Wat is de oplossing ?
De sleutel tot het oplossen van de complexe problemen van onbalans op het elektriciteitsnet is de overstap van alleen zonnepanelensystemen naar energiemanagement oplossingen; een oplossingen die ervoor zorgt dat een huiseigenaar exact op het juiste moment op basis van energiebehoefte,energie kan opwekken, opslaan en kan consumeren. Dit wordt mogelijk gemaakt doordat hardware en software samenwerken. De hardware bestaat uit micro-omvormers, thuisbatterijen in combinatie met de integratie van laadpalen en warmtepompen. De software voor energiemanagement stuurt de hardware aan en heeft interactie met het energienet.
1) Zonne-energie
Ook al maken de laatste ontwikkelingen op de Nederlandse markt de bestaande oplossing van een systeem met alleen zonne-energie minder aantrekkelijk, het blijft nog steeds een goede investering voor huiseigenaren. De voordelen van een zonnesysteem wegen op tegen de terugleverkosten die door enkele energieleveranciers in rekening worden gebracht. Zelfs als de salderingsregeling zou worden afgeschaft, blijft een zonne-energie systeem financieel aantrekkelijk. (zie figuur 1 op klikken om te vergroten).
Aangezien de investering voor een dergelijk systeem relatief laag is, zal de terugverdientijd toenemen van 5,7 jaar naar 7,8 jaar. Gezien de garantieperiode van 25 jaar voor Enphase micro-omvormers en zelfs 40 jaar voor de Sunpower zonnepanelen zal een investering in het systeem gedurende de levensduur nog steeds meer dan het dubbele aan besparingen opleveren.
Als regelgeving of kosten voor terugleveren de komende jaren zouden veranderen, kan een systeem met alleen zonne-energie eenvoudig worden uitgebreid met een thuisbatterij, gezien de modulaire architectuur van Enphase.
2) Zonne-energie + thuisbatterij
Om de hoofdoorzaak van het probleem van overproductie aan te pakken zonder groene energie te verliezen, moet de overtollige energie tijdens de onbalans ergens anders naartoe worden geleid of opgeslagen. Dit kan eenvoudig worden bereikt door een thuisbatterij te installeren.
Zodra de productie groter is dan het verbruik, zal de thuisbatterij zichzelf automatisch opladen in plaats van de stroom naar het net te exporteren. Later die dag, wanneer het verbruik groter is dan de opwekking, ontlaadt de thuisbatterij zich gewoon en levert de stroom aan het huis. Op die manier kan zelfverbruik, dat wil zeggen de hoeveelheid energie die zelf wordt verbruikt zonder afhankelijk te zijn van het elektriciteitsnet, worden verhoogd van ~30-45% (zonder thuisbatterij) tot ~60-70% (met thuisbatterij). (zie figuur 2 op klikken om te vergroten).
Met zelfverbruik wordt het doel bereikt om de teruglevering van stroom te beperken door de thuisbatterij op te laden en zo terugleverkosten te verlagen. Daarnaast wordt ook het doel bereikt dat er geen groene energie verloren gaat.
Naast de thuisbatterij kunnen ook andere hardwarecomponenten binnen een huis aangestuurd worden. Bijvoorbeeld een laadpaal dat de energie ook kan opladen tijdens overproductie. Of een warmtepomp, die de overtollige energie kan gebruiken om zijn watertank te verwarmen en dus kan fungeren als warmteopslag. De energiemanagement software kan al deze apparaten aansturen en het zelfverbruik nog eens extra verhogen tot wel 85%.
Zolang de salderingsregeling van kracht is, is de financiële impact voor de consument beperkt tot het verlagen van de terugleverkosten die door energieleveranciers in rekening worden gebracht. De terugverdientijd ten opzichte van de huidige salderingsregeling neemt wel toe omdat de huiseigenaar nu een thuisbatterij nodig heeft. Maar dit beschermt de huiseigenaar wel tegen verdere verhogingen van de terugleverkosten. De terugverdientijd zal in dit geval worden verhoogd van 5,7 naar 9 jaar.
Wat is een dynamisch tarief?
