Een geïntegreerde oplossing voor zonne-energie, windenergie, batterijopslag, WKK-generatie en energiebeheersysteem (EMS) voor industriële en residentiële toepassingen
Valencia heeft een sterke zonnepotentie, maar een praktisch microgrid moet ook rekening houden met de vraag ’s avonds, variaties in elektriciteitsprijzen, beperkte windbronnen, behoeften aan verwarming en warm water, onderbrekingen in het openbare net en geluidseisen voor woningen. Een geïntegreerd systeem dat zonnepv, batterijopslag, windenergie, diesel-WKK-generatie, het openbare elektriciteitsnet en een Energy Management System (EMS) combineert, kan al deze behoeften in evenwicht brengen.
1. De energieproblemen die u pas ziet wanneer u het systeem draait
De echte uitdaging is niet alleen hoeveel hernieuwbare energie een locatie kan opwekken. Het gaat erom of de opwekking overeenkomt met het tijdstip, de kosten en het type vraag. Een systeem kan over een jaar heen voldoende energie produceren en toch problemen ondervinden bij de avondvraag, verwarming, warm water of stroomonderbrekingen.
Hoge en wisselende elektriciteitskosten
Elektriciteitskosten kunnen sterk variëren per tijdstip van de dag. Dit maakt energieverschuiving waardevol: batterijopslag kan goedkope energie opslaan en aankopen van stroom uit het net verminderen wanneer elektriciteit duurder is.
Referentie voor tijdgebonden elektriciteitsprijzen
De volgende cijfers zijn indicatieve waarden voor projectanalyse. De werkelijke klantkosten hangen af van het elektriciteitscontract, marktomstandigheden en van toepassing zijnde heffingen.
|
Weekdag Tijd / Voorwaarde
|
Prijsklasse
|
Typische EMS-reactie
|
|
00:00–08:00
Dalperiode (laagste prijs)
|
Ca. €0,02–0,04/kWh
|
Laad het ESS met goedkope stroom uit het net wanneer dat economisch verantwoord is; gebruik beschikbare windenergie.
|
|
08:00–10:00
Schouderperiode / lage-prijsperiode
|
Ca. €0,04–0,08/kWh
|
Gebruik PV voor lokale belastingen; gebruik ESS selectief; het elektriciteitsnet levert eventueel resterend tekort.
|
|
10:00–14:00
Piek (hoge prijs)
|
Ca. €0,20–0,35/kWh
|
Laad ESS uit om piekafname van het net te verminderen; gebruik PV voor lokale belastingen; exporteer alleen wanneer economisch verantwoord.
|
|
14:00–18:00
Schouderperiode / lage-prijsperiode
|
Ca. €0,04–0,08/kWh
|
Blijf hernieuwbare energie zelfverbruiken en beheer ESS op basis van de laadtoestand en verwachte piekvraag.
|
|
18:00–22:00
Piek (hoge prijs)
|
Ca. €0,20–0,35/kWh
|
Laad ESS uit; gebruik CHP alleen wanneer hernieuwbare opwekking en opslag niet voldoende zijn om kritieke vraag te dekken.
|
|
22:00–24:00
Schouderperiode / lage-prijsperiode
|
Ca. €0,04–0,08/kWh
|
Balanceer resterende ESS-capaciteit, nachtelijke windbeschikbaarheid en energievraag van de volgende dag.
|
|
Negatieve-prijsperiode (bijzondere voorwaarde) 11:00–16:00
|
Negatieve prijs; Verkoop van overtollige elektriciteit met verlies
|
Geef prioriteit aan lokaal gebruik en opladen van ESS; vermijd onnodige export en beperk de opwekking indien vereist.
|
Perioden met negatieve prijzen kunnen overlappen met normale dagtarieftijden in plaats van een afzonderlijke dagelijkse band te vormen. In het weekend en op feestdagen kunnen ook andere prijsvoorwaarden van toepassing zijn.
Zonne-energie komt niet overeen met de vraag per uur
Valencia beschikt over sterke zonnemogelijkheden, met een jaarlijkse straling van ongeveer 1.600–1.700 kWh/m² en een geschatte PV-productie van circa 1.600 kWh/kWp bij een optimale hellingshoek van ongeveer 38°. Maar de PV-opbrengst daalt na zonsondergang tot nul, terwijl veel belastingen blijven doorgaan. Batterijopslag speelt daarom een belangrijke rol bij het verschuiven van de opwekking overdag.
