Actieve vraagsturing in gebouwen

Transcriptie

1 Actieve vraagsturing in gebouwen Overzicht energiecontrole modules Focus De elektriciteitsleveranciers vandaag werken voornamelijk met het principe dag- nacht tarief. Dit laat echter niet toe om het energieverbruik af te stemmen op het fluctuerend energieaanbod afkomstig van gedistribueerde hernieuwbare energiebronnen. Om de hernieuwbare energiebronnen optimaal te kunnen gebruiken zijn intelligente energieverbruikers nodig; dit principe wordt actieve vraagsturing genoemd. Zie figuur 1. Dit betekent bijvoorbeeld dat de vaatwasmachine opstart op het moment dat de zonnepanelen op het dak van de woning elektriciteit produceren. Figuur 1 Actieve vraagsturing Slimme toestellen zijn dus nodig om dit te realiseren. Deze apparaten moeten in staat zijn om hun status, hun energiewaarde, hun vermogen, hun prioriteit, enz. door te sturen naar een management unit die alles

2 controleert en regelt. Dit doorsturen kan bv. door een Ethernet verbinding. De centrale unit moet ook in staat zijn de gegevens van de hernieuwbare energiebronnen te gebruiken. Aan de hand van de gegevens van de hernieuwbare energiebronnen en de slimme toestellen maakt de management unit (software) de beslissingen. Deze slimme toestellen zijn volop in ontwikkeling. En nog niet op de markt verkrijgbaar. In afwachting van deze toestellen, wordt er gebruik gemaakt van een tussenoplossing, nl. externe modules die de apparaten slim maken. Dit artikel focust zich op modules die kunnen gebruikt worden om de apparaten slim te maken, zodat deze kunnen communiceren met de management unit. De voorbeelden in dit artikel beperken zich tot het residentiële niveau. Er zijn verschillende mogelijkheden van modules verkrijgbaar op de markt. Eisen Figuur 2 Het module systeem Meten is weten. De modules moeten dus zeker instaat zijn om het energie/vermogen te bepalen van het apparaat. Dit wordt momenteel meestal standaard voorzien. Daarnaast zijn ook andere gegevens zoals temperatuur,status, van belang. Deze parameters worden nog niet standaard voorzien in de huidige beschikbare modules. Deze gegevens moeten kunnen worden doorgezonden naar de management unit. Het beste zou een verbinding zijn met plug and play software. Deze verbinding kan via Ethernet, Powerline of Wireless zijn, rekeninghoudend dat de verbinding extra bekabeling vermijdt. De software (management unit) van de bijbehorende module moet de privacy van de gegevens respecteren en moet aanpasbaar zijn aan onze noden.

3 De modules moeten ook instaat zijn om de toestellen aan/uit te schakelen. Dit alles moet natuurlijk makkelijk te implementeren en niet te duur zijn. Zie figuur 2. Als extra eis zou de module ook het programma van het toestel moeten kunnen aanpassen (bv. wasmachine), liefst zonder het toestel open te breken. En een extra plaats voor een sensormeting is altijd handig (bv. CO2 sensor). Resultaten Volgende soorten modules zijn verkrijgbaar op de markt: Residentiële oplossingen: - Pluggen - Domotica systemen Industriële oplossingen: - PLC s Pluggen zijn kleine modules die je tussen het (huishoud)toestel en het stopcontact plaatst. Deze zijn zeer gemakkelijk implementeerbaar in huis en zijn niet zo duur t.o.v. de andere systemen. Deze pluggen zijn in staat de huishoudapparaten in/uit te schakelen en hun verbruik te meten. Er zijn maar weinig pluggen waar je ook andere parameters (temperatuur,co2, ) kunt uitlezen. De meeste pluggen zijn leverbaar met software van het bedrijf die via de pluggen de huishoudapparaten regelt. Deze software is niet altijd aanpasbaar aan onze noden. Momenteel is het niet mogelijk andere functies te activeren, buiten het in en uitschakelen van toestellen. Met pluggen is geen extra bekabeling nodig in huis en is het niet nodig de toestellen zelf aan te passen. Domotica systemen hebben veel meer instelbare opties en gadgets dan gewone pluggen, maar zijn niet zo gemakkelijk implementeerbaar in huis als pluggen en zijn ook duurder als pluggen. Voor sommige aanpassingen moeten de toestellen geopend worden om de aanpassingen te kunnen verrichten. In bepaalde gevallen moet je heel het elektriciteitsnetwerk in huis aanpassen. Deze implementatie moet door een elektricien worden gedaan. Voor nieuwbouw woningen kan dit een goede optie zijn. De software wordt specifiek aan de eisen aangepast. Er bestaan ook al veel domotica modules die je kan gebruiken zonder heel het elektriciteitsnetwerk en toestellen thuis te veranderen. Deze thermostaten, dimschakelaars, kunnen de meeste apparaten slim genoeg maken, deze optie heeft dan ook weer beperkingen, maar kunnen al meer dan de pluggen. De PLC oplossing is een andere oplossing die het mogelijk maakt de toestellen slim te maken. Meestal is hier ook bijbehorende software inbegrepen. Deze optie is helemaal aanpasbaar aan onze eisen, maar is duurder en moeilijker implementeerbaar dan pluggen te installeren in

