Referentie 25 januari 2022

De onafhankelijke kleuterschool

Op kleuterschool "Heiligkreuz" in het Zuid-Duitse Würzburg draait alles om de toekomst. Hier spelen én leren de volwassenen van morgen. De toekomst drukt ook hier een stempel op het energielandschap, een landschap waarin de productie van eigen stroom een steeds grotere rol zal gaan spelen bij de stroomvoorziening. De stroomvoorziening wordt hierbij zekergesteld door een fotovoltaïsche installatie op het dak. Het systeem is ook nog eens economisch zinvol dankzij een stroomopslagsysteem, dat overschotten opslaat en bij behoefte beschikbaar stelt.

In 2017 werd het oude gebouw van de kleuterschool van de katholieke Kirchenstiftung Heiligkreuz, dat al sinds 1932 bestaat, vervangen door nieuwbouw. De stroomvoorziening moest hierbij eveneens opnieuw worden ontworpen; de bestaande aansluiting van maximaal 72 kilowatt was door de uitbreiding niet meer voldoende. De moderne inrichting met verskeuken, een liftsysteem en een decentrale warmwatervoorziening vergde aanzienlijk meer stroom.

Zo werden doorstroomwaterverwarmers gemonteerd, die weliswaar een relatief hoog verwarmingsvermogen, maar ook een hoge mate van hygiëne mogelijk maken. Deze verwarmen het water tijdens het doorstromen en zijn in de buurt van het aftappunt gemonteerd. Hierdoor zijn exact instelbare temperaturen gegarandeerd en kan de groei van gevaarlijke legionella worden uitgesloten.

Door de verdubbeling van de energiebehoefte heeft het gebouw soms dus meer stroom nodig dan de aanwezige aansluiting ter beschikking kan stellen. Een voor de hand liggende optie zou een uitbreiding van de capaciteit van de netaansluiting zijn geweest. Hiervoor had de netbeheerder echter een nieuw aftakpunt vanaf het openbare elektriciteitsnet en nieuwe kabels in de grond moeten aanleggen. Bovendien had dan ook een nieuw transformatorstation geïnstalleerd moeten worden.

De opdrachtgever koos daarom niet voor de conventionele oplossing. In plaats daarvan werd gekozen voor wat een paar jaar geleden nog een toekomstscenario was, tegenwoordig echter op grote schaal vorm begint te krijgen: lastpieken zelf opvangen met behulp van decentraal opgewekte, duurzame energie.

Fotovoltaïsche systemen en stroomopslagsystemen aansturen – zo ondersteunt WAGO u:

De remote controller PFC200 realiseert de complexe uitwisseling van gegevens van alle betrokken componenten.
De op het netaansluitpunt geïnstalleerde energiemeter is via de onboard-interface RS-485 aangesloten.
De VPN-codering zorgt voor maximale veiligheid bij de toegang via internet.

Kinderdagverblijf als prosumer

Bij privéhuishoudens en kleinere bedrijven wordt hiervoor voornamelijk gebruik gemaakt van fotovoltaïsche systemen. Het doel is dus niet meer een maximale teruglevering, maar een zo hoog mogelijk eigen verbruik. Rendabel worden de systemen pas echt als de mogelijkheid bestaat om de overtollige opgewekte stroom op te slaan. De reden is de fluctuerende zonnestraling, die zich niet richt naar de tijden waarop de energie benodigd is. Ook hier profiteert zonne-energie van de permanente ontwikkelingen op de markt – de prijzen voor systemen op basis van lithium-ion-batterijen zien aanzienlijk gedaald.

Hierdoor werd ook de kleuterschool tot een zogenoemde "prosumer": het gebouw is producent en consument tegelijk, en probeert hiermee zo onafhankelijk mogelijk van het plaatselijke energiebedrijf te zijn. Sinds eind 2017 is een fotovoltaïsche installatie op het dak van het nieuwe gebouw in gebruik. Het systeem met een piekvermogen van 60 kilowatt is echter niet voldoende om de lastpieken te begrenzen die, aanvullend op het maximaal aangesloten vermogen, benodigd zijn. Daarom heeft het bedrijf TEAM ELEKTRO BECK naast de fotovoltaïsche installatie nog een stationair stroomopslagsysteem geïnstalleerd, dat het bedrijf uit Würzburg in samenwerking met BMW ontwikkeld heeft.

