Whitepaper Eigenverbruik optimaliseren met de PowerRouter – deel 1
1. Inleiding Dit document beschrijft hoe het gebruik van zelf opgewekte zonne-energie geoptimaliseerd kan worden met de PowerRouter. Het geeft een uitleg over de marktsituatie in Duitsland en beschrijft het Eigenverbruik-principe met de PowerRouter voor deze markt. De afbeeldingen die in dit document opgenomen zijn, hebben derhalve betrekking op de situatie op de Duitse markt. Voor een volledige beschrijving van het technische ontwerp en installatie van de PowerRouter verwijzen we u graag naar het document ‘Eigenverbruik optimaliseren met de PowerRouter – deel 2: Technische informatie m.b.t. ontwerp en installatie”
2. Stimuleringsregeling Duitsland Duitsland heeft al jaren een zeer gunstig feed-in tarief ter stimulering van het gebruik van alternatieve energie. Veel particuliere huishoudens maken dankbaar gebruik van deze stimuleringsmaatregel en leveren hun zelf opgewekte zonne-energie terug aan het net. Dit succes heeft echter een keerzijde: massale feed-in veroorzaakt overbelasting van het elektriciteitsnet. Daarom probeert de Duitse overheid de pieken te vereffenen door het eigenverbruik van door de consument opgewekte energie stimuleren. Hoe meer opgewekte energie de consument zelf verbruikt, des te hoger de vergoeding. De opslag van zelf opgewekte energie in accu’s geeft daarbij extra mogelijkheden. Sinds de Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) van 1 januari 2009 in Duitsland van kracht is, is het voor consumenten interessant geworden om de zelf opgewekte zonne-energie in hun eigen huis te verbruiken. Als stimuleringsmaatregel ontvangt de consument hiervoor een vergoeding die voor 20 jaar vast staat. Door de grote hoeveelheid zonne-energie die heden ten dage op het net wordt ingevoed, ontstaat er een ongewenste piekbelasting op het openbare elektriciteitsnet. De Duitse overheid probeert daarom die pieken af te vlakken door het eigenverbruik van opgewekte energie extra te stimuleren. Dit houdt in dat consumenten die hun zelf opgewekte energie zoveel mogelijk zelf verbruiken en zo min mogelijk terugleveren aan het net, een extra hoge vergoeding ontvangen van de overheid. Hierdoor wordt het aanschaffen van een PV-systeem extra aantrekkelijk. Met een PV-installatie besparen consumenten sowieso al op hun energierekening, want ze hoeven minder elektriciteit van het net af te nemen. Door de stijgende energieprijzen wordt dit financiële voordeel op termijn alleen maar groter.
3. Extra stimulans Eigenverbruik wordt in Duitsland altijd beloond, maar als extra stimulans wordt onderscheid gemaakt in de hoeveelheid zelf opgewekte stroom die consumenten voor eigen gebruik aanwenden. Hoe groter de hoeveelheid zelf gebruikte energie, des te sneller wordt een hoger vergoedingstarief bereikt. Consumenten die meer dan 30% van hun zelf opgewekte energie zelf gebruiken, ontvangen voor iedere geproduceerde en gebruikte kilowattuur die boven de 30% grens zit een hogere vergoeding. Met andere woorden: hoe meer je zelf verbruikt, hoe hoger de toeslag. Dat maakt het extra lucratief om de zelf opgewekte energie ook zoveel mogelijk zelf te gebruiken. Op dit moment gelden de volgende vergoedingen (volgens EEG-Duitsland, tarieven geldig tot 31.12.2011): • • • •
Terugvoeden aan het net: = 28 ct/kWh Eigen opgewekte stroom: ≤ 30% zelf verbruiken van de opgewekte energie = 12ct/kWh Eigen opgewekte stroom: > 30% zelf verbruiken van de opgewekte energie = 16ct/kWh Huidige energieprijs: = 25 ct/kWh
2
De vergoeding voor eigenverbruik bestaat uit 12ct/kWh + 25 cent bespaarde energie inkoop. Hierdoor is de totale vergoeding minimaal 37 ct/kWh. Om het aandeel eigenverbruik te kunnen bepalen, moet worden bijgehouden hoeveel zonne-energie de installatie produceert (via de bestaande meter) en moet er een meter bijgeplaatst worden die de geëxporteerde stroom (uitgaand, teruglevering) en de ingekochte stroom (inkomend) bijhoudt. Afhankelijk van de energiemaatschappij is dit één gecombineerde meter, of zijn het twee aparte meters. De uitdaging is om het aandeel eigenverbruik zo hoog mogelijk te maken en optimaal gebruik te maken van de geldende stimuleringsmaatregel. Hierbij moet rekening gehouden worden met het feit dat de productie van zonne-energie niet perfect samenvalt met de pieken in consumptie. * Folglich EEG, Tarife gültig bis 31.12.2011
4. Meten en registreren van het eigenverbruik
Fig 1.
Zo werkt eigenverbruik
Om het eigenverbruik te registreren wordt een extra meter aangesloten. Deze meter wordt voorgeschreven door het lokale energiebedrijf. In enkele gevallen zijn dit twee afzonderlijke meters. De individuele meters beschikken dan over een zogenaamde Rücklaufsperre. Hierdoor wordt voorkomen dat de meter de andere kant op loopt en de verkochte energie van de ingekochte energie afgetrokken wordt. Beide componenten dienen namelijk afzonderlijk geregistreerd te worden. De “PV Zähler” registreert hoeveel zonne-energie opgewekt wordt. De “Bezugzähler” registreert hoeveel energie vanuit het net ingekocht wordt. De “Einspeisezähler” registreert hoeveel energie aan het net wordt verkocht. Het verschil tussen deze tellers is het eigenverbruik (zie figuur 2).
