‘Smart grids’ verminderen de noodzaak van netuitbreiding

Hoe beperken we de dure verzwaring van het elektriciteitsnet? Helemaal zal zeker niet lukken, maar verstandig beheer van het huidige net helpt, neem de aanleg ‘smart grids’. Hierover gaat deze blogpost.

De aanleg van een ‘smart grid’ heeft meer met digitalisering te maken dan met extra kabels. Een ‘smart grid’ is een energiesysteem meestal binnen een buurt waarbij PV-panelen, elektrische auto’s, warmtepompen, huishoudelijke apparaten en vormen van energieopslag met elkaar zijn verbonden en communiceren. Dat betekent dat als een overschot van energie op het net dreigt, boilers worden aangezet, auto-accu’s en andere batterijen worden geladen en de levering van elektriciteit van zonnepanelen even wordt stopgezet. De idee is dat zo veel mogelijk elektriciteit binnen de buurt blijft en zo weinig mogelijk van of neer het ‘grote net’ wordt getransporteerd.

De uitwisseling van gegevens tussen huishoudens en netwerk heeft dus veel privacyaspecten; de netbeheerder krijgt invloed op wat zich ‘achter de meter’ afspeelt. Niet iedereen wil dat. Een tussenlaag tussen huishoudens en netwerk biedt dan uitkomst. We spreken dan van een microgrid. Een aantal huishoudens wordt daarbij aangesloten op een afzonderlijk deel van het elektriciteitsnet. Tussen hoofdnet en micronet zit een soort schakelaar, waarmee het microgrid bij een storing zelfs tijdelijk autonoom kan functioneren, dankzij de zonnepanelen en de opgeslagen stroom.

In een microgrid kunnen huishoudens hun overschotten en tekorten aan stroom onderling uitwisselen zonder directe tussenkomst van de netbeheerder of de elektriciteits-producenten. Deze hebben alleen te maken met de overschotten en tekorten van het hele microgrid, waarmee de noodzaak om te interfereren in de mini-netten van individuele huishoudens vervalt. Dankzij het feit dat stroomproductie en -consumptie real-time wordt gevolgd, kan de prijs van de elektriciteit van minuut tot minuut worden vastgesteld. De huishoudens die onderdeel zijn van het microgrid kunnen bijvoorbeeld afspreken om zo veel mogelijk stroom in te kopen als de prijs laag is, omdat het hoofdnet tegen overcapaciteit aanloopt. Op zulke momenten kunnen thuisbatterijen, elektrische auto’s, de eventuele buurtbatterij en boilers en warmwatervaten worden opgeladen en opgewarmd. Dit kan volledig geautomatiseerd worden uitgevoerd. Bijvoorbeeld door de Powermatcher, een door TNO ontwikkelde open source toepassing, waarmee inmiddels 1000 mensen in Nederland werken. Deze videoillustreert dit.

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. 

Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorziening

Hoezo, even een paar kerncentrales bouwen?

De argumenten tegen kernenergie zijn minder principieel dan een halve eeuw geleden. Maar dan nog blijft de vraag of het een verstandige keus is. Hierover gaat deze blogpost.

Mijn generatie was gewoon tegen kernenergie. Dat was zelfs nog voor Tsjernobyl. De reden was het gevaar van een melt-down en anders wel de noodslag kernafval op te slaan. De meeste jongeren van nu hebben geen principiële bezwaren tegen kernenergie. Als ze een suggestief (maar realistisch) plaatje zien als hierboven, dan weten ze het wel. Doe maar een paar kerncentrales. Maar zo eenvoudig is het niet. Ik ga het niet hebben over de gevaren, maar over de kosten.

Uit een nieuw rapport van het MIT, The Future of Nuclear Energy in a Carbon Constrained World blijkt dat kernenergie veel duurder is dan alle andere energiebronnen. De prijs van een centrale met een vermogen van 2000 megawatt is ongeveer €13,5 miljard. Ter vergelijking: 200 grote windmolens met een vermogen van 10 megawatt kosten samen €5 miljard inclusief aansluiting.

Dat de bouwkosten zo hoog zijn, komt ook doordat in Europa weinig expertise meer is op het gebied van de bouw van kerncentrales. Daarom zou de Wylfa kerncentrale (3 GW) in Noord-Wales gebouwd worden door het Japanse bedrijf Hitachi. Dat heeft in 2019 besloten met de bouw te stoppen en een verlies van €2,3 miljard voor lief te nemen. De reden is dat de prijs per kilowattuur die de overheid 35 jaar lang zou betalen onvoldoende is om de oplopende kosten van de bouw en de exploitatie te dekken. Deze prijs lag al aanzienlijk boven de huidige marktprijs van elektriciteit, waardoor de overheid het gebruik van kernenergie al die jaren zou subsidiëren. Hitachi ziet ook af van de bouw van een vergelijkbare centrale in het Britse Oldbury.

Finland bouwt sinds 2005 aan een nieuwe centrale in Olkiluoto. Die had er volgens de oorspronkelijke plannen al in 2009 moeten staan, voor een bedrag van €3,2 miljard. Nu hoopt men volgend jaar klaar te zijn; de kosten zijn meer dan verdrievoudigd tot €11 miljard. 

Frankrijk begon in 2007 met de bouw van een nieuwe centrale in Flamanville, aan de westkust van Normandië. Die had in 2012 klaar moeten zijn, à raison van €3,3 miljard. De laatste schatting van de kosten is ruim €19 miljard en ook deze centrale moet volgend jaar draaien. 

Een centrales van 2000 megawatt kost tussen de €10 – 15 miljard . Dat is veel geld, maar vooralsnog durf ik me op grond van dit bedrag alleen nog niet tot de voor- of tegenstanders te rekenen. Wat ik mis in alle publicaties over de energietransitie, is een overzicht van de integrale kosten van alle alternatieven. Het gaat dan niet alleen om de prijs van kerncentrales versus windmolens, maar ook om alle bijkomende kosten, zoals de verzwaring van het elektriciteitsnet, afvang en opslag van CO2 en/of kernafval, de verschillen tussen de kostprijs van de verschillende energiesoorten et cetera.

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. 

Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorziening

Hoe mooi zijn zonnepanelen?

Veel huiseigenaren vinden zonnepanelen niet mooi. Deze blogpost gaat alternatieven die beslist wel mooi worden gevonden en in het geval van nieuwbouw amper duurder zijn.

De meeste daken met zonnepanelen zijn inderdaad niet mooi, zeker als ze lukraak de schaarse ruimte opvullen tussen dakkapellen, schoorstenen en andere afvoerpijpen. Bij nieuw- of vernieuwbouw zijn er inmiddels fraaie voorbeelden van integratie van zonnepanelen in het dak als geheel (‘in-daksystemen’). Bovenstaande foto’s zijn daar een voorbeeld van. 

Deze animatie laat zien hoe een bestaand dak wordt vervangen door een dak met geïntegreerde zonnepanelen. Als zonnepanelen een onderdeel worden van het dak, ontstaat een egaal geheel, dat bovendien goedkoper is dan het leggen van een nieuw dak met daarop een laag zonnepanelen.  

Voor daken van karakteristieke en monumentale panden zijn de bovenstaande ‘strakke’ oplossingen ook niet ideaal.

Dakpannen zijn een onderdeel van de uitstraling van zulke panden. In dat geval kan worden gedacht aan zonnecellen die geïntegreerd zijn in dakpannen – zonnepannen of zonnedakpannen – zijn in deze gevallen de gedroomde oplossing. Er zijn inmiddels verschillende typenzonnepannen. De onderstaande foto toont een voorbeeld. 

De grootte van deze zonnepannen is vergelijkbaar met die van gangbare dakpannen. Het is duidelijk dat ze uit enkele zonnecellen bestaan, maar op afstand valt dat minder op[1].  Zonnepannen leiden op een onregelmatig schuin dak met dakramen en schoorstenen tot een aanzienlijk eenvormiger geheel dan het geval zou zijn geweest bij plaatsing van zonnepanelen op het dak. 

Een kritisch punt was het verhoogde risico op brand bij in-dak systemen. In 2018 waren er in Nederland 17 branden in woonhuizen waarvan zonnepanelen de oorzaak waren. Een jaar later waren dat er 12. In beide jaren ging het om relatief veel in-dak systemen.  Die kans wordt steeds kleiner omdat geleerd is fouten werden gemaakt bij de montage en het in-dak system te dicht op de isolerende laag werd gelegd. 

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. 

Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorziening

[1] De website van de fabrikant van deze zonnepannen bevat een aantal fraaie referenties van oude en nieuwe panden die met deze pannen zijn bedekt: https://www.zepbv.nl/nl/

Hoe fout is biomassa?

Levert biomassa duurzame energie? Vaak wordt deze vraag ontkennend beantwoord. Maar zonder het gebruik van biomassa is het Parijse akkoord (helemaal) onbereikbaar. Deze blogpost gaat over de manier waarmee we met dit dilemma om kunnen gaan.

Zonder het gebruik van biomassa bij de productie van duurzame energie zou Nederland helemaal onderaan de lijst van het aandeel duurzame energie van alle Europese landen bungelen. In 2019 zorgde biomassa in Nederland voor 50 procent van de groene stroom en 80 procent van de groene warmte. 

Maar volgens sommigen levert biomassa in het geheel geen bijdrage aan de productie van duurzame energie. De fundamentele vraag is dan ook waarom biomassa wél een duurzame energiebron wordt genoemd, terwijl bij verbranding ervan ook CO2 vrijkomt. Het antwoord is dat deze vrijgekomen CO2 al in de dampkring aanwezig was en door te verbranden biomassa was opgeslagen. Verbranding van biomassa veroorzaakt dus geen nieuw CO2. Het argument is op zich valide, als het CO2 betreft die vrijkomt uit de verbranding van biomassa die jonger is dan 1990, het basisjaar voor de berekening van de vermindering van de CO2-uitstoot. Dan is ze de berekening van de CO2-uitstoot na 1990 al een keer meegeteld.

Bovenstaande redenering zou acceptabel kunnen zijn als er zekerheid bestond over de herkomst van de biomassa. Met andere woorden dat haar productie niet het gevolg was van kap van oerbos of verdringing van de productie van landbouwgewassen en er waarborgen tegen verlies aan biodiversiteit zijn. Waakzaamheid is hier geboden omdat tussen 2004 – 2017 in een 24 tal ‘hotspots’ in Afrika, Zuid Amerika en Azië 43 miljoen hectare natuur is vernietigd (10 x Nederland). De bovenstaande foto toont Regenwoud in Borneo dat plaats maakt voor palmolieplantages. 

