Energy hubs voor duurzame laadoplossingen

Er is steeds meer belangstelling voor duurzame mobiliteitsoplossingen, zoals elektrische voertuigen. Hoe zorgen we dat er voldoende groene stroom is, zonder dat het elektriciteitsnet overbelast raakt? Experts van Qirion en Firan vertellen over het potentieel, de succesfactoren en goede voorbeelden van energy hubs.

Door de opmars van elektrische auto’s – en de Europese wetgeving over verplichte laadpalen op parkeerplaatsen – groeit de vraag naar duurzame energie voor tankstations, verzorgingsplaatsen, parkeerterreinen en andere gebieden met voorzieningen voor elektrische voertuigen. Met energy hubs is dat slim op te lossen: een uitgekiende mix van verschillende duurzame energiestromen wordt dan via een decentrale netaansluiting direct gekoppeld aan gebruikers.

“Laadpalen voor elektrische voertuigen vragen om veel vermogen, en dat is er niet altijd voldoende op de locaties waar het opladen traditiegetrouw plaatsvindt”, zegt André Simonse, senior business ontwikkelaar bij Firan, over de trend in duurzame mobiliteitsoplossingen. “De behoefte aan slimme laadinfrastructuren zoals energy hubs komt in belangrijke mate voort uit een vraag naar lokale opwek en opslag van duurzame energie, zodat er voldoende groene stroom is als er vraag ontstaat.”

Simonse geeft het voorbeeld van een industrieterrein met een parkeervoorziening voor elektrische voertuigen. “Een energy hub maakt het mogelijk om met een kleine netaansluiting de lokaal opgewekte energie, eventueel gecombineerd met overcapaciteit van de fabrieken op het terrein, direct in te zetten voor de laadpalen. Door tijdelijk energie te bufferen, ontstaat er tegelijkertijd een voorziening voor alle momenten dat er een laadvraag is, los van de capaciteit van het traditionele elektriciteitsnet.”

“In energy hubs wordt duurzame energie lokaal opgewekt en opgeslagen. Daarmee creëer je een slimme laadinfrastructuur, waarin voldoende groene stroom beschikbaar is voor het laden van voertuigen”

André SimonseSr. Business Developer

Maarten van Blijderveen, consultant bij Qirion, expert in het ontwikkelen, realiseren en onderhouden van veranderende energienetten: “Energy hubs zijn een manier om de opwek en het verbruik van duurzame stroom slim op elkaar af te stemmen. Dat vermindert de piekbelasting op het elektriciteitsnet en opent nieuwe perspectieven op het verbruik van duurzame energie voor laadpalen. We kunnen bijvoorbeeld efficiënter gaan laden, maar ook de afweging maken om auto’s juist op te laden wanneer er veel zon- of windenergie beschikbaar is.”

Maatschappelijke doelen waarmaken

De groeiende belangstelling voor energy hubs heeft ook te maken met landelijke klimaatdoelstellingen, vertelt Hans Veldhuis, senior system design engineer van Firan, specialist in de infra voor nieuwe energie. “De verduurzaming van de mobiliteitsvraag vereist onder andere een wijdvertakt netwerk van laadpalen. Maar op steeds meer plekken in Nederland is er sprake van netcongestie. Daardoor zijn nieuwe aansluitingen voor laadinfrastructuren en zonne- en windparken vaak tijdrovend en kostbaar. Energy hubs zijn een manier om projecten slimmer en sneller van de grond te krijgen dan via traditionele netaansluitingen – en daarmee de maatschappelijke doelen echt waar te maken.”

Energy hubs voor duurzame mobiliteitsoplossingen

Even de basis: wat zijn energy hubs precies? Energy hubs stellen ontwikkelaars, eigenaren en exploitanten van projecten voor duurzame energie in staat om optimaal gebruik te maken van de capaciteit van het elektriciteitsnet, en directe koppelingen te realiseren met andere producenten van duurzame energie én met (grootzakelijke) verbruikers.

“De kern van het concept is de slimme aansturing van verschillende componenten in een energiesysteem, zonder dat daarvoor een nieuwe reguliere aansluiting op het elektriciteitsnet noodzakelijk is”, vat Veldhuis samen. “Een relatief kleine, decentrale netaansluiting geeft een beperkt vermogen, dat toch voldoende is voor de concrete energievraag omdat er lokale componenten zoals zonnepanelen, windmolens en batterijen aan worden gekoppeld. De energy hub is dan mogelijk sneller en goedkoper te realiseren dan een reguliere aansluiting op het toch al vaak overbelaste elektriciteitsnet.”

