Peer-to-peer handel in energie

De energietransitie moet versnellen, maar er zijn uitdagingen die suggereren dat we ons energiesysteem moeten heroverwegen. Tot voor kort vereiste de stand van de technologie in combinatie met de complexiteit van het beheer van een betrouwbaar elektriciteitsnetwerk een gecentraliseerd systeem. Wij geloven dat we een paradigmaverschuiving nodig hebben en dat de sterren gunstig staan. Aan de ene kant is er een unieke kans die wordt veroorzaakt door de convergentie van verschillende technologieën: de inzet van slimme meters, blockchain-technologie, peer-to-peer en sociale platforms en vooruitgang op het gebied van kunstmatige intelligentie. Aan de andere kant is er een ontoereikende acceptatie van gedistribueerde hernieuwbare energie, waardoor de complexe rol van de transmissiesysteembeheerder (TNB) en distributiesysteembeheerders (DNB's) bij het beheer van het net toeneemt (figuur 1), en er behoefte is aan meer veerkracht tegen externe schokken, zoals blijkt uit de prijzen.

In het traditionele gecentraliseerde energiesysteem wordt elektriciteit bijna volledig centraal opgewekt en gelokaliseerd in de nabijheid van industriële locaties. Dit is niet voor niets, om productie en verbruik zoveel mogelijk op elkaar af te stemmen en zo het transport over het netwerk te optimaliseren. Vanuit centrale productielocaties loopt een uitgestrekt capillair netwerk dat elektriciteit over honderden kilometers transporteert naar kleinere consumenten. Consumenten hebben uitsluitend toegang tot de geliberaliseerde markt via in aanmerking komende tegenpartijen. Ten slotte wordt het elektriciteitsnetwerk zoals eerder vermeld onderhouden door de TNB en de DNB's.

De uitdaging voor dit traditionele model komt van verschillende ontwikkelingen waar het oorspronkelijke ontwerp van het systeem onvoldoende rekening mee houdt. Een belangrijk voorbeeld van zulke ontwikkelingen is de toenemende behoefte aan elektriciteit in het dagelijks leven van de consument, zoals de elektrificatie van mobiliteit, waardoor de vraag in de periferie van het systeem toeneemt. Een ander belangrijk voorbeeld van de laatste ontwikkelingen is de toenemende decentrale en intermitterende opwekking van hernieuwbare elektriciteit, waardoor een omgekeerde stroom van gedistribueerde energieopwekking ontstaat. Het huidige systeem heeft moeite om met deze ontwikkelingen om te gaan en dit leidt tot hogere energierekeningen, hogere investeringskosten en complexere uitdagingen voor de distributienetbeheerders en TNB.

Wij geloven dat Peer to Peer (P2P) energiehandel het potentieel heeft om een van de belangrijkste katalysatoren te zijn voor verandering en transformatie naar de toekomst van de elektriciteitsmarkt, het systeem en de infrastructuur. Zoals we in andere sectoren hebben gezien, is het waarschijnlijk dat de consument zal aandringen op de disruptie die zal volgen en invloed zal hebben op de bedrijfsmodellen van energieleveranciers en netbeheerders, evenals op de regelgeving en het beleid van de overheid. Consumenten-, commerciële en industriële bedrijven staan centraal in deze discussie. Energy Retailers en netbeheerders komen meer indirect aan bod. We bespreken ook wat consumenten en bedrijven volgens ons kunnen doen om zich voor te bereiden en hoe Deloitte kan helpen om met de juiste AI- en datamogelijkheden de reis te beginnen.

P2P-energiehandel: wat is het en verschillende opstellingen

Om te laten zien hoe P2P-energiehandel werkt en de interactie ervan in het huidige energiesysteem, is het noodzakelijk om de vitale rol te benadrukken die Balance Responsible Parties (BRP) spelen bij het waarborgen van een veilige stroomvoorziening. Een belangrijk onderdeel van de uitdaging van veilig en betrouwbaar netbeheer komt voort uit het feit dat de hoeveelheid elektriciteit die van het net wordt gehaald voor consumptie en de hoeveelheid elektriciteit die door elektriciteitsopwekkingsinstrumenten op het net wordt gezet, te allen tijde bijna perfect op elkaar moeten aansluiten. Stroomuitval treedt op als de hoeveelheid gevraagde elektriciteit buiten een smalle tolerantiebandbreedte afwijkt van de hoeveelheid geleverde elektriciteit. Daarom zijn BRP's elke dag verantwoordelijk voor het voorspellen en matchen, met tussenpozen van 15 minuten, hoeveel elektriciteit hun klanten van het net zullen afnemen en hoeveel elektriciteit er op het net zal worden gezet door de middelen die zij of hun klanten bezitten.

