal doorgaan. Die mening wordt gedeeld door managers van de water- en elektriciteitswerken Walenstadt, die overtuigd zijn van de verdiensten van het project. Ze hopen inzicht te krijgen in nieuwe businessmodellen en hun ontwikkeling al in een vroeg stadium vorm te geven.

De volgende stap van de onderzoekers is om te onderzoeken hoe batterijsystemen en flexibele belastingen zoals warmtepompen en elektrische voertuigen kunnen dienen om fluctuaties in de energieproductie op te vangen. "Het is veel gemakkelijker om dat binnen een gemeenschap te doen dan binnen een individueel huishouden, ", aldus Schopfer. Door overtollige energie ter plaatse op te slaan en op een later tijdstip te gebruiken, de gemeenschap zou op een dag zelfs nog meer zelfvoorzienend kunnen worden. "Ons doel is om zo min mogelijk energie de gemeenschap te zien verlaten."