November 2010
HeatMatcher innovatief concept voor warmtevraag en -aanbod
Vraag en aanbod van energie en warmte moet slimmer op elkaar worden afgestemd om de Europese duurzaamheiddoelstellingen voor 2020 te halen. ZON Energie Groep ontwikkelde in samenwerking met ECN, Inholland en ontwikkelingsbedrijf Noord-Holland Noord een innovatief product waarmee in de bebouwde omgeving veel energie kan worden bespaard: de HeatMatcher.
De doelstellingen van de EU voor een duurzamer energiebeleid zijn ambitieus: in 2020 moet de Unie een CO2-reductie van 20 procent hebben gerealiseerd, 20 procent van de energiebehoefte voorzien uit duurzame bronnen als wind, zon en biomassa, en 20 procent energiebesparing realiseren. De doelstelling fungeert als aanjager voor innovatieve ontwikkelingen, om vraag en aanbod beter op elkaar af te stemmen. Het uiteindelijk doel is de afhankelijkheid van traditionele energiebronnen te verkleinen en energiekosten op termijn in de hand te houden. In 2009 was 60 procent van de nieuwe energie-installaties in Europa gebaseerd op duurzame energiebronnen, zo blijkt uit onderzoek van de Verenigde Naties (Unep).
PowerMatcher
ECN ontwikkelde in 2009 de PowerMatcher, een systeem waarmee vraag en aanbod van elektriciteit efficiënter op elkaar worden afgestemd. Dit is belangrijk, omdat het aanbod van energie via windmolens en zonne-energie sterk fluctueert. De PowerMatcher- techniek is een toepassing van geavanceerde ICT op het elektriciteitssysteem. Door apparaten in het netwerk – een zogeheten grid – uit te rusten met intelligente software, met achterliggende algoritmes, reageren deze automatisch op schommelingen in vraag en aanbod van elektriciteit. Elk onderdeel, pv-panelen, hre-ketels/wkk, koel- of vrieshuizen en windmolens, wordt vertegenwoordigd door een agent, een stukje software dat biedingen uitbrengt op de markt. Op basis van de biedingen van alle opwekkers en gebruikers wordt een realtime prijs vastgesteld, waaruit iedere bieder kan afleiden hoeveel hij wil gebruiken of leveren. Het PowerMatcher-concept is inmiddels met succes getest in een aantal Europese projecten.
Het succes van de PowerMatcher was voor Zon Energie aanleiding het idee voor een HeatMatcher te ontwikkelen. Ook hierbij gaat het om het samenbrengen van vraag en aanbod, maar dan voor warmte. De technische uitvoering is echter wel anders, omdat warmte en elektriciteit zich op andere wijze gedragen (denk aan aspecten als transportsnelheid en de reactietijd wat betreft veranderingen in het spannings- of temperatuurverschil) en omdat de mogelijkheden voor buffering voor warmte en elektriciteit ook sterk van elkaar verschillen. ‘Zie het als een digitale huismeester’, legt John Braakman, directeur Zon Energie, uit. ‘De HeatMatcher kijkt hoeveel mensen in een complex aanwezig zijn en wat de warmtebehoefte is.’ Het mooie van het systeem is dat met de toegepaste algoritmes vraag en aanbod steeds beter worden samengebracht, want het is een zelflerend systeem.
‘Aanvankelijk moeten bewoners zelf de thermostaat hoger zetten, maar naarmate de HeatMatcher meer weet over de behoeften op een bepaald dagdeel is een appartement al aangenaam warm voordat de bewoner weet dat die behoefte bestaat.’
De HeatMatcher heeft ook voor de aanbieders een voordeel. Zij profiteren van de goedkoopste energie: zonnewarmte is goedkoper. De HeatMatcher geeft ook cijfers en signalen af aan de beheerder van de installatie, bijvoorbeeld over het functioneren van de kleppen, zodat de installatie optimaal blijft functioneren.
|
KNELPUNTEN BIJ HET TOEPASSEN VAN DUURZAME
Uit het onderzoek van onder andere zonenergie komt een aantal knelpunten naar voren als het gaat om de toepassing van duurzame energie:
- in de huidige ontwerpen met duurzame energie wordt niet optimaal van alle nieuwe technieken gebruikgemaakt. Oorzaak is dat regelgeving en rekenmodules hiervoor nog niet zijn ingericht en de ervaring ontbreekt om hiermee innovatief om te gaan.
