Kou in februari: stresstest Schoonschip smartgrid

 In Nieuws

Op zaterdag 7 februari 2021 wordt bij Lelystad tussen 23.00 uur en middernacht windkracht 8 gemeten in combinatie met sterke sneeuwval. Daarmee is er officieel sprake van een sneeuwstorm in ons land. De laatste keer dat dat gebeurde was in januari 2010. Ook in Amsterdam daalt de temperatuur onder het vriespunt en in de dagen erna wordt het alleen maar kouder. De warmtepomp van Markus Schmid, bewoner van de Amsterdamse duurzame, drijvende woonwijk Schoonschip, meet op 13 februari in de ochtend -8,4 graden. Schmid vertelt in deze blog hoe het smart grid van deze wijk deze onverwachte “stresstest” doorstond.

De drijvende all-electric wijk heeft met 46 huishoudens slechts één gezamenlijke aansluiting op het landelijke stroomnet. Achter deze aansluiting onderhoudt de wijk een privaat stroomnet. Dit is mogelijk omdat Schoonschip onderdeel uitmaakt van de experimenteerregeling en een ontheffing van de elektriciteitswet heeft verkregen. De VvE is netbeheerder en stroomleverancier voor haar 46 leden. Alle woningen zijn zeer goed geïsoleerd en voorzien van zonnepanelen, zonneboiler, warmtepomp en een batterij.

De gezamenlijke aansluiting op het landelijke stroomnet heeft een maximaal vermogen van 130 kW, omgerekend 2800 Watt per huishouden. Dat is best veel, maar is het ook voldoende onder de extreme omstandigheden van afgelopen winter? De watertemperatuur in het kanaal, waar de warmtepompen van Schoonschip de warmte vandaan halen, is op nog slechts 3 tot 4 graden, dus de warmtepompen moeten al hard werken. Zonnestroom is er bijna niet. De warmtewisselaar van onze warmtepomp trekt het al vrij snel niet meer. De elektrische bijverwarming, een soort elektrische boiler die voor dit soort gevallen in elke warmtepomp is geïntegreerd, gaat op 7 februari aan. Met als gevolg dat het stroomverbruik omhoogschiet.

Weergave verbruik van een huishouden op schoonschip

Wat als dat bij alle huishoudens tegelijk gebeurt, is daar wel rekening mee gehouden bij het ontwerp van ons energiesysteem? Of knalt de zekering van de hoofdaansluiting er dan uit met als gevolg dat de hele wijk dan zonder stroom komt te zitten? Dat soort paniekerige gedachten schieten door mijn hoofd.

In Kaiserslautern, Duitsland, zit Thomas, een medewerker van het Fraunhofer Institut, één van de betrokken kennispartijen bij het Schoonschip experiment, op zijn monitor naar de energiedatastromen van Schoonschip te kijken. Al dagen van tevoren was er samen met de techneuten van Spectral / Amsterdam een strategie bedacht. Het algoritme dat het smartgrid aanstuurt krijgt nog slechts één opdracht: peakshaving – hou de piekbelasting onder de kritieke grens. Dit houdt in dat de batterijen op het moment dat de belasting boven een ingestelde limiet komt kunnen bijspringen.

Maar welke limiet dan? Er is nog geen ervaring. Dit is de allereerste winter waarin de wijk compleet is en het systeem vol wordt belast. En dan gelijk dit! Tot op dat moment kon Schoonschip het ook in de koude maanden makkelijk doen met zo’n 60 kW. Op 6 februari wordt de limiet op 85 kW gezet. Het lukt een tijdlang om deze limiet te bolwerken. Maar al een dag later is duidelijk dat dit te optimistisch is. De limiet wordt verhoogd naar 120 kW. Alleen was er op dat moment al een groot deel van de capaciteit van de batterijen gebruikt, en opladen zat er nauwelijks in. Het werd dus wel even spannend.