Lage windsnelheden beperken de rol van windenergie
De gemiddelde windsnelheid bedraagt ongeveer 3 m/s, dus wind wordt beter beschouwd als een aanvullende bron dan als primaire opwekker. Sterkere nachtelijke wind kan nuttige opwekking leveren wanneer zonne-opwekking niet beschikbaar is.
Vraag naar verwarming en warm water vormt een tweede energie-uitdaging
Een dieselaandrijving geeft normaal gesproken aanzienlijke warmte af via zijn koel- en uitlaatsystemen. Warmtekrachtkoppeling (CHP) kan de mantelwaterwarmte en uitlaatwarmte van ongeveer 450 °C omzetten in bruikbare verwarmingswarmte, warm tapwater of proceswarmte.
Netonstabilliteit kan een elektriciteitsprobleem omzetten in een continuïteitsprobleem.
Duurzame energiebronnen verminderen de afhankelijkheid van het elektriciteitsnet, maar blijven wisselend. Kritische belastingen hebben batterijback-up, insulatievermogen (islanding) en een regelbare opwekkingsbron nodig. CHP-dieselaandrijving kan die regelbare back-uplaag leveren.
Geluid kan een ontwerpbeperking worden in woongebieden.
Woningprojecten profiteren van geruisarme apparatuur. Verticale-as windturbines (VAWT) zijn geschikt waar geluid en visuele impact belangrijk zijn, terwijl horizontale-as windturbines (HAWT) beter geschikt zijn voor fabrieken en boerderijen.
2. De oplossing: Een geïntegreerd zonne-, wind-, batterij-, CHP- en EMS-microgrid
Het systeem werkt als één gecoördineerd energieplatform, in plaats van als afzonderlijke PV-, batterij-, wind-, diesel- en netproducten. De EMS-regeling past opwekking en opslag aan aan de belastingvraag, elektriciteitsprijzen, beschikbaarheid van hernieuwbare energie en reservevereisten.
3. Hoe het microgrid werkt
De bedrijfsstrategie moet dynamisch zijn, in plaats van een vaste bronhiërarchie. Hernieuwbare energie wordt gebruikt voor lokale belastingen wanneer deze beschikbaar is, opslag verplaatst energie over de tijd, goedkoper netstroom kan worden gebruikt wanneer dit voordelig is, en WKK wordt gestart wanneer betrouwbaarheid of thermische vraag controleerbare opwekking vereist.
|
Tijd / Voorwaarde
|
Prijs / Voorwaarde
|
EMS-strategie
|
Hoofddoel
|
|
00:00–08:00
|
Daluren; €0,02–0,04/kWh
|
Laad het ESS met goedkoper netstroom indien gepast; gebruik beschikbare windenergie.
|
Optimalisatie van energiekosten.
|
|
08:00–10:00
|
Lage prijs; €0,04–0,08/kWh
|
PV levert lokale belastingen; ESS ondersteunt indien nodig; het elektriciteitsnet dekt tekorten.
|
Maximaliseer zelfverbruik.
|
|
10:00–14:00
|
Piektarief; €0,20–0,35/kWh
|
Laad ESS uit; gebruik PV lokaal; exporteer alleen wanneer economisch verantwoord.
|
Piekafvlakking en waardeoptimalisatie.
|
|
14:00–18:00
|
Lage prijs; €0,04–0,08/kWh
|
Blijf PV zelfverbruiken en bereid ESS voor op de avondpiek.
|
Verminder aankoop van stroom uit het net.
|
|
18:00–22:00
|
Piektarief; €0,20–0,35/kWh
|
Laad ESS uit; start CHP pas wanneer hernieuwbare energie en opslag de kritieke vraag niet kunnen dekken.
|
Betrouwbaarheid met gecontroleerd brandstofgebruik.
|
|
22:00–24:00
|
Lage prijs; €0,04–0,08/kWh
|
Balanceer de laadtoestand van ESS, nachtelijke windopwekking en behoeften van de volgende dag.
|
Kosten en veerkracht.
|
|
Periode met negatieve prijs
|
Bijzondere voorwaarde; voorbeeld uit bron: 11:00–16:00
|
Geef lokale verbruik en ESS-opladen voorrang; vermijd onnodige export; beperk waar nodig.
|
Vermijd verliezen door negatieve prijzen.
|
4. Waarom maakt WKK het microgrid meer dan een back-upstroomvoorziening
WKK verandert de dieselgenerator van een uitsluitend noodvoorziening in een regelbare bron van elektriciteit én nuttige warmte. Teruggewonnen warmte kan worden gebruikt voor ruimteverwarming en sanitair of proceswarm water, terwijl opslag in warmwaterreservoirs productie en vraag naar warmte van elkaar kan scheiden. In off-grid-toepassingen kan WKK ook de benodigde batterijcapaciteit tijdens langdurige perioden met weinig hernieuwbare energie verminderen.