Zoals eerder vermeld, hebben consumenten toegang tot de markt via in aanmerking komende tegenpartijen: Energiehandelaren. De detailhandelaren in energie vragen een premie voor een aantal van hun diensten, waarvan de belangrijkste voor deze discussie prijs- en volumerisicobeheer zijn. In sommige gevallen treedt een BRP op als energieleverancier en biedt hij de consument diensten aan zoals prijs- en risicobeheer, maar steeds vaker zijn energieleveranciers slechts tussenpersonen tussen de consument en de BRP. En dit is precies waar P2P-platforms om de hoek komen kijken: een virtuele marktplaats die partijen in staat stelt energie te kopen of te verkopen, zelf prijs- en volumerisico's te beheren, de traditionele rol van de energieleverancier te optimaliseren en toegang te krijgen tot extra financiële en niet-financiële voordelen. Deelnemers aan een P2P energiehandelsplatform kunnen met elkaar handelen en de geaggregeerde transacties worden vervolgens beheerd door een evenwichtsverantwoordelijke partij.

We zien drie belangrijke opstellingen om deel te nemen aan P2P-energiehandel:

• Handel over het net: in deze opzet blijft een verbruiker aangesloten op het centrale net en beheert hij prijs- en volumerisico onafhankelijk door rechtstreeks elektriciteit te kopen of te verkopen aan andere tegenpartijen. Zoals verderop in meer detail wordt besproken, zijn de belangrijkste voordelen de lage instapinvesteringen die nodig zijn voor de P2P handelaar, besparingen op de premie die in rekening wordt gebracht door een energieleverancier, bewustzijn van en controle over het verbruiksprofiel (peak shaving), 100% zekerheid van de inkoop van groene energie en tot slot minder blootstelling aan marktvolatiliteit zoals we in de herfst van 2021 hebben gezien. Momenteel sluiten grote industriële bedrijven PPA's af met grote windparken om rechtstreeks groene energie in te kopen. Dit zijn niet echt voorbeelden van P2P handel op een platform, maar ze laten zien dat er al een markt is voor directe transacties.
• Gedeeltelijk onafhankelijk microgrid: in deze opzet bouwen de deelnemers een microgrid dat is ontworpen om een deel van de totale energiebehoefte te beheren, maar nog steeds verbonden is met het centrale net voor een resterend deel van de vereiste capaciteit. Een voorbeeld hiervan is het microgrid Schoonschip Amsterdam. In dit door de gemeenschap bestuurde microgrid wordt elektriciteit verhandeld tussen de inwoners, terwijl de gemeenschap voor redundantie op het net aangesloten blijft. Dit stimuleert deelnemers om elkaars profielen te compenseren en vermindert de noodzaak van investeringen in het centrale net. De investeringskosten voor de partijen die zich bezighouden met deze opzet zijn hoger dan bij de opzet van over the grid trading, maar de besparingen zijn ook aanzienlijk hoger. Een trend is dat deels onafhankelijke microgrids ontstaan in industriële clusters. Zo zijn er P2P-platforms opgezet in scheepvaarthavens over de hele wereld, zoals de haven van Rotterdam en de haven van San Diego.
• Volledig onafhankelijk microgrid: in deze opzet creëren verschillende deelnemers een privé elektriciteitsnetwerk dat volledig zelfvoorzienend is, niet is aangesloten op het centrale elektriciteitsnetwerk en partijen handelen via een P2P-platform. In dit geval zijn de investeringen voor deelnemers aan het initiatief, evenals de bijbehorende besparingen, hoger dan de andere twee opstellingen. Gezien de huidige kosten van energieopslag en de rijpheid van microgridtechnologie lijkt het echter onwaarschijnlijk dat dit de meest gebruikte opzet zal zijn. Het is waarschijnlijker dat de consument de komende jaren eerst de nethandel en deels onafhankelijke netopstellingen zal verkennen, totdat er voldoende rijpheid is bereikt om deze opzet tot bloei te laten komen.

