Digitalisering energiesysteem loont

Pieter van den Brand - Publicatie in Process Control

Industrie maakt dubbelslag met energiemanagementsysteem

De industrie ervaart de druk van overheid en samenleving om energiesystemen te verduurzamen. In 2050 moeten alle bedrijven in ons land energieneutraal zijn. Digitalisering van het eigen energiesysteem biedt naast duurzaamheidswinst ook aantrekkelijke verdienmodellen, stelt Commercieel Directeur René Hooiveld van het salesteam Technische Automatisering en Informatisering (TAI) binnen system integrator Croonwolter&dros ‘Bedrijven moeten hier beslist scherp op zijn.’

Het Nederlandse energiesysteem ondergaat ingrijpende veranderingen. Van een centraal geleid systeem dat met grote opwekinstallaties in een elektriciteitsnet met hoog-, midden- en laagspanning energie naar consumenten en bedrijven brengt, komen er van onderaf tal van decentrale duurzame energiesystemen bij, van wind- en zonneparken tot warmtepompen (restwarmte) en elektrolysers. Simpel gezegd gaat de energie voortaan beide kanten op, waarbij de decentraal opgewekte energie inpasbaar moet zijn in het net. Energie uit steenkool en aardgas is makkelijk in te regelen, maar duurzame bronnen als wind en zon zijn afhankelijk van de weersomstandigheden. Ook de opslag van energie krijgt een steeds belangrijkere rol. “Een paar decennia geleden dacht iedereen nog dat het elektriciteitsnet robuust genoeg zou zijn om alle duurzame energiebronnen een plek te geven. Niets bleek minder waar”, vertelt Hooiveld. Als system integrator levert Croonwolter&dros energiemanagementsystemen en ondersteunende operationele technologie aan de industrie, zoals SCADA-systemen en PLC’s. “Op alle niveaus in het elektriciteitsnet is sprake van congestie, ook bij het hoogspanningsnet waar het groeiende aantal offshore windparken ingepast moeten worden. Dat zet het net onder druk. Netbeheerders geven ook geen garantie meer dat elk bedrijf automatisch een aansluiting krijgt. Door de krapte op het net zijn lange wachtlijsten ontstaan. Bedrijven beginnen de pijn te voelen. Hun license-to-operate komt in gevaar”, aldus Hooiveld. 

"Een energiemanagementsysteem kan het energieverbruik van bedrijven aanzienlijk terugdringen, niet alleen van productieprocessen maar ook van gebouwen en het wagenpark."
René Hooiveld, Commercieel Directeur Croonwolter&dros TAI

Verdienmodellen

Digitalisering kan bijdragen aan een duurzaam, betrouwbaar en betaalbaar energiesysteem voor bedrijven volgens Hooiveld. Een energiemanagementsysteem kan het energieverbruik van bedrijven aanzienlijk terugdringen, niet alleen van productieprocessen maar ook van gebouwen en het wagenpark. Bedrijven maken zo ook werk van CO2-reductie en realisatie van de klimaatdoelen van de overheid. Maar er liggen nog veel meer revenuen in het verschiet, zoals het aanpakken van netcongestie. Hooiveld: “Er zitten volop interessante verdienmodellen bij. Bedrijven moeten hier beslist scherp op zijn.”

Balanceren

Hooiveld: “Allereerst is het zaak dat bedrijven de assets die ze kopen om in de eigen energie te voorzien op een slimme manier in hun energiehuishouding balanceren”. Zo is Croonwolter&dros betrokken bij het project van een klant in de chemie om een elektrolyser van 50 MW via het net aan een onshore windpark te koppelen, om de opgewekte elektriciteit te kunnen gebruiken voor de productie van waterstof voor het eigen proces. “Qua capaciteit is 
dit een middelgrote elektrolyser. Toch kan dit aantal megawatts niet zomaar worden ingepast. Ook deze energie moet je balanceren in je energiesysteem. Het energiemanagementsysteem geeft daar houvast in. Daarnaast stelt het bedrijven in staat vraag en aanbod van energie zoveel mogelijk lokaal te matchen, zodat er minder inkoop nodig is. Ook leveren ze hiermee een bijdrage aan het tegengaan van netcongestie. Zo kunnen netverzwaringen worden uitgesteld.” 

