Next Box

De Next Box is onze zelf ontwikkelde controlebox waarmee elke installatie wordt aangesloten op ons besturingssysteem. Het voldoet aan alle technologische en veiligheidsvereisten van de netbeheerder voor deelname aan de markten voor frequentiesturing.

De Next Box is de verbinding met de Next Pool. Het stelt ons in staat duizenden decentrale elektriciteitsproducenten en -verbruikers aan te sluiten op ons centrale systeem en van daaruit te besturen. Maar dat is slechts een deel van het voordeel: met de Next Box kunnen installaties ons ook altijd in real-time de exacte gegevens sturen die we nodig hebben om de elektriciteit op de markten te verkopen, op kwartierbasis.

Technische eigenschappen van de Next Box

• De Next Box koppelt de onderdelen in de Next Pool aan ons besturingssysteem.
  
• De verbinding werkt in beide richtingen.
  
• De Next Box stuurt informatie over de werking van de installatie naar het controlesysteem.
  
• Via de Next Box kan het controlesysteem de apparaten in- of uitschakelen.
  
• De datacommunicatie vindt plaats via een GPRS-verbinding die met behulp van een SIM-kaart is opgebouwd.
  
• De gegevens worden direct in de Next Box versleuteld.
  
• De SIM-kaarten in de modem moeten geauthenticeerd zijn zodat ze zich bij de gesloten gebruikersgroep kunnen aansluiten en gebruikersgegevens naar ons besturingssysteem kunnen verzenden. De authenticatie wordt uitgevoerd door ons controlesysteem.
  
• Zodra het in ons controlesysteem aankomt, worden de gegevens ontcijferd.
  

Flexibele Elektriciteitsproducenten

Voorbeelden van flexibele elektriciteitsproducenten zijn biogas-, waterkracht- of WKK-installaties. Wat ze gemeenschappelijk hebben? Dat ze hun energieproductie kunnen aanpassen en niet worden beïnvloed door externe factoren, zoals het weer, wat wel het geval is met wind-of zonne-energiecentrales. 

Met de mogelijkheid om de elektriciteitsproductie te controleren, kunnen flexibele stroomproducenten aan frequentiesturing doen. Dit betekent dat de productie kan worden aangepast (verhoogd of verlaagd) op basis van de behoeften van de transmissienetbeheerders. Flexibele stroomproducenten kunnen ook worden gebruikt voor het opwekken van stroom bij piekbelastingen wanneer de prijzen hoog zijn en voor het verlagen van de productie wanneer de prijzen laag zijn. Met ons controlesysteem kunnen we een individueel geoptimaliseerd schema berekenen voor elke installatie om maximale winstgevendheid te bieden.

Volatiele energieproducenten

Wind- of zonne-energiecentrales zijn voorbeelden van volatiele energieproducenten. Hun elektriciteitsproductie is afhankelijk van de weersomstandigheden en ze kunnen hun productie dus niet naar eigen goeddunken aanpassen. Ze kunnen echter worden uitgeschakeld als de prijzen op de energiebeurzen te ver in het negatieve dalen. De hoeveelheid stroom die door zonne- en windenergiecentrales aan het net wordt geleverd, kan niet met volledige nauwkeurigheid worden voorspeld. Maar naarmate het punt van levering dichterbij komt, wordt de voorspelling wel beter. De kwaliteit van de prognoses wordt gaandeweg verbeterd dankzij een grotere nauwkeurigheid.

Stroomuitwisseling

Wij verkopen elektriciteit van alle geaggregeerde gedistribueerde elektriciteitscentrales op diverse markten. Ook op deze markten kopen wij stroom in voor onze stroomverbruikende klanten. De belangrijkste markten zijn:

• Intradaymarkt (veiling en doorlopende verkoop) van EPEX SPOT
  
• Day ahead markets van de European Energy Exchange in Parijs (EPEX SPOT) en de Energy Exchange Austria in Wenen (EXAA)
  
• De Power Futures market van de European Energy Exchange in Leipzig (EEX)
  

Deze markten worden gekenmerkt door verschillende voorwaarden en productperiodes. Langetermijncontracten worden afgesloten op de termijnmarkt voor elektriciteit, terwijl de elektriciteit voor de volgende dag wordt verhandeld op de day-aheadmarkt. Op de intradaymarkt wordt de stroom voor de huidige dag (tot 5 minuten voor levering) verhandeld.