De sector van P2P handelsplatformen is vrij jong, maar sommige spelers hebben al een aanzienlijke gemeenschap van gelijken bereikt. Een voorbeeld van een P2P energiehandelsplatform dat de drie opstellingen mogelijk kan maken is ENTRNCE. Het platform werd in 2017 geïntroduceerd en verwerkt momenteel dagelijks transacties voor meer dan 10.000 peers. ENTRNCE faciliteert alle drie de opstellingen en is een onafhankelijk en volledig geautomatiseerd (elektriciteits)transactieplatform voor directe transacties tussen producenten en consumenten, ongeacht hun locatie.

P2P-energiehandel: waardepotentieel en implementatie

Om licht te werpen op de potentiële financiële voordelen van de verschillende opstellingen van P2P-energiehandel, moeten we kijken naar de drie belangrijkste componenten van de eenheidsprijs die een consument betaalt, zoals weergegeven in figuur 2. De kosten van de grondstof vertegenwoordigen ongeveer 20% van de elektriciteitskosten, de premie die door de detailhandelaar in rekening wordt gebracht is ongeveer 15%, en de belasting die wordt betaald om de infrastructuur te onderhouden, hernieuwbare energie te subsidiëren en BTW te heffen is ongeveer 65% van de elektriciteitskosten (schattingen op basis van uitsplitsingen van energieleveranciers, verfijnd met prijsgegevens van APX). Elke eerder beschreven opstelling resulteert in besparingen op een of meer van deze kostencomponenten. In figuur 3 geven we een conceptueel overzicht van de afweging tussen financiële voordelen versus de complexiteit van de implementatie en de vereiste randvoorwaarden.

Over the grid trading

Met 'over the grid'-handel neemt een deelnemer het beheer van prijs- en volumerisico's in eigen hand en kan daardoor besparen op de premie die een energieleverancier in rekening zou brengen.

Volumerisicomanagement verwijst naar het managen van de onzekerheid in de hoeveelheid energie die zal worden verbruikt of geproduceerd. Dit kan in eerste instantie complex lijken, maar de combinatie van slimme meettechnologieën en AI-algoritmen maakt de ontwikkeling van de vereiste analysemogelijkheden relatief eenvoudig toegankelijk. Beheer van prijsrisico's verwijst naar het beheren van de onzekerheid van de prijs waartegen elektriciteit kan worden gekocht of verkocht, aangezien prijzen gedurende de dag, de week en de seizoenen variëren. Ook dit lijkt een complex probleem, maar met intelligente automatisering kan de implementatie van een hedging- en inkoopstrategie het beheer van prijsrisico's tot een beheersbaar proces maken.

Naast financiële voordelen biedt het ontwikkelen van de mogelijkheden om prijs- en volumerisico's te beheren nog een reeks andere niet-financiële voordelen. Een consument die zich bewust is van hoe zijn verbruikspatroon eruitziet, kan besluiten om zijn gedrag te veranderen, wat resulteert in pieksparen en inkopen wanneer energie goedkoper is. Ten tweede kan een consument 100% lokaal geproduceerde hernieuwbare energie inkopen.

Voor organisaties, bedrijven en industriële clusters die geïnteresseerd zijn in deze opzet kunnen Deloitte's AI- en datapraktijk helpen bij het analyseren van de financiële waarde en milieu-impact van netoverschrijdende handel en bij het ontwikkelen van analysemogelijkheden die het beheer van prijs- en volumerisico's mogelijk maken.

Deels onafhankelijk microgrid

Naast de besparingen die voortvloeien uit netoverschrijdende handel, kunnen consumenten die besluiten een microgrid op te zetten om hun energiebehoeften gedeeltelijk te beheren, besparingen realiseren die gerelateerd zijn aan de belasting die wordt betaald om het centrale netwerk te onderhouden. Zoals eerder vermeld, ligt het gemiddelde van de betaalde belasting rond de 65%. Als een partij tegenwoordig duurzame energie produceert en besluit om elektriciteit te verkopen aan een naburige partij, wordt zowel de verkopende als de kopende partij ongeveer 65% belasting in rekening gebracht. Door te investeren in een microgrid kan de collectieve besparing van 65% aanzienlijk oplopen naarmate er meer deelnemers bijkomen, en kunnen de investeringskosten voor de distributienetbeheerder en de overheid worden verlaagd.

