Elektriciteit slim gebruiken op het ritme van de zon
Door op je bedrijf rekening te houden met de zon, kan je meer geld verdienen met je zonnepanelen! Dat kan je doen door elektrische processen flexibel in te zetten en door energieoverschotten op te slaan.
De productie van zonne-energie is variabel en niet stuurbaar. Wanneer het omvormervermogen van je PV-installatie meer dan 10 kVA bedraagt, heeft je bedrijf geen recht op een terugdraaiende teller. Je moet de elektriciteit van de PV-installatie verkopen op momenten dat er een overproductie van hernieuwbare energie is. In het SAVE project gaan we na hoe land- en tuinbouwbedrijven hun eigen geproduceerde elektriciteit maximaal kunnen inzetten op het eigen bedrijf.
De vergoeding voor de injectie van deze ogenblikkelijke overschotten aan elektrische energie op het net ligt een stuk lager dan wat het bedrijf uitspaart aan aangekochte elektriciteit als het de stroom onmiddellijk zelf kan verbruiken. Om de productie van hernieuwbare energie op bedrijfsniveau rendabeler te maken, hebben bedrijven er belang bij om hun verbruik zoveel mogelijk af te stemmen op hun productie (‘demand side management’). Zo kunnen ze hun eigenverbruik of zelfconsumptie verhogen.
Eigenverbruik of zelfconsumptie
Het eigenverbruik of de zelfconsumptie van een installatie voor hernieuwbare energie is het deel van de zelf geproduceerde elektriciteit dat ogenblikkelijk zelf wordt gebruikt. Deze worden als een percentage weergegeven.
Waarom slim sturen?
Als voorbeeld nemen we een verbruiksprofiel (blauwe lijn) van een gemiddelde dag van een typisch melkveebedrijf zonder melkrobots, samen met een opbrengstprofiel (rode lijn) van zonnepanelen (Figuur 1).
De energie die afgenomen wordt van het elektriciteitsnet (paarse vlak) is vele malen (tot tienmaal) duurder dan de elektriciteit die aan het net geleverd wordt (blauwe vlak). Zelf verbruiken van de geproduceerde energie/elektriciteit (groenblauwe vlak) is dus het meest kostenoptimaal.
Figuur 1: Verbruiks- en productieprofiel van een typisch melkveebedrijf met 2 melkbeurten per dag en een PV-installatie
’s Middags, wanneer de zon schijnt en er overproductie is van de zonnepanelen, kan een slimme sturing het verbruik verhogen door bijvoorbeeld warm water voor de reiniging van de melkinstallatie en de koeltank te maken. Als de productiepiek van de zonnepanelen voorbij is, bijvoorbeeld ’s nachts, zal er minder energie nodig zijn om dit warme water te produceren en moet het bedrijf dus minder elektriciteit aankopen.
Hoe slim sturen?
Er zijn verschillende mogelijkheden om slim te sturen. Energiegebruik verschuiven in de tijd is een optie die vaak eenvoudig in te voeren is. Daarnaast zijn er heel wat buffertechnieken zoals thermische opslag, opslag in elektrische batterijen, de productie van waterstof, het comprimeren van lucht (CAES), mechanische opslag zoals een vliegwiel … Ook kan (een overschot aan) hernieuwbare energie worden gebruikt voor het laden van elektrische voertuigen. In dit artikel bespreken we kort enkele processen op melkvee- en varkensbedrijven die flexibel kunnen worden ingezet.
Slim sturen kan gaan van een simpele druk op een knop, over de installatie van een tijdsklok, een sturing op basis van de productie van de zonnepanelen, tot het uitbesteden van energieregelingen aan een externe partij. Deze derde partij kan ook een ‘aggregator’ zijn. Een aggregator is een nieuw soort dienst die flexibiliteit bij bedrijven of huishoudens verzamelt en dit (geaggregeerde) volume aanbiedt op de markt. De aggregator zorgt ook voor de slimme regeling van flexibele apparaten zodat ze automatisch kunnen reageren op beursprijzen van energie.
