Slimmer omgaan met energie: wat kan een energiemanagementsysteem voor de klant betekenen?

Meer comfort en besparen dankzij slimme sturingen

Slim omspringen met het verbruik van elektriciteit is niet langer een kwestie van schakelaars aan en uit zetten. De complexiteit van het energielandschap is de laatste jaren zo enorm toegenomen, dat een professionele oplossing zich opdringt. Niet alleen om de stijgende kosten onder controle te houden, maar ook om een continue energiebevoorrading op landelijk niveau niet in het gedrang te brengen door overbelasting van het netwerk. Hoe kan een energiemanagementsysteem hiervoor een oplossing bieden?

Energiemanagementsysteem — Een energiemanagementsysteem (EMS) is een systeem dat in real time via hard- en/of software alle energiestromen binnen een gebouw monitort en aanstuurt om zo tot een optimaal energiegebruik te komen

Complexe energie-installaties

De gemiddelde energie-installatie in residentiële en commerciële panden neemt snel toe in complexiteit. Zonnepanelen, omvormers, thuisbatterijen, elektrische voertuigen (EV’s), slimme stopcontacten, laadpalen, warmtepompen en andere HVAC-installaties ... Allemaal parameters waarmee je rekening moet houden om je energiefactuur tot het minimum te herleiden. Het spreekt voor zich dat het zonder technologische hulpmiddelen bijzonder moeilijk wordt om de ideale balans te bereiken.

Wat is een EMS?

Een energiemanagementsysteem (EMS) is een systeem dat in real-time via hard- en/of software alle energiestromen binnen een gebouw monitort en aanstuurt om zo tot een optimaal energiegebruik te komen. Het aspect aansturen is een essentieel onderdeel van de definitie. Wanneer een oplossing alleen monitort, gaat het niet om een EMS maar om een energiemeter. Die geeft je wel inzicht in je verbruik, maar doet daar verder niets mee. Een EMS gaat actief met die inzichten aan de slag. Een excellent EMS gaat nog een stap verder en voegt rapportage over de resultaten toe aan de functionaliteiten.

Elektrische boiler — Intelligente sturingen maximaliseren het zelfverbruik. Bijvoorbeeld door bepaalde elektrische toestellen te laten werken als er zonne-energie is

Het EMS-landschap kan in grote lijnen in volgende onderdelen worden opgesplitst:

Home EMS (HEMS): Dit systeem monitort en stuurt energiestromen aan binnen een gebouw.
Building EMS (BEMS): Dit systeem stuurt niet alleen energiestromen aan, maar ook HVAC, verlichting en meer in grotere gebouwen.
Utility EMS (UEMS): Dit is energiebeheer op grote schaal zoals bij nutsbedrijven.
Industrial EMS (IEMS): Wie in industriële panden met complexe energienoden met energiebeheer aan de slag wil, heeft IEMS nodig.

Wat maakt een EMS slim?
Een slimme sturing dient rekening te houden met heel wat factoren. Naast een aantal onveranderlijke elementen zoals het aantal zonnepanelen en de capaciteit van de batterij, zijn er ook variabelen waarmee het EMS aan de slag moet.
• Energiekosten: Wat zijn de huidige energiekosten van de klant en hoe verhouden die zich tot andere mogelijke contracten?
• Zonneverwachting: Uiteraard speelt de zonne-opbrengst een grote rol in het juist leggen van de energiebeheerpuzzle. Hoe correcter de voorspelling, hoe beter de batterij kan voorbereid worden, hoe hoger het rendement. Dankzij lokale weersvoorspellingen, optimaliseert het EMS het rendement.
• Gebruikersprofiel: Als je de prijzen en de te verwachten zonne-opbrengst kent, ontbreekt er nog één grote variabele: hoeveel stroom heeft de gebruiker wanneer nodig. Een slim EMS stelt op basis van het gedrag van de consument een gebruikersprofiel op. Zo kunnen alle parameters juist in evenwicht gebracht worden om een optimaal rendement te bekomen.

Functies EMS

In grote lijnen kunnen de functionaliteiten van EMS opgesplitst worden in 3 categorieën: monitoren, sturen en rapporteren.

