Elektriciteitsvoorzieningen zijn gebouwd voor de 20e eeuw. Dat is waarom ze zwaaien in de 21e.
Ondanks alle recente media-aandacht voor energiebedrijven, ging de meeste berichtgeving over symptomen in plaats van over de onderliggende oorzaken. Er is een strijd om zonne-energie op het dak hier, een reddingsoperatie voor kolen of kernwapens daar, en strijd tegen efficiëntie daar, maar consumenten van informeel nieuws krijgen geen manier aangeboden om deze gevechten te begrijpen of hoe ze in een groter verhaal passen. Ze krijgen de vage indruk dat nutsbedrijven schone energie haten uit pure hebzucht of boosaardigheid. En dat klopt niet helemaal.
Hebzucht en boosaardigheid zijn er zeker bij betrokken. Maar ook zij zijn symptomen. Hoe individueel deugdzame bestuurders van nutsbedrijven ook zijn, deze voortdurende strijd tussen nutsbedrijven en schone energie zal doorgaan totdat het kernprobleem is aangepakt en opgelost.
Het hoofdprobleem is simpel: het is de manier waarop hulpprogramma's zijn gestructureerd. Ze zijn monopolieleveranciers van een hele bundel elektriciteitsdiensten in een bepaald geografisch gebied. Maar de technologie is zo geëvolueerd dat veel van die diensten net zo betrouwbaar of beter zouden kunnen worden geleverd door deelnemers op concurrerende markten - als er al dergelijke markten waren. Concurrenten blijven proberen zich in de elektriciteitsruimte te persen, en nutsbedrijven blijven hun monopoliemacht gebruiken om te proberen ze er weer uit te persen. Daar gaan alle gevechten over.
Er is geen dwingende reden meer om al die diensten te bundelen in één 'verticaal geïntegreerd' monopolie. Het enige dat nog om monopoliecontrole vraagt, is het distributienet zelf, het beheer ervan en de interactie met klanten. Wat de rest betreft - elektriciteitsopwekking, inkoop en beheer - die zouden moeten worden 'ontbundeld', afgesplitst naar concurrerende markten om innovatie te versnellen.
Totdat regelgevers nutsbedrijven afstoten van de monopoliecontrole over elektriciteitsdiensten, zullen er gevechten zijn tussen nutsbedrijven en opkomende concurrenten. Dat is de kern van het probleem.
Het veranderen van die regelgevende structuur is om een hele reeks redenen een ontmoedigend vooruitzicht. Het basisgebruiksmodel bestaat al bijna een eeuw zonder veel te veranderen. Nutsbedrijven en hun toezichthouders hebben gezellige, vertrouwde relaties ontwikkeld. Degenen die profiteren van de status-quo hebben meer toegang tot wetgevers. En het grote publiek is helemaal weg.
Het is tijd om af te stemmen.
Toen nutsbedrijven begonnen, waren gigantische verticale monopolies logisch
De vroeg-20e-eeuwse geschiedenis van elektriciteit en elektriciteitsbedrijven is: fascinerend , maar we gaan er niet bij stilstaan, behalve om te zeggen dat het twee sleuteltechnologieën heeft voortgebracht.
De eerste was stoom turbines , die veel efficiënter zijn in het opwekken van stroom en beter schaalbaar zijn dan de heen en weer bewegende stoommachines ze vervangen. De tweede was wisselstroom (AC), die stroom over veel grotere afstanden zou kunnen dragen dan de Gelijkstroom (DC) gebruikt in lokale distributienetten.
Samen zorgden deze technologieën ervoor dat energiecentrales steeds groter en verder en verder van bevolkingscentra konden worden, zelfs toen de stroom die ze opwekten en leverden steeds goedkoper werd.
Hierdoor ontstonden er twee onderliggende structurele voorwaarden voor de elektriciteitsmarkt:
- extreem hoge toetredingsdrempels , omdat grote energiecentrales en langeafstandstransmissielijnen erg duur waren
- enorm schaalvoordelen , omdat de gemiddelde kosten van geleverde stroom lager werden bij elke nieuwe vraaguitbreiding
Die twee voorwaarden leveren wat economen een noemen 'natuurlijke monopolie.' Gezien de hoge vaste kosten van het bouwen van centrales en elektriciteitsnetten, was het niet logisch om meerdere bedrijven die investeringen te laten doen. En gezien de schaalvoordelen was het niet logisch om meerdere bedrijven te laten concurreren over dezelfde groep klanten. In plaats daarvan was het voor een bepaald geografisch gebied logisch dat één entiteit alles deed: de energiecentrales bouwen, de stroom opwekken en deze aan klanten leveren.
