Energie is meer dan elektriciteit
Hoe andere vormen van energie de energietransitie kunnen ondersteunen
Hoe andere vormen van energie de energietransitie kunnen ondersteunen
Het elektriciteitsnet zit op steeds meer plaatsen vol. Dat beperkt uitbreiding, elektrificatie en duurzame opwek. Bij het zoeken naar oplossingen kijken we vaak opnieuw naar datzelfde elektriciteitsnet: kunnen we gebruik verschuiven, pieken verlagen of elektriciteit tijdelijk opslaan? Maar wat gebeurt er als we het energievraagstuk breder bekijken?
Er zijn meer oplossingen voor netcongestie dan het verschuiven van elektriciteitsgebruik naar rustigere momenten op de dag. Ook andere vormen van energie kunnen daarbij een rol spelen. Denk aan warmtenetten, batterijopslag, waterstof, groen methaan of energieopslag en -conversie met bijvoorbeeld ijzerbrandstof. Door deze mogelijkheden niet afzonderlijk, maar als onderdelen van één energiesysteem te beschouwen, kan nieuwe flexibiliteit ontstaan.
In het BACH-innovatieproject (Brainport Approach for a Congestion-free Holland) onderzoeken netbeheerders, kennisinstellingen en technologiebedrijven hoe elektriciteit, warmte, aardgas, waterstof en andere energiedragers als één samenhangend energiesysteem kunnen worden aangestuurd. De campus van de Technische Universiteit Eindhoven is de proeftuin voor BACH. Technolution en Phase to Phase werken binnen het project aan twee nauw verbonden vragen: waar kan systeemintegratie daadwerkelijk waarde toevoegen en hoe kan zo’n geïntegreerd energiesysteem vervolgens worden aangestuurd?
Van elektriciteitssturing naar integraal energiemanagement
De meeste oplossingen voor netcongestie richten zich momenteel op flexibiliteit binnen het elektriciteitssysteem. Bijvoorbeeld door energie-intensieve machines buiten piekuren te laten draaien of door elektrische voertuigen op te laden wanneer de zonneopwek het grootst is. Zulke maatregelen helpen, maar blijven beperkt tot het elektriciteitsnet.
BACH kiest een bredere benadering. Het project onderzoekt hoe verschillende energiedragers in samenhang kunnen worden benut voor een gebalanceerde energiehuishouding. De vraag is niet alleen hoe elektrische pieken kunnen worden verlaagd, maar hoeveel extra ruimte kan ontstaan wanneer beschikbare energie, opslag en conversiemogelijkheden gezamenlijk worden benut. Dat kan bijvoorbeeld relevant zijn op een campus, bedrijventerrein of industriële locatie waar groei of verduurzaming wordt beperkt door beschikbare netcapaciteit. Individuele installaties lossen dat probleem niet noodzakelijk op. Juist de samenhang tussen elektriciteit, warmte, opslag, conversie en bedrijfsprocessen kan nieuwe keuzemogelijkheden opleveren.
Een gebouw hoeft bijvoorbeeld niet altijd elektrisch te worden verwarmd. Wanneer op hetzelfde moment een warmtenet beschikbaar is, kan dat een betere keuze zijn. Een overschot aan elektriciteit kan misschien worden opgeslagen of worden omgezet in een andere energiedrager voor later gebruik. De beste keuze hangt altijd af van veel factoren, zoals de beschikbare netcapaciteit, technische mogelijkheden, kosten, weersverwachtingen, energievraag en uiteraard de belangen van gebruikers en netbeheerders. BACH onderzoekt hoe een overkoepelend energiemanagementsysteem al deze factoren bij elkaar kan brengen en het gebruik van verschillende energiedragers kan coördineren en optimaliseren.
De TU/e-campus als proeftuin
Op de TU/e-campus komen bestaande energiesystemen en nieuwe, experimentele technologieën samen. Naast gebouwen, laadinfrastructuur en batterijopslag gaat het onder meer om warmte-koudeopslag, technologie rond ijzerbrandstof en technieken voor de productie en opslag van alternatieve energiedragers.
Technolution ontwikkelt en valideert binnen deze omgeving samen met andere partijen een ‘multi-commodity’ energiemanagementsysteem (MC-EMS), dat de verschillende installaties en energiestromen met elkaar verbindt. Het MC-EMS moet rekening houden met de specifieke eigenschappen van iedere installatie. De uitdaging is daarbij groter dan het technisch koppelen van systemen. Een batterij reageert vrijwel direct, terwijl een gebouw, warmtenet of conversieproces een veel tragere dynamiek kent. Installaties zijn bovendien niet onbeperkt regelbaar: comfort, productie, veiligheid en andere operationele eisen stellen grenzen aan de flexibiliteit. Technolution onderzoekt hoe zo’n digitale besturingslaag rekening kan houden met die verschillen en tegelijkertijd keuzes kan maken over energiegebruik, opslag, conversie en beschikbare netruimte.
