KAN BATTERIJOPSLAG DE KLOOF OVERBRUGGEN?

De technologische en economische haalbaarheid van een residentiële toepassing

Dat er tussen het opbrengstprofiel van pv-panelen en het effectieve energie-verbruik van een gemiddeld gezin een aanzienlijke kloof ligt, dat weet u ondertussen wel. Dat gebruikers binnenkort niet meer van de terugdraaiende teller zullen kunnen profiteren, wellicht ook. Heeft u dan ook al nagedacht over hoe uw klant in de toekomst nog het meeste uit zijn pv-installatie zal kunnen halen, energetisch alsmede financieel? Wie hiervoor op de huidige (en toekomstige) batterijsystemen rekent, krijgt alvast slechts gedeeltelijk gelijk. Zoveel toonde Jurgen Van Ryckeghem (UGent/Howest) tijdens een recente Nelectra-studiedag aan.

DE JUISTE CRITERIA

Wie vandaag een residentiële pv-installatie dimensioneert, doet dat wellicht op basis van het jaarverbruik: een gemiddeld gezin met een jaarverbruik van 3500 kWh krijgt een installatie die net zoveel opbrengt. Dankzij de terugdraaiende teller is dat vandaag alvast ook financieel gezien de meest interessante oplossing.

Het distributienet is echter minder gediend met deze oplossing. Het is immers vooral tijdens dalverbruiksmomenten dat er veel zonne-energie geproduceerd wordt, die vervolgens massaal weer in het net gepompt wordt en aldus voor congestie kan zorgen. Bovendien zal samen met de terugdraaiende teller wellicht ook het enorme financiële voordeel voor de klant verdwijnen. Een andere visie op de efficiëntie en dimensionering van een pv-installatie dringt zich dan ook op. Twee criteria staan daarin volgens Van Ryckeghem centraal: zelfvoorziening en zelfconsumptie.

 

Zelfvoorziening (zv)

Onder zelfvoorziening verstaat men het aandeel van het totale verbruik dat (rechtstreeks) door energie afkomstig van de pv-installatie ingevuld wordt. Bij een klassieke installatie, met een jaaropbrengst gelijk aan het verbruik, bedraagt die zelfvoorziening doorgaans amper 30%. Dat betekent dat ruim 70% van de energie voor dat gezin afkomstig is van het distributienet.

Zelfconsumptie (zc)

De zelfconsumptie is dan weer het aandeel van de opgewekte zonne-energie dat (ogenblikkelijk) in de woning verbruikt wordt. Is de jaaropbrengst van de installatie even groot als het gemiddeld jaarlijks verbruik van het gezin, dan ligt die zelfconsumptie op hetzelfde niveau als de zelfvoorziening, met name een kleine 30%. Het grootste deel van de opgewekte energie wordt met andere woorden opnieuw in het distributienet gepompt.

REALISTISCHE DOELSTELLINGEN

Wil men een pv-installatie optimaliseren en de kloof tussen het opbrengst- en het verbruiksprofiel dichten, dan komt het er in wezen op aan om zowel de zelfvoorziening als de zelfconsumptie omhoog te trekken. Een perfecte pv-installatie zou op beide criteria 100% scoren.

Met een klassieke pv-installatie zonder meer is een dergelijk resultaat, gezien de enorme mismatch tussen opbrengst- en verbruiksprofielen, uiteraard onhaalbaar. Maar misschien denkt u daar met de nodige batterijopslag wel verandering in te kunnen brengen? Van Ryckeghem is er in ieder geval van overtuigd dat batterijopslag een belangrijke rol kan spelen in het optimaliseren van pv-installaties, al maakt hij bij aanvang ook enkele cruciale kanttekeningen.

