Wat de verduurzaming van een zelfvoorzienend eiland leert over de Nederlandse energietransitie

Op Forteiland Pampus in het IJmeer is een zelfvoorzienend energienetwerk in de maak. De verduurzaming van het culturele erfgoed laat complexe vraagstukken zien die ook spelen op andere plekken in Nederland. Firan vertelt over de uitdagingen, oplossingen en lessen voor de toekomst.

Forteiland Pampus, een militair fort dat in de negentiende eeuw is gebouwd en sinds 2011 te bezoeken is als toeristische attractie, heeft de ambitie om het eerste publieke erfgoed in Nederland te worden dat zelfvoorzienend, circulair en aardgasvrij opereert. Onderdeel van de transitie is een off-grid netwerk met lokale duurzame energiebronnen, zonder aansluiting op het reguliere elektriciteitsnet.

Op Forteiland Pampus, een UNESCO Werelderfgoed, verrijst naast een aantal historische panden een nieuw entreegebouw met onder meer een restaurant en bezoekerscentrum. Om te voorzien in de energievraag van het gehele eiland (ongeveer 180 MWh per jaar), wordt gezocht naar een combinatie van lokale opwek van zon- en windenergie, een opslagsysteem voor elektriciteit en een compacte biovergistingsinstallatie die gft-afval omzet in groen gas.

“De plannen van Forteiland Pampus besteden nadrukkelijk aandacht aan een slimme omgang met het aanbod en het verbruik van duurzame energie”, vertelt Thom Buijs, system design engineer van Firan en betrokken bij het eerste ontwerp voor het zelfvoorzienende energiesysteem. “Er wordt ingezet op toepassing van energiezuinige apparatuur én een datagedreven online platform om de energiestromen te monitoren, sturen en optimaliseren. Het eiland maakt dan straks uitsluitend gebruik van energie die ter plekke zelf is opgewekt.”

“Een gascentrale kan je meteen aanzetten als er meer vraag is naar stroom dan zon- en windparken opwekken. Op een zelfvoorzienend eiland met zonnepanelen en windmolens als belangrijkste bronnen moet je op dagelijkse basis weten hoeveel duurzame energie er beschikbaar is, om het gebruik daarop af te stemmen“ Thom Buijs System Design Engineer

Sturing en opslag van duurzame energie 

Een van de grote opgaven voor de toekomstige energievoorziening op Forteiland Pampus heeft te maken met de opslag van zon- en windenergie. Buijs: “In tegenstelling tot fossiele bronnen is de inzet van hernieuwbare bronnen moeilijk te sturen. Er is vaak te veel duurzame energie op momenten dat het niet nodig is, bijvoorbeeld als de zon schijnt in de zomer. Of er is juist te weinig stroom, zoals op donkere windstille dagen. Met opslag in een batterij is een dergelijke discrepantie alleen op dag- en weekniveau op te vangen, niet om seizoensverschillen te overbruggen.” Met de biovergistingsinstallatie verwacht Forteiland Pampus een stuurbare duurzame energiebron in handen te hebben, die onafhankelijk van de weersomstandigheden in een deel van de energie- en warmtevraag voorziet.

“Voor een optimale inzet van de verschillende energiebronnen is het belangrijk om de productie zo goed mogelijk te voorspellen”, voegt Buijs toe. “Een gascentrale kan je meteen aanzetten als er meer vraag is naar stroom dan zon- en windparken opwekken. Op een zelfvoorzienend eiland met zonnepanelen en windmolens als belangrijkste bronnen moet je op dagelijkse basis weten hoeveel duurzame energie er beschikbaar is, om het gebruik daarop af te stemmen.”

Het Grid Control Platform van Firan analyseert continu de energiestromen en brengt het energiesysteem in balans met actieve sturing. “Op Forteiland Pampus wordt er door de gekozen energieconfiguratie, waarin zonnepanelen de hoofdtoon voeren, in de winter minder duurzame energie opgewekt dan in de zomer. Op basis van historische data en de actuele weersvoorspellingen kunnen we een inschatting maken van de vereiste en te verwachten energie. En vervolgens zorgen we met de software ook voor de optimale inzet van de beschikbare energie.”

Naast mogelijkheden voor energiebesparingen spelen ook veranderingen in het energieverbruik mee. “In Nederland zijn we gewend dat er altijd stroom uit het stopcontact komt. Op Forteiland Pampus is expliciet de vraag gesteld: moeten alle systemen en apparaten altijd aan kunnen? Eigenlijk draaien we hiermee het uitgangspunt van de energievoorziening om: in plaats van het aanbod van energie te laten leiden door de vraag passen we het aanbod aan op de hoeveelheid energie die op de korte en lange termijn beschikbaar is. Met analyses en simulaties kunnen we verschillende scenario’s doorrekenen om tot de meest energie-efficiënte oplossing te komen.” Op Forteiland Pampus is een onderscheid gemaakt tussen vitale systemen die altijd moeten functioneren (zoals de noodverlichting en de watervoorziening) en toepassingen die eventueel tijdelijk kunnen worden uitgeschakeld (zoals koffiemachines).