Monitoren van stroomopwekking en -verbruik

Waar wordt hoeveel stroom opgewekt of verbruikt? Hoeveel stroom kan er opgeslagen worden en is er opgeslagen op de thuisbatterij? Hoeveel stroom vraagt het laden van een elektrische auto? Welke capaciteitspieken worden er gegenereerd? Wanneer gebruikt een consument typisch veel stroom? Hoeveel zonne-opbrengst valt te verwachten? Wat zijn de stroomprijzen op welk moment? Al die data zijn essentieel. Niet alleen om de gebruiker inzicht te geven in zijn gebruik en besparingspotentieel, maar ook om sturing door het EMS in detail mogelijk te maken.

Sturen

Het EMS gaat vervolgens met die data aan de slag. Net hier wordt het grote verschil gemaakt tussen verschillende EMS-systemen. Afhankelijk van het gebruikte algoritme en de software, kan het EMS meer of minder assets in de energie-installatie aansturen.

Maximaliseren zelfverbruik

Het allerbelangrijkste sturingsonderdeel is de maximalisatie van zelfverbruik. Hoe zorg je er voor dat zelf opgewekte zonne-energie 100% wordt gebruikt, ook als er niemand thuis is. Dat lijkt eenvoudiger dan het is. Elke gebruiker heeft immers een verschillend gebruikspatroon en woont op een andere locatie wat voor verschillende weersvoorspellingen zorgt. Daarbovenop heeft elke gebruiker een andere zonnepaneelinstallatie en batterij. Bijzonder veel variabelen die perfect op elkaar moeten inspelen om tot een ideaal zelfverbruik te komen.

Inspelen op dynamisch tarief

Wanneer wordt stroom het best ingekocht? En wanneer wordt die het best verkocht aan de energieleverancier? Wie een dynamisch energiecontract heeft, kan hier optimaal mee omspringen. De stroomprijzen variëren immers elk uur. Met een EMS kunnen de meest voordelige keuzes automatisch worden gemaakt.

Capaciteitspieken vermijden

Sinds de invoering van het capaciteitstarief in Vlaanderen, kent de energiefactuur een extra dimensie. Het gaat niet langer alleen om hoeveel je stroom verbruikt, maar ook om hoeveel stroom je tegelijk gebruikt. Het capaciteitstarief is ingevoerd om dat laatste te ontmoedigen, dit om overbelasting van het netwerk te vermijden. Een slimme sturing organiseert het stroomverbruik zo dat capaciteitspieken vermeden worden. Dat kan door slim gebruik van de batterij en de eigen zonne-energie. Dit onderdeel is erg belangrijk voor wie veel grootverbruikers heeft. Denk maar aan een EV die opgeladen moet worden of een zwembad dat warm water nodig heeft.

Omvormer en thuisbatterij — Een onderdeel van geoptimaliseerd gebruik zit verweven in het reserveren van batterijcapaciteit voor bepaalde activiteiten

Gebruik thuisbatterij optimaliseren

Een thuisbatterij is een essentiële asset van een optimale energie-installatie. Er zijn behoorlijk wat EMS-systemen die de batterij altijd gebruiken. Toch is dat niet per definitie de slimste zet. Een thuisbatterij is kostelijk en heeft een beperkte levensduur.

Een kwalitatief EMS berekent voor elk gebruik of het (ont)laden van de batterij economisch verantwoord is. Het zet de mogelijke opbrengsten af tegen de prijs en het aantal laadcycli van de batterij. Levert het gebruik van de batterij minder op dan dat het kost per laadcyclus, dan zal zo’n EMS de batterij niet gebruiken.

Een ander onderdeel van geoptimaliseerd gebruik zit verweven in het reserveren van batterijcapaciteit voor bepaalde activiteiten. Zo zal het EMS normaal gezien een percentage van de batterij paraat houden voor het vermijden van capaciteitspieken. Dit percentage kan al dan niet automatisch ingesteld worden door het EMS.

Curtailen — Bij negatieve energieprijzen laat het systeem alleen zonne-energie toe in zoverre die stroom kan gebruikt worden

Curtailen

Sturen is soms ook iets niet gebruiken. Dat lijkt contradictorisch, maar is in het kader van kostenoptimalisatie erg belangrijk. Wanneer er veel stroom aan het netwerk aangeboden wordt, kunnen elektriciteitsprijzen onder nul duiken. Wie dan meer zonne-energie produceert dan dat hij verbruikt, moet betalen voor zijn zelf opgewekte stroom. Een EMS zou in dat geval moeten curtailen. Het systeem laat dan alleen zonneproductie toe in zoverre die stroom kan gebruikt worden. Alles wat het eigen verbruik overtreft, wordt dan door het EMS dichtgeknepen.

