HEMS wapent woningen en gebouwen voor energietransitie
Door de transitie naar een hernieuwbaar energiesysteem zullen we veel flexibeler moeten worden in ons energieverbruik. De opslag van elektriciteit blijft immers duur, en dus wordt groene energie idealiter meteen verbruikt wanneer ze wordt geproduceerd. Dat vraagt echter om een slim en geïntegreerd energiemanagementsysteem op het niveau van individuele woningen of gebouwen. VITO/EnergyVille heeft daarvan een prototype klaar, bedoeld voor verkopers van energietechnologie en aanbieders van energiediensten. ‘Het doel is om het energieverbruik maximaal te laten samenvallen met de productie van (eigen) hernieuwbare energie.’
Overbelasting van het elektriciteitsnet
Er bestaan al heel wat slimme toestellen of onderdelen van het energiesysteem die aan vraagsturing doen, ook residentieel – denk aan een slimme boiler, een slimme warmtepomp of een slimme thermostaat. Ze benutten dan bijvoorbeeld zoveel mogelijk de eigen productie via zonnepanelen op het dak. Zo kan een woning of gebouw goedkoop en koolstofarm worden verwarmd en gekoeld en voorzien van warm water, en kan de elektrische auto bijtijds worden opgeladen. Het doel is om een minimum aan overtollige zonnestroom te moeten injecteren in het elektriciteitsnet.
Maar vooralsnog werken die slimme technologieën veeleer naast dan met elkaar. En dat zal straks, met de vooruitschrijdende energietransitie, steeds meer voor problemen zorgen. ‘Bij overtollige eigen productie of lage prijzen kunnen ze bijvoorbeeld allemaal tegelijk aanschakelen’, zegt Thomas Polfliet van VITO/EnergyVille. ‘Dat kan pieken creëren die het stroomverbruik boven de capaciteitsgrens duwen.’ In de nabije toekomst kan een verbruiker daarvoor financieel worden gestraft, want onder meer capaciteitstarieven zullen straks moeten verhinderen dat de combinatie van con- en prosumers (die respectievelijk almaar meer zullen gaan verbruiken en produceren) het elektriciteitsnet overbelasten.
Energieconsumptieplan op maat
En dus moeten al die energietechnologieën in woningen of gebouwen goed op elkaar afgestemd worden. ‘Ze moeten op de hoogte zijn van elkaar, niet alleen voor wat hun aanwezigheid betreft maar ook welke prioriteit ze hebben, en dit op elk moment van de dag’, zegt Polfliet. Die prioriteiten zijn niet statisch: ze worden continu (her)berekend en ingevoerd in een ‘energieconsumptieplan’, dat dus voortdurend geoptimaliseerd wordt. Dat plan is op maat van de woning of het gebouw gemaakt en houdt rekening met de noden en het gewenste comfort van de bewoners of gebruikers. Uiteindelijk wordt het plan uitgevoerd door een soort van centraal brein dat instructies verstuurt naar alle slimme energietoestellen en -onderdelen. Dat brein vormt de kern van het slimme en geïntegreerde energiemanagementsysteem dat VITO/EnergyVille de afgelopen jaren heeft ontwikkeld en dat nu klaar is om, bijvoorbeeld in de vorm van een piloottraject, door klanten te worden getest. Dat kunnen verkopers zijn van energietechnologieën (zoals slimme thermostaten), maar ook aanbieders van energiediensten – die zo op termijn zullen vervellen tot ‘aanbieders van comfort’. Sinds vorig jaar wordt het systeem al uitvoerig getest op de site van VITO/EnergVille in Genk: laadpalen, opslagbatterijen, warmtepompen en boilers: alles wordt erdoor aangestuurd.
Home Energy Management System (HEMS)
Het Home Energy Management System (HEMS), zoals het systeem van VITO/EnergyVille voorlopig heet, is zowel ‘multi-asset’ als ‘multi-purpose’. Het brengt heel uiteenlopende technologieën samen én het voert het consumptieplan uit in functie van verschillende doeleinden. Dat kan een flexibeler antwoord zijn op fijnmazige energietarieven die sterk kunnen variëren met het moment van verbruik, het type bron (hernieuwbaar of niet), eventuele capaciteitsdrempels of emissierechten. Bedrijven kunnen al genieten van zulke flexibele energiecontracten, voor particulieren is het de toekomst. Polfliet: ‘Het is een krachtig instrument om maximaal hernieuwbare energie te gebruiken en pieken te vermijden.’ Het HEMS van VITO/EnergyVille maakt op basis van informatie zoals weersvoorspellingen en het verwachte verbruik door bewoners en gebruikers een nauwkeurige inschatting van de energiehuishouding in een woning of gebouw. Daar komen complexe wiskundige optimalisaties aan te pas, software die eveneens bij VITO/EnergyVille werd ontwikkeld. Het HEMS draait op het open, flexibele platform van Microsoft Azure.
Extra kosten in de toekomst vermijden
Zal een systeem als het HEMS kunnen helpen om de energietransitie voor mensen en bedrijven betaalbaar te houden? ‘Je zal er niet meteen je energiefactuur mee naar beneden kunnen drukken’, geeft Polfliet toe. ‘Wel kun je je ermee wapenen tegen toekomstige verhogingen van allerlei aan energie gerelateerde kosten, want om het elektriciteitsnet straks te kunnen vrijwaren zullen nog tal van prijsprikkels worden ingevoerd. Dus ja, uiteindelijk bespaar je wel geld, al moeten we toegeven dat het momenteel nog een uitdagende businesscase is, als we het even vanuit ons verkopersperspectief bekijken.’
Maar met het HEMS kunnen verkopers van energiesystemen of de comfortaanbieders van morgen nu al wel hun producten en diensten gaan updaten en uitbreiden. ‘Die kunnen eindklanten dan straks gebruiken om hun eigen energiehuishouding volledig op orde krijgen’, zegt Chris Caerts van VITO/EnergyVille. ‘Ze kunnen zich zo verzekeren van een afgevlakt energieverbruik, van zo veel mogelijk groene energie en van een hoge mate van flexibiliteit. Uiteindelijk is dat toch waar we met de energietransitie naartoe willen.’ In een volgende fase zou die optimale energiehuishouding dan kunnen worden ‘gevaloriseerd’, bijvoorbeeld door een surplus aan flexibiliteit te gaan verkopen aan een netbeheerder. Voor die fase is het echter wachten totdat de overheid dynamische energieprijzen en capaciteitstarieven uitrolt voor particulieren.
Verbruik beter managen in de tijd
Het slimme energiemanagement-systeem van VITO/EnergyVille is vandaag al wel interessant voor aanbieders van bijvoorbeeld elektrische laadinfrastructuur. ‘Steeds meer kantoorgebouwen maar ook publieke parkeergarages hebben laadpalen’, zegt Caerts. ‘Maar de historische connectie van die infrastructuur met het elektriciteitsnet is meestal niet op zoveel capaciteit voorzien. Het gezamenlijke piekvermogen is vaak bijvoorbeeld veel groter dan de zonnepanelen op het dak kunnen leveren.’ Met een variant van het systeem toegespitst op gebouwen (BEMS) kunnen aanbieders van laadinfrastructuur hun verbruik veel beter gaan managen in de tijd, weer op basis van betrouwbare en gedetailleerde voorspellingen en modellen die in het systeem zitten vervat. ‘Zo kunnen ze hun energiehuishouding eigenlijk heel gemakkelijk optimaliseren’, aldus Caerts.