"Met een energiemanagementsysteem kunnen netverzwaringen worden uitgesteld”

Fictief voorbeeld

Hooiveld geeft het fictieve voorbeeld van een bedrijf dat een duurzaam opwekvermogen van 15 MW bij wil plaatsen. Daar is een zwaardere netaansluiting voor nodig. Het bedrijf zou dan van 10 naar 20 MVA (megavolt-ampère) moeten gaan, maar daar komen enorme investeringen van doorgaans miljoenen euro’s in onder meer apparatuur en bekabeling bij kijken, los nog van de vraag of deze capaciteit beschikbaar is op het net. “In zo’n geval is het goedkoper het zo te regelen dat je met de bestaande 10 MVA uit de voeten kunt door het energiesysteem met een energie-managementsysteem flexibel te sturen, zodat je altijd onder dit maximum blijft”, zegt Hooiveld. “Zo vaak zit een bedrijf ook niet op vollast, hooguit een paar procent per jaar. Bovendien is de investering in een energiemanagementsysteem substantieel lager dan die in een zwaardere netaansluiting, dus dit behoedt het bedrijf voor forse investeringen.”

Buffercapaciteit

Een interessante optie voor bedrijven is buffercapaciteit aan te leggen. Veel bedrijven en bedrijvenparken nemen hier de nodige stappen toe. “Op de onbalansmarkt is de prijs soms zelfs negatief. Wat alleen maar vaker voor zal komen, omdat er steeds meer duurzame energie bijkomt. Aantrekkelijk is op dat moment energie in te kopen en op te slaan in batterijen, er het wagenpark mee op te laden of er een e-boiler mee te verwarmen”, vertelt Hooiveld. Ook het installeren van noodvermogen kan interessant zijn. 

Praktijkvoorbeeld

Uit de eigen Croonwolter&dros-praktijk illustreert Hooiveld dit aan de hand van een bedrijf dat in tomaten handelt. Om deze groenten lange tijd goed te 
kunnen houden worden ze in de opslag standaard op een temperatuur van 5 graden bewaard. “Als dan de deur van het koelhuis opengaat en het is buiten 30 graden, is er een flinke piek in elektriciteitsconsumptie, om de koeling op het juiste temperatuurniveau te houden.” Met het noodaggregaat schakelt het bedrijf op deze momenten de netstroom af. “Op die wijze wordt het net dus niet belast. Met een energiemanagementsysteem kan het bedrijf continu rekening houden met de temperatuur buiten en ook met de aanrijtijden van de vrachtwagens voor het laden en lossen van de tomaten. Ideaal is natuurlijk als er voor het noodvermogen een batterij wordt ingezet en geen dieselaggregaat. De batterij kan worden opgeladen als je op de onbalansmarkt een gunstige prijs hebt. In de winter, bij veel lagere temperaturen, kan de batterij volledig voor de energiehandel worden gebruikt. Daarmee heeft een bedrijf dus een fantastische businesscase in huis.”

Energiehandel

De handel in elektriciteit is een volop bewezen verdienmodel. De koppeling tussen het eigen energiesysteem van het bedrijf met de energiehandel is echter niet eenvoudig, benadrukt Hooiveld. “Elk type handelsmarkt stelt weer andere eisen aan de assets van een bedrijf. Zo moet je op de ‘day-ahead’-markt de capaciteit aan stroom die je wilt aanbieden 24 uur van tevoren kenbaar maken. De capaciteit later beschikbaar te stellen, kan niet zonder energiemanagementsysteem.” Wel moeten bedrijven ervoor waken, waarschuwt Hooiveld, dat de assets in hun energiesysteem niet automatisch aan de systemen van het energiehandelsplatform zijn gekoppeld. 

“De energiehandelaar is immers vanuit zijn financiële belang in eerste instantie gebaat bij efficiëntie. Betrouwbaarheid en veiligheid van de assets van jouw bedrijf komen op de tweede plaats.”

Cyber security

Een ander belangrijk aandachtspunt voor bedrijven is cyber security, aldus Hooiveld. “Een energiemanagementsysteem bestaat uit twee delen: de hardware met de slimme algoritme, zoals de PLC’s, die de assets in de fabriek aansturen en het systeem in de cloud, waarin de software draait om de aansturing van de assets te visualiseren en te volgen, ook voor onder meer rapportages en alarmmeldingen. Als de software in de cloud gecompromitteerd is, heeft dat geen gevolg voor de assets in de fabriek, die gewoon door kunnen blijven draaien. “Zaak is deze scheiding te allen tijde te waarborgen. Er mag geen enkele inbreuk op mogelijk zijn.”

