Nederland zegt vaarwel tegen fossiele brandstoffen en gebruikt meer en meer duurzame elektriciteit. Een all-electric energiehuishouding laadt auto’s op, voedt warmtepompen en kookt op inductie. Hoe zorgen we ervoor dat we met deze energietransitie het elektriciteitsnet niet overbelasten? We praten bij met business development manager DC projects Martijn Imming van Eaton over het optimaal toepassen van duurzaam opgewekte elektriciteit.

Foto boven: Eaton energy storage systeem in de Johan Cruijff Arena

Het net verzwaren’ wordt vaak aangedragen als oplossing voor het grotere elektriciteitsgebruik. Vanzelfsprekend is dit kostbaar en tijdsintensief. Zo kan het werk aan een netwerk meerdere jaren in beslag nemen, soms wel een decennium. Daarnaast is een verzwaring technisch en financieel niet overal haalbaar. Dat betekent dat we er als bouw- en vastgoedsector niet vanuit moeten gaan dat alle Nederlandse gemeenten over enkele jaren een toekomstbestendig elektriciteitsnet hebben.

Met opslag van duurzame elektriciteit en demand side management kan de druk op het net verlicht worden. “We hebben weinig invloed op wanneer we energie kunnen opwekken met wind en zon, maar het zijn wel gegevens waar we op kunnen anticiperen en actie ondernemen. Zo zijn er overschotten op momenten waarop bewoners bijvoorbeeld niet thuis zijn en wordt er juist energie gevraagd als de zon onder is. Dat betekent dat we anders moeten kijken naar hoe we met energie omgaan en hoe we duurzaam opgewekte energie niet verloren laten gaan.”

De eerste oplossing, opslag, is relatief eenvoudig. De duurzame energie die bijvoorbeeld in de middag wordt opgewekt, sla je op, om het op een later moment in te zetten. “Daarmee verschuif je het moment waarop je de energie kunt inzetten en speel je in op het tijdelijke overschot op specifieke tijdstippen.” De tweede oplossing, het afstemmen van vraag en aanbod van energie, is een essentieel element om geen energieverliezen te lijden. “Hierbij draait het om het sturen op het verbruik, door gebruik te maken van slimme systemen en apparaten.

Die apparaten worden automatisch ingeschakeld op het moment dat de energie overvloedig is en blijven misschien uit staan als er even geen sprake is van energieopwekking.” Zo’n systeem moet vooral simpel en autonoom zijn, waarbij de energie-opwekkers en energiegebruikers zelfstandig het evenwicht vinden tussen opgewekte energie en verbruikte energie, zegt Imming. “Dit vereist dat deze apparaten weten wanneer er een overvloed is aan energie. Op basis van die informatie kan bijvoorbeeld een vloerverwarming aangaan. Is er juist een kritiek moment en dreigt de voorraad duurzame energie leeg te raken, dan schakelen niet kritieke processen en apparaten zich wellicht uit of werken ze verder op een laag vermogen, totdat de situatie verandert.” Om dat soort beslissingen te kunnen maken, is er meestal een centraal gestuurd systeem nodig dat werkt op basis van verzamelde data. Voor een groot deel komen die energie- en binnenklimaatdata uit sensoren die op strategische plekken in gebouwen zijn geplaatst.

Sturen op gelijkstroomspanning

Dit soort mechanismes zou nog beter werken als we meer gebruik zouden maken van gelijkstroom, zegt Imming. “De standaard is nu wisselstroom. Hierin zou de elektriciteitsfrequentie een mooie maat zijn voor de energiestatus van het net. Door de Europese verknoping van het net, is de elektriciteitsfrequentie echter niet bruikbaar om lokaal het energieniveau vast te stellen. Verandert dit naar een omgeving waarin gelijkstroom wordt ingezet, dan kunnen apparaten decentraal op basis van het spanningsniveau zelfstandig beslissingen maken.”