5. Toepassingsvoorbeeld:
Microgrid voor fabriek en boerderij
Fabrieken en boerderijen kunnen zonnepanelen op daken of op grond, batterijopslag, windenergie, WKK en thermische opslag combineren om continu bedrijf, nachtelijk verbruik en verwarmingsvraag te ondersteunen.
Een representatieve terugverdientijd bedraagt ongeveer 3–5 jaar, maar de werkelijke resultaten hangen af van het belastingsprofiel, elektriciteitsprijzen, apparatuurkosten, opbrengst van hernieuwbare energie en de bedrijfsstrategie.
Woningbouw en plattelandsmicrogrid
Voor vrijstaande woningen, villa’s en plattelandsobjecten stelt de bronoplossing een kleinere, geruisarme configuratie voor die is gericht op eigen verbruik, noodstroomvoorziening, verwarming en warm water.
De definitieve dimensionering dient te zijn gebaseerd op de daadwerkelijke huishoudelijke belastingen, seizoensgebonden opbrengst van hernieuwbare energie, batterijautonomie en generatorcapaciteit. Volledige off-grid-onafhankelijkheid mag niet worden verondersteld zonder validatie op locatie.
6projectuitvoering: van beoordeling tot inbedrijfstelling
Een succesvolle microgrid vereist engineering die verder gaat dan een eenvoudige apparatuurlijst. Het project dient zich te ontwikkelen van belastingsanalyse en maatwerkontwerp via naleving van voorschriften, productie, installatie, inbedrijfstelling en langdurige ondersteuning.
7belangrijkste voordelen van de geïntegreerde aanpak
- Lagere stroomkosten via zonne-energie die zelf wordt verbruikt, batterijopslag en energiebeheer op basis van het tijdstip van gebruik.
- Vermindering van piekbelasting en verschuiving van energieverbruik in plaats van uitsluitend afhankelijk te zijn van directe hernieuwbare opwekking.
- Aanvullende zonne- en windenergieopwekking, waarbij wind als secundaire bron wordt gepositioneerd gezien de lage windomstandigheden in Valencia.
- WKK-dieselopwekking die regelbare elektriciteit en nuttige warmterecuperatie levert.
- Verbeterde veerkracht door batterijback-up en EMS-gestuurde ‘islanded’-werking.
- Geïntegreerde verwarming en mogelijkheid tot productie van warm tapwater of proceswarm water.
- Windturbines met laag geluidsniveau en akoestische behandeling voor toepassingen waarbij geluid gevoelig is.
- Afstandsmonitoring en gecoördineerde besturing van meerdere energiebronnen.
- Modulaire configuraties voor fabrieken, boerderijen, woningen en landelijke eigendommen.
- Eén-stop engineering- en leveringsondersteuning, van beoordeling via inbedrijfstelling tot naverkoopdiensten.
8. Een slimmere manier om energiesystemen in Valencia te ontwerpen
Een microgrid moet worden ontworpen op basis van de wisselwerking tussen energieproductie, -verbruik, elektriciteitsprijzen, thermische vraag en betrouwbaarheidseisen. Zonenergie kan overdag een sterke opwekking leveren, maar kan op zichzelf de vraag ’s avonds, stroomuitval of verwarmingsbehoeften niet oplossen. Windenergie kan zonne-energie aanvullen, maar lage gemiddelde windsnelheden beperken haar rol. Batterijopslag verplaatst energie in de tijd, terwijl WKK (warmtekrachtkoppeling) regelbare back-up en nuttige warmte levert.
De waarde van het systeem komt daarom voort uit gecoördineerde besturing, niet uit één enkel component. De definitieve afmeting moet gebaseerd zijn op reële locatiegegevens, waaronder elektrische belastingscurven, kritieke belastingen, verwarmings- en warmwaterbehoefte, zon- en windbronnen, netvoorwaarden, elektriciteitstarieven en economische doelstellingen.
9. Torchpower: geïntegreerde energiesolutions
Torchpower biedt oplossingen voor energietechnologie uit één hand, waaronder systeembeoordeling, maatwerkontwerp, levering van apparatuur, ondersteuning bij naleving van voorschriften, levering, technische begeleiding op afstand, coördinatie van inbedrijfstelling en langdurige after-salesondersteuning. Elke microgrid kan worden geconfigureerd op basis van het belastingsprofiel ter plaatse, de beschikbare ruimte, het budget, de hernieuwbare bronnen en de netvoorwaarden.
EN
