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

Met off-grid netwerken worden locaties met een vraag naar een zelfvoorzienend en duurzaam energiesysteem voorzien van een decentrale infra-oplossing, zonder dat een groot beslag wordt gedaan op de schaarse capaciteit van het publieke elektriciteitsnet. Wat leren we van de eerste projecten met off-grids over de mogelijkheden voor het duurzame energielandschap van de toekomst? Haike van de Vegte van Firan deelt de actuele vraagstukken en nieuwste inzichten over off-grid energienetwerken.

Een energiesysteem dat los opereert van het publieke elektriciteitsnet is wereldwijd uitzonderlijk. Toch zijn off-grid netwerken, die duurzame energiebronnen direct inzetbaar maken voor de omgeving, actueler dan ooit. De decentrale infra-oplossingen stimuleren de lokale opwek van duurzame energie, verminderen de druk op het bestaande elektriciteitsnet en geven een impuls aan de energietransitie.

Als specialist in infra voor nieuwe energie is Firan een deskundige, betrouwbare en daadkrachtige partner voor de ontwikkeling van off-grids en andere decentrale netten. Elke oplossing is noodzakelijkerwijs maatwerk. Toch zijn er uit de koploperprojecten een aantal algemene lessen te trekken, die inzicht en inspiratie geven voor de manier waarop Nederland toewerkt naar een duurzame gebouwde omgeving.

Regimesturing als basis

Eerst even de basis: wat houdt een zelfvoorzienend en duurzaam energiesysteem in – en wat is er allemaal voor nodig? Het uitgangspunt is dat gebouwen die gebruik maken van een off-grid netwerk allereerst het energieverbruik minimaliseren, en vervolgens de beschikbare energie steeds slim inzetten. De energie wordt ter plekke opgewekt met zonnepanelen of windturbines (of een combinatie daarvan) en opgeslagen in een batterij. Pelletkachels, biovergistingsinstallaties en/of warmtebuffers fungeren in de koude wintermaanden als back-up voor verwarming en warm water.

Het Grid Control Platform van Firan leidt alle energiestromen in goede banen en zorgt dat de vraag en het aanbod van energie steeds in balans zijn. Daarvoor hebben we zogenoemde regimesturing ontwikkeld: een stoplichtsysteem dat volautomatisch schakelt tussen de capaciteit van de batterij en het energieverbruik. In het zogenoemde groene regime is er zoveel zonne-energie beschikbaar dat alle apparaten en installaties moeiteloos aan kunnen staan. Als de batterij leger raakt, treedt het oranje regime in werking en wordt niet-noodzakelijk energieverbruik afgeschakeld. Dat is ook een signaal om zo zuinig mogelijk met stroom om te gaan. In het rode regime functioneren alleen de absoluut noodzakelijke voorzieningen.

Overcapaciteit als succesfactor

Een groot vraagstuk voor een duurzaam en zelfvoorzienend systeem heeft te maken met de stabiliteit van de lokale energieproductie. De momenten van opwek en verbruik van zonne-energie liggen nu eenmaal niet vanzelfsprekend dicht bij elkaar. In veel gevallen is er op jaarbasis ruim voldoende zonne-energie om aan de lokale vraag te voldoen. Maar op een off-grid eiland is er geen simpele back-up voorziening om een groot aantal donkere winterdagen door te komen.

Een forse overcapaciteit aan zonnepanelen is dan ook een randvoorwaarde voor een betrouwbaar off-grid netwerk. Een slim energiemanagementsysteem, zoals het Grid Control Platform van Firan, fungeert dan als een schakel om de inzet van back-up voorzieningen zoals pelletkachels te minimaliseren. De Internet of Things applicatie zorgt steeds voor monitoring, sturing en optimalisatie van de energiestromen.

Voorspellen en sturen

Een belangrijke uitdaging voor een duurzaam en zelfvoorzienend systeem heeft te maken met het voorspellen en sturen van de energieproductie. Zon- en windenergie zijn geen stuurbare bronnen: het is niet precies te voorspellen wanneer er voldoende beschikbaar is om te voldoen aan de vraag. Daarnaast is de afstemming tussen het aanbod en de vraag essentieel. Dat betekent dat gebruikers en beheerders van off-grids steeds slimme keuzes moeten maken: wat is er dagelijks nodig en op welke manier kunnen we de duurzame bronnen zo efficiënt mogelijk inzetten?