Vrijwel alle klimaatwetenschappers zijn het erover eens dat de Parijse akkoorden niet haalbaar zijn zonder het gebruik van biomassa. Omdat het gebruik van biomassa veel weerstand oproept heeft het kabinet de SER om advies gevraagd, die het Planbureau voor de leefomgeving daarbij heeft ingeschakeld. Dit adviseert een genuanceerde aanpak, met als voornaamste elementen: 

Alleen gecertificeerde biomassa gebruiken, liefst ook nog lokaal geproduceerd in de vorm van restafval van land en bosbouw. Verder voorrang geven aan toepassingen waarvoor geen alternatieven zijn, zoals in de chemie, de productie van (bio)plastics en in de lucht- en zeevaart. In elk geval is er sprake van een tussenoplossing.

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. 

Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorziening

Energie armoede

Volgens Diederik Samson, kabinetschef van eurocommissaris Frans Timmermans is de Europese Green Deal – het plan om de Europese Unie voor 2050 te transformeren tot een klimaatneutrale, circulaire en grondstofefficiënte unie – pas geslaagd als de ambities op een rechtvaardige manier worden gerealiseerd. Daarvan is nu nog geen sprake.

Het Stockholm Environment Institute heeft onderzoek verricht naar de consumptie-gerelateerde emissies van verschillende inkomensgroepen in de EU tussen 1990 en 2015. Een paar tot nadenken stemmende uitkomsten:

  • Gemiddeld is de CO2-emissie in de EU is sinds 1990 met 12% gedaald. Dit is toe te schrijven aan daling van emissies afkomstig van Europese burgers met een lager en gemiddeld inkomen. 
  • Her rapport laat zien dat de rijkste 10% van de EU-burgers verantwoordelijk was voor meer dan een kwart (27%) van alle CO2-uitstoot. Dit is evenveel als de armste helft.
  • 40% van de Europeanen met een ‘middeninkomen’ was verantwoordelijk voor 46% en de rijkste 1% voor 7% van de CO2-uitstoot.
  • De CO2-uitstoot van de armste helft van de Europeanen verminderde met bijna een kwart (24%) en die van de ‘middeninkomens’-burgers met 13%. De CO2-uitstoot van de rijkste 10% van de Europeanen steeg met 3%, bij de rijkste 1% was dat 5%.

Om zeker te stellen dat de wereld niet meer dan 1,5 °C opwarmt, moet de CO2-voetafdruk van de rijkste 10% van de Europeanen in 2030 tien keer kleiner zijn dan nu. Die van de rijkste 1% moet zelfs 30 keer minder worden dan nu. De CO2-uitstoot van de armste 50% van de Europese bevolking moet worden gehalveerd. 

Een ander heikel punt is de verdeling van de kosten van het klimaatbeleid. Recente cijfers hierover ontbreken. Het onderstaande is daarom gebaseerd op een onderzoek van CE Delft (2018) over de verdeling van de baten en lasten van het klimaatbeleid, voor en na het Regeerakkoord van Rutte III. 

Vergeleken worden de kosten per ton uitgestoten CO2 voor vijf verschillende huishoudensgroepen naar inkomen. De armste huishoudens dragen als percentage van het besteedbaar inkomen de zwaarste lasten van het klimaatbeleid. Het beleid in het Regeerakkoord zorgt ervoor dat de klimaatlasten voor de armste 20% huishoudens verder oplopen van 2,2% van het besteedbaar inkomen naar 4,2%, een toename met 2,0%-punt. Voor de rijkste 20% huishoudens is de toename 0,4%-punt: zij gaan van 0,8 naar 1,2%.

Deze cijfers hebben ertoe geleid dat de regering het aandeel van de klimaatlasten van het bedrijfsleven heeft vergroot ten opzichte van de huishoudens. Hierdoor is de verdeling binnen de huishoudens minder scheef geworden.

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. 

Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorziening

Duurzame energie: In Nederland is meer dan voldoende ruimte

Er is in Nederland, de zee inbegrepen, voldoende plaats voor windmolens en zonnepanelen om te voorzien in onze toekomstige behoefte aan elektriciteit.

Nederland heeft in 2021 25 procent meer zonne-energie geproduceerd. Wind op zee neemt met 30 procent de grootste groei voor zijn rekening. Biomassa was in2021 goed voor een groei van 17 procent. Het aandeel duurzame stroom in de productie van elektriciteit is daarmee gegroeid van 26,3 naar 33,4 procent. De verdeling over verschillende energiebronnen was: zonnepanelen 9,6%, biomassa 9,4%, wind op land 7,6%, wind op zee 6,7% en waterkracht 0,1%. 

Wind op zee en land en zon zijn de snelgroeiende leveranciers van duurzame energie in Nederland, maar het aandeel van biomassa is vooralsnog groot en het is maar goed dat dit meetelt. Anders bengelde Nederland helemaal onderaan de lijst van producenten van duurzame energie met nog geen 13%. 

Er wordt vaak gezegd dat om op 100% energie uit duurzame bronnen uit te komen heel Nederland volgebouwd moet worden met windturbines en zonnepanelen. Niets is minder waar, ondanks het feit dat de vraag naar elektriciteit een steeds groter aandeel zal krijgen in de vraag naar energie. Er zijn verschillende scenario’s ontwikkeld waar die elektriciteit vandaan zal komen. De belangrijkste vraag daarbij is zelf produceren of importeren. In dat laatste geval zal het vooral om biomassa en waterstof gaan. Maar laten we even uitgaan van het scenario van zo veel mogelijk zelf produceren. Het duurste scenario, zeker als kernenergie daarin nog een rol gaat spelen.

Het potentiële aanbod van wind- en zonne-energie is groot. Windmolens op zee hebben een potentieel, dat veel groter dan de vraag naar elektriciteit in de verschillende scenario’s. Windmolens op land sluiten vaak op bezwaren bij omwonenden; er zijn echter voldoende plaatsen waar de overlast beperkt is. 

Er is eveneens een enorm potentieel aan zonne-energie; ook dat is aanzienlijk groter dan de vraag in de verschillende scenario’s. Ook daaraan is ook een hoofdstuk in het Dossier duurzame energie gewijd. Met maximaal benutten van de capaciteit van daken, muren en ramen van woningen en bedrijfsgebouwen, wateroppervlak en langs snelwegen komen we heel ver en kan het areaal grondgebonden panelen beperkt blijven.

Wat vooral aandacht vraagt, is de ongelijke verdeling van het aanbod van zon- en windenergie over de seizoenen. Om die verschillen te beperken moet er sowieso tweemaal zo veel windenergie worden opgewekt dan zonne-energie en moeten we een flinke voorraad aanleggen van biomassa en waterstof.

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorzienin

Epiloog: Voorbij de ‘slimme stad’ 

In de laatste aflevering van de serie Bouwen aan duurzame steden: De bijdrage van digitale technologie geef ik het antwoord op de vraag die in de titel van de reeks ligt besloten, namelijk hoe zorgen we ervoor dat technologie een bijdrage levert aan het sociaal en ecologisch duurzamer maken van steden. Maar eerst een korte update.

Smart city, hoe zat het ook alweer?

In 2009 startte IBM een wereldwijze marketingcampagne rond het voorheen nog weinig bekende begrip ‘smart city’ met het doel stadsbesturen ontvankelijk te maken voor ICT-toepassingen in de publieke sector. De nadruk lag in eerste instantie op processturing, waarin van talrijke monitoren voorziene control centra het middelpunt waren (aflevering 3). Vooral vanuit opkomende landen was veel belangstelling. Deze maakten plannen om ‘uit het niets’ smart cities te bouwen, vooral om buitenlandse investeerders aan te trekken. De Koreaanse stad Songdo, ontwikkeld door Cisco en Gale International, is hiervan het bekendste voorbeeld. Ook in Afrika werd met de bouw van smart cities begonnen, zoals Eko-Atlantic City (Nigeria), Konzo Technology City en Appolonia City (Ghana). Grote successen zijn dit niet geworden.

De nadruk verschoof al snel van procestechnologie naar het gebruik van data van de bewoners zelf. Google wilde zijn al rijke verzameling van gegevens aanvullen met gegevens die stedelingen met hun mobiele telefoons aanleverden en zo een reeks nieuwe commerciële toepassingen creëren. De daartoe opgerichte zustermaatschappij Sidewalk Labs zou in Toronto een proefproject ontwikkelen. Dat mislukte, mede door het groeiend verzet tegen de beoogde verzameling van data.  Dit verzet heeft wereldwijze repercussies gehad en tot wetgeving geleid om de privacy beter te beschermen. Steden in China en Zuidoost-Azië – Singapore voorop – lieten deze kritiek aan zich voorbij gaan en met hun machtig surveillance web dienen ze zowel commerciële als politieke doelen. 

De razendsnelle ontwikkeling van digitale technieken, zoals kunstmatige intelligentie, gaf nieuwe impulsen aan discussie over de ethische implicaties van technologie (afleveringen 9 – 13)   Vooral in de VS werden toepassingen op het gebied van gezichtsherkenning en voorspellend onderzoek naar misdaden zwaar bekritiseerd (aflevering 16.). Maar kunstmatige intelligentie had inmiddels veel breder zijn intrede gedaan, bijvoorbeeld als middel om besluitvorming te automatiseren (denk aan de beruchte toelagenaffaire) of om stedelijke processen te simuleren met bijvoorbeeld digital twins (aflevering 5). 

Dit huidige stand van zaken – met name in Nederland – kan worden getypeerd door enerzijds de ontwikkeling van regelgeving om ethische principes veilig te stellen (aflevering 14) en anderzijds door het zoeken naar verantwoorde toepassingen van digitale technologie (aflevering 15). Het gebruik van de term ‘smart city’ lijkt aan enige erosie onderhevig en daar pakken we de draad op.

De mens centraal?

De vele tientallen omschrijvingen van het begrip ‘smart city’ lopen niet alleen sterk uiteen, ze roepen ook tegengestelde gevoelens op. Sommigen zien (digitale) technologie als een effectief middel voor stedelijke groei; anderen zien er juist een bedreiging in. De vraag is daarom hoe bruikbaar het begrip ‘smart city’ nog is. Touria Meliani, wethouder van Amsterdam, spreekt liever van een ‘wise city’ dan van een ‘smart city’ om te laten zien dat het haar menens is om de mens centraal te stellen[1]. Het begrip ‘smart city’ legt volgens haar vooral de nadruk op “het technisch aanvliegen van zaken”. Zij is niet de eerste. Eerder pleitte Daniel Latorre[2], ‘place making’ specialist in New York en Francesco Schianchi, hoogleraar urban design in Milaan er ook voor om ‘smart’ te vervangen door ‘wise’[3]. Beide willen met deze term tot uitdrukking brengen dat stedelijk beleid voor alles moet uitgaan van de wensen en behoeften van de bewoners. 