DSm Als primaire strategie

Ten eerste treedt er bij batterijopslag steeds rendementsverlies op, waardoor het nooit de meest interessante oplossing is. Een primaire strategie moet er daarom zijn om in te grijpen in het verbruiks- en/of opbrengstprofiel via bijvoorbeeld Demand Side Management. Zo kan het, afhankelijk van het gebruikersprofiel en in tegenstelling tot wat er jarenlang gepredikt werd, bijvoorbeeld wel interessant zijn om een pv-installatie naar het westen te oriënteren. De totale opbrengst zal misschien lager liggen, maar gezien het opbrengstprofiel (met een piek rond 16 u in plaats van 12 u) nu dichter bij het verbruiksprofiel zal liggen, kan wel een stijging van de zelfconsumptie verwacht worden, en dat zowel in relatieve als absolute termen.

100% oFf-grid is niet realistisch

Ten tweede zijn batterijen vandaag niet in staat om aan seizoensopslag te doen. Dat terwijl de kloof tussen opbrengst en verbruik zich zowel op dag-/nachtniveau als op zomer-/winterniveau situeert. Zelfs al kan de eerste kloof met een batterijbank overbrugd worden, dan zal het dus nog steeds niet mogelijk zijn om energie opgewekt in de zomer op te slaan voor gebruik in de winter.

Is het dan nuttig om naar 100% zelfvoorziening te streven? “Technisch gezien is alles mogelijk," weet Van Ryckeghem, “maar het zou een enorme overdimensionering van zowel installatie als batterijpark vergen. Uiteindelijk komt dat de zelfconsumptie niet ten goede, om nog maar te zwijgen van de gigantische investering die het vergt."

Naar een techno-economisch optimum

Veel efficiënter is het om met behulp van batterijopslag te zoeken naar een techno-economisch optimum waarbij zowel zelfconsumptie als zelfvoorziening voldoende stijgen, zonder dat er enorme investeringen vereist zijn.

BETER ONDER- DAN OVERDIMENSIONEREN

Welke winst inzake zelfconsumptie en -voorziening er met batterijopslag precies geboekt kan worden, is afhankelijk van de capaciteit van zowel installatie als batterijpark.

Uit onderzoek blijkt een batterijbank van 1 kWh bruikbare (!) opslagcapaciteit per 1 MWh verbruik - in realiteit betekent dat, afhankelijk van het batterijtype, een opslagcapaciteit van 1,25 tot 2 kWh per 1 MWh -, voor een installatie waarbij jaarlijkse opbrengst en verbruik gelijkgesteld zijn, in ieder geval het techno-economisch optimum te zijn.

Met een grotere batterijbank kunnen weliswaar nog hogere cijfers gehaald worden, maar de meerwaarde daarvan wordt steeds kleiner. Dat in tegenstelling tot de kosten, die wel blijven oplopen. Ook een overdimensionering van de pv-installatie zelf zorgt overigens niet meteen voor een meerwaarde: er zijn veel extra panelen nodig om een wezenlijk verschil te maken, het prosumententarief stijgt en de zelfconsumptie daalt.

Een onderdimensionering, daarentegen, kan wel interessant zijn. Het leidt immers meteen tot een lagere investeringskost en hogere zelfconsumptie, en vereist slechts een kleinere batterijbank.

 

KIJK VOORBIJ DE INDIVIDUELE WONING

Wil men nog meer uit de batterijopslag halen, dan is het volgens Van Ryckeghem vooral belangrijk om voorbij de individuele woning - en dus voorbij de individuele klant - te durven kijken. Binnen een wijk of groep woningen is er nu eenmaal een grotere spreiding van het verbruik, met als gevolg dat pieken veel meer uitgevlakt worden en de batterijbank op een meer efficiënte manier aangesproken kan worden. Dat is niet alleen beter voor de levensduur van een batterijbank, maar trekt bovenal de zelfconsumptie van de gebruikers op tot zo'n 63 % (bij 1 kWh opslag per MWh verbruik).

Hoe dat precies georganiseerd moet worden, is echter nog een andere zaak. De doorsnee klant is nu eenmaal enkel betrokken met zijn eigen installaties, en daarnaast gelden tal van voorschriften en eisen (zie kaderstuk). Nieuwe (markt)modellen zullen zich hiervoor dus nog moeten ontwikkelen, al is het nooit te vroeg om uw klanten er al voor te motiveren.

