Ervaring met bufferen helpt bij rekenen aan warmtenetten

Hylife Innovations heeft ervaring opgedaan met het bufferen van energie in Stad aan ’t Haringvliet. Door de buffer werd het elektriciteitsnet minimaal belast. Deze kennis zet het bedrijf nu in bij het rekenen aan warmtenetten in tijden van netcongestie. Daarvoor heeft het bedrijf twee softwaretools ontwikkeld. 

Elektrische energie opslaan in batterijen, in warmte en koude voor een warmtenet en in waterstof: drie jaar geleden startte een innovatief project van zeventien woningen in Stad aan ’t Haringvliet. Het bedrijf Hylife Innovations bracht hier voor het eerst de Innovahub in praktijk: een multifunctioneel energiestation dat de opgewekte pv-stroom van de daken in de wijk op verschillende manieren kan omzetten en bufferen. 

Insteek daarbij was om voor 90% zelfvoorzienend te zijn met pv-stroom en verder heel veel te monitoren en te leren over wat er gebeurt met de energiestromen in zo’n wijk. “Met het strategische einddoel om een antwoord te bieden op een volledig renewable gedreven energiesysteem”, zegt engineer Niels de Smet.  

Rekenen aan warmtenetten

De bijvangst van dit project – dat nu twee jaar heeft gedraaid in de praktijk, na een jaar warmdraaien bij een van de partners – is dat Hylife Innovations een systeem heeft gebouwd dat weinig afhankelijk is van het elektriciteitsnet en een oplossing biedt voor netcongestie. 

Daarmee vindt het gehoor in de markt en bij overheden. Met twee ontwikkelde softwaretools, en als onderdeel van het consortium Warmte Verduurzaamd, helpt het bedrijf nu diverse Zuid-Hollandse en Zeeuwse gemeenten met hun Warmteprogramma’s. “We hebben net in Schouwen-Duiveland de haalbaarheidsfase afgerond en in Goeree-Overflakkee is het onderzoek in de verdiepende fase”, zegt De Smet. “Daar bekijken we voor alle verdichte kernen op het eiland wat de totale kosten van een warmtenet inclusief bron zijn en voor welke warmteprijzen geleverd kan worden. Daar komen haalbare cases uit, die binnen haalbare BAK-getallen vallen.” 

Buffers noodzakelijk

De opgedane ervaring met bufferen van energie komt hierbij van pas. Warmtenetten zonder buffers in tijden van beperkingen op het net zijn niet meer haalbaar, constateert De Smet. Althans niet voor een concurrerende prijs. “We zien dat de CapEx en zeker de OpEx echt enorm dalen door het inzetten van een buffer. Waterbuffers zijn ook heel goedkoop.” 

Evana

Twee softwaretools dus. De eerste heet Evana en is een simulatietool, bedoeld om in het voortraject van een nieuw project snel te onderzoeken wat de ideale configuratie is om beperkingen op het elektriciteitsnet te lijf te kunnen. Hylife Innovations kan daarin allerlei getallen ingeven. Zoals het beschikbare dak- of grondoppervlak voor opwek van zonne-energie, het beschikbare netvermogen, vraagprofielen (thermisch en elektrisch) en de beschikbare componenten om de energiebehoefte in te vullen (warmtepompen, waterbuffers, etc.). De tool dimensioneert vervolgens heel snel de grootte van het systeem, en de kosten (CapEx en OpEx). 

Wat bronnen betreft kan de simulatietool alle kanten op. Van diepe geothermie, ondiepe geothermie, gesloten bronsystemen, TEA en TEO tot lucht-water gedreven systemen. “In principe zijn we daarin agnostisch”, zegt De Smet. Deze software helpt gemeenten, maar ook adviesbureaus en warmtebedrijven. 

Synapse

Synapse is de tweede tool, te zien als een Energie Management Systeem (al noemt De Smet het liever een ‘energy orchestration tool’). Deze software draait op hetzelfde algoritme, maar stuurt in de praktijk werkelijk apparaten aan. “De één kan niet zonder de ander. Je kan niet dezelfde flexibiliteit en dynamisch gedrag bereiken dat je in het voortraject simuleert, zonder de assets ook werkelijk te gaan aansturen.” 

Dus te veel zonne-opwek op een zomerdag? Dan is het ideaal om een warmtepomp alvast warmte te laten produceren en de waterbuffer op te laden. “Zodat je wanneer de zonne-opwek weg is, de energieprijzen stijgen, de temperatuur daalt en de efficiëntie daalt, warmte kan leveren vanuit de waterbuffer.”

De software laadt daarbij weersvoorspellingen in om de warmtevraag en de pv-opwek in te schatten, alsook dynamische energieprijzen en netbeperkingen vanuit de netbeheerders, en stuurt het hele systeem dynamisch aan. “Die twee softwaretools zijn eigenlijk de commerciële destillatie uit het project in Stad aan ’t Haringvliet.”

Waterstof

Terug naar dat eerste project. Waterstof was daar een van de pijlers. Daar zou pv-stroom voor langere periodes in opgeslagen kunnen worden. Die pijler vliegt nog niet. Redenen daarvoor zijn zowel de investeringskosten – “waterstofcomponenten zijn enorm prijzig” – als de strenge regelgeving. “Zeker in een meer residentiële context”, zegt De Smet. “Zo’n centrale verwerken in een wijk, verlaagt weer de totale ontwikkelbare vierkante meters.” Hylife Innovations schrijft waterstof evenwel niet af, zegt hij, maar ziet toepassingen vooralsnog meer bij bedrijven en industrie. 

Het systeem laten draaien met 90% eigen pv-stroom – zoals het doel was – is tot nu toe niet gelukt. Ook dat ligt aan het waterstofsysteem. De belemmering daarin is een veiligheidsklep in de installatie die weliswaar technisch is overgespecifieerd voor de toepassing, maar niet over het benodigde certificaat beschikt. Kortom: de waterstofinstallatie mag niet worden ingeschakeld. 

Zelf de certificatie bekostigen zou kunnen, maar is niet aantrekkelijk zolang er geen vraag is, zegt De Smet. “We kunnen met de waterbuffers en de batterijen al veel antwoorden bieden op de problematiek van vandaag. Waterstof is nodig voor langetermijnopslag, maar in de commerciële context van vandaag gaat het over het overbruggen van pieken van een kwartier tot enkele uren. Dat kan je perfect doen vanuit een waterbuffer, al dan niet ondersteund door een batterij. Dat is wat installaties vandaag nodig hebben.”

Synergie elektrisch domein en thermisch domein

De Smet wijst tot slot op de enorme synergie in het beheer van het elektriciteitsnet van de overkoepelende netbeheerder en de interactie met de warmtebronnen van de warmtebedrijven – hun dochterondernemingen. “Grootschalige installaties hebben elektrische aansluitingen van enkele tot tientallen megawatt. Als je die dynamisch kan laten omgaan met de beperkingen van het elektriciteitsnet, verlaagt dat ook aanzienlijk de investeringskosten van het moederbedrijf. Dus er is een enorme synergie tussen het elektrische domein en het thermische. De grootschalige warmtenetten zijn het snijpunt waar die twee samenkomen.”