Slim sturen bij melkvee
Figuur 2 toont de verschillende processen op een melkveebedrijf. De processen in het rood zijn de niet-flexibele processen, zoals het melken van de koeien en de verlichting in de stal. Deze processen kunnen uiteraard niet worden verschoven in functie van de zon of de wind. De enige manier waarop een conventioneel melkveebedrijf zonder robots mogelijk meer zonne-energie kan gebruiken om 's morgens en 's avonds te melken, is door meer PV-panelen te plaatsen gericht naar het oosten en het westen.
De processen in het groen zijn de flexibele processen, zoals het koelen van de melk en de productie van het sanitair warm water. Andere machines zoals de mestrobot of waterpompen kunnen mogelijk worden gebruikt om het laden te verschuiven volgens de productie van bijvoorbeeld de zon, op voorwaarde dat ze dan niet gebruikt moeten worden. In vele gevallen zal een eenvoudige tijdsklok in plaats van een meer geavanceerde besturing volstaan.
Figuur 2: Flexibele en niet-flexibele processen op een melkveebedrijf
De koeling van de melk gebeurt via directe of indirecte koeling (ijsbankkoeling). Bij indirecte koeling kan een slimme sturing ervoor zorgen dat het ijswater zoveel mogelijk wordt geproduceerd tijdens de momenten van duurzame energieproductie.
Melkveebedrijven hebben dagelijks warm water van ongeveer 80°C nodig voor de reiniging van de melkinstallatie en eventueel ook voor de bereiding van het voeder voor de kalveren. Om de twee of drie dagen wordt de koeltank leeggemaakt bij het ophalen van de melk. Dan is bijkomend een grote hoeveelheid water nodig om de koeltank te reinigen.
Momenteel produceren de meeste melkveebedrijven het sanitair warm water via een elektrische boiler, al dan niet voorverwarmd via warmterecuperatie op de koeltank. Dat gebeurt in vele gevallen ’s nachts omwille van het lagere elektriciteitstarief tijdens de daluren.
Wanneer het melkveebedrijf geen recht heeft op een terugdraaiende teller, is het goed om de productie van het warme water af te stemmen op de productie van hernieuwbare energie. In het geval van een PV-installatie kan dit bijvoorbeeld met een eenvoudige tijdsklok, waardoor de elektrische boiler werkt tijdens de zonne-uren. Om de productie van het warme water volledig op de zon af te stemmen, moet een slimme sturing op de boiler worden geplaatst. In een volgend artikel bespreken we enkele scenario’s.
Slim sturen bij vleesvarkens
Figuur 3 toont de verschillende processen van een gesloten varkensbedrijf met kraamhokken en een biggenbatterij.
Figuur 3: Flexibele en niet-flexibele processen op een gesloten varkensbedrijf met kraamhokken en een biggenbatterij
Bij varkensbedrijven is de ventilatie één van de grootste verbruiksposten. Het slim aansturen hiervan is echter niet vanzelfsprekend, omdat een goed geventileerde stal heel belangrijk is voor een goed stalklimaat. Bovendien is de ventilatiebehoefte het grootst op momenten dat bijvoorbeeld zonnepanelen ook hun grootste energieproductie hebben.
Ook de biggenlampen kunnen niet flexibel worden ingezet.
De productie van warmte voor de biggenstallen kunnen we in vele gevallen wel sturen. Op vele bedrijven kan de installatie van een buffertank zorgen voor het opvangen van pieken tijdens de koudste periodes, de rest van het jaar kan deze buffer gebruikt worden om de productie van warmte af te stemmen op de zelf geproduceerde elektriciteit. Bij gas- of stookolieketels is deze buffer minder van belang in het kader van slim sturen. Bij warmtepompen en wkk-installaties zal deze buffer wel slim sturen mogelijk maken.