Omdat de hele TU/e-campus proeftuin is voor het BACH-project, wordt het mogelijk om verwachtingen en aannames te toetsen in de praktijk. Het project brengt theoretische modellen, software en fysieke installaties bij elkaar. Flexibiliteit die in een model aantrekkelijk lijkt, hoeft in de praktijk immers niet daadwerkelijk beschikbaar of bruikbaar te zijn.
Lokaal optimaal is niet automatisch optimaal voor het elektriciteitsnet
Het belang van de netbeheerder speelt hierbij een grote rol. De netbeheerder kijkt naar de beschikbare netcapaciteit, dreigende congestie en betrouwbaarheid van het totale elektriciteitsnet.
Een lokaal energiesysteem kan bijvoorbeeld besluiten een batterij te laden omdat dat op dat moment voordelig is. Wanneer meerdere systemen vergelijkbare beslissingen nemen, kan dat juist extra belasting veroorzaken op het elektriciteitsnet.
Technolution onderzoekt daarom binnen BACH hoe lokale energiesystemen rekening kunnen houden met de mogelijkheden en randvoorwaarden van de netbeheerder, bijvoorbeeld met capaciteitsgrenzen, prijsprikkels of andere stuursignalen. Zo ontstaat een verbinding tussen lokale energie-assets, de bedrijfsprocessen waarvoor energie nodig is en de randvoorwaarden vanuit de netbeheerder.
Van ontwerp naar operationele aansturing
Phase to Phase onderzoekt samen met de TU/e hoe de effecten van verschillende energiedragers en conversietechnieken kunnen worden gemodelleerd en hoe deze technieken kunnen worden opgeschaald. Een impactanalysetool moet inzicht bieden in de locaties waar systeemintegratie daadwerkelijk extra netcapaciteit kan ontsluiten. Daarbij worden netwerkdata, assetdata, klantprofielen en de samenhang tussen energiedragers gebruikt om mogelijke oplossingen voor specifieke knelpunten door te rekenen. Een natuurgetrouwe modellering van de nieuwere, niet-elektrische technologieën is daarbij cruciaal.
Niet iedere locatie heeft dezelfde mogelijkheden. Een oplossing die op een campus werkt, is niet automatisch geschikt voor een bedrijventerrein, woonwijk of industriële locatie. Waar Phase to Phase helpt onderzoeken waar bepaalde combinaties kansrijk zijn, richt Technolution zich op hoe zo’n geïntegreerd energiesysteem vervolgens operationeel kan worden aangestuurd. Samen verbindt dat de analyse van een energiesysteem met de praktische inzet ervan.
Onderzoeken wat werkelijk flexibiliteit oplevert
Op papier lijkt veel energiegebruik flexibel. De praktijk is weerbarstiger. Een installatie kan theoretisch regelbaar zijn, maar door opwarmtijden, nevenprocessen of operationele eisen nauwelijks bruikbare flexibiliteit bieden. Ook een technisch werkende oplossing heeft niet vanzelfsprekend een haalbare businesscase.
Juist daarom is praktijkvalidatie belangrijk. BACH moet niet alleen aantonen wat mogelijk is, maar ook zichtbaar maken waar technische, economische of organisatorische grenzen liggen.
Voor toekomstige gebruikers is dat een belangrijk onderscheid. Een batterij, warmtenet, waterstofinstallatie of andere technologie is op zichzelf nog geen oplossing voor netcongestie. De waarde ontstaat wanneer duidelijk wordt welke rol zo’n asset binnen het totale energiesysteem kan spelen.
Hoeveel ruimte zit er werkelijk in een energiesysteem?
BACH onderzoekt uiteindelijk hoeveel extra ruimte kan ontstaan wanneer verschillende energiedragers en vormen van flexibiliteit als één systeem worden bekeken. Daarmee ontstaat een ander vertrekpunt voor organisaties die tegen de grenzen van hun elektriciteitsaansluiting of lokale infrastructuur aanlopen.
De vraag hoeft dan niet uitsluitend te zijn: hoe krijgen we meer elektriciteitscapaciteit? Een minstens zo relevante vraag is: welke energie-infrastructuur en flexibiliteit hebben we al, en hoe kunnen we die gezamenlijk beter benutten?
Voor campussen, bedrijventerreinen, industriële locaties en andere complexe energiesystemen kan die bredere blik nieuwe oplossingsrichtingen zichtbaar maken. Binnen BACH onderzoeken, modelleren, bouwen en valideren Technolution en Phase to Phase die samenhang in de praktijk. Zo ontstaat steeds beter inzicht in wat werkelijk toepasbaar is wanneer bestaande oplossingen niet meer volstaan.
Over BACH
In het BACH-project werken TU/e, Alliander, Enexis, Stedin, Technolution, Phase to Phase, Zympler, DENS, Ennatuurlijk, Power to Power en RIFT samen aan een geïntegreerd energiesysteem. De TU/e-campus dient als living lab voor de ontwikkeling en validatie van de aanpak.
