Categorie archief: Smart grid

Software stuurt honderden warmtepompen in Haags appartementencomplex slim aan

In de Haagse nieuwbouwwijk Ypenburg verrijst appartementencomplex Couperus. Alle 288 woningen in dit complex krijgen een individuele warmtepomp, die straks deel uit maakt van een slim energienet. De pompen worden aangestuurd door lokale intelligente software, die rekening houdt met netcapaciteit en het aanbod van stroom. Deze automatische vraagsturing moet leiden tot lagere pieklasten.

Door Tijdo van der Zee

“Een belangrijke dag. Dit wordt namelijk het grootste slimme net met warmtepompen in Nederland”, zegt Jeroen de Swart, directeur van netbeheerder Stedin op de winderige zesde verdieping van complex Couperus, in een ruimte die over twee jaar een luxe loft zal zijn. Het appartementencomplex wordt gebouwd in Ypenburg, een nieuwbouwwijk in het oosten van Den Haag, in een oksel van het knooppunt Prins Clausplein. De wijk heeft zich ontwikkeld tot een soort proeftuin voor duurzame technieken en Couperus misstaat hier dan ook niet.

Het appartementencomplex telt straks 46 koopwoningen, 86 sociale huurwoningen en 156 vrije sector huurwoningen en allemaal zijn ze verstoken van een gasaansluiting. Warm tapwater en verwarming: het moet allemaal komen van 288 individuele warmtepompen van Itho Daalderop. Die pompen verwarmen aardwarmte van rond de 9°C uit ongeveer 145 warmte/koude-opslag (WKO)-putten.

Als de stroomvragende warmtepompen straks allemaal tegelijk gaan draaien, bijvoorbeeld ’s ochtends, wanneer de mensen opstaan, of wanneer men thuis komt van het werk, dan zorgt dat voor een behoorlijke pieklast. En op die pieklast moet het elektriciteitsnet zijn berekend. Voor die paar uurtjes topdrukte moeten dus dikkere kabels worden aangelegd. “De energievoorziening in Nederland wordt veel decentraler. Wij anticiperen daarop door de vraag te gaan sturen. Zo kunnen we voorkomen dat we overal dikke kabels moeten aanleggen”, zegt De Swart.

Bij het project in Ypenburg is men echter nog niet zover. Dat moet wel de nodige informatie opleveren om die dunnere kabels in de toekomst mogelijk te maken. Maar voor nu loopt liever niemand nog risico en wordt het systeem uitgelegd met kabels van een dikte die nodig zou zijn zonder vraagsturing.

Als het complex in 2013 is opgeleverd, zijn alle 288 warmtepompen gekoppeld aan energiemanagementsoftware van TNO, de Powermatcher, ontwikkeld in de stal van ECN, maar sinds april in bezit van TNO (zie kader). De Powermatcher kan de warmtepompen om beurten aanzetten. “We zorgen ervoor dat de gewenste temperatuur wordt bereikt, maar zetten de pompen op andere momenten aan de standaard thermostaatregeling dat zou doen”, zegt Koen Kok, onderzoeker bij TNO Smart Electricity Grids.

Warmtepompen, zo legt Kok uit, zijn hiervoor heel geschikt, omdat het effect van warmtepompen trager is en langer duurt dan bijvoorbeeld het aan of uit zetten van een lamp. “Bewoners merken er niks van.” Kok benadrukt dat bewoners te allen tijde de controle over het systeem kunnen overnemen. Dus wie even wat extra warmte wil, kan zelf aan de knop draaien. “Het bewonerscomfort staat voorop. Individuele bediening blijft altijd mogelijk.”

Maar ook aan de aanbodkant wordt slimheid ingebouwd. Omdat het de ene keer harder waait dan de andere, heeft Eneco de ene keer ook meer stroom in de aanbieding dan de andere keer. Op momenten dat het stroomaanbod groot is, en de stroomprijs dus laag, kan Eneco het smart grid in het appartementencomplex een signaal geven om de warmtepompen aan te schakelen als dit kan. Het is de Powermatcher van TNO die dit gaat regelen. “Aan de aanbodkant werken we met prikkels die eventueel vertaald kunnen worden in prijsprikkels”, zegt projectleider Laura Laméris, van ontwikkelaar Ceres Projecten.

Dat betekent dat die prikkels zich in ieder geval voorlopig nog niet vertalen in een lagere energierekening van bewoners. “Een pepernotenprijs”, noemt Kok de prikkel. Deze leidt wel tot actie bij de warmtepomp, maar niet tot een andere prijs. Volgens Kok kan de Powermatcher die prijsvariatie overigens al wel verzorgen en een ander proefproject waar hij nog niet over wil uitweiden moet dit binnenkort gaan aantonen.