Slimme laadpaal aansturen

De overheid pusht een transitie naar EV’s. De behoefte om thuis een EV op te laden wordt dus ook steeds groter. Een EMS stuurt die laadpalen slim aan zodat de EV zo goedkoop mogelijk geladen wordt zonder het capaciteitstarief te overschrijden. Idealiter maakt het EMS hierbij maximaal gebruik van zelf opgewekte energie én zorgt het voor het grootst mogelijke actieradius binnen een aanvaardbare laadperiode.

Opladen — Een EMS stuurt die laadpalen slim aan zodat de EV zo goedkoop mogelijk geladen wordt zonder het capaciteitstarief te overschrijden

Slimme stopcontacten aansturen

Slimme stopcontacten maken het mogelijk sluimerverbruik tegen te gaan. Die optimaal aansturen zonder impact op het comfort van de gebruiker vraagt om een slimme sturing.

Energiekost warmtepompen onder controle houden

De modal shift van gas naar elektriciteit impliceert meer elektrisch verwarmen. Zo komen consumenten al snel uit bij warmtepompen. Het verbruik daarvan in balans brengen met de rest van de energie-installatie én de kosten onder controle houden, vraagt om een slim EMS.

Handelen in onbalans op energiemarkt

Ons energielandschap wordt steeds meer gedefinieerd door een onbalans in vraag en aanbod. Energieleveranciers gaan dan ook op zoek naar manieren om dit in evenwicht te brengen. Eén van de oplossingen is gebruikmaken van opslagcapaciteit bij particulieren om zo de balans te herstellen. De consument ontvangt op zijn beurt een vergoeding voor het ter beschikking stellen van een bepaald percentage van zijn thuisbatterij.

Warmtepomp — Een EMS helpt om de energiekosten van een warmtepomp onder controle te houden

Rapporteren

Inzicht in het verbruik en de energiestromen, zijn een essentieel onderdeel van een slimme sturing. Een goed EMS zorgt dat een consument eenvoudig toegang heeft tot die inzichten. Dat kan via een overzichtelijke interface op het internet of via een handige app op de telefoon.

Als een slimme laadpaal met het EMS is verbonden, is het ook aangewezen dat het EMS een overzicht van de laadkosten per laadsessie en per auto aanbiedt. Handig voor eventuele doorfacturatie van kosten in appartementsgebouwen bijvoorbeeld.

Voordelen EMS
Het inzetten van een EMS in gebouwen, levert de gebruiker aanzienlijke voordelen op. Maar ook de maatschappij heeft baat bij het massaal gebruik van slimme sturingen.

Financieel voordeel gebruiker
De gebruiker optimaliseert zijn energiefactuur door:
- Maximalisatie zelfconsumptie
- Winst via uitspelen dynamisch tarief
- Voorkomen capaciteitspieken
- Handelen op onbalansmarkt
- Voorkomen voortijdig verslijten thuisbatterij

Slim en voordelig laden EV
- Voorkomen sluimerverbruik via aansturing slim stopcontact
- Slim aansturen warmtepomp

Verhoogd comfort gebruiker
- Automatisering slim energiegebruik, geen manuele handelingen meer
- Altijd een comfortabel rijbereik door aansturen slimme laadpaal
- Eenvoudig inzicht in verbruik en besparingen dankzij centrale interface

Winst voor het milieu
- Verhoging zelfconsumptie, dus minder CO2-uitstoot
- Spreiding elektriciteitsgebruik, dus minder nood aan piekproductie door elektriciteitscentrales aangedreven door fossiele brandstoffen

Vermijden overbelasting netwerk
- Spreiding van gebruik vrijwaart netwerkcapaciteit

Bijzondere dank aan Innovoltus

Artikel gebaseerd op Innovoltus Whitepaper: Efficiënt omspringen met de complexiteit van energiebeheer; Optimalisatie energieverbruik en kostenbesparing met intelligente EMS-technologie