April 2017

Ajax en de Toppers op batterijen

Circulaire batterij verduurzaamt Amsterdam Arena

De Amsterdam Arena werkt doorlopend aan verduurzaming. Zo werden in 2014 ruim 4.200 zonnepanelen geïnstalleerd en gebruikt het stadion stadswarmte en een duurzaam koudenet. Energiemanagement en duurzame verlichting zorgen voor vermindering van het energieverbruik. Een 4 MW batterij, opgebouwd uit gebruikte Nissan-batterijen, is een volgende stap in de verduurzaming van het stadion.

Eind 2017 kan de Amsterdam Arena beschikken over de nieuwe 4 MW batterij, als backupinstallatie bij wedstrijden en concerten. Als bonus profiteert ook de stad Amsterdam van zowel de opslag als de kennis en ervaring die ermee wordt opgedaan. De batterij fungeert namelijk tevens als peakshave-installatie voor de stad en als netwerkstabilisatietool voor Liander. Eaton, dat het systeem gaat bouwen, en Mobility House, verantwoordelijk voor het energiemanagement, maken de Arena zo nog een stapje duurzamer.

Het xStorage Buildings-systeem slaat energie efficiënt op en distribueert dit wanneer dat nodig is. Het systeem is door Eaton speciaal voor de Amsterdam Arena ontwikkeld. Met 280 Nissan Leaf-batterijen is het de grootste energieopslag op hergebruikte batterijen voor een Europees commercieel bedrijf. Met een opslagcapaciteit van 4 MW zorgt de installatie ervoor dat de Arena tijdens een evenement ongeveer een uur zonder externe stroombron kan fungeren.

De xStorage heeft het formaat van een zeecontainer en herbergt 119 racks waarin 1.160 batterijsystemen zitten. Negen bi-directionele omvormers zorgt voor de omzetting van wisselstroom naar gelijkstroom en vice versa.

Vijfjarenplan

Henk van Raan, chief innovation officer en directeur facilitymanagement, is onder meer verantwoordelijk voor de Amsterdam Innovation Arena. ‘In overleg met de gemeente Amsterdam besloten we in 2010 tot een vijfjarenplan rondom verduurzaming, met de Arena als icoon voor de transitie naar een duurzame en energieneutrale maatschappij. Steden worden groter en dichtbevolkter waardoor onder andere de luchtkwaliteit onder druk komt te staan, terwijl de energievraag stijgt.’

Onderdeel van het programma was onder meer de aanleg van 4.200 zonnepanelen, de aanleg van een stadswarmtenet en een koudenet dat gebruik maakt van water uit de nabijgelegen Ouderkerkerplas. De zonnepanelen produceren jaarlijks zo’n 930.000 kWh en voorzien daarmee in zo’n 10 procent van de totale elektriciteitsvraag van het stadion. De stadswarmte wordt op een temperatuur van zo’n 80 tot 90 °C aangevoerd. Dit water verwarmt onder meer de kleedkamers en kantoren. Een mooie extra duurzame zet is dat nadat het water een groot deel van zijn warmte heeft afgestaan niet direct wordt teruggevoerd, maar eerst nog onder het grasveld wordt geleid. Dit houdt de grasmat ook in de winter op temperatuur.

‘Uiteraard zorgden we er eerst voor om het elektriciteitsverbruik zoveel mogelijk terug te dringen. Het hoofdgebouw kreeg daarom een modern gebouwbeheersysteem en alle lampen werden vervangen door duurzame ledverlichting voorzien van bewegingssensoren. Ook de veldverlichting voor de voetbalwedstrijden zijn voorzien van ledlampen. Samen met slimme ict-oplossingen zorgt deze ingreep voor 30 procent meer licht dan conventionele lampen terwijl ze 30 procent minder energie gebruiken.’

‘Door de inzet van Nuon-stadswarmte konden we onze gasgestookte ketels langzaam uitfaseren, evenals de koelmachines. De CO₂-uitstoot nam daardoor in het geval van de stadverwarming met de helft af en de duurzame koeling leverde zelfs een CO₂-besparing op van 75 procent. De elektriciteitsvraag wordt gedeeltelijk ingevuld door de stroom uit de zonnepanelen. De overige stroom kopen we in van een aantal windparken.’

‘Alleen al het monitoren van het energieverbruik leverde een aanzienlijke jaarlijkse energiebesparing van 350.000 kWh op. De medewerkers worden via dynamische displays geïnformeerd over het energieverbruik om ze te stimuleren zo veel mogelijk na te blijven denken over de opwekking en het verbruik van energie.’

Smart City

In 2015 liep een eerste vijfjarenplan rondom duurzaamheid af, maar Van Raan zag dat de ingeslagen weg nog maar het begin was van een ontwikkeling die veel verder ging dan energie alleen. Nog voor het vijfjarenplan was afgerond ondertekenden de Amsterdam Arena en de gemeente Amsterdam een innovatiedeal. Dit investeringsprogramma vertegenwoordigt een waarde van vijftig miljoen euro en loopt tot 2020. ‘De circulaire economie raakt meerdere disciplines en houdt zich naast energie ook bezig met grondstoffen, afval en water. Het Smart City-concept kijkt integraal naar duurzaamheid, maar biedt ook een platform voor innovatie en ruimte voor startups.’

