Principe 3: Koolstofgehalte

Voltooid

Het koolstofgehalte van elektriciteit is een meting van het aantal koolstofemissies (CO2eq) per kilowatt-uur aan verbruikte elektriciteit.

De standaardeenheid van koolstofgehalte is gCO2eq/kWh, of gram koolstof per kilowatt-uur.

Niet alle elektriciteit wordt op dezelfde manier geproduceerd. Op verschillende locaties op verschillende tijdstippen wordt elektriciteit geproduceerd uit verschillende grondstoffen die elk een andere koolstofuitstoot kennen. Een aantal grondstoffen zoals wind, zonne-energie en waterkracht zijn schone, hernieuwbare grondstoffen die geen koolstof uitstoten. Andere fossiele brandstoffen stoten verschillende hoeveelheden koolstof uit om elektriciteit te produceren. Gasgestookte energiecentrales stoten bijvoorbeeld minder koolstof uit dan centrales die op steenkool worden gestookt.

Als u uw computer rechtstreeks zou aansluiten op een waterkrachtcentrale, dan heeft de verbruikte elektriciteit een koolstofgehalte van nul gCO2eq/kWh. Een waterkrachtcentrale stoot helemaal geen koolstof uit om diezelfde elektriciteit te produceren. Maar de meeste mensen kunnen hun stekker niet rechtstreeks in een waterkrachtcentrale steken. In plaats daarvan gebruiken ze stopcontacten die zijn aangesloten op een elektriciteitsnet waarvan de elektriciteit afkomstig is van een combinatie van grondstoffen die elk hun eigen hoeveelheid koolstof uitstoten. Uw koolstofgehalte is daarom, wanneer u de stekker in het stopcontact steekt, meestal hoger dan nul.

De variabiliteit van het koolstofgehalte

Het koolstofgehalte verschilt per locatie, omdat in sommige regio's een energiemix wordt gebruikt die meer schone energiebronnen bevat dan in andere regio's.

Ook verandert het koolstofgehalte na verloop van tijd, vanwege de variabele aard van hernieuwbare energie. Als het bijvoorbeeld bewolkt is of als er geen wind staat, neemt het koolstofgehalte toe omdat meer elektriciteit in de mix afkomstig is van bronnen die koolstof uitstoten.

Afbeelding: het koolstofgehalte in hernieuwbare energie vergeleken met fossiele brandstoffen.

De vraag naar elektriciteit varieert gedurende de dag en de vraag moet aan die vraag voldoen. Voor een deel van dat aanbod kan eenvoudig worden bepaald hoeveel vermogen er wordt geproduceerd: een kolengestookte energiecentrale kan bijvoorbeeld besluiten om minder kolen te stoken. Maar voor een deel van dat aanbod kan minder goed worden beheerd hoeveel vermogen er wordt geproduceerd. Een windpark kan niet bepalen hoe hard het waait; wel kan hier elektriciteit worden weggegooid (beperkt) die eigenlijk gratis werd geproduceerd.

Afbeelding: minder vraag naar energie.

Als een bijproduct van de manier waarop de energiemarkten werken als de vraag naar elektriciteit afneemt, worden de hoge uitstotende fossiele brandstofbronnen van energie eerst terug geschaald, waarbij hernieuwbare energiebronnen het laatst worden teruggeschaald.

Het verminderen van de hoeveelheid elektriciteit die in uw toepassingen wordt verbruikt, kan het koolstofgehalte van de energiemix van het lokale netwerk verminderen.

Marginaal koolstofgehalte

Als u ervoor kiest om meer energie te gebruiken, is die energie afkomstig van de marginale energiecentrale. Die energiecentrale is een centrale die de energie kan regelen die het levert. Hernieuwbare energie kan de zon of de wind niet beheersen, dus marginale energiecentrales worden vaak aangedreven door fossiele brandstoffen.

De marginale installatie verzendt koolstof en op elk moment hebben we het koolstofgehalte van de energiemix in het raster, maar ook het koolstofgehalte van de energie die online moet worden gebracht om aan nieuwe vraag te voldoen. Dat wordt het marginale koolstofgehalte genoemd.

Fossiele energiecentrales schalen zelden naar nul; ze hebben een minimale drempelwaarde voor functioneren. Sommigen schalen helemaal niet en ze worden beschouwd als consistente always-on-base belasting. Daarom kunnen we soms het perverse scenario bereiken waarin we hernieuwbare energie weggooien die gratis is gemaakt om energie te verbruiken van energie uit energiecentrales die zijn gemaakt met een brandstof die geld kost.

Afbeelding: gratis hernieuwbare energie.

Als we aan een nieuwe vraag kunnen voldoen met energie uit een hernieuwbare bron die anders zou zijn beperkt, dan is het marginale koolstofgehalte nul gCO2eq/kWh.

Er zijn momenten waarop het marginale koolstofgehalte van elektriciteit nul gCO2eq/kWh is. Het uitvoeren van rekenkracht tijdens deze tijden resulteert in geen koolstof die wordt geproduceerd uit elektriciteitsverbruik.

De vraag verplaatsen

Momenteel zijn er maar weinig opslag- of buffermogelijkheden in het elektriciteitsnet. Doorgaans wordt elektriciteit zodanig geproduceerd dat het aanbod altijd aan de vraag voldoet. Als er meer energie wordt gegenereerd op basis van hernieuwbare energie dan nodig is om de vraag te ondersteunen en al onze opslagopties vol zijn, beperken we die schone energie (weggooien). Een oplossing is om werkbelastingen te verplaatsen naar tijden en locaties waar er meer hernieuwbare energie beschikbaar is; dit wordt vraagverschuifing genoemd.

Als u flexibel kunt zijn met het tijdstip en de locatie voor het uitvoeren van workloads, kunt u zelf bepalen om elektriciteit te gebruiken als het koolstofgehalte laag is en uw werk onderbreken als het koolstofgehalte hoog is. Bijvoorbeeld het trainen van een machine learning-model op een ander moment of in een regio waar het koolstofgehalte veel lager is.

Studies zoals het plaatsen van een CO2-figuur op een stuk berekening hebben aangetoond dat deze acties kunnen leiden tot een koolstofreductie van maximaal 45% tot 99%, afhankelijk van het aantal hernieuwbare energiebronnen dat het raster aangeeft.

Bekijk het totaalplaatje van uw toepassing, identificeer de mogelijkheden om flexibel met workloads om te gaan en gebruik het koolstofgehalte van elektriciteit om aan te geven wanneer/of die workloads moeten worden uitgevoerd.

Afbeelding: het koolstofgehalte na verloop van tijd.

Het koolstofgehalte berekenen

U kunt verschillende services gebruiken om realtimegegevens over het huidige koolstofgehalte van verschillende elektriciteitsnetten te krijgen. Sommige bieden schattingen van het toekomstige koolstofgehalte en sommige geven het marginale koolstofgehalte.

  • Carbon Intensity API: Gratis resource voor gegevens over het koolstofgehalte in het Verenigd Koninkrijk.

  • ElectricityMap: Gratis voor niet-commercieel gebruik voor één land, premium oplossingen voor commerciële toegang tot meerdere landen.

  • WattTime: Gratis voor de regio van één elektriciteitsnet, premium oplossingen voor realtime marginale uitstoot van meerdere elektriciteitsnetten.