Noodstroomaggregaten

Noodstroomaggregaten leveren stroom aan gebouwen en sites in het geval van een stroomstoring. Deze generatoren worden vaak gebruikt in ziekenhuizen, industriecomplexen of administratieve gebouwen. In West-Europa is het net zeer betrouwbaar en worden stroomaggregaten zelden gebruikt. Toch zijn er bijvoorbeeld in Duitsland alleen al zo’n 9.000 generatoren geïnstalleerd. Normaal gesproken moeten stroomaggregaten onmiddellijk worden ingeschakeld als het elektriciteitsnet uitvalt. Dit maakt ze perfect voor het verstrekken van positieve frequentiesturing: Bij stroomuitval in het net kan een aggregaat direct zorgen voor stroom en zo het net stabiliseren. 

In de praktijk werkt het proces als volgt: bij een netstoring start het aggregaat op en voorziet het het gebouw of de site, zoals een ziekenhuis, van stroom. Dit betekent dat het ziekenhuis geen stroom van het net hoeft te ontvangen, waardoor de vraag naar stroom afneemt. Hierdoor wordt de onbalans op het net verkleind. Vanuit dit perspectief is het voorzien van een aggregaat in de netfrequentieregeling een vorm van vraagrespons - een flexibele aanpassing aan de vraagzijde.

Hoewel generatoren meestal op diesel draaien, is het uit het oogpunt van duurzaamheid gerechtvaardigd ze te gebruiken als netstabiliserende maatregel. De werking tijdens frequentiesturing kan worden beschouwd als de hoe dan ook noodzakelijke periodieke testen voor dit soort generatoren. Dit betekent dat de jaarlijkse bedrijfstijd niet noodzakelijk toeneemt bij het gebruik van stroomaggregaten voor de regeling van de netfrequentie. Bovendien hoeven er door het gebruik van reeds beschikbare installaties geen nieuwe centrales te worden gebouwd en kan de exploitatie van conventionele centrales worden beperkt.

Power to Heat

Vanuit het oogpunt van het elektriciteitsnet werken Power to Heat centrales (PtH) - in wezen grootschalige elektrische kachels - in tegengestelde zin als een noodstroomaggregaat: Ze zetten overtollig vermogen van het elektriciteitsnet om in warmte. 

Aangezien elektriciteit een duurdere energiebron is dan warmte, worden PtH-installaties meestal aangetroffen in de buurt van industriegebieden en faciliteiten om warmte te leveren in het geval dat de energieprijzen laag of zelfs negatief zijn. Power to Heat centrales zijn ideale installaties voor piekbelastingsbedrijf als ze zijn aangesloten op een energiebeurs. Ze kunnen ook zorgen voor een negatieve frequentiesturing bij een overmaat van vermogen in het net. 

Een alternatief gebruiksconcept voor Power to Heat centrales is dat ze tussen een energieproducent (zoals een WKK-centrale) en het terugleverpunt aan het openbare net worden geplaatst. Dit zorgt ervoor dat alleen het overtollige vermogen van de producerende eenheid wordt gebruikt om warmte te produceren, in plaats van gebruik te maken van elektriciteit uit het elektriciteitsnet.

Frequentiesturing 

De netfrequentie wordt continu geregeld om het elektriciteitsnet te stabiliseren. Het kan worden gezien als een soort energiereserve die door de transmissienetbeheerder (TSO) kan worden geactiveerd als de netfrequentie drastisch afwijkt van 50 Hz. Dergelijke fluctuaties doen zich voor wanneer vraag en aanbod van stroom niet op elkaar zijn afgestemd. 

