Nieuwe kabels alleen zijn niet de oplossing

Op een met netcongestie kampend bedrijventerrein in Alkmaar plukt een technische groothandel de vruchten van een eigen ‘microgrid’, dat slimmer gebruik van de beschikbare capaciteit mogelijk maakt. Ook voor kleinere ondernemingen die tegen de grenzen van hun aansluiting aanlopen, gloort er hoop.

Op een bedrijventerrein aan de zuidkant van Alkmaar staan twee rijen van elk vier meer dan manshoge batterijkasten. Ernaast staat een nieuw gebouwtje dat met zijn zwarte, houten gevel aan de ene kant en de grote glaspartijen aan de andere niet zou misstaan op een Veluws bungalowpark. Binnen vullen schakelkasten en andere hardware een volledige wand, met een enorm beeldscherm vol grafieken er pal tegenover. Thijs Wichers, business development manager bij Schneider Electric wijst op een klein apparaat dat nauwelijks opvalt tussen alle knipperende elektronica. ‘Dit hier is het brein van het hele systeem’, zegt hij.

Lang hebben we gedacht dat netcongestie alleen kon worden opgelost door méér kabels en méér transformatorstations te bouwen. Maar we kunnen ook slimmer omgaan met vraag en aanbod. Dat is precies wat Solar Nederland hier doet. De technische groothandel voor installateurs bouwde met energietechnologieconcern Schneider Electric een energiesysteem waarin zonnepanelen, batterijen, warmtepompen, laadpalen en gebouwinstallaties continu op elkaar worden afgestemd. Het systeem voorspelt wanneer energie goedkoop is, wanneer de zon gaat schijnen en wanneer het gebouw veel elektriciteit nodig zal hebben. Vervolgens bepaalt de software automatisch wanneer de batterijen moeten laden of ontladen.

De aanleiding was urgent. Solar wilde zijn distributiecentrum uitbreiden, meer laadpalen plaatsen en overstappen op warmtepompen, maar liep tegen de grenzen van de bestaande aansluiting aan. ‘Wij hebben bij de netbeheerder hier een gecontracteerd vermogen van vijfhonderd kilowatt’, vertelt Martin Kiene, manager sustainability & strategy bij Solar Nederland. ‘Maar door de uitbreiding van het pand en de verduurzaming hadden we eigenlijk veel meer capaciteit nodig.’

Tegelijkertijd kwamen op het dak van het nieuwe distributiecentrum ruim 2100 zonnepanelen te liggen. Op zonnige dagen bleek terugleveren aan het net echter nauwelijks nog mogelijk. ‘We moesten de omvormers soms uitschakelen’, zegt Kiene. ‘Dat voelde niet goed. We wekten duurzame energie op, maar konden er vaak niets mee.’

Slim systeem

De situatie in Alkmaar staat niet op zichzelf. Het elektriciteitsnet is oorspronkelijk ontworpen voor een beperkt aantal grote energiecentrales die stroom leveren aan bedrijven en huishoudens. Tegenwoordig produceren ook woningen, bedrijven, windparken en zonneparken elektriciteit. ‘We gebruiken hetzelfde netwerk nu ineens in twee richtingen: voor transport van elektriciteit die we opwekken én die we afnemen’, zegt Wichers.

Daardoor ontstaan steeds vaker lokaal knelpunten. Netbeheerders investeren miljarden in uitbreiding van het elektriciteitsnet, maar volgens Wichers ligt een deel van de oplossing in slimmer gebruik van de bestaande capaciteit. Daarbij kan een microgrid helpen.

In Alkmaar meten honderden sensoren continu hoeveel elektriciteit het enorme pand van Solar verbruikt, hoeveel zonne-energie er beschikbaar is en hoeveel energie in de batterijen is opgeslagen. Die informatie wordt gecombineerd met weersverwachtingen en actuele stroomprijzen, waarop het brein van het grid – in dat onopvallende kastje tussen al het knipperende hardwaregeweld – besluit wat slim is.

Kort na ingebruikname zag Solar daar al een voorbeeld van. ‘Op een nacht begon het systeem ineens grote hoeveelheden stroom uit het net te halen’, vertelt Wichers. ‘De volgende dag zou het koud worden en de software verwachtte veel vraag van de warmtepompen. Tegelijk zag het systeem dat de stroom ’s nachts goedkoop was. Dus besloot het de batterijen alvast op te laden.’

