De hoeveelheid energie die door hernieuwbare bronnen wordt geproduceerd, ebt en stroomt. Het Fraunhofer Instituut voor Industriële Wiskunde ITWM heeft een slimme oplossing gevonden voor deze fluctuaties. De wetenschappers ontwikkelden een innovatief energiebeheersysteem dat fotovoltaïsche systemen verbindt, batterijen, warmtepompen en elektrische auto's om individuele huishoudens of hele buurten van lokaal geproduceerde duurzame energie te voorzien.

Woonboten zijn al lang een vaste waarde in stadsgezichten in Nederland. Velen sieren de Amsterdamse waterwegen, maar een nieuwe wijk in de stad heeft een soort drijvend huis dat in niets lijkt op de traditionele Nederlandse woonboot. Uitgerust met een geavanceerde duurzame stroomvoorziening, deze 30 watergebonden woningen zijn grotendeels zelfvoorzienend. De netbeheerder legde slechts één gedeelde elektriciteitsleiding aan naar de kadegemeenschap. Deze smalbandige voeding dient als back-up om op bewolkte dagen van stroom te voorzien.

Een managementsysteem voor energiegemeenschappen

Het Fraunhofer Instituut voor Industriële Wiskunde ITWM en zijn partners in een ERA Net Smart Grids Plus-project genaamd "Grid Friends" hebben het energiebeheersysteem ontwikkeld dat dit soort autonomie mogelijk maakt. "We bouwden voort op ons energiebeheersysteem voor individuele huizen om een ​​systeem te ontwikkelen voor hele energiegemeenschappen, ", zegt projectmanager Matthias Klein. "Het bestuurt fotovoltaïsche systemen en warmtepompen, en laadt batterijen voor thuisgebruik en elektrische auto's op, daarmee ook de sectorkoppeling ondersteunen." Altijd voldoende energie leveren aan iedereen in de buurt, zelfs op donkere dagen en zonder de gedeelde elektriciteitsleiding naar het openbare net te overbelasten, is geen eenvoudige zaak.

De structuur van dit energiebeheersysteem is modulair:elke module kan afzonderlijk worden geïnstalleerd. collectief, ze dienen als een gemeenschappelijk energieknooppunt. Deze hub analyseert altijd de situatie om te bepalen waar de energie heen moet. De 30 fotovoltaïsche systemen, warmtepompen en batterijen die elk in de individuele huizen van de Amsterdamse wijk zijn geïnstalleerd, werken als één groot systeem. Een voorbeeld:de bewoners van Huis A zijn op vakantie, dus het trekt heel weinig stroom. Verbruik in huis B stijgt, misschien omdat de bewoners een feestje geven.

Het beheersysteem leidt de zonne-energie van huis A om om in de behoeften van huis B te voorzien, het idee is om zoveel mogelijk uit lokale stroom te halen en zo min mogelijk stroom op afstand van het openbare net te betrekken. Het systeem tapt de thuisaccu af als het buiten donker is en de zonne-unit geen stroom opwekt. Het kan dit van huis tot huis doen.

De batterijmodule

Het beheersysteem geeft elke module discrete intelligentie. Dit heeft meerdere voordelen. Een daarvan is dat de slimme controllers van de thuisbatterijen ervoor zorgen dat de fotovoltaïsche systemen op volle capaciteit kunnen werken. Dit is ongebruikelijk. De wet beperkt de voeding van fotovoltaïsche systemen op zeer zonnige dagen. Anders, de output van de geïnstalleerde systemen zou het net overbelasten. Dit is de reden waarom standaard PV-units moeten worden gesmoord net wanneer de zon het helderst is en ze veel elektriciteit kunnen opwekken. Het energiezorgsysteem omzeilt dit probleem door de overtollige elektriciteit die netbeheerders niet willen kopen, om te leiden, en opbergen in de thuisaccu voor later gebruik.

Een voorspellingsmodel verhoogt de efficiëntie van deze batterijen. Het model houdt rekening met de weersvoorspelling in zijn voorspellende vergelijking. Eerst, het bepaalt hoeveel energie de fotovoltaïsche systemen de komende uren naar verwachting zullen produceren, en hoeveel warmte waarschijnlijk zal worden verbruikt. Vervolgens past het de resultaten van deze berekeningen toe om de opslag te reguleren. Bijvoorbeeld, de PV-systemen werken op minder dan volledige capaciteit wanneer de ochtendhemel wazig is. Als het weer naar verwachting tegen de middag zal opklaren, zodat de output van de systemen zou moeten worden beperkt, het energiebeheersysteem zal 's ochtends geen stroom opslaan, in plaats daarvan wachten tot later om batterijen op te laden. Met andere woorden, in plaats van de standaardpraktijk te volgen om de batterijen op te laden met het eerste kilowattuur elektriciteit dat gedurende de dag wordt geproduceerd, dit systeem wacht tot er meer energie beschikbaar is. Tegen de avond zijn de batterijen nog steeds volledig opgeladen, maar zonder dat er zonne-energie verloren gaat.

De elektromobiliteitsmodule

Batterijen van elektrische auto's moeten ook worden opgeladen, en de beste tijd om dat te doen is wanneer PV-systemen veel elektriciteit opwekken. Echter, een lege batterij is geen welkome aanblik voor chauffeurs die dringende boodschappen moeten doen. "Bewoners kunnen de minimale laadniveaus voor hun auto eenvoudig bepalen door in een app te klikken, ", zegt Klein. Vijftig procent is misschien genoeg voor iemand die de auto alleen nodig heeft voor een snelle boodschappenrit. Het systeem laadt de batterij op tot het niveau dat door de eigenaar is opgegeven wanneer de auto wordt aangesloten. Indien nodig, het zal terugvallen op elektriciteit van het openbare net. Het systeem zal verder opladen dan dit niveau als het buiten zonnig is. Als niet, het zal wachten tot de energieproductie weer op gang komt om de batterij bij te vullen. De voordelen zijn tweeledig. Voor een, dit "eigen verbruik" van zonne-energie verlaagt de elektriciteitsrekening. Voor de andere, elke watt overtollige energie die naar lokale batterijen wordt geleid in plaats van geëxporteerd, verlicht de stroombelasting van het openbare net.

Een optie, niet alleen voor grote gemeenschappen

Deze modules kunnen ook afzonderlijk worden ingezet en zijn afgestemd op de gegeven toepassing. "Er is al een vast geïnstalleerde basis van 60 tot 70 van onze systemen, variërend van particuliere huishoudens en cafetaria's tot hele bedrijven en één rioolwaterzuiveringsinstallatie. Terwijl het Amsterdamse systeem piekvermogens tot 250 kilowatt verschuift, de industriële versies die tot nu toe zijn gebruikt, regelen 150 kilowatt, " zegt Klein. Wendeware AG, een spin-off van Fraunhofer ITWM, verkoopt het systeem sinds begin 2019.