Het gelaagde energie ecosysteem

Het LE en IoE platform

Missie

TROEF wil een substantiële bijdrage leveren aan een C02-vrij Nederland. De partijen in het TROEF consortium zetten gezamenlijk in op het verlagen van de kosten van de duurzaamheidtransitie en op het realiseren van internet-of-energy op basis van energiegemeenschappen waarin deelnemers worden beloond voor hun bijdrage aan een gezonde, duurzame en verbonden omgeving.

Doelen

  • Aantoonbare duurzaamheid door energie te gebruiken op het moment dat duurzame energie beschikbaar is
  • Lagere kosten door gebruikers belonen voor de bijdrage aan balans in het energienet
  • Verbinding met de energiegemeenschap, samen versnellen van de duurzaamheidtransitie maakt delen van energie, gezamenlijke opwek en opslag mogelijk

Wij doen dat door gebruikers te verbinden met het ‘internet-of-energy’. Gebruikers hebben dan toegang tot een platform om duurzame energie te delen. Wij geloven dat samenwerking, transparantie en een integrale benadering leiden tot een versnelling van de energietransitie. Binnen (lokale) gemeenschappen is het delen van kennis, energie en diensten de sleutel om te komen tot een gezonde, duurzame, en verbonden omgeving.

Stappen

  • We starten in een gebied óf vanuit een enkel gebouw. Een scan biedt inzicht in de huidige CO2-footprint, het energieverbruik en de kosten
  • Verbinden met platform
  • Energie delen in de (lokale) gemeenschap én met andere gemeenschappen
  • De energiegemeenschap kan worden uitgebreid met nieuwe deelnemers. Elke verduurzamingsmaatregel leidt niet alleen tot een voordeel voor de gebruiker, maar ook voor de gemeenschap. Hierdoor wordt het makkelijker om nieuwe stappen te zetten

Een nieuw gelaagd energie-ecosysteem met optimale energie uitwisseling met als doel een zo laag mogelijke CO2-uitstoot

De eisen voor de duurzaamheid van gebouwen worden steeds hoger, wetten veranderen en het is moeilijk om de juiste oplossingen te selecteren. Biedt verduurzaming wel rendement? Is groene stroom voldoende? Tegelijkertijd produceren gebouwen vaker zelf energie. Door nieuwe mobiliteit, lokale opwek en thuiswerken wordt het elektriciteitsgebruik van gebouwen moeilijker te voorspellen.

De hoeveelheid duurzame energie neemt toe. Deze opwek is lastig(er) te plannen en lastiger te beïnvloeden en willen we benutten als deze beschikbaar is. Kortom: de wereld van de duurzame energieopwekkers, communiceert niet met de afnemer. Het gevolg is een steeds grotere onbalans tussen aanbod en afname van energie. Daardoor wordt het steeds moeilijker om de duurzaamheidstransitie te faciliteren tegen acceptabele kosten.

Gebruikers en gebouwen kunnen de energietransitie versnellen door actief deel te nemen aan de energiegemeenschap. Er is een transitie nodig waarbij we van ‘aansluiting’ naar ‘toegang’ bewegen. Dit kan alleen als we goed kijken wat gebruikers nodig hebben: een gezond en duurzaam gebouw, maar ook rendement op investeringen. Daarom bouwen we aan een nieuw ecosysteem waarbij we de juiste energie gebruiken op het moment dat het beschikbaar is. Waarbij we de herkomst van energie aantoonbaar maken en waarbij we toegang bieden tot een gemeenschap, zodat gebruikers beloond worden voor hun bijdragen aan de energietransitie.

TROEF beoogt een nieuw gelaagd energie-ecosysteem te ontwikkelen met bijbehorende systemen, tools en businessmodellen, waarmee energie zo optimaal mogelijk kan worden uitgewisseld met andere gebouwen en gebieden in Nederland, met als doel een zo laag mogelijke CO2-uitstoot.