Uiteindelijk lukt het de ingenieurs van Fraunhofer en Spectral om de pieken van het systeem op 120 kW te begrenzen.

geagregeerde data van wijk schoonschip

Twee weken later – in Nederland is ondertussen een “hittegolf” uitgebroken met temperaturen van bijna 20 graden in februari(!) – komt de energiegroep van Schoonschip (de bewonersvertegenwoordiging) met de deskundigen van Fraunhofer en Spectral in een digitale meeting voor een evaluatie bijeen. De uitkomst samengevat:

Zaten we tegen een collaps van het systeem aan?

Omdat de energievraag aanvankelijk was onderschat, was de start van de koudegolf onrustig. Later kregen Fraunhofer en Spectral alles onder controle. De 120 kW-grens kon met de inzet van de batterijen goed worden gehouden. Kortstondig had de aansluiting zelfs nog hogere pieken aangekund. De grootste energievraag vond plaats in de ochtend en in de avond. Overdag konden de batterijen weer worden opgeladen. Er was nauwelijks zon overdag, dus opladen moest met stroom uit het landelijke stroomnet.

Stel het wordt nóg kouder, over een nog langere periode?

We hebben veel geleerd van deze ijstijd en de grenzen van het Schoonschip smartgrid zijn afgetast. Volgende keer zijn we nog beter voorbereid. Je weet altijd van tevoren hoe koud het gaat worden. De lengte van de periode doet er niet echt toe omdat er een dagelijks patroon is waarin overdag een ‘adempauze’ ontstaat: Dan is er minder energievraag, de zonnepanelen werken (een beetje) en kunnen de batterijen worden opgeladen. Als het nog kouder wordt kun je aanvullende maatregelen treffen. Er wordt al geëxperimenteerd met een algoritme waarbij de warmtepompen anticiperen op de piekvraag en dus op het piekmoment minder stroom vragen. Desnoods kun je het gedrag van bewoners erbij betrekken: met een oproep om energie te besparen kun je de pieken beheersbaar maken: zet allemaal de warmtepomp een graadje lager, ga vanavond niet douchen!

Hoe afhankelijk is Schoonschip van de aansturing vanuit Fraunhofer?

Op kritieke momenten moet er momenteel bij Fraunhofer in Karlsruhe daadwerkelijk iemand klaar zitten om van uur tot uur de situatie in de gaten te houden. Dit wordt gegarandeerd, er werken daar in elk geval twee mensen die het systeem kunnen beheren. En er wordt nou juist gewerkt aan het automatiseren van het systeem. Daarvoor zijn dit soort extreme ervaringen zeer leerzaam.

Voor de aansturing van ons smartgrid is het een voorwaarde dat de internetverbinding met het Fraunhofer Institut in Duitsland altijd overeind blijft. Wat als de hoofdaansluiting overbelast raakt en de stoppen eruit vliegen? 

Elke woning heeft een apart modem die direct aan de batterij is gekoppeld en dus ook blijft werken als de stroom uitvalt. De datastromen blijven in principe altijd overeind. Maar als de stroom daadwerkelijk uitvalt in de situatie van extreme kou, dan is dat evengoed een probleem – het is mooi dat de datastromen overeind blijven zolang er 4G is, en de batterij kan misschien ook nog een half uur energie leveren aan de warmtepomp die op vol vermogen draait, maar dan houdt het op.

Wat hebben we verder nog geleerd van deze ijstijd?

Alles draait om de warmtepompen, de grootste energievragers bij extreme kou. Het verbruik wordt enigszins oncontroleerbaar op het moment dat deze de elektrische bijverwarming bijschakelen. Dan explodeert het verbruik. Of en wanneer dat gebeurt verschilt sterk per huishouden.

En op de website van Spectral, de partij die de techniek van de duurzame wijk implementeert en de dagelijkse leiding heeft.

De tekst komt van een interview die Schoonschip bewoner Markus Schmid heeft gegeven bij EnergieSamen. Markus is lid van de Energiewerkgroep in de wijk. Het originele artikel tref je hier

Contact

Interesse? Neem contact op!

Not readable? Change text. captcha txt
Joan geeft een 360' tour