Peak shaving met een zakelijke batterij

Peak shaving wordt soms verward met load shifting, maar het zijn niet precies dezelfde toepassingen.

Bij peak shaving ligt de nadruk op het begrenzen van het maximale vermogen dat op een bepaald moment vanuit het net wordt gevraagd. Bij load shifting wordt energiegebruik juist van het ene tijdstip naar een ander moment verschoven. Een batterij kan beide functies combineren, maar de manier waarop het systeem wordt gedimensioneerd en aangestuurd kan verschillen.

Stel bijvoorbeeld dat laadinfra samen met de normale bedrijfsprocessen aan het einde van de middag een korte piek veroorzaakt. De batterij kan op dat moment tijdelijk bijspringen om te voorkomen dat de netafname boven een ingestelde waarde komt. Later, wanneer het bedrijfsverbruik weer lager is, kan de batterij opnieuw worden geladen.

Dat klinkt eenvoudig, maar voor een goede dimensionering moet eerst worden vastgesteld hoe hoog de piek is, hoelang deze duurt en hoe vaak hij voorkomt.

Stel dat een vermogenspiek 80 kW boven de gewenste grens uitkomt. De theoretische hoeveelheid energie die nodig is, verandert sterk met de duur van die piek:

Dit is nadrukkelijk geen batterijadvies. De tabel laat alleen zien waarom dezelfde vermogenspiek een totaal andere hoeveelheid energie kan vragen afhankelijk van de tijdsduur.

Een korte, hoge piek stelt vooral eisen aan het vermogen van de batterij. Houdt dezelfde piek veel langer aan, dan wordt ook de benodigde opslagcapaciteit steeds belangrijker. In een werkelijk ontwerp moeten daarnaast onder andere systeemverliezen, operationele reserve, batterijstatus, laadmogelijkheden tussen pieken en eventuele andere functies van de batterij worden meegenomen.

Daarom is het meestal niet verstandig om automatisch de hoogste historische piek als uitgangspunt te nemen. Een eenmalige uitschieter kan bijvoorbeeld zijn veroorzaakt door een uitzonderlijke bedrijfssituatie die eenvoudiger op een andere manier kan worden voorkomen. Een iets lagere piek die iedere werkdag terugkomt kan voor de dimensionering juist veel relevanter zijn.

Een illustratief productieprofiel maakt dat duidelijk. Stel dat een bedrijf normaal ongeveer 110 tot 130 kW gebruikt, maar regelmatig korte pieken tot 185 kW heeft. Het doel is de netafname tijdens die momenten rond 150 kW te houden.

Het maximaal benodigde batterijvermogen tijdens de piek bedraagt dan:

185 kW − 150 kW = 35 kW

Duurt zo'n piek twintig minuten, dan is de theoretisch benodigde energie:

35 kW × ⅓ uur ≈ 11,6 kWh

Dat betekent niet dat een batterij van 11,6 kWh in de praktijk voldoende is. De berekening beschrijft alleen de energie die voor die ene theoretische piek nodig is. Wanneer meerdere pieken kort na elkaar optreden, de batterij niet volledig beschikbaar mag zijn of ook andere functies moet uitvoeren, kan de benodigde configuratie heel anders uitvallen.

Ook de kwaliteit van de meetdata speelt daarbij een rol. Zakelijke energiegegevens worden vaak als kwartierwaarden weergegeven. Die zijn voor veel analyses zeer bruikbaar, maar een kwartiergemiddelde kan een korte hoge vermogenspiek gedeeltelijk verbergen. Wanneer juist zulke korte pieken technisch relevant zijn, kan fijnmaziger meetdata nodig zijn om goed te begrijpen wat er werkelijk gebeurt.

Niet iedere vermogenspiek hoeft met een batterij te worden opgelost. Voordat batterijvermogen wordt toegevoegd, is het verstandig om eerst te onderzoeken waardoor de piek ontstaat en welk deel van het verbruik beïnvloedbaar is.

Misschien starten meerdere laadpalen toevallig tegelijkertijd. Misschien worden twee grote productielijnen op exact hetzelfde moment ingeschakeld. Ook elektrische verwarming, koeling of andere niet-kritische processen kunnen soms enkele minuten worden verschoven zonder dat dit invloed heeft op de bedrijfsvoering.

In zulke gevallen kan slimme sturing goedkoper en efficiënter zijn dan het plaatsen van extra batterijcapaciteit.

De logische volgorde is daarom:

piek vinden → oorzaak begrijpen → beïnvloedbare belasting sturen → resterende piek met de batterij opvangen

Een batterij wordt daarmee niet gebruikt om vermogenspieken te maskeren die relatief eenvoudig voorkomen kunnen worden. Hij vangt juist het deel op dat na slimme sturing werkelijk overblijft.

Voor effectieve peak shaving is een EMS belangrijk. Het systeem bewaakt het actuele vermogen op de aansluiting en vergelijkt dit met de ingestelde grens.

Wanneer het bedrijfsvermogen die grens nadert, kan het EMS eerst flexibele verbruikers terugregelen of bijvoorbeeld het laadvermogen van voertuigen verminderen. Is dat niet voldoende of niet gewenst, dan kan de batterij aanvullend vermogen leveren.

Na de piek kan de batterij weer worden geladen zodra daarvoor voldoende ruimte beschikbaar is.

Daarbij moet het EMS verder vooruit kijken dan alleen het actuele moment. Wanneer later op de dag opnieuw een zware productiepiek wordt verwacht, heeft het weinig zin om de batterij vlak daarvoor volledig te gebruiken voor een andere toepassing. De benodigde reserve voor peak shaving moet beschikbaar blijven.

Zo kunnen slimme sturing en batterijopslag elkaar aanvullen. In sommige situaties betekent dit zelfs dat met een kleinere batterij dezelfde gewenste netgrens kan worden bewaakt.

Peak shaving kan financiële waarde hebben, maar het effect verschilt sterk per bedrijf. Het hangt onder andere af van de aansluiting, het transportcontract, de tarieven en de reden waarom het maximale vermogen moet worden begrensd.

Een lagere piek betekent daarom niet automatisch dat iedere ondernemer op dezelfde manier op netkosten bespaart. Eén uitzonderlijk hoge meetwaarde betekent evenmin dat een bedrijf langdurig voor exact die piek betaalt.

Peak shaving kan ook waarde hebben zonder dat de directe besparing uitsluitend uit netkosten komt. Een begrensde netafname kan bijvoorbeeld relevant zijn wanneer extra laadinfra of een elektrisch proces anders niet binnen de gewenste vermogensgrens past.

Bij netcongestie moet bovendien voorzichtig worden omgegaan met het vrijwillig verlagen van gecontracteerde transportcapaciteit. Capaciteit die later wordt teruggegeven, kan in een congestiegebied mogelijk niet eenvoudig opnieuw beschikbaar komen.

Daarom beoordelen we het financiële voordeel altijd in de context van het volledige energieprofiel en de concrete bedrijfsdoelen, in plaats van alleen naar één historische piek te kijken.