Het consortium heeft een subsidieaanvraag -voor welk bedrag, dat maken de partijen niet bekend- ingediend bij Economische Zaken, Landbouw en Innovatie (EL&I) voor de regeling Proeftuinen Intelligente Netten. Als deze aanvraag wordt ingewilligd, wordt het project nog verder uitgebouwd. Dan worden namelijk ook bewoners bij het slimme net betrokken, via bijvoorbeeld energiedisplays, zegt TNO-onderzoeker Kok, en kunnen behalve de warmtepompen ook andere apparaten als wasmachines worden ‘ingeplugt’. Maar, zo beweert Laméris, het eerste deel van het project -aansturing van warmtepompen en afname van stroom op basis van prijsprikkels- gaat sowieso door. “Subsidie of niet.”

Het appartementencomplex Couperus staat nog in de steigers. En dat komt goed uit, want het slimme net is nog verre van uitontwikkeld. Laméris: “Dat gaat de komende tijd gebeuren, in een laboratoriumopstelling.”

Powermatcher is nu smart grid-icoon van TNOHet consortium dat het slimme net in Couperus gaat bouwen is al in oktober vorig jaar opgericht. Het bestaat nu uit Eneco, projectontwikkelaar Ceres Projecten, gebouwbeheerder Vestia Noordorp, warmtepompenleverancier Itho Daalderop, Provincie Zuid-Holland, TNO, IBM en Stichting Woonformatie Ypenburg. Maar in oktober was onderzoekscentrum ECN nog van de partij en was TNO nergens te bekennen.

Dit heeft alles te maken met het wegvallen van EUR 8 mln overheidssubsidie voor ECN eind vorig jaar en de daarop volgende overname van de smart grid-afdeling door TNO. In die afdeling werd ook de Powermatcher ontwikkeld, die in het smart grid-project in Hoogkerk voor het eerst werd ingezet en nu in Ypenburg voor de tweede keer z’n waarde zal moeten bewijzen. Volgens Koen Kok van TNO zal de techniek de komende tijd op meer plekken opduiken. “We zijn nu met zo’n vijf consortia bezig om de Powermatcher te introduceren en wij dingen met een deel van deze consortia mee naar de subsidie voor slimme netten.”

Verschenen in Energeia, 21 september 2011

Huishoudens op Deens eiland Bornholm treden toe tot de balanceringsmarkt

Hoe kunnen huishoudens real time bijdragen aan balancering van het elektriciteitsnet? Laat ze toe op de balanceringsmarkt. Makkelijker gezegd dan gedaan, maar op het Deense eiland Bornholm gaan ze het proberen. En de Powermatcher van TNO vormt het hart van het grootschalige demonstratieproject.

Door Tijdo van der Zee

“Spelen in de toekomst”, noemt Koen Kok, senior onderzoeker bij TNO het project op Bornholm. “De energievoorziening op het eiland is namelijk voor meer dan 50% duurzaam.” Een ideale locatie dus om te testen hoe efficiënt gereageerd kan worden op grote fluctuaties in het duurzame energie aanbod. Kok presenteerde het project donderdag tijdens het congres Metering & Billing CRM Europe 2011 in de Rai in Amsterdam.

In Denemarken zijn stabiliteitsproblemen in het net door grote hoeveelheden duurzame energie geen toekomstscenario. Het aandeel windenergie groeide vanaf eind jaren ’80 van de vorige eeuw exponentieel tot ongeveer 20% van de nationale stroomproductie in 2003. Maar in de jaren die daarop volgden zijn er in het Scandinavische land nauwelijks windmolens bijgekomen. Bewust. Het elektriciteitsnet kon het niet aan. Er waren bijvoorbeeld problemen met de beveiligingssystemen van windparken. Die schakelen een park van het net af als een probleem in het net wordt gedetecteerd. “In een situatie met weinig windenergie is dat een goede reactie, maar in een systeem met veel windenergie wil je juist dat zo’n park zijn bijdrage blijft leveren. Deze en andere problemen hebben ze inmiddels opgelost door de beveiligingssystemen aan te passen”, zegt Kok. Met als gevolg dat Denemarken zich nu ten doel heeft gesteld om 50% van de elektriciteit uit wind te halen en sinds vorig jaar weer stevig door bouwt.

Al die windenergie vereist wel de nodige balanceringskunst van de Deense hoogspanningsnetbeheerder Energinet.dk. Die moet er namelijk voor zorgen dat er net zoveel elektriciteit het net in gaat als dat er uit gehaald wordt. Dat gebeurt op de balanceringsmarkt. Energinet.dk kijkt elk kwartier hoeveel stroom het net in of uit moet om de balans in orde te houden en grote industriële bedrijven kunnen dan voor een bepaald tarief extra inkopen, of energiebedrijven kunnen hun centrales voor een korte tijd wat harder laten draaien.