Een dynamisch tarief verwijst naar een elektriciteitstarief waarvan de prijzen variëren in bepaalde tijdsintervallen. Het geeft ook aan hoeveel de huiseigenaar moet betalen om energie te kopen en wat de huiseigenaar betaald krijgt voor het verkopen van energie aan het net. Hoewel de meeste van de huidige contracten vaste tarieven zonder variatie hebben, zijn er in het verleden al enkele tijd- variërende tarieven geweest. In de meeste gevallen ging dit om dag- en nachttarieven. In dit geval verwijst een dynamisch tarief echter naar een elektriciteitscontract dat gebaseerd is op de uurlijks veranderende marktprijs van elektriciteit, ook wel day-ahead prijs genoemd.
Elektriciteit wordt verhandeld op centrale marktplaatsen in Europa. De meest relevante marktplaats voor Nederland is de EPEX Spot day-ahead markt. Op deze marktplaats wordt energie verhandeld voor elk uur van de volgende dag op basis van eenvoudige vraag- en aanbodprincipes. Elke dag is er een nieuwe veiling voor de volgende dag om de nieuwe spotprijzen per uur te bepalen. Als gevolg hiervan zijn er elke dag verschillende uurprijzen en deze worden 11 uur voor de start van de volgende dag aangekondigd.
Aangezien de prijzen worden bepaald door vraag en aanbod van energie, weerspiegelen ze heel goed de toestand van duurzame energie. Tijdens zonnige zomerdagen zijn de prijzen in de vroege namiddag laag, aangezien de vraag naar consumptie laag is en de productie hoog.
In stormachtige winternachten zijn de prijzen tijdens die uren laag vanwege de hoge productie van windenergie (zie figuur 3 en 4 op klikken om te vergroten). Echter, stroomprijzen zullen stijgen op het moment dat de vraag hoog is en de opwekking van duurzame energie laag vanwege bewolkt weer of windstilte.
Door de overproductie van duurzame energie kunnen de stroomprijzen zelfs negatief worden. Dit effect wordt elk jaar meer en meer waargenomen. Het weerspiegelt de behoefte van de markt om zich te ontdoen van overgeproduceerde energie. Als de stroomprijzen negatief zijn, worden consumenten in feite betaald om energie te verbruiken om het elektriciteitsnet in evenwicht te brengen om zodoende het probleem van overproductie te beperken.
3) Zonne-energie + thuisbatterij + dynamische tarieven
Energy Management oplossingen kunnen volledig profiteren van dynamische tarieven. In plaats van het huishouden te optimaliseren voor een zo hoog mogelijk zelfverbruik zoals bij de vorige oplossing, zal het systeem alle beschikbare energiebronnen benutten met als doel de financiële besparingen en opbrengsten voor de huiseigenaar te maximaliseren. Een algoritme op basis van kunstmatige intelligentie zorgt ervoor dat de goedkoopste energiebron wordt gebruikt voor het huis, maar ook dat energie wordt opgeslagen tijdens periodes met lage stroomprijzen en terug wordt geleverd naar het elektriciteitsnet tijdens periodes met hoge stroomprijzen om extra inkomsten te genereren.
Een voorbeeld: Het systeem laadt de thuisbatterij ‘s nachts op en profiteert van de lage tarieven als gevolg van de overproductie van wind. Vervolgens levert het de opgeslagen energie aan het huis voordat de zon opkomt. Het laadt de thuisbatterij overdag op met de overproductie van zonne- energie en ontlaadt deze aan het elektriciteitsnet op momenten dat er ‘s avonds veel vraag naar is, wat geld oplevert (zie figuur 5 op klikken om te vergroten). Het optimaliseert het huishouden elk moment van de dag en genereert zo aanzienlijke besparingen voor de consument, terwijl de afhankelijkheid van het elektriciteitsnet tot een minimum wordt beperkt.
Een ander belangrijk voordeel van de overstap naar een dynamisch tarief zijn de extra besparingen die kunnen worden gerealiseerd met een laadpaal of een warmtepomp. Deze apparaten kunnen net als een thuisbatterij door het algoritme worden gestuurd. De auto zal ‘s nachts of op zonnige zomerdagen tegen lage tarieven opladen, terwijl het opladen in periodes met hoge prijzen wordt vermeden.