Autonoom

Volgens Hooiveld is er op dit moment een wildgroei aan energiemanagement-systemen. “Er zijn volop aanbieders. Deze systemen doen prima hun werk, al 
heeft het ene systeem meer functionaliteiten dan het andere, maar vaak zien deze systemen er fraai uit met mooie dashboards. Van essentieel belang is dat het energiemanagementsysteem, dat puur de gebruiker en zijn belangen dient, onafhankelijk is van het systeem van de energiehandelaar. Er mag geen lock-in-effect zijn, omdat een systeem een bedrijf ertoe verplicht met één specifieke handelaar in zee te gaan. Dat is vaak nog het geval. Dit doorkruist de verdienmodellen waar bedrijven door digitalisering van hun energiesysteem van kunnen profiteren. Bedrijven moeten volledig autonoom kunnen opereren.”

Energiemanagementsysteem, de verdienmodellen op een rij:

Energiebesparing en CO2-reductie: maatregelen om het energieverbruik terug te dringen komen in beeld, tevens levert dit CO2-reductie op en zo draagt het bedrijf bij aan het realiseren van de klimaatdoelen. Het percentage aan energiewinst is afhankelijk van het jaarlijkse energieverbruik (in MWh) van het bedrijf.

Cable Pooling: omvangrijke vaak miljoeneninvesteringen in apparatuur en bekabeling zijn niet nodig, bedrijven kunnen bij uitbreiding van hun duurzaam opgewekte vermogen met de hen door de netbeheerder toegekende MVA uit de voeten (curtailment).

Peakshaving: het bedrijf kan pieken in het energieverbruik opvangen, wat veel geld op kan leveren (zoals een variabel transporttarief); door het tegengaan van congestie stelt het bedrijf zijn license-to-operate veilig.

Frequency Containment Reserve (FCR): bedrijven met een reservevermogen kunnen deze energie te gelde maken door indien nodig aan het net te leveren, om te voorkomen dat de frequentie waar het Nederlandse energiesysteem op is uitgelegd (50 Hertz) onder druk komt te staan; hiervoor is de aanschaf van een energieopslagfaciliteit nodig (met minimaal 2 MW aan regelbaar vermogen om versneld bij te kunnen schakelen).

Day-aheadmarkt: bedrijf kan het volume aan energie dat het op deze handelsmarkt – 24 uur van tevoren – op uurbasis kan vragen of aanbieden op flexibele wijze ontsluiten van het eigen energiesysteem (randvoorwaarde is een bepaald minimum aan energieverbruik in MWh/jaar).

Onbalans passief: bedrijf kan op de onbalansmarkt passief energie inkopen en eigen energie verkopen tegen vaak gunstige prijzen; de onbalansmarkt helpt de netbeheerder het net stabiel te houden (randvoorwaarde is dat bedrijven hun opwek en gebruik per moment aan kunnen passen en een bepaald minimum aan energieverbruik in MWh per jaar hebben).

Onbalans actief: bedrijf kan op onbalansmarkt gunstig energie inkopen en eigen energie verkopen; in dit geval biedt het bedrijf actief aan tegen betaling meer of minder stroom te leveren of af te nemen; voorwaarde is de betrokkenheid van een Programmaverantwoordelijke (PV) als marktpartij die de energie van het bedrijf mag veilen. Iedere aanbieder van elektriciteit moet een PV hebben die vraag en aanbod afstemt op het verwachte verbruik van het bedrijf.

Noodvermogen: inzet van een eigen energieopslagfaciliteit (met een minimum aan regelbaar vermogen in MW om versneld bij te kunnen schakelen) maakt het mogelijk in perioden van onverwachte extra elektriciteitsvraag stroom te leveren en de netstabiliteit te faciliteren. In andere perioden is de  energieopslag volledig voor energiehandel te gebruiken.

Hernieuwbare Brandstof Eenheid (HBE): volgens deze nieuwe regelgeving komen bedrijven die kunnen aantonen dat ze met de door henzelf lokaal duurzaam opgewekte energie (met bijvoorbeeld PV-panelen) hun wagenpark elektrificeren, in aanmerking voor een vergoeding per MWh. Dit is financieel al interessant bij een dakoppervlak van 4.500 m2.

Stuur verhaal door