Voor deelname aan frequentiesturing is een minimaal volume regelbaar vermogen nodig. Deze drempel is gemakkelijker samen te beheren binnen een Virtuele Energiecentrale dan als één energieproducent. Na de succesvolle goedkeuring voor de markt van de netfrequentiecontrole ontvangen de deelnemers een initiële compensatie voor de levering van elektriciteit (capaciteitsprijs) en in sommige gevallen een verdere compensatie voor de levering (energie-inkomsten).

Interface partners

Een protocolinterface wordt gebruikt voor het op afstand bedienen van stroomproducerende of -verbruikende eenheden. De protocolinterface verzamelt informatie over elke afzonderlijke installatie, zoals beschikbaarheid of huidige productie, en stuurt deze informatie via het internet naar ons besturingssysteem. De protocolinterface kan ook toegang krijgen tot de installaties en het verbruik of de productie ervan verminderen of verhogen. 

Links ziet u de fabrikanten met wie we al een samenwerking hebben voor de integratie van stroomproductie- en verbruiksartikelen in onze Virtual Power Plant. Regelmatig breiden we onze ondersteuning uit met nieuwe fabrikanten. Neem contact met ons op als u een nieuwe besturingsinterface wilt gebruiken die nog niet in de lijst staat.

Elektriciteitsverbruikers

Van oudsher waren elektriciteitsverbruikers passieve deelnemers op de elektriciteitsmarkt. De consumenten tekenden gewoonlijk contracten op lange termijn voor elektriciteitslevering en verbruikten zo veel stroom als ze nodig hadden om industriele processen, een bedrijf, of een woonhuis te voorzien. Stroomverbruik werd gezien als een statisch proces. 

Vandaag de dag is de situatie anders: de consumptie wordt aangepast aan het aanbod. Gedurende bepaalde perioden kunnen stroomverbruikers, afhankelijk van de stroomvoorziening en de stroomtarieven, meer of minder stroom verbruiken dan oorspronkelijk gepland. Deze flexibele aanpassing wordt vraagsturing (demand repsonse) genoemd. 

Met behulp van demand response kunnen flexibele stroomverbruikers, zoals koelhuizen, pompen of PtH-apparaten (power-to-heat), ook de netfrequentie regelen. Zij kunnen hun verbruik verminderen of verhogen op vraag van de netbeheerder wanneer het net periodes van overmatige of ontoereikende stroomtoevoer ervaart. 

Als energieverbruikende eenheden zijn aangesloten op een energiebeurs, kunnen ze hun verbruik ook afstemmen op de prijzen op de intradaymarkt met behulp van onze Best of 96-formule: Bij hoge groothandelprijzen wordt het stroomverbruik verminderd. Wanneer de prijzen dalen, wordt het uitgestelde verbruik ingehaald. Dit helpt het net te stabiliseren en verlaagt bovendien de stroomverbruikskosten.

Ons controlesysteem

Het controlesysteem is de technologische kern van de Virtual Power Plant en wordt uitsluitend beheerd door onze eigen systeemingenieurs. Het besturingssysteem ontvangt alle informatie met betrekking tot de installaties en het elektriciteitsnet van Next Boxes door middel van machine-to-machine communicatie (M2M) en voert het stuurt die door naar onze Virtual Power Plant. Wanneer de informatie bij het controlesysteem arriveert, worden de gegevens opnieuw geauthenticeerd door een firewalled router cluster, ontcijferd en opgeslagen in onze database. 

Met deze gegevens weten we altijd hoeveel vermogen er beschikbaar is binnen de Next Pool en hoeveel vermogen we kunnen leveren voor frequentiesturing. Tijdens een oproep voor frequentiesturing regelen onze algoritmen welke bedrijfsmiddelen de productie of het verbruik verminderen of verhogen en met hoeveel -alles in realtime. De geoptimaliseerde productie of het verbruik wordt onmiddellijk verzonden via onze communicatie-interface naar elke installatie die zijn werking moet aanpassen.