Welke term je ook gebruikt, het gaat in de eerste plaats om het antwoord op de vraag hoe je ervoor zorgt dat de mens – bewoners en andere stakeholders van een stad – daadwerkelijk centraal staan. Hierbij kun je aan drie criteria denken

1. Oog voor de impact op het armste deel van de bevolking

In de recente literatuur over smart cities doet zich een opvallende verschuiving voor. Tot voor kort gingen de meeste artikelen over de betekenis van ‘urban tech’ voor mobiliteit, vermindering energiegebruik en openbare veiligheid. In korte tijd is er veel meer aandacht gekomen voor onderwerpen als de toegankelijkheid van het Internet, de (digitale) bereikbaarheid van stedelijke diensten en de gezondheidszorg, energie- en vervoersarmoede en de gevolgen van gentrificatie.

Er vindt een verschuiving plaats van doelmatigheid naar gelijkheid en van fysieke interventies naar sociale verandering[4].

De reden van deze verschuiving is dat veel maatregelen die bedoeld zijn als een verbetering van de woonomgeving tot een stijging leiden van de (huur)prijs en daarmee de bereikbaarheid van woningen verminderen[5]

2. Substantieel aandeel van co-creatie

Boyd Cohen onderscheidt drie typen smart city-projecten. Het eerste type (smart city 1.0) is technology driven, ook wel corporate-driven genoemd.  Het betreft technologieën die technologiebedrijven ‘van de plank’ leveren. Bijvoorbeeld een woonwijk voorzien van adaptieve straatverlichting. Het tweede type (smart city 2.0) is technology enabled, ook wel government-driven. In dit geval ontwikkelt een gemeente een plan en besteedt dat vervolgens uit. Bijvoorbeeld, het verbinden en programmeren van verkeerslichteninstallaties, zodat hulpverleners en het openbaar vervoer in principe altijd groen licht krijgen. Het derde type (smart city 3.0) is community-driven en gebaseerd op citizen co-creation, bijvoorbeeld een energie-coöperatie.

In community-driven digitalisering is de kans het grootst dat de wensen van de betrokken burgers voorop staan.

Een goed voorbeeld van co-creatie tussen verschillende stakeholders is de ontwikkeling van Brainport Smart District in Helmond, een gemengde wijk waar wonen, werken, energie opwekken, voedsel produceren en regulering van kringlopenwijk samen zullen gaan. De toekomstige bewoners en ondernemers onderzoeken samen met deskundigen welke state-of-the-art technologie hen daarbij kunnen helpen[6].

3. Diversiteit

Bij het gebruik van kunstmatige intelligentie speelt bias bij ontwikkelaars een grote rol. De beste manier om bias te bestrijden (en overigens ook om diverse andere redenen) is diversiteit als criterium te gebruiken bij de samenstelling van ontwikkelteams. Maar ook (ethische) commissies, die toezien houden op het verantwoord aanschaffen en gebruik van (digitale) technologieën zijn beter op hun taak toegerust naarmate ze een meer diverse samenstelling hebben[7].

Respecteren van de stedelijke complexiteit

Gavin Starks beschrijft in zijn essay The porous city hoe smart cities met hun ‘technisch utopisme’ en marketingjargon voorbijgaan aan de diversiteit van de drijfveren van menselijk gedrag en in plaats daarvan de mens vooral zien als homo economicus, gedreven door materieel gewin en eigenbelang[8].

Een illustratie van deze zienswijze is Singapore – de nummer 1 op de Smart City-lijst, waar het techno-utopisme hoogtij viert[9]. Deze een-partijen staat verschaft iedereen die gewenst gedrag vertoont, welvaart, gemak en luxe met behulp van de meest uiteenlopende technische hulpmiddelen. Voor een afwijkende mening is weinig ruimte. Een snelgroeiend aantal CCTV-camera’s – binnenkort 200.000[10] – zorgt ervoor dat iedereen ook letterlijk binnen de lijnen blijft. Zo niet, dan kan de boosdoener snel met automatisch gezichtsherkenning en ‘crowd analytics, worden gelokaliseerd.

Wie het menselijk leven in de stad wil begrijpen en niet wil uitgaan van simplistische aannames als de homo economicus, moet de complexiteit van de stad accepteren, proberen te begrijpen en weten dat ingrepen in bestaande patronen verregaande en vaak onbedoelde consequenties heeft. 

De complexiteit van den stad is het belangrijkste argument tegen het gebruik van reductionistische adjectieven zoals ‘smart’, maar ook ‘sharing’, circular, climate-neutral’, resilient’ en meer.

Daarbij komt nog dat smart, meer dan de overige adjectieven verwijst naar een middel en zelden wordt gezien als een doel op zich. Als er al zo’n adjectief nodig zou zijn, dan geef ik de voorkeur aan de term ‘humane city’.

Maar, welke term je ook gebruikt, noodzakelijk is om te benadrukken dat een stad een complex organisme is met veel facetten, wier samenhang goed begrepen moet worden om de stad te doorgronden en te ontwikkelen dat haar laten bloeien en de bewoners gelukkig maakt. 

Digitalisering. Twee sporenbeleid.

Stadsbesturen die oog hebben voor de complexiteit en werk willen maken van digitalisering kunnen dat het beste langs twee wegen aanpakken. De eerste heeft ten doel de problemen en ambities van de stad in beleid te vertalen en digitale instrumenten als onderdeel daarvan te zien. De tweede heeft betrekking op het hanteren van ethische principes bij het zoeken naar en ontwikkeling van digitale instrumenten. Beide wegen beïnvloeden elkaar.

De bijdrage van digitale technologie 

Digitale technologie is niet meer of minder dan een van de instrumenten waarmee een stad werkt aan een ecologisch en sociaal duurzame toekomst. Om te verwoorden wat zo’n toekomst inhoudt, introduceerde ik Kate Raworth’ denkbeelden over de donuteconomie (aflevering 9). Het ontwerpen van een toekomstbeeld moet een breed gedragen democratisch proces zijn. Hierin toetsen burgers de oplossing van hun eigen problemen ook aan de duurzame welvaart van toekomstige generaties en die van mensen elders op de wereld. Verder moeten de beleidsmakers digitale instrumenten naadloos invoegen in de overige beleidsinstrumenten, zoals wetgeving, financiering en informatievoorziening (aflevering 8).

De belangrijkste vraag als het om (digitale) technologie gaat is dus welke (digitaal) technologische hulpmiddelen dragen in potentie bij aan de realisering van een in sociaal en ecologisch opzicht duurzame stad.

Het ethisch gebruik van technologie

In de wereld waarin we de duurzame stad van de toekomst realiseren ontwikkelt digitale technologie zich snel. Steden worden met deze technologieën geconfronteerd door een krachtige smart city technology marketing.

De belangrijkste vraag die steden zich in dit verband moeten stellen is ‘Hoe beoordelen we aangeboden technologie en hoe ontwikkelen we nieuwe technologie vanuit een ethisch perspectief’.

De eerste die met deze vraag te maken krijgt – behalve hopelijk de industrie zelf – is de afdeling van de Chief Information/Technology officer. Deze participeert uiteraard in het eerstgenoemde proces en kan beleidsmakers al in een vroeg stadium adviseren. In heb eerder een reeks (ethische) criteria geïnventariseerd die een rol spelen bij de beoordeling van technologische instrumenten[11].

In de besturing van steden komen beide denklijnen bij elkaar, uitmondend in de vraag: Welke (digitale) technologie komt in aanmerking om ons op verantwoorde wijze verder op weg te helpen naar een duurzame toekomst. Deze serie heeft geen pasklare antwoorden gegeven; die zijn afhankelijk van de concrete beleidsinhoud en -context. De afzonderlijke afleveringen van de reeks bevat wel handvaten om de vraag te beantwoorden.

In mijn e-boek Steden van de toekomst. Humaan als keuze. Smart waar dat helpt, heb ik een bestuurlijk proces als hiervoor beschreven uitgevoerd op basis van gangbare kennis over stedelijk beleid en stedelijke ontwikkelingen.  Dit heeft geleid tot het onderscheiden van 13 thema’s en 75 actiepunten, waar mogelijk voorzien van verwijzingen naar potentieel bruikbare technologie. Je kunt het e-boek hier downloaden[12].


[1] https://dutchitchannel.nl/680058/liever-een-wise-city-dan-een-smart-city.html

[2] https://www.ramus.com.au/blog/smart-vs-wise/

[3] https://www.matchup-project.eu/news/smart-city-and-wise-city/

[4] https://www.govtech.com/magazines/gt-special-issue-nov-2020-how-2020-will-impact-smart-cities.html

[5] https://www.archdaily.com/969113/how-smarter-cities-can-exacerbate-inequity?utm_medium=email&utm_source=ArchDaily%20List&kth=

[6] https://stadszaken.nl/smart/wonen/2076/slimste-wijk-van-de-wereld-is-sociaal-experiment

[7] https://www.aspeninstitute.org/publications/diversity-in-urban-tech-procurement/

[8] https://agentgav.medium.com/the-porous-city-92ae986cd43c

[9] https://restofworld.org/2021/singapores-tech-utopia-dream-is-turning-into-a-surveillance-state-nightmare/

[10] https://www.reuters.com/world/asia-pacific/singapore-double-police-cameras-more-than-200000-over-next-decade-2021-08-04/

[11] https://www.dropbox.com/s/c1qlxr9ukks96iw/Uitgangspunten%20verantwoord%20digitaliseringsbeleid.docx?dl=0

[12] https://www.dropbox.com/s/i37xo24smn6zmng/01%20Steden%20van%20de%20toekomst%20NL%20-%20verkleind.pdf?dl=0

Twee ‘100 smart city missies’- Tweemaal een onverstandige vlucht naar voren

De 22ste en voorlaatste aflevering in de reeks Bouwen aan duurzame steden. De bijdrage van digitale technologie gaat over ambitieuze overheidsplannen en de daaraan verbonden risico’s

Onlangs heeft de Europese Commissie een 100-stedenplan gelanceerd, de EU Mission on Climate-Neutral and Smart Cities. Honderd Europese steden die al in 2030 (je leest het goed) klimaatneutraal willen zijn, kunnen zich aanmelden en op extra steun rekenen. Ik moest meteen denken aan dat andere 100-stedenplan, India’s Smart City Mission. In 2015 verkondigde premier Modi dat in zes jaar 100 Indiase steden ‘smart cities’ zouden worden. De officiële looptijd van het project is inmiddels geëindigd en ik ga hieronder na wat er van dit doel terecht is gekomen. Wellicht kan het Europese plan hiervan nog leren.