Zelfgeorganiseerde clusters die geheel of gedeeltelijk onafhankelijke microgrids opzetten zouden de oplossing kunnen zijn om congestieproblemen te verlichten, de energietransitie te versnellen en financiële middelen vrij te maken. Recente voorbeelden van microgrids hebben kostenbesparingen voor energieconsumenten van 5 - 15% laten zien. De business case van een P2P microgrid wordt versterkt door toegang tot energieopslag. Hierdoor kan een microgrid de vruchten plukken van peak shaving, waardoor het potentieel voor kostenbesparing met +/- 50% toeneemt. Voor industriële clusters kan het extra besparingspotentieel zelfs nog groter zijn door de mogelijkheid om langetermijncontracten af te sluiten tegen lagere prijzen. In het geval van het microgrid van de haven van San Diego resulteerde dit in een directe verlaging van de energiekosten met 50%, waardoor de kosten per eenheid daalden van 20 cent/kWh naar 10 cent/kWh.

Het is belangrijk om in gedachten te houden dat deze besparingen voor een gedeeltelijk onafhankelijk microgrid alleen gelden voor het deel van de energie dat door het microgrid zelf wordt beheerd. Dit maakt het ontwerp van het microgrid erg belangrijk. De juiste dimensionering moet worden ontworpen op basis van het collectieve verbruiksprofiel en de lokale opwekkingstechnologieën.

De opkomst van gedeeltelijk onafhankelijke microgrids kan inspireren tot een nieuw mechanisme om overheidssubsidies te verstrekken. Marktgebaseerde mechanismen, met het juiste toezicht van regelgevende instanties om de consument te beschermen, hebben in het verleden bewezen succesvol te zijn in het creëren van waarde. En dit is de reden waarom microgrids een effectieve stimulans kunnen zijn voor deelnemers om het juiste consumptie- en investeringsgedrag te creëren dat de druk op het centrale net minimaliseert. Men zou kunnen stellen dat toekomstige overheidssubsidies het creëren van gedeeltelijk onafhankelijke microgrids zouden kunnen subsidiëren. En de overheid zou meer deels afhankelijke microgrids willen subsidiëren die een restbelasting hebben die zo negatief mogelijk gecorreleerd is met het profiel van het totale systeem.

Volledig onafhankelijk microgrid

In het geval van een volledig onafhankelijk microgrid is een collectief volledig zelfvoorzienend en is het niet aangesloten op een centraal netwerk. De financiële voordelen zijn het grootst voor de deelnemers, maar dat geldt ook voor de investeringskosten. Op basis van de huidige stand van de technologische vooruitgang en volwassenheid is deze opzet het meest complex. De opkomst van gedeeltelijk onafhankelijke netten is waarschijnlijk een opstap naar een toekomst waarin het waarschijnlijker is dat volledig onafhankelijke microgrids substantieel zullen bijdragen aan het energiesysteem.

Conclusie

Concluderend stelden we dat de sterren gunstig staan om een positieve disruptie van de elektriciteitsmarkt te stimuleren. We presenteerden P2P energiehandel als potentiële katalysator van de verschuiving naar een nieuw paradigma en bespraken de impact die het kan hebben voor bedrijven en de potentiële voordelen voor de maatschappij. P2P energiehandel kan, door middel van marktgebaseerde transacties, op decentraal niveau zowel peak shaving als investeringen in productie stimuleren die nauwer aansluiten bij het verbruik. Overheidssubsidies kunnen dan de oprichting van microgrids stimuleren die veerkrachtig zijn en waarvan het restprofiel niet correleert met het restprofiel van het totale systeem. Wij zijn van mening dat bedrijven actief de financiële en milieu-impact moeten onderzoeken die P2P-energiehandel zou kunnen hebben. Deloitte's AI en Data praktijk kan helpen bij de eerste strategische beoordeling, business case en milieueffectanalyse. Deloitte's AI en Data praktijk kan u ook helpen bij het ontwikkelen van de benodigde geavanceerde analyses en deze vanuit data-, proces- en mensenperspectief op een duurzame manier in de organisatie te verankeren. Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Dario Raffaele, Vincent Bolwerk, Lisette ten Boske of Ivar Tjallingii van Deloitte's AI and Data practice.