Maar het gebruik van het controlesysteem reikt verder dan de frequentiesturing. Het controlesysteem speelt ook een belangrijke rol bij het controleren van de energieproducenten en -consumenten op basis van de prijzen op de energiebeurzen. Afhankelijk van de prijzen op de day-ahead- en intradaymarkten bepaalt het controlesysteem hoe individuele installaties - zoals biogasinstallaties of hydropompen - moeten werken. Optimalisatiealgoritmen kiezen continu het beste schema voor elk onderdeel in de Next Pool. Elektriciteitsproducenten produceren slechts zoveel stroom als het net werkelijk nodig heeft, terwijl flexibele stroomverbruikers dit mechanisme gebruiken om alleen stroom te verbruiken wanneer dat het minste kost. Hierdoor kan ons besturingssysteem het net helpen stabiliseren tegen fluctuaties voordat frequentieregeling zelfs maar nodig is.  

Waarom de Next Box?

De Next Box is nodig om deel te nemen aan de markt van de frequentiesturing, aangezien het de enige manier is om te voldoen aan alle technologische en veiligheidsvereisten van de TSO. Met de Next Box kunnen we alle energieproducenten en -verbruikers in onze Next Pool snel en betrouwbaar aansturen alsof het om één energiecentrale gaat. 

Bovendien biedt de Next Box flexibele assets de mogelijkheid om deel te nemen aan andere markten die extra inkomsten genereren. De protocolinterface kan ook toegang bieden tot deze aanvullende markten.

Waarom is er een protocol interface nodig? 

Niet alle installaties hebben een Next Box nodig. Wanneer de installatie enkel stroom uitwisselt met het net en niet aan frequentiesturing doet, kunnen we in plaats daarvan gebruik maken van de protocolinterface, die bij verschillende fabrikanten verkrijgbaar is. Zij laat het uitwisselen van real-time productie- en consumptiedata toe, wat noodzakelijk is voor het verhandelen van groene stroom. Het aansluiten van de Next Pool met een protocol interface is eenvoudig en vereist geen extra aanpassingen aan de aansluiting van de installatie.

Next Box Modem

Het modem is nodig om een verbinding tot stand te brengen tussen een installatie (zoals een biogasinstallatie of een industriële pomp) en het besturingssysteem. Via de modem kunnen gegevens uit de Next Box via een gesloten gebruikersgroep naar ons besturingssysteem worden verzonden. Een ingebouwde SIM-kaart wordt gebruikt om elk onderdeel voor de gebruikersgroep te identificeren en de Next Box kan na de authenticatie gegevens uitwisselen met het besturingssysteem.

Next Box antenne

De antenne vergroot het bereik van de ontvanger in de Next Box. Als de Next is Box is geïnstalleerd op een plaats met slechte ontvangst, zoals een machinekamer, kan de antenne op een andere plaats met betere ontvangst worden opgesteld - bijvoorbeeld op het dak.

Besturing Next Box

Elke Next Box bevat een kleine PLC-controller. Dit apparaat is in wezen een kleine computer die de onbewerkte operationele gegevens van de installatie verwerkt en versleutelt. Het controleert voortdurend de werking van het onderdeel en stuurt deze gegevens door naar het besturingssysteem. Op basis van deze gegevens berekent het besturingssysteem de werkingsschema's voor de energieproducenten en -verbruikers.

De gegevens bestaan uit:

Beschikbaarheid van de installatie

Real-time injecite

De bijdrage van de installatie aan de netfrequentiecontrole

Hoeveelheid gas of warmteopslag

Real-time temperatuur (voorbeeld: een koelcel)

Waterstand (voorbeeld: een industriële pomp)

Biogas

Biogas ontstaat door het vergisten van biomassa. Vloeibare mest, energiegewassen zoals maïs, biologisch afval of een mengsel van al het bovenstaande worden gebruikt als substraat. Wanneer het substraat geen gas meer levert, wordt het biologische materiaal dat overblijft gebruikt als hoogwaardige meststof met een minder sterke geur dan mest en is een betere bron van voedingsstoffen voor planten.