Lokale Energiegemeenschap en Internet of Energy platform
TROEF ontwikkelt een gelaagd energie-ecosysteem, bestaande uit:

  • Een LE-platform (Lokale Energiegemeenschap) voor de uitwisseling van energie tussen gebouwen in een lokale energiegemeenschap;
  • Een interfacing-techniek voor koppelen van gebouwen aan het LE-platform;
  • Een Internet-of-Energy-platform (IoE) voor het verbinden van meerdere lokale energiegemeenschappen;
  • Dashboards voor tonen van de gerealiseerde CO2-reductie, flexibiliteitswaarde, piekreductie, energieverbruik en -waarde

CO2 reductie

TROEF zet in op een geïntegreerde, inclusieve propositie op het gebied van verduurzaming, energieuitwisseling, en flexibiliteit. Aantoonbare duurzaamheid is daarbij belangrijk, waar komt mijn energie vandaan? Een gedecentraliseerd blockchain ‘track and trace’ systeem maakt het mogelijk om energie en CO2 uit te wisselen tussen alle partijen die participeren in het TROEF gelaagd energie--ecosysteem. Daarbij is geen centrale partij meer nodig die barrières kan opwerpen met betrekking tot prijsvorming en preferentie in matching. Met blockchain-technologie is het mogelijk om organisaties zakelijke transacties te laten afwikkelen zonder vertrouwde intermediaire partijen (decentraal ecosysteem).

Waarom een gelaagd energie-ecosysteem?

In de transitie naar een CO2-vrij energiesysteem zijn drie ontwikkelingen zichtbaar. Allereerst ontwikkelt het energiesysteem zich van een systeem waar energie centraal wordt opgewekt, naar een systeem met veel duurzame decentrale opwek, zoals windenergie en zonne-energie. Ten tweede, vraagt de weersafhankelijke energieproductie in de situatie van decentrale opwekking om een nieuwe functie in het energie-ecosysteem: de ontwikkeling van vraag gestuurde productie naar aanbod gedreven afname en opslag van energie. Ten derde, vraagt de aanbod gedreven afname en opslag van energie om slimme energiesturing in gebouwen (woningen en utiliteit). De ontwikkeling naar slim aangestuurde gebouwen als actief onderdeel van het energiesysteem, wordt door Europese wetgeving gestimuleerd door onder meer de introductie van de ‘Smart Readiness Indicator’ voor gebouwen (zie richtlijn EPBD 2018/844/EU). Deze indicator meet in hoeverre gebouwen informatie en communicatietechnologieën gebruiken om het gebruik van het gebouw zo efficiënt mogelijk op de behoefte van de gebruiker en het energienet af te stemmen.

Gebouw- en woningeigenaren spelen een belangrijke rol in deze ontwikkelingen. Een utiliteitsgebouw of woning (hierna: gebouw) biedt de mogelijkheid middels bijvoorbeeld zonnepanelen om decentraal duurzame energie op te wekken. Bovendien bevatten gebouwen thermische massa, waar energie in opgeslagen kan worden. Het kunnen vasthouden van energie in een gebouw wordt verbeterd met isolatiemaatregelen, die vanuit de overheid zowel worden gestimuleerd als verplicht. De mogelijkheid om energie op te slaan kan verder worden uitgebreid door het toevoegen van technische componenten zoals batterijen voor elektriciteit of waterbuffers voor verwarming en warm tapwater in de gebouwen. Maar dit is nog niet genoeg om te komen tot een vergaande verduurzaming van de gebouwde omgeving. Dit komt door vijf problemen die zich voordoen in de transitie naar een CO2-vrij energiesysteem:

  • Vergaande duurzaamheidsmaatregelen kennen een lange terugverdientijd (>5 jaar);
  • Het huidige energienet is er niet op toegerust om grote hoeveelheden lokaal opgewekte energie te transporteren;
  • Het traditionele energiesysteem is lineair ingericht van productie tot aan de gebouwmeter;
  • Gebruikers hebben onvoldoende inzicht in de waarde die de verduurzaming van hun gebouw in de toekomst met zich mee kan brengen, en worden onvoldoende begeleid in het proces om te komen tot verduurzaming;
  • Gebruikers profiteren onvoldoende van verduurzaming vanwege de tegengestelde prikkels in ons huidige traditionele lineaire energiesysteem.

