Smarter Energy; Besparen niet het enige doel

Het probleem:

Met de transitie naar een veelal elektrisch en duurzaam energiesysteem creëren we nieuwe problemen. Bij veel wind of zon is er een overvloed aan energie waar niet altijd behoefte aan is. Energie is voor consumenten en bedrijven gewoon een vanzelfsprekendheid. Een commodity. We gaan ervan uit dat als we de wasmachine aanzetten, er op dat moment gewoon stroom is. Als onze zonnepanelen elektriciteit produceren willen we het gewoon op dat moment aan het net kunnen terug leveren. Maar op dat moment schijnt de zon overal en produceren dus alle panelen elektriciteit. De vraag of anderen onze stroom dan willen afnemen en de vraag of de kabels van het stroomnet en de trafo’s wellicht niet krachtig genoeg zijn lijkt dan niet ons probleem. Maar dat is het natuurlijk wel, het is een collectief probleem. Investeringen in het energienet die nodig zijn om deze transitie mogelijk te maken zijn enorm. En als het alleen een financieel probleem was konden we het oplossen. Maar er is ook een enorme krapte op de arbeidsmarkt voor technisch personeel en grondstoffen om deze transitie mogelijk te maken zijn schaars. De almaar toenemende vraag naar elektriciteit als gevolg onder andere van e-mobility en warmtepompen maakt het het nog urgenter.

Duurzaam energiesysteem vraagt om integrale oplossingen

Naast het fysiek uitbreiden van ons energienet gaan we ook naar een meer flexibel energiesysteem. Daarbij moeten we op zoek naar mogelijkheden voor opslag en dynamisch gebruik. Het liefst zo duurzaam mogelijk. Dus zonder dat de consument daar last van heeft en met zo min mogelijk gebruik van kobalt, lithium of andere schaarse en vervuilende aardmetalen. Het is goed daarbij zo veel mogelijk integraal te kijken. Niet één oplossing of techniek, maar de energietransitie vraagt om een integrale benadering met een mix aan oplossingen en technieken die zorgen voor een optimale productie van energie, transport, opslag én consumptie. Concreet vraagt het om zuinig én slim gebruik van energie welke is afgestemd op de mogelijkheden van het transportnet en de beschikbaarheid van duurzame energie zoals zon en wind. En iedere vorm van energieopslag die we aan dat proces toe kunnen voegen vergroot de flexibiliteit en daarmee de mogelijkheden tot uitbreiding.

De potentie van gebouwen:

Niet alle oplossingen vragen om grote investeringen of zijn technologisch complex. Soms zitten we bovenop een kans zonder het zelf in de gaten te hebben. De gebouwen waarin we werken, recreëren of wonen bieden op zichzelf een enorme potentie voor efficiency en opslag. Gebouwen zijn eigenlijk grote thermische energiebuffers. Je stopt er warmte in, en deze wordt binnen de muren van het gebouw opgeslagen, net zo lang tot deze langzaam weer via de gevel weg sijpelt. Hoe beter het gebouw geïsoleerd is, hoe meer capaciteit ‘de batterij’. Wanneer we gebouwen verwarmen of koelen met elektrische warmtepompen en koelmachines, dan biedt dit enorme kansen. Een warmtepomp zet immers elektriciteit om in warmte en deze warmte wordt vervolgens opgeslagen in het gebouw. Het gebouw wordt een ‘thermische batterij’ en indirect dus een elektrische batterij. Een welkome buffer in ons energiesysteem.

Technologie als enabler voor het integrale systeem

Ons energiesysteem wordt steeds complexer. Een goede besturing van dat systeem is essentieel en kan gedaan worden door technologie en algoritmes. Wanneer de energievraag kan worden voorspeld, dan kan de productie daarop worden afgestemd. Wanneer algoritmes weten welke opslagmogelijkheden er zijn, dan kunnen ze die inzetten om overproductie op te slaan, of energie aan te roepen als er vraag is. Het klinkt simpel en dat is het feitelijk ook.

Energie optimaliseren vanuit de ecoBuilding Digital Twin

Priva heeft met ecoBuilding jaren gewerkt aan de ontwikkeling van bovengenoemde technologie. Het wordt sinds jaren succesvol ingezet voor gebouwen en energienetten maar ook in de glastuinbouw, een sector die valt of staat bij de beschikbaarheid en optimale sturing van energie. Het werkt met een zogenaamde ‘Digital twin’, een virtueel kopie van een gebouw of energienet. Algoritmes berekenen vervolgens de optimale inzet van (thermische) energie 24 uur voorruit waarbij onder andere rekening wordt gehouden met gebouwgebruik, duurzame energie, zonnestraling, opslag en beschikbaarheid. Het optimum is dan energie gebruiken op de juiste momenten en zo efficiënt mogelijk. Dus energiebesparing én (duurzame) energie zo effectief mogelijk inzetten.

Hieronder een actueel voorbeeldgebouw dat 24/7 voorspellend door de algoritmes van ecoBuilding wordt aangestuurd. Randvoorwaarde zijn de comfortdefinities van de gebruiker. In dit geval minimaal 21C en maximaal 23C tijdens kantoortijden (onderste grafiek). Hiervoor heeft het systeem onder andere een warmtepomp tot haar beschikking (3e grafiek van boven). Elektriciteit kan worden ingekocht van het energienet (1e grafiek, op basis van dynamische prijzen*). Of gebruikt worden vanuit de productie van eigen zonnepanelen (2e grafiek van boven). Het optimum wordt berekend door onder andere te kijken naar de inkoopprijs van elektriciteit, de beschikbaarheid van energie uit de zonnepanelen, de accumulatie van het gebouw en de warmte die het gebouw gratis van de zon ontvangt.

*Dynamische energieprijzen

Dynamische energieprijzen zijn prijzen voor elektriciteit die per uur verschillen. Het is een landelijke (EPEX-NL) markt waarbij energie verhandeld wordt. De prijzen zijn laag bij een overschot (meestal bij veel wind- of zonenergie) en hoog bij een tekort (meestal tijdens piek uren in de ochtend en namiddag). Door bij een overschot het gebouw een beetje extra te verwarmen en bij tekort dit juist niet te doen beweegt het gebouw mee met de vraag- en aanbod het dynamische energienet. Het gebouw wordt een ‘thermische batterij’ die meehelpt het energienet in evenwicht te houden. Hiermee komt er dus meer capaciteit vrij, zijn er minder verzwaringen van het energienet nodig en helpt het gebouw mee om de transitie naar duurzame energie mogelijk te maken. En daarnaast wordt de energierekening lager doordat er op goedkope momenten ingekocht wordt. Een echte win/win.

Dit artikel is maart 2023 geschreven door Frank Visscher en gepliceerd op Linkedin