Voor medewerkers leek dat aanvankelijk vreemd. Waarom elektriciteit inkopen op een moment dat het gebouw nauwelijks energie gebruikt? De volgende dag werd duidelijk waarom dat toch verstandig was: de warmtepompen draaiden grotendeels op eerder opgeslagen stroom en de piekbelasting op het net bleef beperkt. ‘Een batterij is slechts één onderdeel van het microgrid’, zegt Wichers. ‘De software stemt opwekking, opslag en verbruik continu op elkaar af.’

Terugverdientijd

De betrokken partijen zijn enthousiast over de resultaten. Op piekmomenten verbruikt het gebouw van Solar Nederland ongeveer negenhonderd kilowatt, terwijl de netaansluiting officieel slechts vijfhonderd kilowatt bedraagt. Het verschil wordt geleverd door de eigen zonnepanelen en batterijen. ‘Daardoor konden we uitbreiden zonder dat de aansluiting hoefde te worden verzwaard’, zegt Kiene. ‘En dat is in een gebied met netcongestie ontzettend waardevol.’

In totaal investeerde Solar een fors bedrag in het systeem – hoe hoog precies, dat wil Kiene liever niet in het artikel. Daarin zijn onder meer de batterijen, software, meetapparatuur, warmtepompen en systeemintegratie opgenomen. Volgens Kiene bedraagt de terugverdientijd ongeveer zes jaar. In het eerste kwartaal van dit jaar hoefde Solar volgens Schneider Electric 58 procent minder energie in te kopen dan in dezelfde periode een jaar eerder. Dat leverde een financiële besparing op van ongeveer 68.000 euro en een vermeden uitstoot van circa 85 ton CO2.

Opvallend genoeg steeg het totale elektriciteitsverbruik juist. ‘We zijn grotendeels overgestapt op elektrische warmtepompen’, zegt Kiene. ‘Dankzij efficiënter gebruik van energie en slim gekozen inkoopmomenten daalden de totale energiekosten toch.’

Energiemanagement

Voor veel mkb-bedrijven blijft een microgrid van deze omvang echter buiten bereik, terwijl ze goeddeels met dezelfde problematiek kampen. Dat bracht Koen Mulders ertoe een eenvoudiger alternatief te ontwikkelen. De voormalige Philips-ingenieur is medeoprichter en ceo van Currentt, een tech-startup op het Amsterdam Science Park die lokale energiemanagementsystemen ontwikkelt.

Waar microgrids vooral interessant zijn voor grote gebouwen en distributiecentra die een investering over meerdere jaren kunnen uitsmeren, daar richt Currentt zich op mkb-bedrijven, woningcorporaties en huishoudens. ‘Veel ondernemers ontdekken pas dat ze een probleem hebben wanneer ze er daadwerkelijk tegenaan lopen’, zegt Mulders. ‘Ze willen groeien, laadpalen plaatsen, overstappen op elektrische bedrijfswagens of een warmtepomp installeren, en komen er dan achter dat hun aansluiting de beperkende factor is.’

Volgens hem ligt het probleem vaak niet bij een structureel tekort aan capaciteit, maar bij het ontbreken van inzicht en slimme sturing. ‘De meeste mkb’ers gebruiken hun aansluiting maar op een paar momenten volledig. De rest van de tijd is er juist veel ruimte beschikbaar.’ Hij vergelijkt het met een snelweg. Tijdens de spits ontstaan files, maar dat betekent niet dat de weg de hele dag vol staat.

Het hart van de oplossing van Currentt is een apparaat in de meterkast: de Navigator. Die verzamelt gegevens van laadpalen, zonnepanelen, batterijen, warmtepompen en andere installaties en maakt zichtbaar wanneer pieken ontstaan.

‘Vaak zijn er per week maar een paar momenten van misschien een kwartier die het probleem veroorzaken’, zegt Mulders. ‘Als je die kunt verschuiven of afvlakken, dan creëer je ineens veel extra bruikbare capaciteit binnen dezelfde aansluiting.’