De productie van warm water voor bijvoorbeeld de aanmaak van brijvoeder of voor sanitaire toepassingen (douches) zou men wel kunnen verplaatsen in de tijd. Wanneer het bedrijf het warme water met behulp van elektriciteit aanmaakt, is het goed om de productie van het warme water af te stemmen op de productie van hernieuwbare energie. In het geval van een PV-installatie kan dit bijvoorbeeld met een eenvoudige tijdsklok, waardoor de elektrische boiler of warmtepompboiler opstaat tijdens de zonne-uren. Om de productie van het warme water volledig op de zon af te stemmen, moet een slimme sturing op de boiler worden geplaatst.
Bij de verlichting van de stallen varieert het aantal branduren van 0,5 uur per dag tot 3,5 uur. Dit is sterk afhankelijk van de hoeveelheid arbeid in die afdeling. De verlichting kan niet of slechts beperkt verschoven worden in de tijd.
Andere energiegebruikers zoals bijvoorbeeld hogedrukreinigers of de grondwaterpomp kunnen in sommige gevallen ook worden ingezet om het verbruik tijdens de zonne-uren te verhogen. Indien de grondwaterpomp bijvoorbeeld niet continu werkt en het opslagvat groot genoeg is, kan een eenvoudige tijdsklok worden gebruikt om de pomp enkel tijdens de daguren te laten draaien. De hogedrukreiniger moet in de mate van het mogelijke worden gebruikt wanneer de zonnepanelen produceren. Dat zal niet alleen het eigenverbruik (beperkt) verhogen, maar ook het optreden van gebruikspieken vermijden.
Spreiden van processen
Bedrijven kunnen in vele gevallen door slim te sturen ook processen spreiden die momenteel op hetzelfde moment werken, maar waarvoor dit niet strikt noodzakelijk is. Zo kan er bij melkveebedrijven bijvoorbeeld worden gewacht met de productie van warm water tot de melk is ingekoeld, of wachten met inkoelen tot het melken gedaan is, wanneer er niet met robots wordt gemolken. Het volgende artikel brengt hieromtrent cijfermateriaal.
Een bijkomend effect is het verminderen van het feitelijke opgenomen vermogen en het verminderen van verbruikspieken (‘peak shaving’). Dit laatste kan interessant zijn voor bedrijven waar deze pieken (toekomstig) in rekening worden gebracht.
Praktisch voorbeeld
Melkveehouder Joeri Matthys heeft een kleinschalige vergister met een vermogen van 9,7 kW op zijn bedrijf geïnstalleerd. Deze produceert jaarlijks ongeveer 65.000 kWh aan elektriciteit. Tot 2016 moest hiervan ruim 13.000 kWh op het distributienet worden geïnjecteerd, omdat de elektriciteitsvraag op zijn bedrijf vaak kleiner was dan wat de vergister op dat moment produceerde. Op andere momenten moest het bedrijf dan weer elektriciteit aankopen.
Sinds 2017 heeft Joeri een aantal maatregelen ingevoerd om deze injectie te beperken en dus meer eigen geproduceerde elektriciteit zelf te gebruiken en minder elektriciteit te moeten aankopen. De vergister laten ze doorgaans draaien op 8 kW. Enkel tijdens de melkuren werkt de vergister op het maximale vermogen. Op die manier kunnen ze de vergister 24 uur per dag laten draaien. Bovendien wordt de melk pas gekoeld na het melken en wordt de melkmachine pas gespoeld na het koelen. Deze maatregelen zorgen ervoor dat het verbruik beter gespreid is en dat de injectie is afgenomen van 13.000 kWh tot 6.700 kWh.
Slim aansturen van elektriciteit
De SAVE-partners hebben een technisch handboek geschreven met meer uitleg over bufferen van overtollige elektriciteit in koude, in warmte en in elektrische batterijen. Daarnaast gaat het ook over flexibiliteit en regeltechniek. Verder zijn er sectorbrochures met een bespreking van oplossingen voor het verhogen van het eigenverbruik bij melkveebedrijven, varkensbedrijven, pluimveebedrijven, glastuinbouwbedrijven en landbouwbedrijven met bewaring van groenten en/of fruit. Het handboek Slim aansturen van elektriciteit en de brochures zijn verkrijgbaar en te raadplegen op de SAVE-website www.slimaansturenvanelektriciteit.be.