Systeemintegratie Cruciaal voor een succesvolle energietransitie Naar een ‘Holarisch’ systeem!?

1. Systeemintegratie
Cruciaal voor een succesvolle energietransitie
Naar een ‘Holarisch’ systeem!?
Mart van Bracht

2. Systeemintegratie:
‘is the process of connecting different sub-systems into a single larger system
that functions as one’
22-10-2020Topsector Energie2

3. 22-10-2020Topsector Energie3

4. Belangrijke aspecten bij systeemintegratie
• Kies de juiste systeemgrenzen
Water-Energy-Food nexus
22-10-2020Topsector Energie4

5. Energie op
Noordzee
22-10-2020Topsector Energie5
Bron: NSE off-shore system
integration 2020

6. 22-10-2020Topsector Energie6

7. Mijn focus: een energie systeem
22-10-2020Topsector Energie7
Gebruikers
Warmte Elektriciteit
Warmte-
netwerk
Elektriciteits-
netwerk
Gas-
netwerk
Duurzame
energie
Fossiele
brandstoffen
Kernenergie
– Energiegebruik
– ICT
– Opslag & conversie
– Netwerken
– Energieopwekking
centraal & lokaal
Beweging

8. Het energiesysteem wordt complex: infrastructuur
Gisteren
22-10-2020Topsector Energie8
Aanbod
Fossiel
Nucleair
Mobiliteit
Huizen
Bedrijven
Industrie
Landbouw
Vraag
Morgen
Aanbod
Zon
Wind
Fossiel
Nucleair
Biomassa
Geothermie
Restwarmte
Warmte
Grootschalige
opslag en
conversie
Synth. gassen
H2
Synth. brandst.
Mobiliteit
Huizen
Bedrijven
Industrie
Landbouw
Vraag
Aardgas
Elektriciteit
Elektriciteit

9. Het energiesysteem wordt complex: infrastructuur
22-10-2020Topsector Energie9
Wind Biomassa
Koolstofarme energiebronnen
Elektriciteits-
netwerken
Waterstof-
systemen
Gas-netwerken
Warmte-
netwerken
Zon
Compres-
soren
Elektriciteits-
opslag
Warmtepomp
Geothermie
Brandstof-
cellen
Restwarmte
CHP
‘Power to gas’
Steam-
reforming
C-CHP
Compres-
soren
Pompen
Warmte-opslag
Energievraag (elektriciteit, gas, verwarming, transport)
Energienetwerken/systemen

10. 22-10-2020Topsector Energie10
Technishe
dimensie
Sociale
dimensie
Economische
dimensie
Klimaat en
milieu
dimensie
Het gaat niet alleen over techniek

11. Het energiesysteem
wordt complex:
energiemarkten
22-10-2020Topsector Energie11

12. Het energiesysteem wordt complex: beleidsvorming
22-10-2020Topsector Energie12
Warmte
Methaan
Waterstof
Elektriciteit
5
6
7
8
2
3
1
Internationaal
Landelijk
Regionaal
Gemeentelijk
Wijken
Gebouwde omgeving
Industrie
Landbouw
Mobiliteit
4
Integrale infrastructuur-
verkenning
Focus: 2030-2050
1
Investeringsplannen (IP’s)
– 9 netbeheerders
Scenario’s voor
10 jaar
2
Regionale systeemstudies Integrale benadering
incl. industrieregio’s
Focus: 2030-20503
Nationale Agenda
Laadinfrastructuur (NAL)
– 5 regio’s
Focus: 2020-2030
4
Regionale Energie
Strategieën (RES)
– 30 regio’s
Focus: 2030 (& 2050)
5
Transitievisie warmte
– 355 gemeenten
Focus: 2030
6
Uitvoeringsplannen wijken
– 10.000+ wijken
Focus: 2030
7
Verduurzamingsplannen
industrie
Focus: 2030
8
Netbeheer NL: Werkgroep: Integraal Netwerk en Energiesysteem van de Toekomst (iNET)

13. Het energiesysteem wordt complex: beleidsvorming
22-10-2020Topsector Energie13
Landelijk
Regio
Gemeente
Wijk/buurt
Nationale Energie
Verkenning 2019
(NEV)
Klimaat-
akkoord
scenario’s
Q1-2019:
Infrastructure
Outlook 2050
Q1-2021: Integrale
infrastructuurverkenning
2030-2050
2018
Integrale
infrastructuurverkenning
20XX-20XX
Jul 2020:
Investeringsplan
voor 2030
Jan 2022:
Investeringsplan
voor 2030
Dec 2019: Regionale
Systeemstudie 1.0
Regionale
Systeemstudie 2.0
Regionale
Systeemstudie X.0
Jan 2020: NAL:
snellaadpunten
t/m 2025
Jul-dec 2020: NAL:
uitrolplanning
publieke laadinfra
Dec-2022: NAL:
Actualiseren
plaatsingsbeleid
Regionale Energie
Strategie 1.0
Regionale Energie
Strategie 2.0
Regionale Energie
Strategie X.0
Transitievisie warmte
X.0
Transitievisie warmte
1.0
Duurzaamheidsplan
industriecluster
Duurzaamheids-
plan industrie
Uitvoerings-
plan wijk
2019 – 20XX
27+ Proeftuinen aardgasvrije wijken
Duurzaamheids-
plan industrie Aardgasvrije
buurt
49%CO2reductie
CO2uitstootnagenoeg0
2019 2020 2021 20XX 2030 2050
Netbeheer NL: Werkgroep: Integraal Netwerk en Energiesysteem van de Toekomst (iNET)