Het Lokale Energie Platform voor lokale energiegemeenschappen in de energie-infrastructuur

Als oplossing beoogt TROEF de ontwikkeling van een gelaagd energie-ecosysteem (zie figuur 2). De woningen en utiliteitsgebouwen worden met hun omgeving verbonden middels het inrichten van lokale energiegemeenschappen. Elke lokale energiegemeenschap bestaat uit een aantal woningen en/of utiliteitsgebouwen die fysiek dicht bij elkaar staan, en heeft een lokale energieproductie en -vraag. Aan deze lokale energiegemeenschappen kunnen ook elektrische voertuigen toegevoegd worden als lokale assets die bijdragen aan transport van energie tussen de gemeenschappen. Binnen een lokale energiegemeenschap kan de duurzaam opgewekte energie worden uitgewisseld tussen gebouwen (woningen, utiliteitsgebouwen of elektrische voertuigen) door de ontwikkeling van een lokaal energie-platform (LE-platform). Daarmee wordt het gebouw in de context van zijn omgeving gezet en krijgt het een actieve rol in het nieuwe energie-ecosysteem. Hiermee kan niet alleen overtollig opgewekte energie worden uitgewisseld met andere gebouwen in de energiegemeenschap, maar kunnen de gebouwinstallaties dusdanig worden aangestuurd dat het moment van produceren of gebruik van energie goed kan worden afgestemd op de opwek- en verbruik behoefte van andere gebouwen in de lokale energiegemeenschap én de capaciteitsgrenzen van het elektriciteitsnet.

Het Internet of Energy platform

Lokale energiegemeenschappen worden met elkaar verbonden via het Internet-of-Energy-platform (IoE-platform), zodat de binnen een lokale energiegemeenschap overtollig opgewekte energie met andere energiegemeenschappen kan worden uitgewisseld en de beschikbare energie optimaal kan worden benut. In dit nieuwe energie-ecosysteem wordt de energie-opwek en -verbruik op drie lagen geoptimaliseerd met als doel een zo laag mogelijke CO2-uitstoot en een zo laag mogelijk energieverbruik tegen een zo laag mogelijke prijs voor het hele energie-ecosysteem.

Optimalisatie van energie binnen het gebouw (woning of utiliteitsgebouw)

Hierbij worden gebouwinstallaties (zoals zonnepanelen, warmtepompen, WKO-systeem, ventilatiesysteem) worden in samenhang met de andere twee optimalisatieniveaus aangestuurd en geoptimaliseerd op het gebied van comfort, duurzaamheid en kosten. TROEF ontwikkelt hiervoor de tools en algoritmes.

Optimalisatie van energie binnen een lokale energiegemeenschap door uitwisseling van energie tussen gebouwen en het benutten van aanwezige elektrische mobiliteit, zódanig dat het elektriciteitsnet in balans blijft en congestie wordt vermeden, én de lokale energiemix duurzamer wordt

TROEF ontwikkelt voor elke soort lokale energiegemeenschap een LE-platform en tools waarmee gebouwen verbonden kunnen worden ten behoeve van energie-uitwisseling tussen die gebouwen.

Optimalisatie van energie door energie-uitwisseling tussen lokale energiegemeenschappen in Nederland met verschillende gebruiksprofielen

Door lokale energiegemeenschappen transparant met elkaar te verbinden, kan de momentane CO2-footprint van de (lokale) energiemix zichtbaar worden gemaakt en kan er actief worden gestuurd op het reduceren daarvan. In TROEF wordt een nieuw IoE-platform ontwikkeld dat wordt gekoppeld aan de hierboven genoemde LE-platformen, waarmee de energie-uitwisseling kan worden bestuurd, en waarmee de energiestromen tussen lokale energiegemeenschappen door middel van blockchaintechnologie kunnen worden gevolgd op het netwerk.