Ik bespreek eerst de beide plannen en licht vervolgens toe waarom ik ze allebei ‘een vlucht naar voren’ noem. 

India’s Smart City Mission

Het probleem

In India wonen 377 miljoen mensen in steden. Over 15 jaar zullen er 200 miljoen zijn bijgekomen. Nu al is het verkeer in de Indiase steden volkomen vastgelopen, sterven meer dan 600.000 mensen als gevolg van luchtverontreiniging, heeft de helft van de stedelijke gebieden geen drinkwateraansluiting, is de afvalverzameling gebrekkig en wordt slechts 3% van het rioolwater gezuiverd. De rest wordt geloosd op oppervlaktewater, dat ook de belangrijkste bron van drinkwater is[1]

De missie

De Smart City Mission was bedoeld om in 100 steden, die samen 30% van de bevolking omvatten, voor alle genoemde problemen wezenlijke verbeteringen door te voeren, waarbij van digitale technologie een belangrijke rol zou spelen moeten spelen[2].

De 100 steden zijn geselecteerd op basis van gunstige vooruitzichten en de kwaliteit van de plannen, die doorgaans bestonden uit een lange reeks projecten. 

Sturing

De aanwezige stedelijke bestuursorganen werden incompetent geacht om de projecten te leiden. Daarom zijn directies (‘special purpose vehicles’) aangesteld, opererend onder het vennootschapsrecht en onder leiding van een CEO, ondersteund door internationale consultancybedrijven. Alle rechten en plichten van de gemeenteraad met betrekking tot het de uitvoering van de missie werden gedelegeerd naar deze directie, inclusief de bevoegdheid om belastingen te innen! Het wekt geen verbazing dat deze maatregel op veel plaatsen is aangevochten. Een aantal steden heeft zich om deze reden uit ‘de missie’ teruggetrokken[3].

Financiering

Om de plannen uit te voeren, zou elke stad $150 miljoen ontvangen, verspreid over vijf opeenvolgende jaren. Dit geld moet worden gezien als startkapitaal aan te vullen door middel van publiek-private partnerschappen, kredietverlening door handelsbanken, externe financiering, leningen en investeringen vanuit het buitenland. 

Gebiedsgerichte en pan-stedelijke aanpak

De plannen bevatten twee componenten: een gebiedsgerichte en een pan-stedelijke aanpak[4].  De eerste beoogt aanpassing, vernieuwing of uitbreiding van delen van de stad en betreft een breed pakket aan ‘smart services’, zoals snel internet, afvalvoorziening, parkeervoorzieningen, energiezuinige gebouwen maar ook vervanging van slums door hoogbouw. De collage hierboven geeft een impressie van de manier waarop architecten zich de nieuw te bouwen delen van smart cities voorstellen. Van deze impressies is nog weinig gerealiseerd.

De pan-stedelijke aanpak omvat minimaal één ‘smart’ voorziening voor een veel groter deel van de stad. Vaak is gekozen voor verbetering van de vervoersinfrastructuur, bijvoorbeeld de aanleg van nieuwe (snel)wegen en aanschaf van elektrische bussen. Maar liefst 70 steden hebben een ‘smart’ controlecentrum gebouwd naar het voorbeeld van Rio de Janeiro[5].

Voortgang

Nu de officiële looptijd van ‘de missie’ is beëindigd kan een eerste inventarisatie worden gemaakt, al beklagen waarnemers zich over een gebrek aan transparantie met betrekking tot de resultaten. Ongeveer de helft van alle ruim 5000 gestarte projecten is (nog) niet afgerond en een aanzienlijk deel van de overheidsmiddelen ook nog niet uitgekeerd[6]. Dit kan de komende jaren nog gebeuren. Dit heeft er ook mee te maken dat het aantrekken van externe middelen ver achter is gebleven bij de verwachtingen. Deze middelen kwamen vooral van overheden en het waren vooral grote technologiebedrijven die over de brug zijn gekomen. Dit heeft een stempel gedrukt op de uitvoering van de plannen. 

De trage gang van zaken binnen de meeste projecten wordt deels geweten aan het feit dat het overgrote deel van de bevolking zich amper van de missie bewust was en gemeenteraden ook niet altijd coöperatief waren[7].

Impact

Voorzien was dat de helft van de beschikbare middelen naar gebiedsgerichte projecten zou gaan; dit werd uiteindelijk 80%. Dit heeft ertoe geleid dat gemiddeld slechts 4% van de inwoners van de betrokken steden baat heeft gehad bij ‘de missie’ en dan nog is het niet duidelijk wat de baten precies inhouden[8].  De stad New Delhi heeft een oppervlak van bijna 1500 km2, terwijl het betrokken gebied slechts 2,2 km2 omvat[9]So you’re not even going to have 100 smart cities. You’re going to have 100 smart enclaves within cities around the country, aldus Shivani Chaudhry, directeur van het Housing and Land Rights Network[10].

Dat de missie niet meer dan een druppel op een gloeiende plaat zou zijn, was al snel duidelijk. Voor een wezenlijke aanpak van alle ambities was in plaats van $150 miljoen per stad, $10 miljard nodig, dus $1000 miljard in totaal[11]. Deloitte is wat bescheidener en heeft berekend dat er $150 miljard overheidsgeld en $120 miljard uit particuliere bronnen nodig was[12].

Soort projecten

De vele typen projecten die voor financiering in aanmerking kwamen heeft tot een grote variatie geleid. Slechts een enkele stad heeft de kwaliteit van de omgeving vooropgesteld. De meeste steden hebben projecten geïnitieerd op het gebied van schone energie, verbetering elektriciteitsvoorziening, vermindering luchtvervuiling, de aanleg van wegen, de  aanschaf van elektrische bussen, afvalverwijdering en sanitair. Wat verder ontbreekt in de projecten is een focus op mensenrechten, gender en de belangen van de armste bevolkingsgroepen[13].

Op enkele plaatsen is gekozen voor het opruimen van slums en herhuisvesting van de bewoners in hoogbouw aan de rand van de stad. De Indiase meester-architect Doshi waarschuwt dat de stedelijke visie achter de smart city-plannen de informaliteit en diversiteit die de hoeksteen van de landelijke en stedelijke samenleving van het land zal vernietigen. Hij daagt planners uit om de nadruk te verschuiven naar plattelandsgebieden en daar voldoende keuzen en kansen te creëren.

De European Mission on Climate-Neutral and Smart Cities

Het probleem

Steden produceren meer dan 70% van de wereldwijze uitstoot van broeikasgassen en gebruiken meer dan 65% van de totale energie. Daarbij beslaan steden in Europa maar 4% van het totale oppervlak en huisvesten ze 75% van de bevolking. De ecologische voetafdruk van de stedelijke bevolking is meer dan tweemaal zo veel als waar ze recht op heeft, uitgaande van een proportionele verdeling van de aardse hulpbronnen.

De missie

Op 25 november 2021 deed de Europese Commissie een oproep aan Europese steden om hun belangstelling kenbaar te maken voor een nieuwe Europese missie voor ‘klimaatneutrale en smart cities’. De missie heeft als doel dat er al in 2030 100 klimaatneutrale en ‘smart cities’ zijn, die fungeren als toonbeeld voor alle overige Europese steden[14].

De sectoren die bij dit transformatieproces zijn betrokken de gebouwde omgeving, energieproductie en -distributie, vervoer, afvalbeheer, industriële processen en productgebruik, landbouw, bosbouw en ander landgebruik en grootschalige inzet van digitale technologie. Vandaar dat wordt gesproken over the green and digital twin, een gelijktijdige groene en digitale transformatie 

Sturing

Om het gestelde doel te bereiken is er een nieuwe manier van werken en participatie van de stedelijke bevolking vereist, vandaar het motto 100 klimaatneutrale steden tegen 2030 – door en voor de burgers

Het belangrijkste obstakel voor klimaattransitie is volgens de opstellers van het plan niet een gebrek aan klimaatvriendelijke en slimme technologie, maar het onvermogen om deze te implementeren. De huidige gefragmenteerde vorm van bestuur kan geen ambitieuze klimaattransitie tot stand brengen. Cruciaal voor het succes van de missie is de betrokkenheid van burgers in hun verschillende rollen als politieke actoren, gebruikers, producenten, consumenten of eigenaren van gebouwen en vervoermiddelen.

Financiering

De extra investering voor de realisering van de missie wordt geschat op € 96 miljard voor 100 Europese steden tegen 2030, met een netto positief economisch voordeel voor de samenleving van € 25 miljard dat in de periode daarna verder zal oplopen. De Europese Commissie zal €360 miljoen startkapitaal beschikbaar stellen. 

Het overweldigende deel van de financiering zal moeten komen van banken, private-equity fondsen en institutionele beleggers en van de publieke sector op lokaal, regionaal en nationaal niveau[15].

Wat ging mis met de Indiase Missie en hoe nu verder?

De kloof tussen ambities en realiteit

Vrijwel alle commentaren op ‘de missie’ benadrukken dat al bij de start niet was voldaan aan drie noodzakelijk voorwaarden, namelijk een breed geaccepteerd besturingsmodel, een degelijk financieringsmodel en betrokkenheid van de bevolking en het lokale bestuur[16].  

Er gaapte een bij voorbaat onoverbrugbare kloof tussen de ambities en de beschikbare middelen waarbij de bijdrage van extern kapitaal schromelijk is overschat[17].

Het grootste probleem is echter de kloof tussen de ambities van de missie en de aard van de problemen waarmee India kampt zelf: Steden barsten uit hun voegen vanwege de miljoenen armen die jaarlijks naar steden trekken op zoek naar werk en een plek om te wonen die ze alleen in de groeiende sloppenwijken vinden. De prioriteiten waarvoor het land een oplossing moet vinden zijn daarom: verbetering van het leven op het platteland, verbetering van de huisvesting in de steden, zorgen voor veilig drinkwater, afvalverwijdering, sanitair en zuivering van het afvalwater, goed (bus)vervoer en minder vervuilend autoverkeer[18].  Wat hiervoor noodzakelijk is, is een ‘duurzaam ontwikkelingsmodel’, dat ecologische problemen aanpakt, verstedelijking beheersbaar maakt, vervuiling controleert en hulpbronnen efficiënt gebruikt[19].

Vlucht naar voren

De ‘Missie’ is een vlucht naar voren, die deze problemen niet bij de wortel aanpakt, maar in plaats daarvan een oplossing zoekt in ‘smartification’. De beleidsmakers waren in de ban van de beloften van IBM en andere technologiebedrijven dat ICT de basis is voor de aanpak van de meeste stedelijke problemen. 