Energy hubs zijn toepasbaar op diverse soorten locaties met een vraag naar duurzame mobiliteitsoplossingen. Zo is het dankzij een directe koppeling mogelijk om de energie van nabijgelegen zon- en/of windparken te gebruiken voor de laadpalen voor elektrische auto’s op een bedrijventerrein. Energy hubs leggen ook de basis voor de tankstations van de toekomst, waar auto’s en vrachtwagens straks terecht kunnen voor traditionele brandstoffen zoals benzine, maar ook voor (groene) elektriciteit, waterstof en duurzame gassen. Met een uitgekiende combinatie van een innovatieve netaansluiting en een slimme monitoring, sturing en optimalisatie van de energiestromen zijn de verschillende energiebronnen altijd beschikbaar als de klanten erom vragen.

De voordelen van energy hubs voor nu en straks

Een groot voordeel van energy hubs, met name voor producenten van duurzame energie, is dat de afhankelijkheid van het beschikbare aansluitvermogen van het energienet vermindert. Een extra voordeel is dat groene energie ook daadwerkelijk lokaal kan worden gebruikt. Dat voorkomt onnodige energieverliezen en sluit aan bij de duurzame strategie van overheden en ondernemingen. Een aansprekend voorbeeld van zo’n win-win is de inzet van snelladers die gebruik maken van de overcapaciteit van een grootverbruiker en het vermogen van een zonneweide in de buurt.

“Met een energy hub maken we optimaal gebruik van de capaciteit van het reguliere elektriciteitsnet”, licht Veldhuis toe. “Daarbij speelt een maatschappelijk belang, en het levert zon- en windpartijen mogelijk ook financiële voordelen op. Er komt steeds meer opwek van duurzame energie, waardoor er momenten zijn dat er een overschot ontstaat, en producenten de installaties terug moeten regelen of zelfs moeten betalen om aan het net te leveren.”

Simonse vult aan: “Een energy hub is een oplossing die eenvoudig en efficiënt opschaalbaar is naar toekomstige energiesystemen. Als alle partijen, zoals leveranciers van laadpalen en producenten van zonne-energie, nu elk afzonderlijk een netaansluiting realiseren, dan is dat veel ingewikkelder om later aan te passen binnen het decentrale energienet waarop iedereen is aangesloten. Met een energy hub is het mogelijk om vraag en aanbod van alle onderdelen onderling af te stemmen en de verschillende energiestromen in balans te houden. Nu en straks.”

Van Blijderveen ziet daarbij ook kansen om een verbinding te leggen tussen energy hubs voor mobiliteitsoplossingen en smart grids voor complete gebieden en gebouwen. “Juist in de combinatie van concepten voor duurzame mobiliteit en smart city hubs komen we tot vernieuwende oplossingen. Denk aan nieuwe manieren om steden te (her)ontwerpen met de energie-infrastructuur als vertrekpunt. Kunnen we een P+R-voorziening ontwikkelen op een plek waar een aansluiting op een onderstation van het elektriciteitsnet goed mogelijk is? Kunnen we oplaadpunten concentreren aan de randen van de stad als we auto’s uit de binnenstad weren? Zijn er industrieterreinen waar we ’s nachts vrachtwagens opladen, in plaats van overdag bij een tankstation?”

Ook in de concepten die Firan en Qirion ontwikkelden voor verzorgingsplaatsen van Rijkswaterstaat komen dergelijke ideeën aan bod. Zijn de huidige verzorgingsplaatsen ook de plekken waar we in de toekomst onze elektrische voertuigen opladen? Of hebben de locaties straks een andere functie, en maken we voor snelladen vooral gebruik van laadvoorzieningen op bedrijventerreinen met zonne- en windparken in de omgeving?

Complexe vragen voor duurzame gebieden

De laadinfrastructuren voor elektrische voertuigen roepen complexe vraagstukken op. Naast de vraag naar de ontwikkeling van de juiste energie-infra speelt ook de vraag naar de ideale inrichting van de energiebehoefte van het gebied. De ervaringen leren dat er een zorgvuldig energiemanagement noodzakelijk is om te zorgen dat er altijd voldoende lokaal opgewekte duurzame energie beschikbaar is. Een alternatieve netaansluiting zoals een energy hub vermindert doorgaans de aansluitkosten voor nieuwe projecten met duurzame energie, en versnelt de ontwikkeling en implementatie.

Inmiddels zijn er blauwdrukken ontwikkeld voor energy hubs met laadinfra-oplossingen, vertelt Simonse. “Elke situatie vraagt in zekere zin om maatwerk. Maar met een blauwdruk schetsen we overzichtelijk de kaders voor integrale en toekomstbestendige oplossingen. Waar moeten we allemaal aan denken als we het hebben over de laadinfrastructuur van nu en straks? Wat is het actuele startpunt en welke partijen hebben we nodig om mee te bewegen met nieuwe ontwikkelingen? Voor een succesvolle laadvoorziening kunnen we bijvoorbeeld kijken naar mogelijkheden om nabijgelegen zonneweiden aan te koppelen. Maar ook de inzet van batterij-opslag, en van overcapaciteit uit industriële processen, is een optie. Onze blauwdrukschetsen helpen om alle betrokken partijen bij elkaar te brengen, met een gezamenlijk perspectief en belang voor ogen.”

