Het gebouw als energiehub: toekomstmuziek?

‘Het net is vol’, hoor je op steeds meer plekken in Nederland. Als we de samenleving verder willen elektrificeren, is congestie wellicht de belangrijkste opgave om in te vullen. Gelukkig zijn er oplossingsrichtingen, zoals het optimaal afstemmen van vraag en aanbod van energie met managementsystemen. Door een energiehub te worden, kunnen gebouwen zelf een elektriciteitsnet beheren en kan een microgrid ontstaan. Met Ardo Leijen van Eaton tonen we voor eindgebruikers de kansen om hiermee aan de slag te gaan.

Tekst: Marvin van Kempen, Beeld: Eaton

De Europese doelstellingen om een fossielvrije en energieneutrale gebouwde omgeving te realiseren, komen er met rappe schreden aan. Over minder dan dertig jaar stoten we geen broeikasgassen meer uit en zijn we niet langer afhankelijk van aardgas. Van het gas af en elektrificeren móet. Tegelijkertijd doemen problemen op voor het Nederlandse elektriciteitsnetwerk: soms wordt het installeren van zonnepanelen uitgesteld, omdat duurzame energie-opwekking gewoonweg niet meer past. “We komen uit een situatie waarin energie altijd beschikbaar was. Het Nederlandse elektriciteitsnet was en is ontzettend betrouwbaar en dat zorgt ervoor dat we ons soms niet bewust zijn van de grote hoeveelheid energie die over het net wordt verplaatst. Tegelijkertijd staan we aan de vooravond van het vol raken van het elektriciteitsnet op verschillende plekken in Nederland.”

Elektrificatie als trend Dat komt onder andere door de verder oplopende populariteit van elektrische voertuigen (EV). De verkoop neemt alsmaar toe en blijft naar verwachting stijgen tot 116 miljoen auto's in 2030. Dat is meer dan een vertienvoudiging van het aantal elektrische voertuigen in 2020. Daarnaast worden steeds meer nieuwe of gerenoveerde gebouwen energieneutraal, waarbij de gasaansluiting achterwege wordt gelaten. “Het elektrificeren van de samenleving brengt een enorme toename van het gebruik van elektriciteit met zich mee. Het is een trend die doorzet. Daardoor wordt energiemanagement en het optimaal afstemmen van vraag en aanbod nog belangrijker. Een energiehub kan een belangrijke rol spelen om dit vraagstuk in te vullen, want je beheert daarmee het energiesysteem van een gebouw als een eigen energienet.”

Inspelen op toekomstige scenario’s Zo’n hub zorgt ervoor dat de bestaande elektrische infrastructuur beter wordt beheerd en eindgebruikers flexibeler kunnen inspelen op toekomstige behoeften. Bijvoorbeeld als het wagenpark meer en meer elektrisch wordt en andere bedrijfsprocessen meer energie vragen. “Met een hub heb je dan de ruimte en de mogelijkheid om je energienetwerk snel uit te breiden. Dat is effectiever dan een meer reactieve ad-hocaanpak, waarbij je een EV-laadstation aansluit op de bestaande infrastructuur.

Dan loop je het risico op problemen met het energiemanagement en krijg je te maken met extra kosten die er niet om liegen. Het upgraden van het energienet en van de capaciteit om aan de vraag te voldoen, vraagt een flinke investering. Het is beter om energiemanagement toe te passen en optimaal gebruik te maken van duurzaam opgewekte energie.”

