Van het gas af, warmtepompen plaatsen en laadvoorzieningen uitbreiden. Steeds meer gebouwen worden geheel of gedeeltelijk geëlektrificeerd. Daarmee verschuift een steeds groter deel van de energievraag naar elektriciteit en wordt de beschikbare netcapaciteit een belangrijke randvoorwaarde voor verduurzamingsplannen. Een gebouw kan voldoende elektrisch vermogen beschikbaar hebben voor de huidige situatie, terwijl de overstap naar warmtepompen en de toevoeging van laadinfra op bepaalde momenten tot een veel hogere vermogensvraag leiden. Toch zegt de hoogte van een vermogenspiek maar een deel over de benodigde batterij. Minstens zo belangrijk is hoe lang de overschrijding duurt, hoeveel energie daarvoor nodig is en wanneer de batterij weer kan worden opgeladen. Daar komt nog een belangrijke vraag bij: moet de volledige vermogenspiek eigenlijk wel met een batterij worden opgelost? Soms kan een deel van de elektriciteitsvraag tijdelijk worden beperkt of verschoven met slim energiemanagement. Een batterij dimensioneren bij netcongestie begint daarom niet bij de batterij zelf, maar bij inzicht in het volledige belastingsprofiel.
De vraag is daarom niet alleen hoeveel elektriciteit een gebouw na elektrificatie gebruikt, maar vooral wanneer en met welk vermogen deze elektriciteit wordt gevraagd.
Om te bepalen of elektrificatie binnen de bestaande netaansluiting past, kijken we daarom naar het belastingsprofiel op kwartierniveau. Zo wordt zichtbaar wanneer verschillende elektrische verbruikers samenvallen en waar mogelijke knelpunten ontstaan.
Bij elektrificatie verschuift een deel van de energievraag naar elektriciteit. Een gasketel wordt bijvoorbeeld vervangen door één of meerdere warmtepompen. Tegelijkertijd kan de elektrische vermogensvraag verder toenemen door laadinfra, elektrische koeling, keukenapparatuur of andere gebouw- en gebruikersgebonden installaties.
Vooral bij bestaande gebouwen kan dit een grote verandering betekenen. De bestaande netaansluiting is immers niet altijd ontworpen voor een situatie waarin verwarming, koeling, mobiliteit en andere functies grotendeels elektrisch worden ingevuld.
Dat betekent niet automatisch dat de netaansluiting moet worden verzwaard. Het simpelweg bij elkaar optellen van het maximale elektrische vermogen van alle installaties geeft meestal geen realistisch beeld. Niet iedere installatie draait continu en tegelijkertijd op maximaal vermogen.
Andersom zegt het jaarlijkse elektriciteitsgebruik ook onvoldoende over de benodigde netcapaciteit. Een gebouw kan op jaarbasis een relatief beperkte elektriciteitsvraag hebben en tijdens een koude winterochtend toch gedurende korte tijd een hoge vermogenspiek veroorzaken.
Voor de netaansluiting is daarom vooral het verloop van de vermogensvraag over de tijd bepalend.
De hoogste elektrische belasting ontstaat vaak niet door één grote installatie, maar doordat verschillende installaties en gebruikers tegelijkertijd vermogen vragen.
Denk aan een koude winterochtend. Het gebouw moet na de nacht worden opgewarmd, waardoor warmtepompen een hoge warmtevraag leveren. Tegelijkertijd starten luchtbehandelingskasten op en kan aanvullende elektrische verwarming worden aangesproken. Medewerkers komen binnen, verlichting en apparatuur worden ingeschakeld en elektrische voertuigen worden aangesloten op de laadvoorzieningen.
Iedere afzonderlijke installatie kan binnen de beschikbare netcapaciteit passen. De gelijktijdigheid van deze belastingen kan er toch voor zorgen dat de totale vermogensvraag tijdelijk boven de beschikbare capaciteit uitkomt.
Het omgekeerde geldt ook. Wanneer het totale opgestelde elektrische vermogen van alle installaties bijvoorbeeld 500 kW bedraagt, betekent dit niet automatisch dat daadwerkelijk 500 kW van het elektriciteitsnet wordt gevraagd. Wanneer installaties op verschillende momenten actief zijn of worden teruggeregeld, kan de werkelijke piek aanzienlijk lager liggen.
Bij elektrificatie kijken we daarom niet alleen welke vermogens worden geïnstalleerd, maar vooral wanneer deze vermogens daadwerkelijk gelijktijdig worden gevraagd.