Deze oplossing voor zonne-energie + thuisbatterij + dynamische tarieven, zal de terugverdientijd van het hele systeem aanzienlijk verbeteren en meer besparingen en inkomsten voor de huiseigenaar genereren. De terugverdientijd al verbeteren van 9 jaar naar ongeveer 7,5 jaar, vergelijkbaar met de oplossing voor alleen zonne-energie, maar met aanzienlijk meer opbrengsten.
Wat is onbalanssturing
Een verdere financiële optimalisatie kan worden bereikt door het energiesysteem van de huiseigenaar deel te laten nemen aan de onbalansmarkt
De onbalansmarkt wordt gehost door de transmissienetbeheerder TenneT. Het is in feite een markt waar TenneT alle energieleveranciers de mogelijkheid biedt om inzicht te krijgen in de financiële gevolgen van een onbalans in hun portfolio en om proactief actie te ondernemen om hun portfolio in balans te brengen voordat die boete wordt opgelegd. In deze markt veranderen de prijzen op minuutbasis, terwijl de vereffeningsperioden 15 minuten bedragen. Deelnemen aan de onbalansmarkt gebeurt in de vorm van een Virtual Power Plant (VPP) en vereist veel snellere reactietijden dan de day-aheadmarkt voor dynamische tarieven, die elk uur varieert.
De waarde van deze korte termijn balanceringsenergie is aanzienlijk hoger dan in markten die trager zijn, zoals de day-aheadmarkt voor dynamische tarieven. Deelname aan de onbalansmarkt, dat wil zeggen het leveren van proactieve balanceringsenergie, kan worden gecompenseerd met meerdere Euro’s per kWh. (zie figuur 6 op klikken om te vergroten).
Deelnemen aan deze markt, een proactieve participatie aan balanceren van de energiemarkt, wordt regelmatig vergoed met 2€/kWh of zelfs meer en maakt het hierdoor erg interessant voor de consument (zie figuur 6 op klikken om te vergroten). Op 04-09-2023, omstreeks 18.45 uur, zou deelname aan deonbalansmarkt de huiseigenaar bijvoorbeeld bijna 2 €/kWh hebben opgeleverd. Gezien de opzet van de onbalansmarkt is er een directe verbinding nodig tussen het energiemanagement systeem en de deelnemende energieleverancier. De energieleverancier moet real-time weten welke energie beschikbaar is in het huis en zal die energie gebruiken om te verhandelen als balanceringsenergie en winst te genereren. Idealiter gebeurt dit niet per huis, maar worden meerdere huizen samengevoegd tot een zogenaamde VPP.
3) Zonne-energie + thuisbatterij + dynamische tarieven + onbelanssturing
Voortbouwen op de algehele optimalisatie en besparingen met een dynamisch tarief en dit uitbreiden met deelname aan de onbalansmarkt, heeft een aanzienlijke positieve invloed op de besparingen en winsten die worden gegenereerd door een energiemanagement systeem. Zonder een extrahardware-update zal het systeem actief helpen om het elektriciteitsnet in balans te houden tijdens kritieke onbalansgebeurtenissen.
Om deze optie te activeren, moet de huiseigenaar zich aanmelden voor een onbalansenergiecontract bij een partner-energieleverancier. De Enphase App koppelt het Enphase Energy System rechtstreeks aan de geselecteerde energieleverancier. Zodra de partner-energieleverancier een prijspiek in de onbalansmarkt vaststelt, stuurt hij een signaal naar het Enphase energiemanagement systeem om de thuisbatterij op verzoek te laden of te ontladen (zie figuur 7 op klikken om te vergroten).
Net als dynamische tarieven kunnen laadpalen en warmtepompen een aanzienlijke financiële meerwaarde bieden aan deze oplossing. Winsten in de onbalansmarkt worden behaald door energie te leveren of te absorberen. Een laadpaal kan het energieverbruik van een huishouden verhogen voor deelname aan de onbalansmarkt. Het toevoegen van onbalansmarktdeelname kan de terugverdientijd verder verbeteren van 7,5 jaar naar 6,5 jaar.
Deze oplossing zal in december 2024 beschikbaar zijn voor Enphase-klanten.
Uitleg dynamisch contract.