4 huis. Je moet hiervoor wel de apparaten openen en daarin aanpassingen maken om met het toestel te kunnen communiceren. Ook bij deze oplossing kan je meer dan alleen uitlezen van energiewaardes en schakelen. Dit was niet mogelijk met de pluggen. De PLC oplossing heeft wel meer bekabeling nodig. Naast deze oplossingen zijn er ook specifieke modules/plugs op de markt die speciaal gemaakt zijn om te plaatsen voor een toestel van een bepaald merk en type om aan actieve vraagsturing te kunnen doen. Deze module is dan alleen bruikbaar voor dat type toestel. Er zijn toch vele verschillen tussen de modules en mede hierdoor is het moeilijk om de geschikte module te vinden die volledig aan onze eisen voldoet. Veel van deze modules zijn niet beschikbaar op de Europese markt of zijn niet te verkrijgen in België. De modules van een fabrikant in bv.amerika werken op een ander spanningsnet dan het spanningsnet in België, ook gebruiken ze een ander type stopcontact dan hier in België. Met deze modules heb je omvormers en eurostekkers nodig. Dit alles maakt de module heel wat duurder. Heel veel modules die perfect zijn om een apparaat slim te maken, zijn veel te ingewikkeld of te duur om te installeren en te implementeren t.o.v een gewone plug. Een aardige optie aan de plugs zou een extra sensor zijn, die ons helpt bij de actieve vraagsturing, zoals bv. een temperatuursensor, om de toestand van de diepvriezer terug te koppelen. Vele systemen moet je door een elektricien laten installeren. De meeste modules zijn ook niet in staat om apparaten aan of uit te schakelen maar kunnen alleen maar de energiewaarde meten. Soms is het schakelen (aan en uit zetten) van apparaten niet voldoende, bv. de diepvriezer wordt bij demand side management (DMS) gebruikt als buffer, dus moet de module ook instaat zijn de diepvriezer dieper te laten koelen. De meeste modules zitten vast aan de software van het bedrijf, dit kan in vele gevallen heel makkelijk

5 zijn. Maar het zou veel handiger zijn als je je eigen software zou kunnen gebruiken die je kent of de software zou kunnen aanpassen aan uw noden, want de software is niet altijd aanpasbaar. Wat ook veel gebeurt is dat je de gegevens van bv. de energiemetingen van de modules op de server van de fabrikant online kunt raadplegen en dat de software een online website is. Hierdoor ontstaat gevaar voor de privacy van gegevens. Het communiceren met de modules varieert ook. De verschillen bestaan er in of de module werkt over een vaste ethernetverbinding, wireless (WLAN) of over Powerline. Testopstelling Het labo energiecontrole van het kenniscentrum energie (Katholieke Hogeschool in de Kempen) heeft momenteel een opstelling gebouwd om te testen welke module het beste is om te gebruiken voor de actieve vraagsturing. Met deze opstelling wordt ook getest wat de beste methode is om aan actieve vraagsturing te doen. Referenties Auteur: Nathalie Maes, Katholieke Hogeschool Kempen