Bij verduurzamingsvraagstukken wordt veel gewerkt met energiegebruik in kWh. Dat is logisch wanneer bijvoorbeeld het jaarlijkse energiegebruik, de energieprestatie of energiekosten worden onderzocht.
Voor de belasting van de netaansluiting is daarnaast het vermogen in kW van belang.
Stel dat een gebouw in één uur 300 kWh elektriciteit gebruikt met een gemiddeld vermogen van 300 kW. Dezelfde 300 kWh kan ook over zes uur worden verdeeld met een gemiddeld vermogen van 50 kW.
In beide situaties is dezelfde hoeveelheid elektriciteit gebruikt. De belasting van de netaansluiting is echter totaal verschillend. Dat onderscheid wordt bij elektrificatie steeds belangrijker.
Een jaarverbruik geeft daarom inzicht in hoeveel energie wordt gebruikt. Voor netcongestie willen we daarnaast weten wanneer het vermogen wordt gevraagd en hoe hoog de pieken zijn.
Daar komt kwartierdata in beeld. Kwartierdata laat zien hoe de elektrische belasting gedurende de dag varieert. In plaats van één jaarlijks verbruik of een gemiddelde belasting ontstaat een profiel waarin pieken en dalen zichtbaar worden.
Voor een bestaand gebouw kunnen kwartierwaarden van de hoofdmeter bijvoorbeeld laten zien op welke momenten de aansluiting al zwaar wordt belast. Wanneer aanvullende submeting beschikbaar is, kan verder worden onderzocht welke installaties of processen aan deze pieken bijdragen.
Dat geeft een belangrijk vertrekpunt voor elektrificatie. We weten dan niet alleen hoeveel elektriciteit het gebouw momenteel gebruikt, maar ook hoeveel ruimte op verschillende momenten nog binnen de bestaande netcapaciteit aanwezig is.
Historische kwartierdata vertelt echter alleen wat er in de bestaande situatie is gebeurd. Een warmtepomp of toekomstig laadplein dat nog niet aanwezig is, komt vanzelfsprekend niet in deze meetgegevens voor.
Daarom combineren we bestaande meetdata met informatie over de toekomstige installaties.
Om te bepalen of elektrificatie binnen de bestaande netaansluiting past, vergelijken we de huidige situatie met het toekomstige energieconcept.
Beschikbare kwartierdata vormt daarbij een basis voor het bestaande belastingsprofiel. Vervolgens voegen we toekomstige elektrische verbruikers toe, zoals warmtepompen, elektrische bijstook, laadinfra en andere installaties die onderdeel zijn van de verduurzaming. Dat sluit aan op de oorspronkelijke aanpak waarin de bestaande meetdata wordt gecombineerd met toekomstige verbruikers.
Met een kwartiersimulatie ontstaat vervolgens een toekomstig belastingsprofiel. Daarmee wordt zichtbaar op welke momenten de beschikbare netcapaciteit wordt bereikt of overschreden.
Juist kritische omstandigheden zijn daarbij interessant. Denk aan een koude winterdag waarop een hoge warmtevraag samenvalt met een hoge gebouwbelasting en het laden van elektrische voertuigen.
Zo kunnen we niet alleen bepalen óf een overschrijding ontstaat, maar ook wanneer deze optreedt, hoe hoog deze is en hoe lang deze aanhoudt.
Rekenvoorbeeld: dezelfde installaties, een andere vermogenspiek
Stel dat binnen de bestaande netaansluiting maximaal 300 kW beschikbaar is.
Op een bepaald moment bedraagt de bestaande elektrische gebouwbelasting 180 kW. Na elektrificatie worden warmtepompen en laadinfra toegevoegd.
Tijdens een kritisch kwartier vragen de warmtepompen 80 kW en de laadinfra 70 kW.
De totale vermogensvraag wordt dan:
180 kW + 80 kW + 70 kW = 330 kW
Ten opzichte van de beschikbare capaciteit ontstaat een overschrijding van:
330 kW − 300 kW = 30 kW
Dat betekent niet automatisch dat structureel 30 kW extra netcapaciteit nodig is.
Wanneer het laadvermogen tijdens dit kritische moment bijvoorbeeld tijdelijk met 40 kW kan worden verlaagd, verandert de situatie:
180 kW + 80 kW + 30 kW = 290 kW
De totale vermogensvraag blijft dan binnen de beschikbare capaciteit van 300 kW.
De installaties zijn hetzelfde. De gelijktijdige vermogensvraag is anders.