Meer dan een technisch proces

De ontwikkeling en exploitatie van een zelfvoorzienend en duurzaam energiesysteem is niet alleen een technische uitdaging. Technisch is er gewoon heel veel mogelijk. Het ingewikkeldste is om alle processen, systemen en plannen uiteindelijk op elkaar af te stemmen. Alles moet uiteindelijk kloppen: van de business case tot de afspraken over de samenwerking.

Een nauwe samenwerking met alle partners is een doorslaggevende succesfactor in de ontwikkeling en realisatie van zelfvoorzienende energienetten, zo leren de ervaringen. Allerlei werkprocessen krijgen te maken met de effecten van de regimesturing. Welke systemen moeten in elk regime blijven draaien? Daarover moeten alle partijen al in een vroeg stadium op één lijn zitten. Met een duidelijk en gedeeld probleembesef kan je vervolgens sneller samen werken aan een oplossing die voor iedereen meerwaarde heeft.

Zuiniger en slimmer

Geven off-grid netwerken, zoals Firan al realiseerde op bijvoorbeeld Forteiland Pampus, een indruk van de manier waarop het Nederlandse energielandschap er in de toekomst mogelijk uitziet, als de inzet van duurzame bronnen aanzienlijk groter is dan nu? Stuurbaarheid wordt in ieder geval een steeds belangrijker issue naarmate het aandeel van zon- en windenergie in de totale energiemix groeit. De fluctuaties in de beschikbaarheid van zon- en windenergie zetten het lokale elektriciteitsnet onder druk, zoals dat ook in het landelijke net gebeurt. Daarom is het belangrijk om steeds na te denken over de stuurbaarheid en de flexibiliteit van de opwek en het verbruik.  

Decentrale energie-infrastructuren roepen ook de vraag op hoe we zuiniger en slimmer met energie omgaan. Het vraagstuk is dan: welke energie is er op welke momenten en hoe verhoudt het aanbod zich tot de vraag? Met een off-grid is de urgentie van deze vragen direct voelbaar. Het licht gaat letterlijk uit als er geen duurzame stroom is.

Bewuste keuze

Het ligt misschien niet voor de hand dat heel Nederland straks vol ligt met zelfvoorzienende energienetwerken. Toch zullen er zeker nieuwe woonwijken komen waar projectontwikkelaars of bewoners bewust kiezen voor een decentraal systeem. Bijvoorbeeld omdat de wens bestaat om een buurt zelfvoorzienend te maken. Dat is ook het mooie van het werk dat wij nu doen: we leveren een bijdrage aan de actuele energietransitie door de productie van duurzame stroom mogelijk te maken. Overal. Of het nu een nieuwbouwwijk in een stad is, of een nederzetting op een eiland.

Firan aan het werk

Firan is idealiter al in een vroeg stadium nauw betrokken bij de plannen voor een zelfvoorzienend energiesysteem. Op basis van berekeningen, analyses en voorstellen voor de opbouw van een zelfvoorzienend systeem stellen we een integraal plan en een functioneel ontwerp op. In de implementatiefase worden de afzonderlijke systemen onderling gekoppeld, en verbonden met het Grid Control Platform dat alle energiestromen beheert.

Firan speelt een sleutelrol als system integrator om het project te ontwikkelen én te realiseren. We gaan met alle betrokken partijen aan tafel, we zorgen dat de neuzen dezelfde kant op staan, en we integreren de systemen om de efficiëntie van het project te optimaliseren.

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

Nieuwe inzichten om als gemeente staatssteunproof bij te dragen aan warmtenet

Er zijn verschillende wegen om als gemeente staatssteunproof steun te verlenen aan een warmtenet. De mogelijkheden in beeld.
Lees meer

Didam start met aanleg van warmtenet voor Bloemenbuurt

In Didam is gestart met de aanleg van een warmtenet. Deze herfst worden de eerste huizen van woningcorporatie Plavei voorzien van de duurzame warmte.
Lees meer

Drie manieren voor woningcorporaties om regie te voeren over een warmtenet

Er zijn verschillende modellen om duurzame warmtenetten te ontwikkelen, realiseren en exploiteren. Daarbij is altijd een goede combinatie nodig van de bron, het netwerk en de aflevering. Drie adviezen voor woningcorporaties.
Lees meer

Energy hubs als antwoord op de groeiende vraag naar laadfaciliteit voor elektrisch vervoer

Hoe voldoen verzorgingsplaatsen en tankstations aan de groeiende vraag naar duurzame energie? Rijkswaterstaat en Firan vertellen over de mogelijkheden voor slimme netaansluitingen voor (snel)laadfaciliteiten.
Lees meer