ICT-oplossingen werden geconcentreerd in enclaves where businesses and prosperous citizens are welcomed[20]. De speciale rapporteur voor huisvestingsaangelegenheden van de Indiase regering stelt dan ook vast dat de ingediende voorstellen een overheersende focus op technologische hadden in plaats van prioriteit te leggen bij betaalbare huisvesting en hij betwijfelt de juistheid van deze keuze[21].

In plaats van de rol van digitale technologie te benadrukken had het accent moeten liggen op rechtvaardige, inclusieve en duurzame woongebieden voor iedereen[22]. Niet de gebiedsgerichte maar de pan-stedelijke aanpak had moeten prevaleren. 

Hoe nu verder

Het lijkt erop dat adviezen die een antwoord geven op de vraag ‘hoe nu verder’ inderdaad de voornoemde kant opgaan:

  • Uitgaan van een langere tijdshorizont, die tevens beter aansluit op de problemen zoals die lokaal gevoeld worden[23].
  • Decentralisatie, gepaard aan versterking van het lokale bestuur in combinatie met participatie van de burgers[24].
  • Een veel beperkter aantal grootschalige pan-stedelijke projecten. Deze projecten moeten een onmiddellijke follow-up krijgen die bruikbaar is voor alle 4000 Indiase steden en het omliggende platteland[25].
  • Veel meer aandacht voor natuur en milieu in plaats van massa’s bomen te kappen voor de aanleg van autowegen[26].
  • Opleidingsprogramma’s op het gebied van de urbanisatie, mede om stedelijke ontwikkelingen veel beter te laten aansluiten bij de Indiase cultuur.

Terug naar de Europese missie

Vlucht naar voren

Europa en India zijn in veel opzichten onvergelijkbaar, maar ik zie wel overeenkomsten tussen beide missies.

Met de proclamatie van de ‘missie’ wilde de Indiase overheid een ultieme vorm van daadkracht laten zien om de overstelpende problemen van het land het hoofd te bieden. Ik noemde deze missie dan ook een vlucht naar voren waarbij het beeld van de ‘smart city’, dat in opkomende landen veel weerklank vond, als een boegbeeld werd gehanteerd. Dit en de andere ingezette middelen stonden in geen enkele verhouding tot de problemen van het land.

Ik acht het aannemelijk dat de Europese Commissie Unie ook zo’n ultieme daad wilde stellen. Na te hebben kennisgenomen van de ambitieuze ‘European Green Deal’ lijkt elke lidstaat zijn eigen plan te trekken. De 100 steden missie kan dan worden gezien als een ‘booster’ over de band van de steden, maar ook hier betwijfel ik het realiteitsgehalte van het gekozen middel.

Smart en green

De Europese Unie spreekt van een green and digital twin, een gelijktijdige groene en digitale transformatie 

In navolging van de Indiase regering, beschouwt de Europese commissie digitale technologie als een noodzakelijk onderdeel van het streven naar klimaatneutrale steden, naast de rol ervan als aanjager van economische groei[27]. Dat digitale technologie een belangrijke bijdrage kunnen leveren, hoop ik in de vorige 21 afleveringen van deze reeks duidelijk te hebben gemaakt.  Het is echter onjuist en ongewenst om de vermindering van broeikasgassen en digitalisering in elkaars verlengde te zien. Om een stad klimaatneutraal te maken is veel meer nodig dan (digitale) technologie en de geschikte technologie moet deels nog worden ontwikkeld. Vergeten wordt vaak dat technologie zelf een van de oorzaken is van de opwarming van de aarde. Door te spreken van een green and smart twin is er net als in India voortdurend sprake zijn van een spanningsveld tussen beide en valt te bezien waar uiteindelijk de prioriteit komt te liggen. In India was dit duidelijk bij ‘smart’.

Financiering

De financiering van de Indiase ‘missie’ schoot te kort; over de financiering van de Europese missie is nog veel onduidelijk.  Het is zeer de vraag of de Europese staten, die nu al te maken hebben met forse oppositie tegen de kosten van ‘het klimaat’, bereid zullen zijn om langs de band van ’Europa’ extra middelen te laten vloeien naar steden.

Governance

De Europese missie zou door en voor de burgers moeten zijnMaar het doel ligt al vast: Klimaatneutraal zijn in 2030.  Een nieuwe bestuurlijke aanpak ‘van onderop’ zou zijn geweest om in te onderzoeken of er steden zijn, waarvan een voldoende groot deel van de bevolking ervoor voelt om eerder dan in 2050 klimaatneutraal te worden en hoeveel eerder dat dan wel zou kunnen zijn. Het zou vervolgens aan deze steden zelf overgelaten moeten worden hoe dit doel bereikt wordt in of digitale technologie hen daarbij kan helpen.

Kan Europa alsnog voorkomen dat haar missie net als die van India mislukt?  Ik zou zeggen, zoek de oplossingen in dezelfde richting als India dat nu lijkt te doen:

  • Kies voor één eenduidig doel: Aanzienlijk eerder dan 2050 terugdringen van broeikasgassen.
  • Daag een beperkt aantal steden uit om elk een brede coalitie van lokale stakeholders te vormen die dit doel aanvaart en verder invult.
  • Stel extra middelen beschikbaar, maar vraag ook van de steden zelf een deel van de benodigde investeringen te doen.
  • Stimuleer dat universiteiten en industrie een Europees antwoord geven op Big Tech en dat zij verbindingen leggen met de ‘European Green Deal’.

Mijn e-boek De smart city idee bevat een aantal beschrijvingen van beoogde en vermeende smart cities, waaronder ook het veelbesproken Saudi-Arabische Neom. Hit boek kan hier worden gedownload[28]


[1] http://www.thehindu.com/opinion/columns/smart-cities-dont-make-me-laugh/article19897715.ece

[2] https://www.insightsonindia.com/social-justice/welfare-schemes/schemes-under-ministry-of-housing-and-urban-affairs/smart-cities-mission-scm/

[3] https://indianexpress.com/article/opinion/india-smart-city-mission-7383242/

[4] https://www.orfonline.org/research/indias-smart-cities-mission-2015-2021-a-stocktaking/

[5] https://www.rediff.com/business/report/smart-cities-or-smart-pilots/20151003.htm

[6] https://www.indiaspend.com/governance/smart-city-deadline-looms-but-targets-remain-distant-757360

[7] https://www.dropbox.com/s/44cv6n1gpzpo8m1/a-systematic-overview-of-indias-smart-city-mission-IJERTCONV9IS03113.pdf?dl=0

[8] https://www.archdaily.com/874576/is-indias-plan-to-build-100-smart-cities-inherently-flawed

[9] https://www.orfonline.org/research/indias-smart-cities-mission-2015-2021-a-stocktaking/

[10] http://www.humanosphere.org/human-rights/2017/06/poor-neglected-in-indias-smart-cities-plan-study-says

[11] https://www.rediff.com/business/report/smart-cities-or-smart-pilots/20151003.htm

[12] https://www.dropbox.com/s/5oktum6olic6ghm/India_Smart_Cities_Report_2017.pdf?dl=0

[13] https://www.urbanet.info/india-smart-cities-human-rights/

[14] https://energy-cities.eu/100-climate-neutral-and-smart-cities-by-2030-european-mission-launched/

[15] https://www.dropbox.com/s/y6hllubgc5tnxqj/100-climate-neutral-and-smart-cities.pdf?dl=0

[16] https://www.insightsonindia.com/social-justice/welfare-schemes/schemes-under-ministry-of-housing-and-urban-affairs/smart-cities-mission-scm/

[17] https://www.dropbox.com/s/44cv6n1gpzpo8m1/a-systematic-overview-of-indias-smart-city-mission-IJERTCONV9IS03113.pdf?dl=0

[18] https://www.rediff.com/business/report/pix-column-the-big-loopholes-in-indias-smart-cities-plan/20160720.htm

[19] https://indianexpress.com/article/opinion/india-smart-city-mission-7383242/

[20] http://www.humanosphere.org/human-rights/2017/06/poor-neglected-in-indias-smart-cities-plan-study-says

[21] https://www.dropbox.com/s/5oktum6olic6ghm/India_Smart_Cities_Report_2017.pdf?dl=0

[22] https://www.urbanet.info/india-smart-cities-human-rights/

[23] https://www.orfonline.org/research/indias-smart-cities-mission-2015-2021-a-stocktaking/

[24] https://indianexpress.com/article/opinion/india-smart-city-mission-7383242/

[25] https://www.dropbox.com/s/5oktum6olic6ghm/India%20Smart_Cities_Report_2017.pdf?dl=0

[26] https://www.insightsonindia.com/social-justice/welfare-schemes/schemes-under-ministry-of-housing-and-urban-affairs/smart-cities-mission-scm/

[27] https://www.dropbox.com/s/y6hllubgc5tnxqj/100%20climate%20neutral%20and%20smart%20cities.pdf?dl=0

[28] https://www.dropbox.com/s/k03uilw32un3mp0/2018%2008%2025%20De%20smart%20city%20idee.pdf

Risico’s en kansen van digitalisering in de gezondheidszorg

De 21ste aflevering in de reeks Bouwen aan duurzame steden – de bijdrage van digitale technologie gaat over prioriteiten voor digitale zorg, vaak ook eHealth genoemd. 

Het onderwerp is breder dan wat hier aan de orde zal komen. Ik zal het niet hebben over de vergaande mate van automatisering in de chirurgie, de indrukwekkende apparatuur waarover artsen kunnen beschikken, variërend van de hightech stoel bij de tandarts tot de MRI-scanner in het ziekenhuizen en ook niet over het onderzoek naar microben in lucht, water en rioleringen dat door de covid-pandemie een grote vlucht heeft genomen. Zelfs de relatie met de stedelijke omgeving blijft wat op de achtergrond. Het onderwerp leent zich daarentegen goed om alle ethische en maatschappelijke problemen die samenhangen met digitalisering te illustreren. Alsmede ook de inmiddels daarvoor ontwikkelde oplossingen.

De uitdaging: kostenbesparing en verbetering van de kwaliteit

Nederland mag zich gelukkig prijzen te behoren tot de landen met beste zorg ter wereld. Toch liggen er nog voldoende uitdagingen, zoals een grotere gerichtheid op gezondheid in plaats van op ziekte, meer verantwoordelijkheid voor de eigen gezondheid leggen bij de burgers, toename van de veerkracht van de ziekenhuizen, aandacht voor de gezondheid voor het armere deel van de bevolking, waarvan het aantal gezonde levensjaren significant lager ligt[1] en vooral beperking van de kostenstijging.

De laatste 20 jaar is de zorg in Nederland 150% duurder geworden, de kosten van de pandemie nog buiten beschouwing gelaten.