In 2015 kon Van Raan dan ook direct door met het programma Smart Innovation Zuid-Oost. ‘Onderdeel van dit programma is het zogenaamde ‘living lab’, waarin we startups ruimte geven om hun innovaties in de praktijk te testen. Een van die startups was Mobility House dat algoritmes had geschreven voor een energiehub als onderdeel van het Amsterdamse energienet en dat eventuele onbalans in het netwerk kan verhelpen. Dit idee sprak ons direct aan omdat we daarmee in theorie zelfvoorzienend zouden kunnen worden of in elk geval een actievere rol konden spelen in de energietransitie. We besloten de pilot dan ook op te schalen en een open call uit te schrijven voor een partner die de batterijen kon leveren.’

‘Uit alle voorstellen, onder andere van bekende batterijenproducenten, kozen we uiteindelijk voor de combinatie van Nissan en Eaton. Het idee om gebruikte batterijen in te zetten in plaats van nieuwe, gaf voor ons de doorslag. We nemen namelijk een levenscyclusanalyse mee in onze overwegingen en wat is er meer cradle to cradle dan hergebruikte batterijen?’

Backup

Tijdens grote evenementen, zoals een wedstrijd van Ajax of een optreden van de Toppers, zal de batterij als back-up stroomvoorziening worden ingezet voor de Arena. Van Raan: ‘De voetbalorganisaties FIFA en UEFA stellen strenge eisen aan de voorzieningen van stadions en eisen bijvoorbeeld dat we 100 procent back-up hebben voor onze stroomvoorziening. Tot nog toe vullen alle stadions die eis in door dieselgeneratoren mee te laten lopen tijdens de voetbalwedstrijden. Ik durf te stellen dat wij uniek zijn in de wereld met een noodstroomvoorziening die geen fossiele brandstoffen gebruikt en dus geen CO₂-uitstoot.’

Virtuele megabatterij

Marcus Fendt, directeur van Mobility House, heeft een duidelijke missie: de missing link in de energietransitie aanvullen. ‘De decentrale opwekking van stroom via zon of wind heeft één groot nadeel: het verschil tussen opwekking en gebruik. Als deze stroom kan worden opgeslagen, heb je geen back-up meer nodig van fossiele bronnen.’

Het enige bezwaar is dat de meest efficiënte batterijen, lithium-ion batterijen, nog relatief duur zijn. Daar heeft Mobility House iets op gevonden. Fendt: ‘In Nederland zie je al een snelle opkomst van elektrische auto’s en daarmee ontstaat een steeds groter opslagpotentieel. Al die auto’s staan namelijk een groot deel van hun tijd geparkeerd en gekoppeld aan een laadpaal. Als we die laadpaal zo maken dat hij ook stroom kan onttrekken, ontstaat een virtuele megabatterij.’

Grootste uitdaging hierbij is niet zozeer de technische kant, maar meer de afwikkeling van kosten en opbrengsten. Daarvoor heeft The Mobility House software ontwikkeld die decentraal de distributie en afrekening levert. Als de netten de stroomaanvoer niet aankunnen, hebben TSO’s (transport service operators, zoals Tennet) en DSO’s (distributie service operators, zoals Alliander) de keuze uit twee opties: het net verzwaren of pieken tijdelijk opslaan.

‘Het verzwaren van netten is redelijk duur en de TSO’s en DSO’s hebben er dan ook geld voor over om dat te voorkomen. Omgekeerd kunnen bij dreigende tekorten de batterijen weer worden aangesproken om stroom te leveren. Door stroomopslag en -levering decentraal te sturen, kunnen we namelijk helpen bij het vergroten van de netstabiliteit. De software kan vrijwel autonoom reageren als de frequentie op het net teveel afwijkt van de gebruikelijke 50 hz. Doordat we dit lokaal sturen, en dus niet via een centrale computer, is de reactietijd veel kleiner dan tot nog toe gebruikelijk is.’

De batterij die nu bij de Amsterdam Arena is geïnstalleerd ziet Fendt dan ook vooral als tussenoplossing. ‘Momenteel zit vooral de wet- en regelgeving in de weg bij het gebruik van bi-directionele laadpalen. De mededingingsautoriteit verbiedt de DSO’s om commerciële activiteiten te ontplooien. Dat is jammer omdat ze dankzij dit soort technieken hun taken beter kunnen uitvoeren tegen lagere kosten.’

Gelukkig mag op pilotschaal wel worden geëxperimenteerd met nieuwe opslagvormen. Binnenkort worden bij de Arena dan ook de eerste bi-directionele laadpalen ter wereld geplaatst. Van Raan: ‘Deze palen laden de vijf Nissan’s die wij in gebruik nemen niet alleen op, maar kunnen tevens de accu’s van de auto’s aanspreken op het moment dat er tekorten op het net dreigen te ontstaan. Nu is vijf auto’s nog niet veel, maar wij hebben 18.000 parkeerplaatsen tot onze beschikking. Als we daar 10 procent van gaan inzetten als slim laadpunt, dekken we het volledige energieverbruik van heel Amsterdam Zuidoost.’