Opslagsysteem beperkt stroomopname

Het stroomopslagsysteem bestaat uit de vermogens- en besturingseenheid van de firma BECK en zes nieuwe, originele BMW i3 lithium-ion-batterijen met een nominale opslagcapaciteit van elk 33 kilowattuur. Dit komt overeen met een totale opslagcapaciteit van ongeveer 175 kilowattuur. Dankzij deze buffer kan de op het dak opgewekte stroom op ieder gewenst tijdstip worden benut.

Het systeem in Würzburg is zodanig ontworpen dat het vermogen begrensd en de afname van stroom van het elektriciteitsnet tot een minimum beperkt wordt. De zelf opgewekte energie levert een essentiële bijdrage aan de stroomvoorziening. Mocht de zelf opgewekte energie niet voldoende zijn, wordt gebruik gemaakt van de stroom in de lithuim-ion batterijen. Opgeslagen wordt vooral de zelf opgewekte stroom, die niet volledig verbruikt kan worden als de behoefte slechts gering is.

"Naast een optimalisering van het eigen verbruik worden door het ontladen van het energieopslagsysteem bij dreigende lastpieken en het opladen bij lage last dus ook hogere netkosten voor de levering van stroom vermeden", licht Ralf Klingenberg van BECK AUTOMATION toe. "Hierachter gaat een algoritme schuil dat de optimale werking van de batterij continu berekent. Daardoor wordt een onnodige ontlading van de energieopslag voorkomen."

Via het lastmanagement kunnen afzonderlijke apparaten overeenkomstig een lijst met prioriteiten worden geblokkeerd, bijvoorbeeld de doorstroomwaterverwarmer voor het schoonmaakwater. Als de opbrengst van het fotovoltaïsche systeem niet voldoende is, kan het nodig zijn om het opslagsysteem tijdens de daluren, bijv. 's nachts, via het elektriciteitsnet op te laden. Als de productie van de fotovoltaïsche installatie echter hoger is dan het eigen verbruik en als het opslagsysteem opgeladen is, wordt de overtollige energie aan het net teruggeleverd.

Complexe communicatie

De complexe uitwisseling van gegevens tussen opslagsysteem, net, fotovoltaïsche installatie en verbruikers heeft BECK AUTOMATION met componenten van WAGO gerealiseerd. Een remote controller PFC200 van het WAGO I/O-SYSTEM 750 dient als besturings- en communicatiemodule. De onboard-interface RS-485 communiceert via het open protocol Modbus-RTU met de op het netaansluitpunt geïnstalleerde energiemeter. Aan de hand van de gemeten energiegegevens kunnen de opwekking en de opslag van energie efficiënt worden aangestuurd.

Voor de toegang via internet maakt de controller gebruik van de codering via een "Virtual Private Network" (VPN), dat aan de strengste veiligheidsstandaards voldoet. Bovendien draagt de PLC van WAGO realtime gegevens, bijv. over de opgewekte energie, de laadtoestand van de batterij of verbruiksgegevens evenals historische gegevens ter analyse aan de BECK-databank over. Hierdoor kan de samenwerking tussen de componten van het zonnesysteem verder geoptimaliseerd worden.

Tekst: Andreas Siegert | WAGO

Foto: Jilek | Bildschön

Productoverzicht

WAGO in de praktijk

Referenties uit het bereik energietechniek

Als partner en innovator realiseert WAGO tal van interessante projecten. Ervaar hier welke creatieve en efficiënte oplossingen wij op het gebied van energietechniek mogelijk maken.

Interview

"In de energiesector is het stenen tijdperk nog niet voorbij"

WAGO-expert Heiko Tautor in gesprek met Tobias Kurth van het adviesbureau Energy Brainpool (links) over de veranderingen binnen de energiesector.

Voedingsmanagement

Zon en wind gebruiken

Het intelligent koppelen en beheersen van hernieuwbare energieën is een grote uitdaging voor netwerkexploitanten. WAGO ondersteunt u met kennis, producten en oplossingen.

Uw contactpersoon bij WAGO