Dat gebeurt deels door inzicht en automatische sturing. Laadpalen kunnen later beginnen met laden, warmtepompen tijdelijk minder vermogen gebruiken en batterijen kunnen pieken opvangen, de opwek van zonnepanelen kan real time worden aangepast op het actuele gebruik. ‘De beslissingen worden genomen op basis van parameters die je zelf instelt en bijvoorbeeld op basis van de dynamische energieprijzen’, benadrukt Mulders. Soms gaat het daarbij zelfs om secondewerk.

Currentt is inmiddels aan het opschalen. Zo zijn er gesprekken met woningcorporaties en bouwbedrijven, om ook die te overtuigen van het nut van deze oplossing. Daarbij helpt dat Mulders begin van de zomer uit handen van staatsecretaris Jo-Annes de Bat van Klimaat en Groene Groei een prijs in ontvangst mocht nemen bij de landelijke Netcongestie MKB Innovatie Competitie.

Cloud of lokaal

Hoewel de schaal verschilt, illustreren beide systemen dezelfde ontwikkeling. Op zonnige middagen ontstaan terugleverpieken, terwijl in de avond de vraag juist sterk toeneemt. Het wordt daardoor steeds belangrijker om vraag, aanbod en opslag op elkaar af te stemmen. ‘Het gaat steeds minder om koperen stroomkabels, en steeds meer om software’, zegt Wichers.

Tussen beide systemen bestaan intussen ook belangrijke technische verschillen. Schneider Electric verwerkt energiedata in een cloud-omgeving waarin verbruik, weersverwachtingen en marktprijzen samenkomen, al kan het grid zonder al die extra data en algoritmen ook draaien met een lokaal systeem. Currentt verwerkt gegevens juist allemaal lokaal in de meterkast. Volgens Mulders levert dat voordelen: het is een stuk sneller, het is betrouwbaarder (want zelfs zonder verbinding werkt het) en vanuit het oogpunt van cybersecurity is het een stuk veiliger. ‘Als je het energiemanagement volledig via de cloud laat lopen, moet alles eerst naar buiten en vervolgens weer terug naar het gebouw. Wij wilden dat voorkomen.’

Energiehubs

Op het Alkmaarse bedrijventerrein wordt nagedacht over een energiehub waarin bedrijven lokaal energie uitwisselen. Daarin kunnen het microgrid van Solar, de zonnepanelen van het nabijgelegen AFAS Stadion en de afvalenergiecentrale om de hoek een rol spelen. De potentie is groot, maar de ontwikkeling verloopt langzaam. Voor bedrijven die nu tegen netcongestie aanlopen, bieden energiemanagementsystemen vaak sneller uitkomst. Ook netbeheerders kijken steeds nadrukkelijker naar flexibiliteit als aanvulling op netuitbreiding. Niet iedere extra kilowatt vraagt immers direct om nieuwe infrastructuur.

Dat verandert ook het werk van ingenieurs. Waar vroeger vooral werd gerekend aan transformatoren, kabels en schakelinstallaties, daar zijn software, algoritmen en dataverwerking nu minstens zo belangrijk.

In Alkmaar draait het systeem inmiddels op een cloudplatform dat voortdurend het energiegebruik van het gebouw volgt. ‘Het is een zelflerend systeem’, zegt Wichers. ‘Hoe langer het draait, hoe beter het begrijpt hoe een gebouw zich gedraagt.’

Dat brengt ook nieuwe uitdagingen met zich mee. In de eerste weken na de ingebruikname moest het systeem soms echt nog ‘leren’ om de juiste keuzen te maken of ontstonden er problemen na software-updates. ‘Dan merk je ineens hoe afhankelijk het energiesysteem van IT wordt’, zegt Kiene.

Cybersecurity speelt daarbij een steeds grotere rol. ‘We bouwden meerdere beveiligingslagen in’, zegt Wichers. ‘Van versleutelde communicatie tot voldoen aan de nieuwe Europese CybersecurityAct, betrouwbaarheid en veiligheid van data van onze klanten staan voorop.’

Hoewel het systeem pas enkele maanden operationeel is, denkt Solar al na over verdere uitbreiding. Op het terrein is ruimte voor een windturbine, terwijl ook verruiming van de batterijcapaciteit wordt onderzocht. ‘We willen uiteindelijk zo autonoom mogelijk kunnen draaien’, zegt Kiene.