CONCLUSIE

Een batterij is geen wondermiddel. Ook met dergelijke (betaalbare) opslagcapaciteit ligt volledige netonafhankelijkheid niet voor het grijpen. Wie het gebruik ervan aanraadt of overweegt, dient dat dan ook met realistische verwachtingen en voorspellingen te doen. Minstens even belangrijk is dat het binnen een bredere optimaliseringsoefening past, waarbij het specifieke verbruiksprofiel van de klant in rekening wordt gebracht.

Wat de financiële haalbaarheid en terugverdientijd van batterijbanken betreft, zal de tijd nog moeten uitwijzen hoe de balans komt te vallen. De toekomstige evolutie van quasi alle factoren - kostprijs, subsidies, tarifering - is vandaag immers nog onbekend. 

 

INTEGRATIE VAN EEN BATTERIJBANK

Componenten

Wil men in een residentiële pv-installatie een opslagsysteem integreren, dan zal dat gepaard gaan met bijkomende eisen en componenten. Naast de aansluiting op het distributienet en de pv-installatie zelf vraagt een dergelijke opstelling onder andere:

• een batterijbank:
• een invertor-/oplaadregelaar of net-interactieve omvormer; en
• een ontkoppelingsrelais.

De net-interactieve omvormer integreert niet alleen een slimme sturing, maar maakt het bovenal mogelijk om bij netuitval in eiland te gaan werken. Om te zorgen dat er in dergelijk geval geen elektriciteit in het net geïnjecteerd wordt, voorziet het ontkoppelingsrelais een extra veiligheid. In sommige gevallen zal deze rechtstreeks in de net-interactieve omvormer geïntegreerd zitten; in andere moet ze apart toegevoegd worden.

Regelgeving

Uiteraard moeten dergelijke installaties aan bepaalde regels voldoen, die zodanig opgesteld worden dat noch de gebruiker noch het distributienet van de integratie hinder ondervindt. Referentie daarvoor is in principe Synergrid C10/11, al is deze momenteel in revisie. Een van de doelstellingen van die revisie is om de nodige bepalingen met betrekking tot batterijopslag te integreren. Verwacht u dus aan een aantal aanpassingen ten opzichte van de gekende voorschriften!

De voorwaarden voor net-interactieve omvormers en ontkoppelingsrelais zijn opgenomen in Synergrid C10/26 en C10/21.

Terugverdientijd

Nemen we bij wijze van voorbeeld een residentiële pv-installatie met een opbrengst van 5.000 kWh, een batterijbank van 5 kWh en een zelfconsumptie van 60%. 3.000 kWh van de pv-opbrengst gaat met andere woorden naar het verbruik, de overige 2.000 kWh moet uit het net gehaald worden. Daarvoor betaalt men gemiddeld gezien zo'n 0,28 euro per kWh. Wordt er geen gebruikgemaakt van een terugdraaiende teller, dan betekent dat op jaarbasis voor de gebruiker dus een kost van 560 euro (excl. distributiekosten).

Op dit moment echter, mét de terugdraaiende teller, kost een gelijkaardige pv-installatie (met of zonder batterijopslag) de gebruiker enkel het prosumententarief, in dit geval een dikke 600 euro (excl. distributiekosten). Wetende dat de voorgestelde batterijbank vandaag ruim 10.000 euro kost, lijkt het dat de investering (nog) niet waard.

De vraag is echter hoe de metingen en tarificatiestructuur bij de invoer van de digitale meter en de afschaffing van de terugdraaiende teller zullen evolueren, alsook of en hoe de aangekondigde subsidies vorm zullen krijgen. Gezien daar vandaag nog geen duidelijkheid over bestaat, zal de echte financiële balans pas op een later tijdstip opgemaakt kunnen worden.