Omdat progressieve hervormers destijds geen herhaling wilden van de gehate spoorwegmonopolies, kwamen ze op de proppen met wat informeel bekend staat als de 'regelgevingscompact.' In ruil voor monopolietoegang tot klanten binnen een geografisch gebied, zou het nutsbedrijf betrouwbare, niet-discriminerende (voor iedereen beschikbare) stroom leveren tegen de laagste kosten.
Nutsbedrijven kunnen als quasi-publieke entiteiten niet profiteren. Ze kunnen echter alle tarieven vragen die nodig zijn om hun vaste (infrastructuur) en variabele (brandstof) kosten te dekken en investeerders een redelijk rendement te bieden. Om ervoor te zorgen dat hun investeringen, tarieven en rendementen redelijk zijn, staan ze onder toezicht van op de staat gebaseerde commissies van openbaar nut, die toegang hebben tot hun financiële gegevens en het laatste woord hebben over hun tarieven.
Dit model is vooral ontworpen met één doel: het land elektrificeren. Nutsbedrijven hadden alle reden om te bouwen, bouwen, bouwen, wetende dat hoe meer ze bouwden, hoe hoger hun rendement - het werd gegarandeerd door de wet. Hoe meer ze bouwden, hoe goedkoper de stroom werd; hoe goedkoper de stroom werd, hoe meer mensen er gebruikten; hoe meer mensen er gebruikten, hoe meer hulpprogramma's er moesten worden gebouwd. Het was een enorme, snelle uitbreiding van de economische activiteit en het algemeen welzijn. Iedereen profiteerde; iedereen was blij.
Toen, in de tweede helft van de 20e eeuw, begonnen de dingen te veranderen. De logica van het model begon af te brokkelen. Het model leeft echter voort.
Gigantische verticale monopolies hebben geen zin meer
Laten we een korte omweg maken naar de economische theorie. (Ik teken hier vanuit a fascinerend papier door Lynne Kiesling van de Northwestern University. Kiesling is co-auteur van de blog Kennis probleem , wat wordt aanbevolen om te lezen.)
Wanneer een bedrijf 'verticaal geïntegreerd' is, bezit het het grootste deel of de hele toeleveringsketen, die een verscheidenheid aan producten en diensten omvat. Wanneer is het zinvol om een bedrijf verticaal te integreren? Kiesling identificeert twee belangrijke factoren:
- schaalvoordelen , die hoge toetredingsdrempels creëren, meestal in de vorm van hoge vaste kosten
- hoge transactiekosten , d.w.z. hoge kosten (in tijd, geld of risico) van contracten met externe bedrijven voor diensten versus het uitbreiden van de grenzen van uw eigen bedrijf om hen op te nemen. In de volksmond gezegd, iemand anders een taak veilig, goed en op tijd laten doen (of een rol spelen, enz.) is soms te vervelend, dus is het logisch om het zelf te doen.
Verticale integratie kan voordelen hebben. Overwegen Tesla , Elon Musk's elektrische autobedrijf. De toetredingsdrempels in de auto-industrie zijn extreem hoog (vooral gezien Musk's doel om een reguliere markt voor elektrische auto's te creëren), en er zijn enorme schaalvoordelen (zie: gigafabriek ). Ook bestaat de toeleveringsketen die nodig is om de hoogwaardige onderdelen te maken die Tesla nodig heeft nog niet. Dus het bedrijf doet, verstandigerwijs, bijna alles in huis. Hetzelfde geldt voor het andere bedrijf van Musk, SpaceX. En Steve Jobs drong legendarisch aan op verticale integratie bij Apple om kwaliteit te garanderen.
Het grootste deel van haar geschiedenis heeft de nutssector de twee belangrijkste kenmerken vertoond die verticale integratie rechtvaardigen: schaalvoordelen en hoge transactiekosten. Het eerste noemden we eerder.
Wat betreft transactiekosten, bedenk dat tot voor kort alles op het net elektromechanisch was (niet digitaal). De manier waarop nutsbedrijven erachter kwamen hoeveel elektriciteit een klant gebruikte, was door iemand in te huren om naar het gebouw van de klant te gaan, het kleine spinnewiel op de meter te observeren en de cijfers op te schrijven. De manier waarop nutsbedrijven erachter kwamen dat hoogspanningskabels waren uitgevallen, of huizen zonder stroom waren, was door klanten die aan de telefoon belden om het hen te vertellen.
Dat is helaas nog steeds de manier waarop nutsbedrijven op veel plaatsen dingen te weten komen. In dat geval is het uiteraard onmogelijk om realtime informatie met een derde partij te delen, en riskant om met een derde partij te contracteren. Zonder digitale monitoring en automatisering is het communiceren van de relevante informatie in het relevante tijdsbestek te omslachtig om het waard te zijn.