Voorheen was gelijkstroom geen aantrekkelijk alternatief. Inmiddels is er technisch echter veel mogelijk. Toch schuilt er nog een uitdaging, waardoor DC ofwel gelijkstroom nog geen gemeengoed is. Enerzijds is er nog een tekort aan apparaten die klaar zijn voor deze nieuwe werkelijkheid. Anderzijds zijn nog niet alle ketenpartners in de bouw- en vastgoedsector ingespeeld op het werken met gelijkstroom en is er nog een kennisbehoefte om deze opgave in te vullen. “Keukenapparatuur en verlichting die gebruikmaken van DC zijn nog zeer beperkt beschikbaar op de markt. Het wordt pas interessant op het moment dat je een gebouw compleet kunt aanbieden, met alle voorzieningen en faciliteiten die gebruikers gewend zijn.”

Business development manager DC projects Martijn Imming van Eaton

Imming ziet dat er over gelijkstroom nog weinig kennis is in de markt. “We missen als sector hier nog ervaring in en zijn dat gezamenlijk aan het opdoen. Zo zijn er nog geen richtlijnen om je aan vast te houden en het is daardoor nog noodzakelijk om onder andere installatievoorschriften op te bouwen. Praktisch gezien mis je ook capabele handen: verreweg de meeste installateurs weten hoe ze met wisselstroom moeten omgaan en kunnen hier veilige omgevingen mee creëren, terwijl die kunde voor gelijkstroom wellicht ontbreekt.”

Gelijkstroomles in de Johan Cruijff ArenA

Eaton realiseert op dit moment innovatieve energieopslagsystemen en werkt samen met verschillende technische universiteiten in Nederland om een actieve bijdrage te leveren aan het opwaarderen van het kennisniveau. “We geven regelmatig excursies en daar nemen we de onderwerpen energieopslag en gelijkstroom mee. Daarnaast willen we in de praktijk de toepassing van deze innovatieve technieken laten zien. Een van de voorbeelden is de Johan Cruijff ArenA in Amsterdam. Hier zijn 148 accu’s, zowel nieuw als gebruikt, van het model Nissan Leaf, opgenomen in het opslagsysteem. “We leverden en realiseerden hier de energieopslag, bestaande uit fysieke accupakketten en convertors om de energie uit het net om te vormen. We nemen energie op als er geen evenementen zijn en geven dit weer af op het moment dat we elektriciteit nodig hebben, bijvoorbeeld tijdens voetbalwedstrijden en concerten. Bedenk je dat in het verleden dieselaggregaten werden ingezet voor dit doeleinde en dan is de beweging naar een duurzame omgeving duidelijk zichtbaar.”

Gezamenlijke oplossingen

Een ander voorbeeld op wat kleinere schaal, maar daarom niet minder relevant: Eaton werkt mee aan een energieopslag-installatie op een varkenshouderij. Dagelijks zijn er belasting-piek momenten tijdens de voedertijden, daarom zou de netaansluiting verzwaard moeten worden. Die netverzwaring kan achterwege blijven doordat de eigen zonnepanelen in combinatie met het energieopslag-systeem zorgen voor de benodigde extra energie tijdens de voedertijden. Tijdens de belastingpiek is er altijd voldoende energievoorraad beschikbaar. Zodra de belastingvraag hoger wordt dan de netaansluiting kan leveren, wordt de extra energiebehoefte vanuit het energieopslag-systeem geleverd. De gebouweigenaar voorkomt dus een netverzwaring en maakt optimaal gebruik van de zelf opgewekte zonne-energie, daarmee loopt hij vooruit op de afbouw van de salderingsregeling.

Ook in de infrasector zijn er ontwikkelingen. “Een weg van vijf kilometer met acht kruisingen wekt energie op met zonnepanelen en slaat die op in een batterij, zodat in de avonduren de openbare verlichting gebruik kan maken van deze duurzame energie. Ook dit project draait op gelijkstroom en het is dan ook als een bron van kennis voor ons en de partijen waarmee we samenwerken.”

Eaton leert hier niet alleen op technisch vlak veel van, maar ook op organisatorisch vlak wordt het bedrijf er wijzer van. Imming: “De uitdagingen in deze projecten zijn vaak gezamenlijk van aard. Dat betekent dat je vooral sámen naar nieuwe oplossingen zoekt en elkaar continu nodig hebt, een fundamentele verandering ten opzichte van de traditionele werken in onze sector.”

Tekst: Marvin van Kempen. Beeld: Eaton