Firan ziet hierbij een belangrijke rol voor een system integrator, een spin in het web die alle partijen bij elkaar brengt om te komen tot slimme infrastructuren met een optimale energiebalans. Simonse: “Als bijvoorbeeld twee leveranciers van laadpalen elk afzonderlijk een netaansluiting aanvragen, dan is dat minder efficiënt dan een gezamenlijke aansluiting. Er is daarom een verbinder nodig die alle energiestromen in de gaten houdt en als een onafhankelijke partij de vereiste ketenpartners aanhaakt.” Firan kijkt daarbij altijd langs vier assen naar energy hubs, en neemt de technische, organisatorische, juridische én financiële aspecten mee. Het Grid Control Platform zorg voor monitoring, sturing en optimalisatie van alle energiestromen.

Timing als succesfactor

Wat zijn de do’s en dont’s voor partijen die de ontwikkeling van een energy hub overwegen? “Denk goed na voordat je als partij met je eigen oplossing aan de slag gaat”, zegt Simonse. “Er zijn vaak aanzienlijke synergievoordelen te behalen door gezamenlijk aan een infra-oplossing te werken. De synergie hebben we ook hard nodig om goed voorbereid te zijn op de exponentiele groei van elektrische auto’s en trucks die ons de komende jaren te wachten staat. We hebben nu de actieve betrokkenheid van alle partijen nodig: van gemeenten tot ontwikkelaars van zonne- en windparken. Je kunt wel een kabel voor een laadpaal aanleggen, maar hoe zorg je dat het gehele systeem in balans is, zodat steeds wordt voorzien in de actuele energiebehoefte, het traditionele elektriciteitsnet niet wordt overbelast, en alle producenten een goed rendement ontvangen? Wie voert de regie en neemt de verantwoordelijkheid voor een decentraal net?”

Veldhuis adviseert om tijdig te kijken naar de mogelijke alternatieven voor een reguliere netaansluiting. “Een nieuwe netaansluiting duurt soms jaren. Probeer dus zo snel mogelijk een beeld te krijgen van wat er in een gebied allemaal speelt en hoe je daarmee omgaat. Hoe eerder je weet welke slimme netaansluitingen er misschien mogelijk zijn, hoe meer keuzes er zijn om een optimale mix van energiestromen te vinden.” Ook Simonse benadrukt het belang van een goede voorbereiding. “Al in een voortraject is onderlinge afstemming over plannen aan te raden. Een zonnepark denkt misschien dat het zijn energie niet goed kwijt kan, terwijl een laadfaciliteit op zoek is naar een lokale aansluiting.”

Van Blijderveen voegt toe: “Ik voorzie dat ons energiesysteem – dat wil zeggen: de manieren waarop de elektriciteitsvoorziening en de juridische kaders daarvoor zijn ingericht – steeds meer afgestemd raakt op de inzet van decentrale bronnen en netten, in plaats van een grootschalig centraal systeem dat levert aan grote aantallen afnemers. Het elektriciteitsnet hebben we al – laten we daar nu slim gebruik van maken.”

Slimme oplossingen voor de duurzame mobiliteit van de toekomst

Firan ontwerpt, realiseert, beheert en onderhoudt de vernieuwende netaansluitingen die ervoor zorgen dat er altijd lokaal opgewekte duurzame stroom voor energy hubs aanwezig is. Het unieke Grid Control Platform wordt ingezet voor de monitoring, sturing en optimalisatie van energiestromen, om te komen tot duurzame, betrouwbare en betaalbare oplossingen voor laadinfrastructuren van vandaag en morgen. De Internet of Things applicatie monitort de energiestromen binnen netwerken – van de productie en de opslag tot het gebruik – en maakt het mogelijk om vraag en aanbod steeds in balans te brengen. Tijdens de exploitatie van zon- en windparken garandeert het systeem een maximale inzet van bronnen, bijvoorbeeld door te anticiperen op piekmomenten en door afschakeling te voorkomen.

Veel partijen zijn gespecialiseerd in de productie van zonnestroom, de opwek van windenergie, of de opslag in batterijen. Firan zoekt juist naar een oplossing die voor álle betrokken partijen rendabel, duurzaam en klaar voor de toekomst is. Daarbij kijken we vanuit de technische, organisatorische, juridische en financiële componenten van energy hubs naar de concrete mogelijkheden voor specifieke locaties – van het ontwerp tot de exploitatie. Als onderdeel van Alliander hebben we met zusterorganisaties zoals Kenter en Qirion ook alle expertise en slagkracht in huis om vernieuwende projecten van de grond te krijgen. Zo maken we samen werk van de duurzame mobiliteitsoplossingen van vandaag en morgen.

André SimonseSr. Business Developer
Hans VeldhuisSystem Design Engineer

Aan de slag met de infra voor nieuwe energie? Firan is er klaar voor!