Evoluerend ecosysteem Het opzetten van een microgrid is voor veel verschillende eindgebruikers interessant. De opgave rondom het energievraagstuk dat zij willen invullen is universeel, maar de probleemstelling heel specifiek: “Dat begint bij inzicht verkrijgen en verschillende datastromen over bijvoorbeeld je energieverbruik vergelijken en aan elkaar koppelen. Je moet weten wat je in huis hebt en hoe je erop kunt inspelen.” Vervolgens zijn de energievraagstukken divers en per situatie verschillend. “Klanten kunnen bijvoorbeeld ertegenaan lopen dat ze niet het gewenste energievermogen kunnen krijgen en dat de netbeheerder aangeeft dat zij dit op korte termijn niet kunnen veranderen. Maar ook een verandering in de vraag naar vermogen door de uitbreiding van een wagenpark of het elektrificeren van productieprocessen kan de infrastructuur op de proef stellen. Iedere locatie is weer anders, met verschillende randvoorwaarden. Zo is het mogelijk dat een gebouw een of twee uur per dag een energievraagstuk heeft, omdat er op dat moment een piekbelasting optreedt. Dan is het waardevol om te onderzoeken hoe je voor buffers zorgt om deze specifieke problemen op te lossen. Bijvoorbeeld door energie op te slaan op momenten dat je het niet kunt gebruiken en dit in te zetten op momenten dat je een piek verwacht. Zo realiseer je in feite een kortstondige netverzwaring. De kracht van een hub schuilt in het feit dat deze de rol kan aannemen van een ecosysteem, dat zich organisch aanpast aan een nieuwe situatie.”

Gebouw als microgrid Een passend antwoord om dit soort vraagstukken op te lossen ziet Eaton in de aanpak ‘Buildings As A Grid’, waarbij je het energiegebruik monitort, managet en optimaliseert. De aanpak bestaat uit vier systemen: EV-laden, energiemanagement en -distributie en -opslag. “Het EV-laadsysteem biedt hardware en software die is aangesloten op het energienet, met onder andere ondersteuning voor het dynamisch laden en tariferen. De tweede pijler is het energiemanagementsysteem, dat aan de vraagzijde flexibiliteit biedt.

Op basis van energietarieven, zelfleverend vermogen en de combinatie met informatie over bijvoorbeeld het weer, kan er realtime een beslissing worden gemaakt over hoe je het meest optimaal assets aanstuurt. De software optimaliseert dan ook automatisch het beheer van aangesloten installaties, volgens verschillende, door de gebruiker gedefinieerde doelstellingen.”

Die doelen kunnen heel divers zijn. “Bijvoorbeeld het minimaliseren van de energiekosten, het verkleinen van de ecologische voetafdruk of het maximaliseren van energiegebruik uit hernieuwbare energiebronnen.” ‘Prestatie’ is volgens Leijen een sleutelwoord: welke prestatie wil je geleverd krijgen? Zoals de laadprestaties of het thermisch comfort dat je wilt bewerkstelligen. Als het karakter van je verbruik verandert, wijzigt je doelstelling voor een prestatie.” Tot slot vormen het energiedistributiesysteem en de opslag van energie belangrijke schakels. “Eerstgenoemde systeem beheert elektrische energiedistributie en beveiliging. Laatstgenoemde betreft het opslaan van energie op momenten dat je de energie niet optimaal kunt inzetten. Dan kun je het bijvoorbeeld verhandelen op de energiemarkt of aanbieden aan een buurman die zijn dak niet of onvoldoende kan inzetten voor de opwekking van duurzame energie.”

Energie-uitwisseling: (on)mogelijk? Het vliegwiel voor die uitwisseling van energie is nog niet gevonden en praktijkvoorbeelden zijn schaars. Dat komt onder andere door veiligheidsbeperkingen en de rigide wet- en regelgeving. “Er moeten gestandaardiseerde beveiligingsschema’s komen, zodat veiligheids- en hulpdiensten veiliger kunnen werken. Een gebouw mag bijvoorbeeld niet onder spanning staan, omdat het toevallig energie uitwisselt met vastgoed in de omgeving. Zo’n gestandaardiseerd format is niet jaren van ons verwijderd, want er is recentelijk een NEN-standaard die het gesprek hierover openbreekt.”

Volgens Leijen zorgen deze bewegingen ervoor dat uitwisseling van energie geen toekomstmuziek meer is. “Het is belangrijk om kritisch te kijken naar hoe we energie optimaal kunnen inzetten. Daarom is het goed om je te oriënteren op waar je nu staat met energiebeheer, vraag en aanbod en opslag van energie en of je klaar bent voor de toekomst. Twijfel je daarover, laat je dan adviseren om zo efficiënt mogelijk gebruik te maken van je assets. Zorg ervoor dat je voorbereid bent en flexibel kunt inspelen op toekomstige situaties.”