De energietransitie lijkt stilaan onomkeerbaar. Fossiele energie – olie, gas en steenkool – wordt stelselmatig uitgefaseerd en vervangen door elektrische energie, al dan niet hernieuwbaar. In hoog tempo worden zonnepanelen geplaatst en warmtepompen geïnstalleerd. Gebouwen worden van het gasnet gehaald en ons wagenpark wordt elektrisch.
Risico op congestie
Dat is zonder meer een fantastische ontwikkeling, die onze steden, onze gebouwen en onze auto’s schoner en stiller maken. Maar ze stellen netbeheerders ook voor belangrijke nieuwe uitdagingen. Hun infrastructuur, het lokale energienet, kan de enorme toename van elektriciteitsconsumptie simpelweg niet aan. Niet alleen neemt de vraag toe omdat er meer elektriciteit verbruikt wordt, iedereen begint ook elektriciteit te produceren. Het tijdperk van de zogenaamde prosument is aangebroken.
Daarnaast is elektrische energie – in tegenstelling tot gas of olie – moeilijk op te slaan en moet de afname van elektriciteit dus altijd in balans zijn met de productie ervan. Dat stelde vroeger nooit problemen. Maar vandaag maken lokale opwekkers zoals zonnepanelen en windmolens het complexer omdat er nu ook energie terug geleverd wordt op moeilijk planbare momenten. Waar het voorheen enkel van elektriciteitscentrale naar afnemer werd gestuurd, vindt er nu ook lokale productie en afname plaats.
Vraag en aanbod afstemmen
Er is dan ook steeds meer nood aan een systeem waarin de afstemming tussen vraag en aanbod van energie goed geregeld wordt. Waarbij iedereen energie kan produceren en afnemen op momenten dat het goed uitkomt en de prijs gunstig is. Een slim en flexibel energiesysteem is geen overbodige luxe, maar een noodzakelijk onderdeel van de energietransitie die nu gaande is.
Sommigen vrezen dat enorme investeringen nodig zullen zijn om het net geschikt te maken voor de toekomst. Die investeringen zullen deels onvermijdelijk zijn, maar toch zie ik nog heel wat onbenut potentieel in bestaande systemen en infrastructuur om de onbalans op de energiemarkt en de congestie van het net tegen te gaan.
Smart grids
In Brussel is Priva bijvoorbeeld betrokken bij het uittekenen van een project waarin een aantal gebouwen – zowel woningen als kantoren – in een bepaalde wijk samen een smart grid vormen. Ze krijgen niet alleen energie aangeleverd, maar leveren ook zelf terug. “We creëren er een systeem waarbij de installaties in de verschillende gebouwen flexibel mee bewegen met de beschikbaarheid van energie.
Eenvoudig gesteld: een gebouw moet tot 20 graden verwarmd worden en gebruikt daarvoor een warmtepomp die gevoed wordt door elektriciteit uit het lokale net of de zonnepanelen (wanneer de zon schijnt). Nu willen toevallig ook alle andere gebouwen in dit net op hetzelfde moment gaan verwarmen met elektrische warmtepompen en dreigt er congestie te ontstaan. Dat wordt voorkomen door alle gebouwen net wat minder snel op te warmen, bepaalde gebouwen voorrang te geven, gebruik te maken van thermische buffers of gewoon even te wachten tot de zon gaat schijnen en er zonne-energie van de panelen beschikbaar komt.
In dit voorbeeld functioneren de gebouwen en bij uitbreiding ook hun installaties als een soort batterij die (thermische) energie opslaan. Tijdens de recente hittegolf zullen mensen zeker gemerkt hebben dat dat wel degelijk kan. De warmte zit fysiek opgeslagen in muren, vloeren en zelfs leidingen en toestellen. Vervelend wanneer je je huis wil afkoelen tijdens een warme zomernacht, maar bijzonder handig als je flexibel wil inspelen op de beschikbare energie. Want waarom zou je je kantoorgebouw op zondagmiddag, wanneer de zon schijnt en de zonnepanelen volop energie produceren, niet al op voorhand kunnen verwarmen zodat je niet moet beginnen stoken wanneer de energie op z’n duurst is op maandagmorgen?
Financiële incentives
Het financiële aspect speelt hier uiteraard een belangrijke rol. Waarom zou je solidair zijn en wachten om je gebouw te verwarmen om het collectieve net te ontlasten? Precies, als je daar ook financieel voordeel mee kan doen. Wanneer je bijvoorbeeld in een systeem kunt stappen waarin je een vergoeding ontvangt wanneer je flexibel meebeweegt binnen dit energiesysteem. Variabele energieprijzen vormen op die manier een balancerende factor die de grilligheid van de elektriciteitsnetten kan temperen.
Dit is overigens alles behalve toekomstmuziek. In Nederland bestaat er bijvoorbeeld al vele jaren een marktsysteem voor het oplossen van onbalans en congestie op landelijk niveau. Daar worden nu steeds meer assets en handelssystemen aan toegevoegd om de flexibiliteit in de markt optimaal te benutten.
Data nodig voor slimme aansturing
Daarnaast komt een deel van de oplossing ook uit technologische hoek. Om dit soort systemen te laten functioneren heb je heel wat data nodig: hoeveel energie is precies nodig om het gebouw op de juiste temperatuur te krijgen? Wanneer moet het verwarmd worden? Hoe snel koelt het gebouw af? Hoe snel warmt het op? Zal er genoeg zon zijn om de warmtepomp aan te sturen? Wat zal de prijs zijn om elektriciteit aan te kopen?
Onze eigen ‘slimme schaakmeester’ (https://www.linkedin.com/pulse/zet-uw-gebouw-schaakmat-met-een-zelflerende-frank-visscher/)ecoBuilding maakt gebruik van algoritmes en machine learning om klimaatsystemen vanuit de cloud aan te sturen. Het systeem maakt in elke situatie de meest optimale keuze en neemt alle mogelijke factoren mee in rekening: het thermische gedrag van het gebouw, weersinvloeden, energieprijzen, beschikbare energiebronnen, installaties en transportsystemen.
Het uitgangspunt is altijd het realiseren van het juiste comfort voor de gebruiker, maar dankzij de intelligentie in het systeem blijft er binnen die doelstelling voldoende ruimte om flexibel in te spelen op de energie die op dat moment beschikbaar is en daar ook financieel voordeel mee te behalen.
Op die manier worden slimme gebouwen een belangrijk onderdeel van de energietransitie die we doormaken. Als energieconsumenten, producenten en als ‘opvangnet’ bij congestie- of balans problemen.
Dit artikel is in september 2020 door Frank Visscher geschreven en gepubliceerd op linked in