Het voordeel van een verticaal geïntegreerde elektriciteitsdienst met een monopolie is: betrouwbaarheid . Aangezien er maar één entiteit verantwoordelijk is en er geen concurrentiedruk is om kosten te besparen (integendeel: er is druk van aandeelhouders om meer uit te geven), staat het nutsbedrijven vrij om het betrouwbaarheidsprobleem op te lossen door overcapaciteit te bouwen. Het contracteren van betrouwbaarheidsdiensten buiten het nutsbedrijf is niet alleen riskant, het kan ook een lager rendement opleveren.
De alternatieve kosten van een verticaal geïntegreerd monopolie - waar je afziet als je voor die regelgevende structuur kiest - is: innovatie . Nutsbedrijven zijn grote organisaties met enorme verzonken kosten en jaren van bureaucratische inertie, overweldigend gefocust op betrouwbaarheid, met een wettelijk beschermd rendement en elke beweging gecontroleerd door regelgevers. Dat is geen recept voor ondernemerszin.
Gezien de schaalvoordelen en hoge transactiekosten, die gedurende het grootste deel van de geschiedenis van de industrie van kracht waren, was deze afweging logisch. Maar technologische veranderingen kunnen beide verminderen, en wanneer ze dat doen, breekt de logica van verticaal geïntegreerd monopolie af en begint het logisch te worden om sommige van de geïntegreerde diensten te 'ontvlechten'. En dat is precies wat er gebeurde in de late 20e eeuw.
In het begin van de jaren negentig betaalden belastingbetalers nog steeds de hoge kapitaalkosten van enorme, oude kolen- en kerncentrales, zelfs toen kleinere, wendbare aardgascentrales begonnen op te duiken en goedkopere stroom aan te bieden, terwijl hoogspanningsleidingen zich verder uitstrekken en klanten meer keuze gaven .
De teloorgang van 'groter is altijd beter' leidde vanaf het midden van de jaren negentig tot een golf van 'herstructureringen', waarbij elektriciteitsopwekking werd losgekoppeld van andere elektriciteitsdiensten en overging op een concurrerende markt. Er werden onafhankelijke systeembeheerders (ISO's) en regionale transmissieorganisaties (RTO's) opgericht om deze groothandelsmarkten voor elektriciteit te beheren, de transactiekosten voor het communiceren van de behoeften van distributiebedrijven aan opwekkingsbedrijven te verlagen en het langeafstandstransmissienet te onderhouden.
De herstructurering raasde door ongeveer 20 staten en toen, in het begin van de jaren 2000, vond Enron plaats in Californië en kwam het proces tot stilstand, waar het vandaag nog steeds bevroren is.
Terwijl de groothandelsconcurrentie 20 staten bereikte, bereikte de concurrentie aan de detailhandel bijna geen, en slechts onvolledig. Het distributienet en de daarbij behorende diensten, die in het algemeen nog steeds als een natuurlijk monopolie worden beschouwd, werden overgelaten aan gereguleerde distributiebedrijven.
In elektriciteit zijn de voordelen van concurrentie nu groter dan de voordelen van monopolie
De regelgeving voor nutsvoorzieningen is de afgelopen tien jaar niet veel veranderd. Maar de technologie heeft. Aan de generatiekant is de druk waarmee grote basislastkolen en kerncentrales in de jaren negentig begonnen, alleen maar intenser geworden, aangezien aardgas goedkoper wordt en wind en zonne-energie erbij komen. Ondertussen hebben regelgevende mandaten op staats- en federaal niveau, geavanceerd vraagbeheer en grotere economische verschuivingen ertoe geleid dat de steeds groter wordende vraag - een belangrijk uitgangspunt van het vroege regelgevingsmodel - eindelijk is afgevlakt en zelfs begint te dalen. Een stormloop van nieuwe energiecentrales is niet meer nodig. Schaalvoordelen zijn niet langer de overheersende invloed op de elektriciteitsmarkten.
Maar misschien wel het belangrijkste is dat er een opmerkelijke golf van innovatie is geweest bij de 'distributierand' waaronder de interface tussen het net en de klant en alles 'achter de meter', waar klanten elektriciteit beheren en gebruiken.
Verschillende ontwikkelingen zijn samengekomen om tot deze innovaties te komen. Er zijn de dalende kosten van batterijen en de opkomst van plug-in elektrische voertuigen, die uitgebreide opties voor energieopslag in huis hebben. Er is de buitengewone daling van de kosten van gedistribueerde zonne-energie op residentiële en commerciële daken, waardoor de markt voor energieopwekking thuis is uitgebreid.