14. Zonder systeemintegratie geen doelmatig systeem
22-10-2020
Topsector Energie
14
Zonder integrale blik
en regie duurder en
slechter systeem
Energieproductie en energieconsumptie
Energiedragers en infrastructuur
Rol van de eindgebruiker wordt groter
Decentralisatie
Fluctuerend aanbod duurzame bronnen
Het energiesysteem
verandert op vele
fronten
Verschillende schaalniveaus met afhankelijkheden
Verschillende perspectieven met
afhankelijkheden
Verschillende energiedragers met afhankelijkheden
Verschillende en nieuwe stakeholders
Grote kans op sub-optimalisatie en knelpunten
Onderbouwd integraal beeld van het systeem
Inzicht in impact van keuzes op systeem
vele stakeholders
Gezamenlijke besluitvorming
Integraal ontwerp
Integrale visie en ontwerp van aansturing van het
systeem
Systeemintegratie
levert integrale kijk op
ontwerp en aansturing
van het systeem

15. Uitdaging: hoe gaan we effectief besluiten nemen ?
22-10-2020Topsector Energie15
Over de inrichting en beheer van het complexe samenhangende
energiesysteem, zodat deze ook in de toekomst betaalbaar en net zo
betrouwbaar en veilig is als vandaag

16. Hiervoor is nodig:
22-10-2020Topsector Energie16
• Een adequaat werkende vorm van regie
• Visie op ons toekomstig energiesysteem met
leidende principes
• Een fact-based integraal besluitvormingsproces,
waarmee:
• multiple afwegingen (technisch, economisch,
maatschappelijk, klimaateffecten,
ruimte beslag, enz.) gemaakt kunnen worden
• Effectieve en efficiënte participatie van alle
stakeholders mogelijk is
• Hoogwaardige eenduidige data, informatie en
analyse gereedschappen

17. 22-10-2020Topsector Energie17
Hoe richten we ons toekomstig complexe
energiesysteem in?
• Gebruikt maximaal (gedistribueerde) duurzame bronnen
• Ontsluit adequaat flexibiliteit (sector koppeling)
• Werkt met adequate business en besluitvormingsmodellen
(efficient, inclusief, enz.)
• Is breed geaccepteerd en gesteund door de bevolking
• Enz.
Dit vraagt om nieuwe toekomstbestendige
inrichtingsprincipes:
Gebaseerd op een ‘Holarchie’ principe!?

18. Holarchie
22-10-2020Topsector Energie18
• Holon: een entiteit die tegelijkertijd zelfstandig is én
onderdeel is van een geheel. Holons zijn
zelfstandige eenheden die een zekere mate van
autonomie bezitten, maar tegelijkertijd ook
onderhevig zijn aan controle vanuit een of meer
hogere niveaus.
• Holarchie: een hiërarchie van zelfregulerende
Holons die:
Holon
Holarchie
1. Functioneren als autonome eenheden,
eventueel sturend op gesubordineerde Holonen
2. Als afhankelijke onderdelen in
ondergeschiktheid aan controles op hogere
niveaus
3. In coördinatie met hun lokale omgeving.

19. 22-10-2020Topsector Energie19

20. Kenmerken energy holarchie
22-10-2020Topsector Energie20
• Zelf organiserend/optimaliserend
• Elk Holon heeft zekere mate van
autonomie
• Efficiënt gebruik van gedistribueerde
energiebronnen
• Veel opties voor maatwerk
• Energiestroom zonder specifieke routes
Holon
Holarchie
Energie
‘Energie Holon’
Data

21. 22-10-2020Topsector Energie21
Technisch:
• Alles is met elkaar verbonden
• Multi-energiedragers
• Combinatie van hardware en software
• Gedistribueerde intelligentie
Economisch:
• Verschillende business modellen mogelijk
• ‘Transactive control’
• Data-gestuurd
Dimensies energie holarchie

22. 22-10-2020Topsector Energie22
Dimensies energie holarchie
Bevoegd-
heden
scope
verantwoor-
ding
Sociaal:
• Getrapte besluitvorming
• Besluitvorming op maat
(bijvoorbeeld coöperatie)
• Veel mogelijkheden voor
burgerparticipatie

23. 22-10-2020Topsector Energie23
Betrouwbaarheid
Flexibiliteit
Vaste regels
Autonomie
Hierarchische systemen
Hierarchie
Holarchische systemen
Holarchie
Multi agent systemen
Heterarchie

24. 22-10-2020Topsector Energie24
Van welke
Holon kom jij?
Bedankt voor uw aandacht

25. 22-10-2020Topsector Energie25
We
werken nu
met een
Holarchie
?
Bedankt voor uw aandacht

26. Nieuwe Systeemintegratie
subsidie tender
• https://www.officielebekendmakingen.nl
/stcrt-2020-48818.html