De jaarlijkse zorgkosten beslaan inmiddels € 100 miljard, zo’n 10% van het BBP. Zonder ombuigingen zal dat in 2040 stijgen tot ongeveer € 170 miljard, vooral door de vergrijzing, al zijn de zorgkosten zeer ongelijk verdeeld: 80% daarvan gaat naar 10% van de bevolking[2]

De belangrijkste opgave waar Nederland en andere rijke landen voor staat is digitalisering vooral te gebruiken om de zorgkosten te verlagen en daarbij de andere genoemde aandachtsvelden niet te vergeten. Het gaat daarbij om een reeks – vaak kleine – vormen van digitale zorg.  Volgens McKinsey ligt een besparing van € 18 miljard in 2030 onder handbereik, alleen al met vormen van digitalisering met al bewezen effect.

De meeste winst valt daarbij te behalen door vermindering van de administratieve lasten en verschuiven van kosten naar minder gespecialiseerde centra, naar thuisbehandeling en naar preventie[3]

Informatievoorziening

Het internet telt meer dan 300.000 gezondheidssites en -apps, die uitgebreide informatie bieden over ziekten, mogelijkheden voor diagnose en zelfbehandelingen. Ook kunnen steeds meer medische gegevens online ingezien worden. Vaak is de informatie op apps onvolledig met verkeerde diagnose tot gevolg[4].

Artsen in Nederland raden vooral de door henzelf ontwikkelde website Thuisarts.nl aan.  

Veel apps gebruiken gamification, zoals oefeningen om het geheugen te verbeteren. Een mooi voorbeeld van digitale sociale innovatie is Mirrorable, een programma om kinderen met motorische stoornissen als gevolg van hersenletsel te behandelen. Dit programma maakt ook onderling contact tussen ouders mogelijk en door de inbreng van ouders worden de oefeningen steeds verder verbeterd[5].  

Procesautomatisering

Automatisering van processen heeft veel raakvlakken met automatisering elders, zoals personeels-, logistiek- en financieel management. Een meer specifiek ‘zorgdossier’, ook al vele jaren letterlijk een zorgdossier, is het geïntegreerd elektronisch patiëntendossier. De in 2021 aanvaarde kaderwet Elektronische Gegevensuitwisseling in de Zorg verplicht zorgaanbieders om elektronisch gegevens uit te wisselen en schrijft voor met welke standaarden dit moet gebeuren. Toch zal de gegevensuitwisseling minimaal zijn en slechts op decentraal niveau plaatsvinden om tegemoet te komen aan zorgen over privacy[6]. Ook de complexiteit van de organisatie van de gezondheidszorg en de voortdurende discussies over de inhoud van een dergelijk systeem waren eveneens immense hindernissen[7]. Dat is jammer want een centraal systeem verlaagt de kosten en verhoogt de kwaliteit.

Nieuwe technologische ontwikkelingen maken het inmiddels mogelijk om privacy met grote zekerheid kunnen garanderen[8].

Ik heb het dan over de introductie van federatieve (gedecentraliseerde) vormen van dataopslag gecombineerd met blockchain. TNO doet baanbrekend onderzoek op dit gebied. De instelling hanteert de principes van federated learning, samen met de toepassing van multi-party computation technologie. Deze innovatieve technologieën leren op een veilige manier van gevoelige data uit meerdere bronnen zonder dat deze data gedeeld hoeven te worden[9].  

Videobellen 

Uit de recente eHealth monitor van het RIVM blijkt dat in 2021 bijna de helft van alle artsen en verpleegkundigen met videobellen contact had gehad met patiënten, terwijl dat in 2019 nog nauwelijks voorkwam. Overigens betreft dit een relatief kleine groep patiënten. In de VS was sprake van een nog grotere toename, die inmiddels is omgezet in een sterke daling. Het lijkt erop dat in de VS de eerstelijnsgezondheidszorg zich opnieuw aan het uitvinden is. Walgreens, de grootste Amerikaanse drogisterijketen, zal dit in 1000 in haar winkels eerstelijnszorg gaan aanbieden[10].

Blijkbaar is in een aantal gevallen fysiek contact met een arts onvervangbaar ook als (of misschien wel juist omdat) deze betrekkelijk anoniem is. 

Videobellen is niet alleen voor zorgverleners van belang, maar ook voor mantelzorgers en familie en vrienden en help om vereenzaming tegen te gaan. Virtual reality (metaverse!) gaat de mogelijkheden daartoe verder verruimen. Ook hier is TNO actief: Het TNO medialab ontwikkelt een schaalbaar communicatieplatform waarbij de betrokkene (patiënt of cliënt) met behulp van alleen een rechtop geplaatste iPad de indruk heeft dat de arts, wijkverpleegkundige of bezoeker aan tafel of op de bank zit[11]

Zelfdiagnose 

De doelmatigheid van een consult op afstand is er uiteraard mee gediend als de patiënt zelf al een aantal waarnemingen heeft gedaan. 8% van patiënten met chronische aandoeningen doet dit al.  Er is een groeiend aanbod aan zelftesten voor bijvoorbeeld vruchtbaarheid, urineweginfecties, nieraandoeningen en uiteraard covid-19 beschikbaar. Ook zijn er apparaten voor thuisgebruik, zoals slimme thermometers, matten die diabetische voetcomplicaties detecteren en meters voor de bloeddruk; eigenlijk alles wat artsen bij een visite vaak routinematig doen. De GGD AppStore geeft een overzicht van relevante en betrouwbare apps op gebied van gezondheid.

Wearables, bijvoorbeeld ingebouwd in een i-watch, kunnen een deel van de gewenste gegevens verzamelen, deze voor langere tijd bewaren en indien nodig met de hulpverlener – op afstand – uitwisselen.

Geavanceerder zijn de mobiele diagnoseboxen ten behoeve van spoedeisende hulp door verpleegkundigen op locatie, denk aan ambulances. Met een snelle Internetverbinding (5G) kunnen specialistische hulpverleners indien nodig meekijken[12].

Een kleine, maar groeiende groep patiënten, artsen en onderzoekers met omvangrijke geldelijke steun van Egon Musk ziet de toekomst vooral in chipimplantaten (Zie titelfoto).

Daarmee zouden niet alleen veel completere diagnoses kunnen worden gesteld, maar ook behandelingen kunnen worden uitgevoerd. Neuralink heeft een hersenimplantaat ontwikkeld dat de communicatie met spraak- en gehoorgestoorde mensen verbetert. Het hersenimplantaat van Synchron helpt mensen met hersenstoornissen eenvoudige bewegingen uit te voeren. Vooralsnog is de weerstand tegen hersenimplantaten groot[13].

Monitoren op afstand

Ondertussen kunnen al deze laagdrempelige voorzieningen ertoe leiden dat we gefixeerd raken op ziekten[14] in plaats van op gezondheid[15].

Maar hoe zou het zijn als we ons nooit meer zelf over onze gezondheid druk hoefden te maken? In plaats daarvan waakt het plaatselijk gezondheidscentrum over onze gezondheid dankzij wearables.

Onze gegevens worden permanent gemonitord en geanalyseerd met behulp van kunstmatige intelligentie. Daarbij worden ze vergeleken met miljoenen diagnostische gegevens van andere patiënten. Door vergelijking van patronen kunnen tijdig ziektes worden voorspeld, gevolgd door geautomatiseerde suggesties voor zelfbehandeling of een advies om de huisarts te raadplegen. Tot dat moment hebben we zelf waarschijnlijk nog niets anders ervaren dan vage klachten. Mensen met een verhoogde risicoprofielen hebben hierbij uiteraard de meeste baat. Helsinki experimenteert met een Health Benefit Analysis tool[16] dat anoniem medische gegevens van patiënten onderzoekt om de zorg die ze tot dusver hebben gehad te evalueren.

De centrale vraag daarbij is mag de gemeente proactief mensen benaderen op basis van het gezondheidsrisico dat aan de hand van dit soort analyses aan het licht is gekomen?

Medici die deelnamen aan een grootschalig onderzoek onder andere door de universiteit van Chicago en het bedrijf Verify stonden versteld van de nauwkeurigheid waarmee algoritmen in staat bleken patiënten te diagnosticeren en ziekten, variërend van hart- en vaatziekten tot kanker te voorspellen[17]. In een recent artikel beschreef de oncoloog Samuel Volchenboom dat het pijnlijk is te constateren dat de berekeningen afkomstig waren van Verify, een dochter van Alphabet, die hierbij niet alleen (door patiënten) beschikbaar gestelde medische gegevens gebruikte, maar ook alle andere gegevens die zusterbedrijf Google over hen had opgeslagen. Hij voegt eraan toe dat het eigenlijk onaanvaardbaar is dat het bezit en gebruik van dergelijke waardevolle data becomes the province of only a few companies[18]

Misschien nog problematischer is dat deze voorspellingen deels zijn gebaseerd op patronen in de gegevens die de onderzoekers niet volledig kunnen verklaren.

Nu is het heel gewoon dat ervaren artsen hun intuïtie gebruiken, maar zij blijven dan volledig verantwoordelijk voor de besluiten die ze nemen. Vaak wordt er dan ook voor gepleit om het gebruik van dit soort algoritmen te verbieden. Maar hoe zou een patiënt er zelf tegenover staan als zo’n algoritmische aanbeveling de laatste strohalm is? Beter is om te investeren in meer transparante kunstmatige intelligentie.

Implementatie

Zowel bij patiënten als bij zorgprofessionals bestaan nog veel twijfels over het effect van digitale technologie.  De media melden dagelijks nieuwe gevallen van datalekken en -diefstal. De meeste mensen vertrouwen er niet erg in dat onder andere blockchaintechnologie deze kan voorkomen. Verreweg de meeste medisch specialisten betwijfelen of ICT hun werkdruk zal verminderen. Het wordt vaak beschouwd als ‘iets dat erbij is gekomen’[19]. Er vinden talloze kleinschalige proefprojecten plaats, die veel energie kosten, maar die zelden worden opgeschaald. Het aanbod van digitale zorgtechnologieën overstijgt het gebruik ervan.

Digitale geneeskunde zal meer dan thans aansluiting moeten zoeken bij de behoeften van gezondheidsprofessionals en patiënten. Naast bezorgdheid over privacy, zijn de laatste vooral bang voor verdere vermindering van de persoonlijke aandacht. De idee van een zorgrobot is angstaanjagend. Net als bij alle vormen van digitalisering het geval zou moeten zijn, is er vooral behoefte aan een breed gedragen visie en het stellen van prioriteiten op grond daarvan.