En bovenal is er de duizelingwekkende uitbreiding van informatie- en communicatietechnologie (ICT), die het potentieel heeft om elk aspect van de elektriciteitsvoorzieningsketen te revolutioneren. Het signaaleffect van ICT is: lagere transactiekosten — om het communiceren, coördineren en automatiseren van rasterinteracties veel gemakkelijker te maken. Het maakt een grotere en meer heterogene groep marktpartijen mogelijk, tot en met 'slimme apparaten' die de vraag verschuiven op basis van realtime prijssignalen.
Het 20e-eeuwse 'hub and spoke'-netwerk is gebouwd om groot, dom en eenrichtingsverkeer te zijn, waarbij elektriciteit wordt geproduceerd in elektriciteitscentrales in het centraal station en deze via leidingen naar de huizen en bedrijven van consumenten wordt gemorst. Het raster van de 21e eeuw (als we er ooit komen) wordt:
- modulair: het net zal in ieder geval voor een deel bestaan uit kleinere microgrids die in geval van serviceproblemen van het grotere net kunnen worden 'islanded', en voor een beperkte tijd in hun eigen stroom voorzien
- slim: sensoren en ICT-technologie zullen realtime informatie mogelijk maken over gedistribueerde opwekking, verbruik, netcongestie en mogelijke bedreigingen voor de betrouwbaarheid
- multidirectioneel: in plaats van passieve ontvangers van elektriciteit te zijn, zullen duizenden consumenten het ook opwekken, opslaan en verkopen, waardoor ze deelnemers worden op elektriciteitsmarkten - producent/consumenten, of (gag) 'prosumers'
Dat zijn een heleboel modewoorden tegelijk - ik zal ze in toekomstige berichten vollediger spellen - maar het resultaat is dat elektriciteitsservice zal evolueren van een pure goederenhandel (elektronen, gedumpt in uw huis) met een beperkt aantal deelnemers naar een bruisende markt met een breed scala aan gedifferentieerde producten en diensten, aangeboden door een breed scala aan deelnemers van elke omvang.
Dit betekent een paar dingen voor u, de consu ... sorry, prosumer. U gaat deelnemen aan deze markten, hoewel het meeste daarvan waarschijnlijk zal worden geautomatiseerd, verzorgd door uw slimme apparaten en slimme auto- en slimme energiebeheersysteem voor thuis.
En je krijgt meer keuze. U kunt precies kiezen welke afweging van kosten en betrouwbaarheid u wilt (zelfs kamer voor kamer). U kunt kiezen welk niveau van koolstofintensiteit u wilt of de geografische oorsprong van uw elektriciteit. U kunt kiezen hoeveel elektriciteit u in reserve wilt houden, in geval van serviceonderbrekingen, versus hoeveel u beschikbaar wilt stellen op spotmarkten (ook dit kan worden geautomatiseerd). U vindt elektriciteitsdiensten gecombineerd met andere diensten zoals transport. En over het algemeen bent u veerkrachtiger en beter in staat om stormen, aanvallen of andere verstoringen van de netwerkservice het hoofd te bieden.
En wie weet wat de markten nog meer kunnen bedenken als het netwerk voor iedereen openstaat, zoals internet. De grond is rijp voor allerlei innovaties die we nu niet kunnen voorspellen. Maar hier is het belangrijkste, de notengrafiek, dus ik maak het vetgedrukt:
In elektriciteit zijn schaalvoordelen niet langer houdbaar. Toetredingsdrempels zijn niet langer substantieel (behalve belemmeringen van regelgeving). De transactiekosten zijn niet meer hoog. Er is geen enkele rechtvaardiging meer voor verticale integratie of 'bundeling' van elektriciteitsdiensten, zelfs op distributieniveau .
De traditionele afweging - hoge betrouwbaarheid voor weinig innovatie - is niet langer logisch. Dankzij ICT kan de betrouwbaarheid worden gehandhaafd door slimme afstemming van derden in plaats van overbouw door één partij. En wat nu meer dan ooit nodig is, niet alleen in het voordeel van de consument, maar ook om sociale doelen zoals decarbonisatie te bereiken, is innovatie. En het beste instrument dat we kennen om tot snelle innovatie te komen, is een goed gestructureerde, goed gereguleerde, concurrerende markt.
Met andere woorden, recente technologische veranderingen pleiten ervoor om de ontvlechting van elektriciteit niet alleen op het niveau van de opwekking, maar ook op het distributieniveau af te ronden. Het is tijd om elektriciteit te openen en weer in beweging te krijgen.
Hoe zou het nut van de toekomst eruit kunnen zien als regelgevers de noodzaak om te ontvlechten serieus zouden nemen? We zullen in mijn volgende post met die netelige vraag worstelen.