Een biogasinstallatie wordt gewoonlijk met een generator aangesloten op een WKK-eenheid. De in deze opstelling opgewekte elektriciteit en warmte wordt vaak lokaal gebruikt. Elektriciteit produceren met een biogasinstallatie is zeer efficiënt, vooral voor lokale warmteafnemers.

Een ander voordeel van biogasinstallaties ten opzichte van producenten van volatiele energie is de lange houdbaarheid van hun primaire energiebron, aangezien biogas enige tijd kan worden opgeslagen in tanks. Dit betekent dat de productie van biogas kan worden verminderd in perioden waarin de wind- en zonneproductie hoog zijn. Het is zo eenvoudig als het stilleggen van de WKK; het vergistingsproces gaat door en het resulterende biogas wordt opgeslagen in de gastanks. Het plaatsen van extra gastanks vergroot de opslagcapaciteit van biogas en verlengt de periode van opgeschorte elektriciteitsproductie, waardoor biogas een uitzonderlijk flexibele energieproducent is die een waardevolle bijdrage levert aan een succesvolle energietransitie. 

Waterkracht

Een waterkrachtcentrale wordt geïnstalleerd in een dam of op de oevers van een rivier. In beide gevallen stroomt water door een turbine die verbonden is met een stroomproducerende generator. Van alle duurzame energiebronnen kan waterkracht als de meest conventionele worden beschouwd: water wordt al eeuwenlang gebruikt om machines zoals molens van energie te voorzien.

Run-of-river elektriciteitscentrales hebben over het algemeen een lagere marge van flexibiliteit in vergelijking met reservoir centrales, die lopen van water opgeslagen achter een dam. Niettemin kunnen run-of-river centrales nog steeds flexibiliteit bieden die kan worden gebruikt voor maatregelen om de netfrequentie te regelen. Deze flexibiliteit kan in hogere mate worden gebruikt als de installatie is aangesloten op andere units in een Virtuele Energiecentrale. Ze kunnen worden gebruikt om stroom te produceren in verhouding tot de prijzen op de energiebeurs of om de netfrequentie te regelen.

Warmtekrachtkoppeling

WKK-activa worden meestal geëxploiteerd naast biogas- of reguliere gasinstallaties. Bij een WKK wordt gas met behulp van een generator omgezet in elektriciteit. De resulterende warmte kan een ander medium (zoals water) opwarmen, dat wordt gebruikt als lokale warmtebron in gemeentelijke gebouwen of industriële verbindingen. Deze set-up kan een efficiëntie van 90 procent bereiken wanneer de nabijheid van de WKK-eenheid dichtbij is.

 Een WKK-installatie kan in de eerste plaats worden gebruikt voor de opwekking van warmte of elektriciteit. Gewoonlijk zijn elektriciteitsproducerende WKK-installaties flexibeler voor het elektriciteitsnet dan warmteproducerende WKK-installaties. WKKs op basis van warmte dienen gewoonlijk een vaste hoeveelheid warmte te produceren en kunnen daarom de productie slechts tot op zekere hoogte aanpassen. Maar zelfs deze mate van flexibiliteit kan worden gebruikt op de elektriciteitsbeurzen, want warmte is een inert medium.

Energiecentrales

 De meeste energiecentrales wekken energie op op dezelfde manier op als een stoommachine: door het verbranden van een primaire energiebron warmt het water op, en de resulterende stoom drijft een turbine aan om die energie op te wekken. In een ideaal scenario kunnen zowel de resulterende warmte als het resulterende vermogen worden ingezet voor maximaal rendement.

 In de duurzame energie sector wordt een bijzonder breed scala aan primaire energiebronnen gebruikt om energie op te wekken. Vaak gaat het om gasbronnen, maar energiebronnen komen ook in andere vormen voor, zoals houtpellets.