Dit is een vereenvoudigd voorbeeld. In een werkelijke analyse onderzoeken we het verloop van de verschillende belastingen over de tijd en houden we rekening met de technische en functionele randvoorwaarden van de installaties.
Kwartierdata maakt zichtbaar wanneer een hoge vermogensvraag optreedt. Daarmee is nog niet automatisch duidelijk waardoor die piek ontstaat.
Dat onderscheid is belangrijk. Een piek die grotendeels wordt veroorzaakt door laadinfra biedt mogelijk andere mogelijkheden voor sturing dan een piek die ontstaat doordat klimaatinstallaties onder kritische omstandigheden veel vermogen nodig hebben.
Wanneer submeting beschikbaar is, kunnen grote verbruikers afzonderlijk worden geanalyseerd. Denk aan warmtepompen, luchtbehandelingskasten, laadinfra of procesinstallaties. Is deze informatie niet beschikbaar, dan kunnen gebouw- en installatiegegevens worden gebruikt om het toekomstige profiel verder op te bouwen en verschillende scenario’s te onderzoeken.
Hierdoor wordt kwartierdata niet alleen gebruikt om een overschrijding te constateren. Het wordt een vertrekpunt om te bepalen welke belasting verantwoordelijk is en welke maatregelen technisch mogelijk zijn.
Een overschrijding betekent niet automatisch dat een verduurzamingsplan niet uitvoerbaar is. Eerst moet worden onderzocht wanneer de overschrijding optreedt, hoe groot deze is en welke verbruikers eraan bijdragen.
Sommige elektrische belastingen zijn nauwelijks flexibel. Klimaatinstallaties moeten bijvoorbeeld voldoende capaciteit beschikbaar houden om het gewenste binnenklimaat te realiseren. Andere belastingen bieden meer regelruimte.
Het laadvermogen van elektrische voertuigen kan in bepaalde situaties tijdelijk worden beperkt. Niet-kritische processen kunnen mogelijk naar een ander moment worden verschoven. Ook kunnen installaties gefaseerd worden ingeschakeld om te voorkomen dat verschillende grote verbruikers tegelijkertijd maximaal vermogen vragen.
Wanneer deze maatregelen onvoldoende ruimte opleveren, kan batterijopslag worden onderzocht. Een batterij kan tijdens een vermogenspiek aanvullend vermogen leveren en op momenten met beschikbare netcapaciteit opnieuw worden opgeladen.
De oplossing kan daardoor bestaan uit installatieoptimalisatie, peak shaving, load shifting, slim energiemanagement, batterijopslag of een combinatie hiervan.
Bij projecten met beperkte netcapaciteit is het waardevol om de bestaande netaansluiting al vroeg in het ontwerp mee te nemen.
Wanneer eerst een volledig installatieconcept wordt uitgewerkt en pas daarna wordt gecontroleerd of voldoende elektrisch vermogen beschikbaar is, kunnen later ingrijpende aanpassingen nodig zijn. Door de beschikbare capaciteit vanaf het begin als ontwerpvoorwaarde te gebruiken, kunnen het installatieconcept, de regeling, laadinfra en eventuele batterijopslag in samenhang worden ontwikkeld.
Dit is ook relevant bij gebouwen die gefaseerd worden verduurzaamd. De eerste stap kan nog probleemloos binnen de bestaande aansluiting passen, terwijl een volgende fase met extra warmtepompen, laadpunten of andere elektrische installaties de beschikbare capaciteit overschrijdt.
Door deze toekomstige ontwikkelingen vooraf in het belastingsprofiel mee te nemen, wordt zichtbaar hoeveel ruimte beschikbaar is voor elektrificatie en waar het kantelpunt ligt.
Bij De Groene Jongens brengen we de bestaande én toekomstige elektrische vermogensvraag in beeld. Daarbij combineren we beschikbare kwartierdata met informatie over het gebouw, de installaties en geplande ontwikkelingen.
Met kwartiersimulaties onderzoeken we hoe het belastingsprofiel verandert door elektrificatie en wanneer de beschikbare netcapaciteit wordt bereikt. Vervolgens kunnen verschillende scenario’s worden doorgerekend voor installatieoptimalisatie, energiemanagement en eventuele batterijopslag.
Zo wordt netcapaciteit geen controle achteraf, maar een ontwerpvoorwaarde voor elektrificatie. En wordt duidelijk hoeveel elektrische ruimte daadwerkelijk beschikbaar is voor de verduurzaming van een gebouw.
Meer lezen over netcongestie? Neem een kijkje op onze dienstenpagina.