Tegen deze achtergrond is een pleidooi voor nog meer medische technologie in ons deel van de wereld, inclusief eHealth enigszins beschamend. De groei in gezonde jaren als gevolg van investeringen in de gezondheidszorg in ontwikkelingslanden zal de impact van dezelfde investering in welvarende landen veruit overtreffen.

Toch is weloverwogen voortgaan op de ingeslagen weg wenselijk, waarbij kostbare experimenten ten behoeve van een kleine groep patiënten wat mij betreft minder prioriteit hebben dan investeringen in een gezonde levensstijl, preventie en zelfredzaamheid. Vaststaat dat de zorg niet door robots kan en moet worden overgenomen; digitalisering en automatisering zijn er vooral om het werk van de hulpverlener te ondersteunen, verbeteren en doelmatiger te maken.

Een van de hoofdstukken van mijn e-boek Steden van de toekomst: Humaan als keuze, smart waar dat helpt gaat over de gezondheidszorg en geeft ook voorbeelden van digitale toepassingen. Het gaat daarnaast in op de maatschappelijke context van gezondheid en verschillen tussen en binnen steden. Je kunt het e-boek hier (gratis) downloaden


[1] https://www.ou.nl/documents/40554/724769/Oratieboekje_Catherine_Bolman_DEF_15012019.pdf/48046c78-622a-400f-213d-46995a221b46

[2] https://www.tno.nl/nl/digitalisering/digitalisering-in-de-zorg/

[3] https://www.mckinsey.com/nl/our-insights/digitale-zorg-in-nederland

[4] https://elemental.medium.com/the-grim-appeal-of-diagnosing-yourself-on-the-internet-6e3820528c71

[5] https://www.fightthestroke.org

[6] https://www.mckinsey.com/nl/our-insights/digitale-zorg-in-nederland

[7]  https://www.zuyd.nl/binaries/content/assets/zuyd/onderzoek/inaugurele-redes/zorg-op-afstand—lectorale-rede-marieke-spreeuwenberg.pdf

[8] https://phros.io

[9] https://www.tno.nl/nl/digitalisering/digitalisering-in-de-zorg/

[10] https://www.fastcompany.com/90706243/telehealth-in-2021-and-beyond?partner=feedburner&utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=feedburner+fastcompany&utm_content=feedburner&cid=eem524:524:s00:01/03/2022_fc&utm_source=newsletter&utm_medium=Compass&utm_campaign=eem524:524:s00:01/03/2022_fc

[11] https://www.tno.nl/nl/digitalisering/digitalisering-in-de-zorg/

[12] https://www.tno.nl/nl/digitalisering/digitalisering-in-de-zorg/

[13] https://www.govtech.com/blogs/lohrmann-on-cybersecurity/chip-implants-opportunities-concerns-and-what-could-be-next?utm_campaign=Newsletter%20-%20GT%20-%20GovTech%20Today&utm_medium=email&_hsmi=201249098&_hsenc=p2ANqtz-8uDnzkl1Mj0L9vmPFFVuBZxZidf-_zKZkRvWM2pojx-ihMf_1e0uD83kUYi8MBbJzDG869YlyTp9-Scl2A8YP4MhZFqw&utm_content=201249098&utm_source=hs_email

[14] https://elemental.medium.com/the-grim-appeal-of-diagnosing-yourself-on-the-internet-6e3820528c71

[15] https://elemental.medium.com/these-so-called-vices-are-good-for-your-health-5519333eeb7e

[16] https://cities-today.com/how-helsinki-is-using-data-to-move-towards-proactive-healthcare/

[17] https://medium.com/bloomberg/google-is-training-machines-to-predict-when-a-patient-will-die-8804e73f9dba

[18] https://hbr.org/2018/05/how-health-care-changes-when-algorithms-start-making-diagnoses

[19] https://www.dropbox.com/s/svit6sgpep3bx0p/E-Health_Monitor_2021.pdf?dl=0

Smart grids: waar sociale en digitale innovatie samenkomen

De 20ste aflevering van de reeks Bouwen aan de steden van de toekomst – De bijdrage van digitale technologie gaat over elektrificeren, als onderdeel van de klimaatadaptatie. Aan de hand van dit thema kan zowel de rol van digitale technologie als de samenhang tussen digitale en sociale innovatie geïllustreerd worden.


Om burgers en bedrijven te bewegen hun daken met zonnepanelen te bedekken en de aanleg van zonneweiden te stimuleren, heeft de overheid diep in de buidel getast. Er zijn gunstige belastingfaciliteiten gecreëerd en er is een riante salderingsregeling in het leven geroepen, en met succes[1].

Zonne-energie en de overbelasting van het net

De meeste burgers zijn dik tevreden met hun zonnepanelen en de invloed daarvan op hun energierekening[2]. Vooralsnog is geen enkele rekenkamer nagegaan wat de overheid betaalt voor een kilowattuur elektriciteit, die burgers op hun dak produceren.  Het gaat dan om de kosten van alle voornoemde (belasting)faciliteiten en subsidies én over de miljardeninvesteringen in netverzwaring die het gevolg zijn van het grootschalig (terug)leveren aan het net van alle decentraal opgewekte energie. Het is zelfs zo erg dat op het moment dat er meer aanbod dan vraag naar elektriciteit op het net is, de groothandelsprijs van elektriciteit negatief is[3]. In dat geval betaalt de elektriciteitsmaatschappij dankzij de salderingsregeling het volle pond terug en moet zij ook nog eens aan degenen die op dat moment elektriciteit kopen betalen!

Vooralsnog is geen enkele rekenkamer nagegaan wat de overheid betaalt voor een kilowatt elektriciteit, die burgers op hun dak produceren

En nu?  Nu zit de overheid met de gebakken peren en moet de groei van het aantal zonnepanelen worden beperkt. Veel verzoeken voor de grootschalige opwekking van zonne-energie wachten op een transportbeschikking omdat het elektriciteitsnet in grote delen van Nederland overbelast is. 

Er zijn drie manieren om dit probleem op te lossen. De eerste is vergroting van de capaciteit van het hoogspanningsnet. De tweede grootschalige opslag van elektriciteit, zowel voor de korte als de lange termijn. De derde is netwerkmanagement. Over de laatste manier gaat deze blogpost. De minst elegante oplossing daarbij is curtailment. Dit houdt in dat de capaciteit van alle zonneweiden en windparken maar voor 70% benut. Een alternatief is netwerkmanagement door de aanleg van smart grids en daarover wil ik het hebben. Dit heeft meer met digitalisering te maken dan met de aanleg van extra kabels. Een smart grid is een energiesysteem waarbij PV-panelen, elektrische auto’s, warmtepompen, huishoudelijke apparaten, groot maar ook kleinschalige opslagsystemen en onderstations op intelligente wijze met elkaar zijn verbonden. Overigens is meer aandacht voor energieopslag hard nodig en plaatselijk zal zeker niet aan netverzwaring te ontkomen zijn.

Van een gecentraliseerde naar gedecentraliseerde elektriciteitsvoorziening

De elektriciteitsinfrastructuur is overal ter wereld ontworpen voor gecentraliseerde elektriciteitsopwekking, gekenmerkt door eenrichtingsverkeer van producent naar consument. Nu veel consumenten ook producent (‘prosumenten’) zijn geworden en naast de gebruikelijke energiecentrales er op veel plaatsen zonneweiden en windparken ontstaan, moet de netwerkstructuur van de toekomst gedecentraliseerd zijn. Zij zal uit twee of drie niveaus bestaan. Samen zullen deze zorgen voor een stabiel systeem, waarin veel meer elektriciteit omgaat dan tegenwoordig. Deze nieuwe structuur is volop in ontwikkeling. In 2016 werd wereldwijd ongeveer $ 47 miljard besteed aan infrastructuur en software om het elektriciteitssysteem flexibeler te maken, hernieuwbare energie te integreren en klanten beter te bedienen. Een overzichtswerk van deze ontwikkelingen is Promoting Digital Innovations to Advance Clean Energy System (2018). Dit boek kan gratis worden gedownload[4].

Verreweg de meeste prosumenten leveren gemiddeld 65% van de opgewekte elektriciteit terug aan het hoofdnet. Eigen opslagcapaciteit is een deel van de oplossing; hierdoor ontstaat een minigrid dat de noodzaak om terug te leveren aanzienlijk vermindert. Maar er zijn tijden dat het hoofdnet juist is gebaat met terug levering van lokaal opgewekte stroom.

Een volgende stap is daarom dat hoofdnet en mini-netten met elkaar communiceren. We spreken dan van een smart grid.

Het beheer van de productie van energie in grootschalige krachtcentrales (inclusief wind- en zonneparken) zal dan plaatsvinden in samenhang met de regulering van de in- en uitstroom van elektriciteit van het hoofdnet naar de mini-netten. Dat kan ook inhouden dat er signalen worden gegeven aan huishoudens om batterijen te laden of te ontladen, de boiler aan te zetten, het opladen van de auto even uit te stellen of om de productie van energie te stoppen, al naar gelang de hoeveelheid stroom die op het hoofdnet beschikbaar is. Een geautomatiseerd monitoring- en controlesysteem is hiervoor noodzakelijk.

De uitwisseling van gegevens tussen mininetten en hoofdnet heeft veel privacyaspecten, vooral als de netbeheerder invloed krijgt op wat zich ‘achter de meter’ afspeelt.

Een tussenlaag tussen hoofd- en mini-netten biedt dan uitkomst. We spreken dan van een microgrid. Tussen hoofdnet en micronet zit een soort schakelaar, waarmee het microgrid bij een storing zelfs tijdelijk autonoom kan functioneren[5]

Een microgrid bevat drie elementen:[6]

1. Installatie(s) voor lokale energieproductie ten behoeve van meer dan een gebruiker (doorgaans een buurt): zonnepanelen, windmolens, warmtekrachtkoppeling, warmtepomp(en), biomassacentrale, waterkrachtturbine en eventueel een noodproductiesysteem (generator).

2. Een opslagsysteem: thuis- en buurtbatterijen en in de toekomst ook supercondensators en chemische latente warmteopslag.

3. Een digitaal beheerssysteem om het evenwicht tussen de productie van en de vraag naar elektriciteit te garanderen, te bepalen hoeveel energie van het hoofdnet wordt betrokken of daaraan wordt terug geleverd en dat de kosten en baten per huishouden berekent. 