 Voorbeelden van duurzame en conventionele centrales zijn onder andere:

 Gascentrales

Afvalwaterzuiveringsinstallaties

Centrales op basis van methaan

Op stortgasinstallaties

Afvalgestookte centrales

Biomassa centrales (hout)

Wind

 

De productie van elektriciteit uit windparken is afhankelijk van externe factoren, zoals de windkracht, en kan dus niet worden aangepast aan de vraag van het net. Wind turbines kunnen echter volledig worden stilgelegd in perioden van aanzienlijk lage prijzen of wanneer er sprake is van een overschot aan elektriciteit in het net; distributienetbeheerders gebruiken deze maatregel vaak om de injectie te beperken. Vandaag de dag gebeurt het afschakelen van windenergie door de TNB's niet of zeer zelden.

 Het is gecompliceerd om betrouwbare langetermijnvoorspellingen te doen over de hoeveelheid stroom die uit windparken zal worden aangevoerd. De voorspelling wordt nauwkeuriger naarmate het moment van levering nadert. In de afgelopen jaren is de kwaliteit van de prognoses aanzienlijk verbeterd.

Zonne-energie

 

De productie van zonne- of fotovoltaïsche energie is afhankelijk van de instraling en kan daarom niet volledig aan de eisen van het elektriciteitsnet worden aangepast. Windturbiens kunnen volledig worden stilgelegd in perioden van aanzienlijk lage prijzen of wanneer er sprake is van een overschot aan elektriciteit in het net; distributienetbeheerders gebruiken deze maatregel soms om de injectie te beperken. Zonne-energie wordt daarentegen niet meer gebruikt voor het regelen van de netfrequentie.

 

De stroom uit zonneparken kan op de elektriciteitsmarkten verhandeld worden via Virtual Power Plants.

Zonne-energieunits hebben als voordeel dat hun voedingsprofiel sterk gelijkt op het vraagprofiel. Hij loopt 's ochtends op, bereikt 's middags zijn hoogtepunt en 's avonds daalt hij. Het is daarom waarschijnlijker dat zonne-energie wordt geproduceerd op een bepaald moment dat er daadwerkelijk energie nodig is.

Onze servers

 

De servers zijn een belangrijk onderdeel van ons besturingssysteem omdat ze alle informatie opslaan die we nodig hebben om geoptimaliseerde schema's te bieden voor onze energieproducenten en -consumenten in de Virtual Power Plant. De gegevens worden via een versleutelde verbinding via de Next Box of een protocolinterface naar de servers gestuurd. Zodra de gegevens zijn ontvangen door het servercluster (achter een beveiligde firewall), worden de gegevens geauthenticeerd, ontcijferd en opgeslagen op de corresponderende locatie in de serverstructuur.

 

De informatie die we verzamelen en opslaan omvat:

 

Beschikbaarheid van de installatie

Real-time injectie

De bijdrage van de installatie aan de netfrequetiesturing

Hoeveelheid gas of warmteopslag

Real-time temperatuur (voorbeeld: een koelcel)

Waterstand (voorbeeld: een industriële pomp)

Onze optimalisatie algoritmes

 

Onze optimalisatiealgoritmes maken deel uit van ons besturingssysteem. Ze zijn ontwikkeld door onze ingenieurs in samenwerking met onze partners om een optimale aansturing te bepalen voor onze stroomverbruikers en producenten.

 

Op basis van de gegevens die met de Next Box naar onze servers worden gestuurd, weten we precies hoeveel stroom er in de pool beschikbaar is en hoeveel vermogen we kunnen aanbieden voor netfrequentiebesturing. Het is belangrijk dat deze cijfers kloppen: de hoeveelheid vermogen die wij toezeggen te leveren, moet op elk moment beschikbaar zijn in de Next Pool om de stabiliteit van het net niet in gevaar te brengen.

 Tijdens een reservevermogen-oproep optimaliseert ons systeem continu de aansturing: Het besturingssysteem valideert alle gegevens van elk afzonderlijk onderdeel en controleert de beschikbaarheid en stroomcapaciteit. Deze gegevens worden tegelijkertijd geverifieerd aan de hand van de gewenste waarden van de TSO's. Tot slot stuurt het besturingssysteem de gewenste volgorde naar de individuele installaties, waarbij onze algoritmes elke seconde de installaties berekenen die de productie moeten verhogen of verlagen.