Niet alleen de grootte van de energieconsumptie, maar ook het moment van verbruik beïnvloedt de energiefactuur én de broeikasuitstoot van grote afnemers. Met FLEXharvester heeft VITO/EnergyVille een kant-en-klaar platform ontwikkeld voor applicaties om de flexibiliteit binnen een energienetwerk te managen. De eerste toepassing, voor piekreductie van de warmtevraag, wordt momenteel gedemonstreerd op vijf operationele warmtenetten in de Benelux, Frankrijk en Zweden.
Op het domein van VITO-SCK-Belgoprocess in Mol worden de gebouwen verwarmd via een warmtenet. Een groot deel van deze warmte wordt geleverd door gasketels. Vooral in de loop van de ochtend, wanneer de verwarming in de gebouwen opnieuw aanschakelt, ontstaat een piekvraag op het warmtenet. En het is net deze piek die hoofdzakelijk wordt ingevuld met de gasgestookte ketels.
Curve afvlakken
Maar sinds de STORM District Energy Controller in 2018 in vijf VITO-gebouwen werd geïmplementeerd, worden deze pieken afgevlakt. Werd de verwarming een paar graden lager gezet? Geenszins, de energievraag is niet verlaagd, maar wel verschoven in de tijd. ‘We drukken de verbruikspieken naar beneden en vlakken zo de curve af, waardoor het energieverbruik meer verdeeld wordt in de tijd’, zegt Somil Miglani van VITO/EnergyVille. De controller doet dit op verschillende manieren, waarbij hij gebruik maakt van slimme, zelflerende algoritmen. ‘We benutten bijvoorbeeld de thermische opslagcapaciteit van de gebouwen. Als de verwarming aanstaat warmen de wanden, de vloeren en het interieur mee op. Als je de verwarming omlaag zet, komt die energie opnieuw vrij waardoor de temperatuur in de ruimte vrijwel constant blijft. Zo verschuift de warmtevraag.’ Minder hoge pieken verlagen niet alleen de energiefactuur (bij piekvraag is energie immers het duurst), ze halen ook de broeikasuitstoot naar beneden. ‘In moderne, klimaatvriendelijke warmtenetten komt de baseload uit hernieuwbare energiebronnen (zoals aardwarmte) en wordt aan de piekvraag meestal voldaan door fossiele verbranding.’
De STORM-controller kan ook inspelen op de sterk fluctuerende elektriciteitsmarkt, door de warmteproductie van bijvoorbeeld warmtepompen zo veel mogelijk te laten samenvallen met de dalprijzen voor elektriciteit. Ten slotte kan de controller ook worden ingezet om de uitwisseling van warmte tussen verschillende netten – bijvoorbeeld een industrieel en een residentieel warmtenet die beide uit dezelfde aardwarmtebron putten – te stroomlijnen.
Uiteindelijk stelt de STORM-controller gebruikers in staat om flexibeler om te gaan met hun energieverbruik, in dit geval warmte. Hij werd dan ook ontwikkeld op het technologieplatform FLEXharvester, dat VITO/EnergyVille in het leven heeft geroepen als incubator voor allerhande applicaties om energieflexibiliteit te ‘oogsten’. FLEXharvester werd ontwikkeld om solution providers in de energiemarkt (softwareontwikkelaars, systeemintegrators …) te helpen in hun ontwikkeling van innovatieve oplossingen. ‘Door zich te baseren op ons platform kunnen ze de ontwikkelingstijd verkorten en sneller naar de markt gaan’, zegt Erik De Schutter van VITO/EnergyVille. ‘FLEXharvester/STORM District Energy Controller wordt inmiddels ruimschoots getest, gedemonstreerd en goed bevonden op vijf verschillende sites in binnen- en buitenland (zie kader).’