Micro-grids

In een microgrid kunnen huishoudens hun overschotten en tekorten aan stroom onderling uitwisselen zonder directe tussenkomst van de netbeheerder of de elektriciteitsproducenten. Deze hebben uitsluitend te maken met de overschotten en tekorten van het hele microgrid, waarmee de noodzaak om te interfereren in de mini-netten van individuele huishoudens vervalt. Dankzij het feit dat stroomproductie en -consumptie real-time wordt gevolgd, kan de prijs van de elektriciteit van minuut tot minuut worden vastgesteld. De huishoudens die onderdeel zijn van het microgrid kunnen bijvoorbeeld afspreken om zo veel mogelijk stroom in te kopen als de prijs laag is, omdat het hoofdnet tegen overcapaciteit aanloopt. Op zulke momenten kunnen thuisbatterijen, elektrische auto’s, de eventuele buurtbatterij en boilers en warmwatervaten worden opgeladen en opgewarmd. Dit kan volledig geautomatiseerd worden uitgevoerd. Bijvoorbeeld door de Powermatcher, een door TNO ontwikkelde open source toepassing, waarmee inmiddels 1000 mensen in Nederland werken[7]. De onderstaande video illustreert dit[8].

Een microgrid krijgt extra waarde als de gebruikers een energiecoöperatie vormen[9]. Hier kan beslist worden over de algoritmes die de circulatie van de stroom in het microgrid reguleren.  

Een coöperatie kan voorts zorgen voor beheer en onderhoud van de zonnepanelen van overige collectieve voorzieningen als een buurtbatterij, lokale energiebronnen (wind- of zonnepark of aardwarmte). Ook is de coöperatie een goed middel om te onderhandelen met de netwerkbeheerder en de energiemaatschappij.

De virtuele energiecentrale

Door op wijkniveau warmtepomptechniek, energieopwekking en energieopslag aan elkaar te knopen, kan een flinke slag worden gemaakt met de energietransitie. Hier volgt een aantal voorbeelden.

De Amsterdamse virtuele energiecentrale

Een bijna klassiek voorbeeld van een microgrid is de Amsterdamse virtuele energiecentrale. Hier produceren 50 huishoudens stroom met zonnepanelen, slaan die in eigen huis op en verhandelen deze naar beschikbaarheid als de prijs op de energiemarkt het gunstigst is.

Future Living Berlin

Dit is een mooi kleinschalig praktijkvoorbeeld dat is ontwikkeld door Panasonic[10]. Future Living Berlijn bestaat uit een wijkje met appartementengebouwen voor in totaal 90 huishoudens (Zie titelfoto). De woongebouwen zijn voorzien van 600 zonnepanelen die samen met een collectief batterijsysteem zorgen voor een constante stroom duurzame energie. Ook ten behoeve van de zeventien centrale lucht/water-warmtepompen, waarvan er twee tot vijf per woongebouw in cascade staan opgesteld en die voor ruimteverwarming en warm tapwater zorgen. De deelauto’s en gezamenlijke wasmachines, zijn goed voor het milieu en ze bevorderen ook burencontact. Internet of Things speelt ook een rol bij de aansturing van de warmtepompen. Via een cloudplatform houden installateurs op afstand toegang tot deze systemen.

Tesla’s virtuele energiecentrale

Tesla heeft in Australië ook een virtuele energiecentrale gebouwd, maar dan voor 50.000 huishoudens.[11]. Elk huishouden heeft zonnepanelen, met een vermogen van 5 kilowatt en een Tesla Powerwall batterij van 13,5 kilowattuur. De centrale heeft hierdoor een vermogen van 250 megawatt en een opslagcapaciteit van 675 megawattuur. Ook hier laadt elk huishouden de accu en eventueel de auto vol met zelf opgewekte energie en met goedkope energie als het aanbod groot is en ze leveren de energie die over is aan de elektriciteitsmaatschappijen tegen de marktprijs. De deelnemers besparen op deze wijze 20% van de jaarlijkse energiekosten. 

De ultieme stap: autonomie

Ook bedrijven die zonnepanelen willen gebruiken en het overschot aan energie aan het net willen terug leveren lopen steeds vaker tegen de capaciteitsbeperkingen van het hoofdnet aan. Het gevolg is dat steeds meer bedrijven hun stroomvoorziening in eigen hand nemen en daarbij zelfs geheel afzien van een koppeling aan het net. Er inmiddels commerciële oplossingen voor lokale virtual power grids beschikbaar, waarvoor onder andere bedrijven als Alfen[12] en Joulz tekenen[13]. Een van de opties is Energy-as-a-service, waarbij de zakelijke klant niet investeert in een installatie, maar een vast bedrag per maand betaalt. 

Het gebruik van blockchain

Blockchain maakt het mogelijk om de uitwisseling van energieoverschotten tussen prosumenten zonder menselijke tussenkomst uit te voeren. In Brooklyn is daartoe Brooklyn Microgrid opgericht, een ‘benefit corporation’, waarbij elke inwoner die over zonnepanelen beschikt zich kan aansluiten en energie direct, dus zonder tussenkomst van de elektriciteitsmaatschappij kan kopen van of verkopen aan een andere gebruiker[14].

Blockchain zorgt dan voor een veilig, transparant en decentraal grootboek (ledger) van alle energieproductie- en -verbruiksgegevens en transacties op basis van ‘smart contracts’. Dit zijn zelfuitvoerende programma’s, die de uitwisseling van waarde (hier de hoeveelheid elektriciteit) automatiseren op basis van bilateraal overeengekomen voorwaarden. Ook thuis- en buurtaccu’s, individuele en collectieve warmte pompen en oplaadpalen voor auto’s kunnen op dit systeem worden aangesloten. 

Een vergelijkbare pilot met blockchain vindt plaats in het Zuid Duitse plaatsje Wilpoldsried[15]. Projectpartners Siemens, netbeheerder AllgäuNetz, Kempten University of Applied Sciences en het Fraunhofer Institute for Applied Information Technology (FIT) hebben samen het platform en de app ontwikkeld, rekening houdend met de gegeven belastbaarheid van het net. 

Digital twins en de behoefte aan meer inzicht

Met smart grids, variërend van lokale mini- en micronetten tot regionale toepassingen kan netverzwaring substantieel worden verminderd.  Tegelijkertijd creëren ze nieuwe elektriciteitsstromen, zeker waar er sprake is van een directe uitwisseling tussen smartgrids en het hoofdnet.  Vandaar dat er een groeiende behoefte is om deze stromen in kaart te brengen en waar nodig te reguleren. Hierbij kunnen ditgital twins behulpzaam zijn.

De Technische universiteit Delft heeft inmiddels een digital twin ontwikkeld voor een kwart van het Nederlandse hoogspanningsnet[16]. Deze zal geleidelijk worden uitgebreid en het hele net gaan omvatten. Daarvoor wordt de bestaande hoogspanningshal van de TU Delft n omgebouwd tot een Electrical Sustainable Power Lab, dat een digitale afspiegeling zal zijn van elektriciteitsnetwerk, inclusief hoogspanningsmasten, bronnen van wind- en zonne-energie, energieopslag en distributienetwerken. Hiermee kan bijvoorbeeld het effect worden gesimuleerd aan de koppeling van een nieuw windmolenpark.  Het brengt daardoor alle knelpunten in beeld en legt daarmee de basis voor beter netwerkmanagement dan wel de keuze voor netverzwaring.

Maar ook op lokaal niveau doen zich veel belovende ontwikkelingen voor. Daarvoor moeten we vooralsnog in de VS zijn. Het bedrijf Cityzenith heeft samen met de Arizona State University de SmartWorldOS digital twin ontwikkeld en stelt die beschikbaar aan drie steden die samen het Clean Cities – Clean Future programme uitvoeren. Dat zijn Phoenix, Las Vegas en New York[17]. Elk van deze steden bouwt een digitale twin van een deel van het centrum. De twins omvatten alle gebouwen, de transportsystemen en infrastructuur van de betrokken gebieden en worden gevoed door sensoren via een 5G-netwerk worden verzonden. Ze aggregeren 3D (ruimte) + 4D (tijd) gegevens over het feitelijke energiegebruik en visualiseren en analyseren deze. Vervolgens kan de impact van andere vormen van verlichting, verwarming, maar ook van elektriciteitsopwekking met zonnepanelen op het dak, tegen de gevels en in de ramen worden gesimuleerd en gemeten en kan een besluit over hun implementatie worden genomen.

Ik heb een dossier samengesteld over talrijke aspecten van het gebruik van zonne-energie.  Dit dossier diept dit artikel in verschillende opzichten uit. Aan de orde komen onder andere innovatie van zonnepanelen, het gebruik van vensterglas om energie op te wekken en de opslag van elektriciteit.  Wie geïnteresseerd is treft het dossier hier aan.


[1] https://expirion.nl/blog-51-groei-zonnepanelen-2020/

[2] https://grist.org/energy/hot-real-estate-tip-an-all-electric-home-will-probably-save-you-money/

[3] https://www.change.inc/energie/zonnepark-energieopslag-34029

[4]https://cfrd8-files.cfr.org/sites/default/files/report_pdf/Essay%20Collection_Sivaram_Digital%20Decarbonization_FINAL_with%20cover_0.pdf

[5] https://www.fastcompany.com/90263250/this-new-florida-neighborhood-has-zero-emissions-tons-of-smart-tech-and-is-hurricane-proof?utm_source=postup&utm_medium=email&utm_campaign=Fast%20Company%20Daily&position=2&partner=newsletter&campaign_date=11082018

[6] https://www.energids.be/nl/vraag-antwoord/wat-is-een-microgrid/2129/

[7] https://www.tno.nl/media/1986/tno-powermatcher-jrv140416-01.pdf

[8] https://www.youtube.com/embed/SgH90ONknbQ

[9] https://www.dropbox.com/s/0x2bp6olxkalsqi/2018%2010%2004%20EXP%20Samen%20energie%20winnen.docx?dl=0

[10] https://www.vakbladwarmtepompen.nl/projecten/artikel/2020/07/futuristisch-project-in-berlijn-is-showcase-totaalsysteem-voor-energie-en-verwarming-1016184?tid=TIDP3148692X98D5FD782BE64AC385B6F1FF61704EC9YI4&_ga=2.90081107.974094373.1610637745-307086876.1610637745

[11] https://electrek.co/2018/02/04/tesla-powerwall-solar-virtual-power-plant/

[12] https://alfen.com/nl

[13] https://joulz.nl/nl

[14] https://medium.com/cryptolinks/trading-energy-will-the-brooklyn-microgrid-disrupt-the-energy-industry-a15186f530b6

[15] https://www.smartcitiesworld.net/news/news/blockchain-based-electricity-trading-platform-launched-in-german-municipality-5794

[16] https://www.tudelft.nl/stories/articles/bouwen-aan-een-digitale-tweeling-van-het-elektriciteitsnet

[17] https://cities-today.com/industry/new-york-city-digital-twin-model/

[18] https://www.change.inc/infra/insight-report-energietransitie-hoe-verwarm-je-7-miljoen-woningen-31731