Een energie holarchie

Een holarchie is een systeemconcept dat goed past bij de hiervoor geschetste trend naar meer autonomie. Hierbij staat een ‘energie holon’ centraal. Elke holon heeft als input en output energie en data.

Figuur 3. Een energie holon.
Een energie holon functioneert, wanneer mogelijk, geheel zelfstandig. Soms is dat samen met holons op hetzelfde niveau en soms is het onderdeel van een holon op een hoger niveau. Dit is afhankelijk van het aanbod en vraag naar energie. Binnen een holarchie heeft de stroom van energie geen vaste route meer. Data zijn de basis voor een intelligent besturingssysteem dat zorgt dat de holarchie binnen vastgestelde afspraken functioneert. Met deze intelligente besturing kan het energiesysteem worden aangepast aan de mogelijkheden en behoeftes, zoals beschikbare flexibiliteit, behoefte aan balancering of voorkomen van congestie. Digitalisering, waaronder algoritmes en AI, spelen hierin een cruciale rol. Deze werkwijze kan op lokale, regionale en nationale schaal worden toegepast.

Technische opzet
Figuur 4 geeft een schematisch overzicht van de werking van een energie holarchie. Hierin zijn als voorbeeld enkele holonen weergegeven die allen een andere configuratie hebben. Al deze holonen zijn gekoppeld aan een ‘multicommodity’ netwerk van elektriciteit, gas en warmte inclusief faciliteiten waarmee verschillende energiedragers opgeslagen en geconverteerd kunnen worden.

  • Holon 1 is een ‘all electric’ wijk met energie producerende woningen, elektrisch vervoer en een buurtbatterij. Deze holon kan in grote mate in zijn eigen energievoorziening voorzien.
  • Holon 2 is een typische stadswijk, die deels in zijn eigen behoefte kan voorzien, maar regelmatig gebruik zal maken van aanbod van andere holonen.
  • Holon 3 is een holon in een industriële setting, waarbij gebruik wordt gemaakt van restwarmte en een warmtekrachtkoppeling WKK.
  • Holon 4 toont een voorbeeld in het landelijk gebied met biogas als belangrijke energiebron, in combinatie met zonneenergie.


Figuur 4. Visualisatie werking holarchisch energiesysteem.



Op deze wijze kan de Nederlandse energievoorziening ingepast worden in een holarchisch model, slim gebruik makend van lokale sterktes en sectorkoppeling.

Op deze wijze is het mogelijk een geneste energiesysteem te ontwerpen en te beheren; van woning, buurt, regio, tot nationaal niveau. Het systeem kan maximaal lokaal opgewekte energie en beschikbare flexibiliteit benutten.

Een holon op het laagste niveau kan bijvoorbeeld een woning zijn (zie figuur 5), die maximaal gebruikmaakt van lokaal aanwezige energiebronnen. Deze ‘huis’ holon is onderdeel van een buurtholon, die weer onderdeel uitmaakt van een holon op een hoger niveau, bijvoorbeeld een wijkholon. Deze woning kan autonoom functioneren zolang er voldoende lokale energie beschikbaar. Als dit niet het geval is, wordt de buurt-holon voor een aanvulling ingeschakeld. Omgekeerd kan het zijn dat de buurt-holon behoefte heeft aan additionele energie die de woning-holon in potentie kan leveren. In dat geval grijpt de buurtholon in en gebruikt energie van de woning-holon.

Dit proces kan in vergaande mate geautomatiseerd worden, aangestuurd op beschikbare data en met lokale intelligentie.


Figuur 5. Een woning-holon als onderdeel van een buurt-holon.