Rol van technologieleverancier
Bovendien werkt FLEXharvester met Microsoft-software. Sterker: het is erop gebaseerd, onder meer op het Microsoft Azure-cloudplatform. Bedrijven die hiermee ervaring hebben (bijvoorbeeld als Microsoft Solution Provider) vinden dus een vertrouwde ontwikkelingsomgeving terug. En het zijn precies deze bedrijven die de klanten zijn van VITO/EnergyVille. De Schutter: ‘Zij bouwen de energieflexibiliteitsoplossingen, die ze vervolgens aanbieden aan netwerkoperatoren en beheerders van energienetwerken.’ Zo profileert VITO/EnergyVille zich voornamelijk als leverancier van in het veld geteste technologie die meteen bruikbaar is door solution providers. ‘De focus ligt dus op het triggeren en leveren van gebruiksklare innovatie aan deze bedrijven, waarmee we dus veel dichter bij de markt opereren dan je zou verwachten van een onderzoekscentrum.’
De goede samenwerking met Microsoft wordt geïllustreerd door de locatie waar de STORM-controller straks internationaal zal worden gelanceerd. Dat zal gebeuren op 25 maart 2021 in het hoofdkwartier van Microsoft in Zaventem. ‘Onder de noemer FlexHarvester brengt VITO/EnergyVille via Azure Marketplace innovatieve algoritmes tot bij partners en klanten’, zegt Erik Kerkhofs, regionaal directeur van Microsoft. ‘De kracht van het Microsoft-platform in combinatie met de expertise van partners zoals VITO/EnergyVille maken ons aanbod uniek en de impact voor klanten in diverse industrieën onmiskenbaar.’
Dat het de solution providers zijn die de eindklanten (de netwerkbedrijven) bedienen, wil niet zeggen dat deze niet naar VITO/EnergyVille komen. ‘De eindklant wil vooreerst weten of er wel voldoende energieflexibiliteit kan worden geoogst in zijn netwerk’, zegt Koen Allaerts van VITO/EnergyVille. ‘Dit onderzoeken we in de vorm van een pilootproject, zeg maar een verkenning zoals we ook bij de STORM-controller hebben gedaan. De verkenning gebeurt grondig en loopt bij voorkeur over verschillende verwarmingsseizoenen, zodat de klant een goed beeld krijgt van de mogelijkheden.’
De feedback van de eindklant is ook belangrijk om nieuwe energieflexibiliteitstoepassingen in de steigers te kunnen zetten. ‘Verschillende kandidaat-applicaties worden momenteel afgetast, zoals bijvoorbeeld een toepassing om de piekvraag veroorzaakt door een elektrisch bedrijfswagenpark te reduceren’, aldus De Schutter. ‘Uiteindelijk beslist de markt welke tools er door ons worden ontwikkeld.’
De STORM District Energy Controller, een vervolg van een Europees Horizon 2020-project, wordt behalve op de Balmatt-site van VITO in Mol ook nog getest en gedemonstreerd op vier andere sites:
Heerlen (NL): het Mijnwater-warmtenet levert warmte en koeling aan woningen, winkels en industriële bedrijven in en rond de Limburgse stad. Het net wordt gevoed met warmte uit voormalige steenkoolmijnen. De controller stroomlijnt de energiedistributie tussen de verschillende soorten afnemers.
Eindhoven (NL): warmtebedrijf Ennatuurlijk exploiteert verschillende warmtenetten in Nederland, waaronder ook een in Eindhoven dat wordt gevoed met groene warmte van een biomassacentrale. Via dataverzameling leert de controller het stookgedrag van de gebouwen waarop hij is aangesloten kennen, zodat het energieverbruik eenvoudig kan worden gemonitord en beheerd. Bovendien laat de controller toe dat gebouwen als warmtebuffer worden gebruikt, wat de piekvraag kan reduceren.
Parijs-Saclay (FR): op deze grote ‘groene’ campus, waar zowel onderzoeksorganisaties als bedrijven met hun R&D gevestigd zijn, wordt momenteel een warmtenet aangelegd gevoed via aardwarmte. De controller wordt verbonden met vijf grote gebouwen – drie studentenflats en twee universiteitsgebouwen. De piekwarmtevraag wordt gereduceerd zodat het gebruik van de gasketels minimaal wordt, met een groter aandeel van aardwarmte in de warmteproductie tot gevolg.
Växjö (ZWE): op de Rottne-site leveren ketels gestookt met biobrandstof warmte aan omliggende woningen en winkels. Binnen het Horizon 2020-project werd onder meer op deze site de piekreductie door de controller getest. Dat resulteerde in een gemiddelde reductie van bijna 13 procent.