Off-grid netwerk met een optimale energiebalans

Firan maakt het mogelijk om slimme en efficiënte energie-oplossingen te realiseren, los van het bestaande elektriciteitsnet. De optimale balans tussen opwek, verbruik en opslag van energie van duurzame bronnen zoals zonnepanelen en windturbines legt de basis voor een zelfvoorzienend systeem dat klaar is voor de toekomst. Buijs licht toe: “Als system integrator kan Firan het ontwerp van het energiesysteem ontwikkelen en de realisatie van de energie-infrastructuren aansturen. In de onderhoud- en beheerfase is het Grid Control Platform inzetbaar voor de monitoring en sturing van het systeem. Zo kunnen we anticiperen op veranderingen in het energie-aanbod, en tijdig reageren door bijvoorbeeld zonnepanelen af te schakelen, apparaten uit te zetten of opgeslagen energie te benutten.”

Als onderdeel van de Alliander-groep heeft Firan alles in huis om de infra voor nieuwe energie succesvol te realiseren. Bij de ontwikkeling, de realisatie en het beheer van de vernieuwende energienetten, zoals off-grid netwerken op zelfvoorzienende locaties, worden alle technische, juridische, organisatorische en financiële aspecten meegenomen. Daarbij gaat Firan aan de slag met het gehele decentrale energienet: van het ontwerp van het systeem tot de software om in de exploitatie energie-vraag en -aanbod op elkaar af te stemmen.

Van een eiland naar Nederland

Een zelfvoorzienend energiesysteem op een monumentaal eiland is geen alledaagse situatie. Wat leert de aanpak op Forteiland Pampus ons over verduurzaming van de energievoorziening op andere locaties in Nederland? Buijs: “Het zelfvoorzienende energiesysteem van Forteiland Pampus laat in zekere zin zien wat Nederland straks te wachten staat. Bijvoorbeeld als het gaat om de energiebalans: hoe zorgen we dat er duurzame energie beschikbaar is als het nodig is, voor de dingen die er echt toe doen? Een zonnepaneel of windturbine kan je nu eenmaal niet aanzetten als er vraag is.”

De zoektocht naar de juiste balans tussen de productie en het gebruik van duurzame energie is complexer dan meestal wordt gedacht, voegt Buijs toe. “Er is in Nederland veel energie nodig én de opgewekte energie moet steeds op de juiste momenten voor gebruikers beschikbaar zijn. Als je echt duurzaam in je energie wilt voorzien dan moet je dus eigenlijk een oplossing vinden voor de opslag van duurzame energie, minder energie verbruiken én alleen energie gebruiken als er voldoende aanbod is.”

Opvallend aan de aanpak op Forteiland Pampus is de ideologie dat een duurzame oplossing betekent dat het energiesysteem ook zelfvoorzienend is. “Op Forteiland Pampus accepteren we dat er niet altijd voldoende energie is voor alles dat we misschien zouden willen doen. Op een bewolkte en windstille dag zou je dan in het restaurant geen vis eten – omdat de gril en oven niet aanstaan – maar salade. De afstemming van het verbruik op de beschikbaarheid van duurzame energie is een denkrichting die actueel en relevant is voor heel Nederland. Zeker naarmate we landelijk steeds minder fossiele bronnen inzetten, is de aanpak op Forteiland Pampus een aansprekend voorbeeld van hoe een duurzame energievoorziening er in Nederland zou kunnen uitzien.”

Delen op social media
Aan de slag met de infra voor nieuwe energie? Firan is er klaar voor!

Op weg naar het windpark van de toekomst met cable pooling en energy hubs

Firan op WindDay 2021
Op 30 september deelt Firan tijdens WindDay 2021 de nieuwste inzichten over decentrale energiesystemen die slim gebruik maken van de netcapaciteit.
Lees meer

Optimaal gebruik van windenergie Waterschap Rijn & IJssel door slimme netaansluiting

Lokale energie-opwek voor een rioolwaterzuiveringsinstallatie van Waterschap Rijn & IJssel zónder dat er een extra netaansluiting nodig is. Het waterschap en Firan vertellen over de lessons learned van deze vernieuwende aanpak.
Lees meer

Wat betekent een off-grid netwerk voor het energielandschap van nu en straks?

Met off-grid netwerken krijgen locaties met een vraag naar een zelfvoorzienend en duurzaam energiesysteem een decentrale infra-oplossing. Haike van de Vegte van Firan deelt de actuele vraagstukken en nieuwste inzichten over off-grid energienetwerken.
Lees meer