Individuele huishoudens of kleinere bedrijven kunnen niet mee doen in dit systeem, omdat ze maar zo weinig energie gebruiken of opwekken met hun (micro-)WKK. Energinet.dk hanteert zelf een drempelwaarde. Alle biedingen onder de 10 MW doen niet mee op de balanceringsmarkt. Toch is dat zonde, omdat huishoudens in theorie met z’n allen flinke dempende werking kunnen hebben op uitschieters in het elektriciteitsnet. Met die gedachte in het achterhoofd wordt nu het slim-netproject op Bornholm opgezet.

Belangrijk onderdeel van het project is de Powermatcher van TNO. In Nederland heeft deze technologie nu enige tijd kunnen proefdraaien in een project met ongeveer 30 huishoudens in Hoogkerk, provincie Groningen. Daar stuurt de Powermatcher warmtepompen en HRE-ketels aan en slaat elektriciteit op in batterijen van elektrische auto’s, al naar gelang er een overschot of juist een tekort is aan duurzame elektriciteit van zonnepanelen en een windmolen. Welk apparaat wanneer aanslaat, wordt bepaald aan de hand van prijsprikkels. Bij een bepaalde prijs, die tot stand komt tussen vraag en aanbod, krijgt het apparaat het sein te gaan werken.

In Hoogkerk is die prijs is niet een echte prijs, die klanten terugzien op hun energierekening. Tot nu toe werkt TNO met een “pepernotenprijs”, zoals onderzoeker Koen Kok dat noemt. Daar komt in Bornholm verandering in, een belangrijke stap, volgens Kok. “In feite is de Powermatcher een energiemanagementsysteem”, zegt Kok, “en daar komt nu een systeem bij dat op basis van prijsdata en gebruiksgegevens deze variabele prijs ook echt met de klant gaat afrekenen.” Hoe gaat dat in zijn werk? Bij de klant meet een digitale elektriciteitsmeter iedere 5 minuten het verbruik. Een centraal systeem bij Øestkraft, de grootste energieleverancier op Bornholm, verzamelt deze data en verwerkt deze tot een rekening voor de klant. Via deze rekening wordt per 5 minuten het gebruik afgerekend tegen de prijs die gold gedurende die 5 minuten.

Tegelijkertijd vinden er twee belangrijke veranderingen plaats om huishoudens en kleinere bedrijven toegang tot de balanceringsmarkt te geven. Ten eerste valt de drempel van 10 MW weg, wat betekent dat ieder HRE-keteltje kan bijdragen aan balancering. Ten tweede wordt de tijdsspanne verkort waarbinnen de hoogspanningsnetbeheerder balanceert, van een kwartier naar vijf minuten, zodat er beter op windfluctuaties kan worden gereageerd en huishoudens flexibeler zijn in hun reactie. Die aanpassingen creëren een hele nieuwe markt, die voor nu de Ecogrid Real Time Market heet. “Een real time markt dus, nou ja near real time in ieder geval”, zegt Kok.

Klanten op het eiland -dat trouwens wel gewoon op het Deense hoogspanningsnet is aangesloten- krijgen twee verschillende prijssignalen. Eerst krijgen ze de prijs op de day ahead markt Elspot. “Die dient als basis voor een prijsvoorspelling”, zegt Kok. Daarnaast krijgen klanten de near real time prijzen op de Ecogrid Real Time Market. Dat moet vervolgens voldoende zijn om te bepalen of er actie ondernomen moet worden.

De 2.000 aangesloten huishoudens in het project (van de 28.000 huishoudens op het hele eiland) worden ingedeeld in vier groepen. De eerste groep krijgt alleen een slimme meter, de tweede groep krijgt daarnaast ook de prijssignalen, in de derde groep worden enkele apparaten in huis ook daadwerkelijk automatisch aangestuurd op basis van die prijssignalen en ten slotte is er een groep waarin een groter aantal apparaten wordt gestuurd en alles geautomatiseerd verloopt. TNO, en de andere partijen aangesloten bij het project, willen onderzoeken of het systeem gebaat is bij automatisering, of dat het net zo goed gaat als mensen zelf aan de knoppen draaien. “Dat blijft ook in de vierde groep mogelijk, trouwens, het comfort voor de mensen staat voorop”, zegt Kok. “We willen af van het idee van demand side management, van centrale autoriteiten die je energiegebruik bepalen. De klant staat centraal en die zegt: ‘Niemand rommelt in mijn huishouden’. We creëren hier een financiële prikkel en mensen kunnen vervolgens zelf bepalen of ze daar van profiteren.”

Het project op Bornholm is mogelijk gemaakt door subsidie van de Europese Unie. Die verlangde daarvoor in ruil wel de participatie van meerdere landen en meerdere bedrijven. Dat heeft geleid tot de deelname van zestien bedrijven uit tien verschillende Europese landen. Bovendien wilde de EU een test die niet gedomineerd wordt door een enkele technologie daarom zal er naast de Powermatcher ook smart grid technologie van Siemens meedoen. Het project is deze zomer opgestart en loopt tot 2015.

Verschenen in Energeia, 7 oktober 2011