- in de realisatie worden veel fouten gemaakt doordat de beperkte vernieuwingen die wel worden doorgevoerd in de uitvoering veelal niet worden begrepen. De beoogde resultaten worden hierdoor niet gehaald. Het potentieel van duurzame energie blijft ook deels onbenut, omdat de duurzame technieken niet centraal staan in het ontwerp- en uitvoeringsproces.
- er is weinig bekend over de gerealiseerde energiebesparingsresultaten van de diverse inspanningen om verbeteringen door te voeren.
- over de dimensionering en de regeling van duurzame energiesystemen is nog zeer weinig bekend, er zijn nog veel optimalisaties te realiseren (economisch, energetisch en (regel)technisch).
- gezien de steeds kleiner wordende energiestromen zijn de huidige installaties overgedimensioneerd. De ontwerpprincipes zijn gebaseerd op conventionele systemen en verouderde kengetallen (bijvoorbeeld betreft de energievraag).
- er zijn geen mogelijkheden om bij ongelijktijdige vraag en aanbod van warmte en/of koude deze vraag en dit aanbod energie-efficiënt te koppelen door het ontbreken van passende mogelijkheden voor hr-opslag.
- de regeltechnische installaties houden geen rekening met wisselingen in de vraagpatronen en bij veranderingen in de gebruikerspopulatie van een (woon)gebouw.
- de regeltechnische installaties zijn niet in staat maximaal gebruik te maken van het duurzame energieaanbod uit bijvoorbeeld zon of energieopslag in de bodem.
- nieuw op de markt gebrachte technieken worden niet volledig benut omdat toepassingsmogelijkheden onvoldoende zijn onderzocht.
- bovenstaande knelpunten leiden er ook toe dat de potentiële economische ontwikkeling door de duurzame technieken slechts zeer beperkt van de grond komt.
- er is te weinig voldoende gekwalificeerd personeel om duurzame energie tot een economisch succes voor de regio te maken, zodat de marktkansen op dit gebied niet worden benut.
|
Installateur 2.0
HeatMatcher en de samenwerkingspartners hebben inmiddels een eerste Efro-subsidie verkregen (Europees fonds regionale ontwikkeling) om het systeem verder te ontwikkelen. Op dit moment is 1,3 miljoen euro Europese subsidie toegezegd. Doel van het project is de HeatMatcher tot een marktrijp product om te toveren voor de toepassing bij innovatieve, toekomstgerichte en duurzame energiesystemen. Gestreefd wordt naar een CO2-reductie van 25 procent ten opzichte van een conventioneel systeem. Het project loopt sinds 2009, rond de kerst van dit jaar draait de eerste HeatMatcher schaduw met een conventioneel systeem. ‘Je kunt zo’n nieuw concept niet zomaar in de markt zetten,’ zegt Braakman, ‘we willen natuurlijk eerst weten of de doelstelling van 25 procent inderdaad wordt bereikt. De subsidie geldt als een eerste stap, wij willen het concept graag met andere partijen doorontwikkelen.’ Installateur kunnen voor een succesvolle introductie van de HeatMatcher zeer belangrijk zijn. ‘Maar installateurs zullen wel een andere rol krijgen’, voorziet Braakman. ‘Het merendeel van de installateurs werkt nog met kennis en technieken die uit de vorige eeuw stammen. Dit bedoel ik niet negatief, maar installaties veranderen sterk en de eisen die aan prestaties worden gesteld ook. Voor installateurs zien wij een belangrijke rol, want zij zijn degenen die de prestaties van de HeatMatcher optimaal moeten houden. Het heeft voor hen het voordeel dat zij niet zelf het wiel hoeven uit te vinden. Want dat klanten steeds meer vragen naar energiebesparende maatregelen, staat als een paal boven water. Bij de HeatMatcher kan de installateur zijn technische kennis goed toepassen. Want wat er in de computer gebeurt, vindt vrijwel allemaal automatisch plaats. De installateur moet, samen met de technisch beheerder, zorgen dat het beste resultaat wordt behaald. En dan komt de kennis van de installateur goed van pas.’
Tekst: Yvonne Keijzers