Fig 2. Meten en registreren van het eigenverbruik
3
5. Eigenverbruik zonder accu’s Een PV-systeem produceert alleen overdag elektriciteit. Daarbij geldt: hoe meer zon, des te meer elektriciteit. De meeste elektriciteit wordt dus opgewekt rond het middaguur, wanneer de zon op zijn hoogst staat. Maar consumenten gebruiken juist ’s ochtends en ’s avonds de meeste energie: een gemiddeld (4 persoons-) huishouden verbruikt de meeste stroom tussen 07.00 en 9.00 uur en tussen 16.00 en 21.00 uur. Deze verbruikspieken vallen dus grotendeels buiten de productiepiek (zie figuur 3).
Fig. 3
Gemiddeld gebruiks- en productiepatroon vallen niet optimaal samen
Een gemiddeld huishouden met een PV-systeem zonder accu’s verbruikt maar ongeveer 20% van de zelf opgewekte energie (het donkergroene vlak in figuur 2). De rest wordt teruggeleverd aan het net. Door het verbruikspatroon aan te passen kan een huishouden het eigen verbruik verhogen tot zo’n 30%. Denk daarbij aan aanpassingen zoals het alleen overdag laten draaien van grote huishoudelijke apparaten (wasmachine, droger, afwasmachine), als er genoeg zonne-energie wordt geproduceerd.
4
6. Eigenverbruik met accu’s Maar ook zonder aanpassingen is het eigenverbruik van zonne-energie te verhogen - zelfs aanzienlijk te verhogen. Daarvoor zijn accu’s nodig. De overdag opgewekte energie die niet meteen nodig is, kan dan worden opgeslagen voor later gebruik (voor momenten wanneer de vraag hoger ligt dan de hoeveelheid direct opgewekte energie).
Fig. 4 Effect van opslag in accu’s
Met accu’s kan het eigenverbruik flink toenemen (donkergroene deel). Het olijfgroene vlak laat zien dat de accu’s opgeladen worden op het moment wanneer de opbrengst van de PV panelen hoger is dan het verbruik. Deze opgeslagen energie wordt dan ’s avonds en ‘s nachts ingezet in het huishouden. Indien er meer energie nodig is dan in de accu’s voorradig is, dan wordt hiervoor elektriciteit uit het net gebruikt. Eigenverbruik zonder accu’s • Eigenverbruik ± 20%; • Feed-in vergoeding; • Hoe meer eigenverbruik, des te hoger de vergoeding • Gebruikspatroon aanpassen: eigenverbruik max 30%.
Eigenverbruik met accu’s • Optimaal eigenverbruik (70-80%) zonder aanpassen verbruikspatroon; • Maximaal profijt door optimalisatie van het gebruik van zelf opgewekte energie (hogere vergoeding) • Groeiend financieel voordeel (energieprijsontwikkeling) • Minder afhankelijk van het net • Stabieler net (minder overbelasting door feed-in)
7. Positief effect op uw energierekening Met behulp van de PowerRouter kunt u optimaal van de stimuleringsmaatregelen voor het gebruik van uw zelf opgewekte energie (eigenverbruik) gebruik maken. Er zijn twee mogelijkheden om uw eigen zonne-energie zo efficiënt mogelijk zelf te gebruiken: uw gebruikspatroon aanpassen door bepaalde verbruikers (zoals de vaatwasser en de wasmachine) aan te zetten op momenten dat er meer zonne-energie beschikbaar is, of het overschot aan zelf opgewekte energie opslaan in accu’s voor later gebruik. Zo haalt u meer financieel voordeel uit uw investering, maar u wordt ook onafhankelijker van toekomstige prijs- of wetsveranderingen. Een praktijkvoorbeeld met uitgebreide rekenvoorbeelden kunt u vinden in het document: Senken Sie Ihre Stromrechnung mit dem PowerRouter im Eigenverbrauchssystem (Duitstalig document).
5
8. Eigenverbruik maximaliseren met de PowerRouter De voordelen van het gebruik van accu’s zijn evident: ze maken het (verder) verhogen van het aandeel eigenverbruik een stuk eenvoudiger. Hoe hoger het percentage eigenverbruik, des te hoger de vergoeding. Eigenverbruik maximaliseren is daarom het devies. Hier kan de PowerRouter een belangrijke rol bij spelen. De PowerRouter is meer dan een zonneomvormer die in combinatie met accu’s kan werken. De PowerRouter regelt ook precies waar de stroom naartoe gestuurd wordt (intelligent Battery Manager). Zodra het PV systeem meer stroom genereert dan direct verbruikt kan worden, leidt de PowerRouter het overschot naar de accubank. Zijn de accu’s volledig opgeladen, dan levert de PowerRouter het overschot terug naar het net. En heeft het huishouden op enig moment meer stroom nodig dan de zonnepanelen en accu’s samen kunnen leveren, dan zorgt de PowerRouter dat er ter aanvulling stroom van het reguliere net betrokken wordt. Al deze functionaliteiten zitten verpakt in één compact all-in-one systeem. De PowerRouter speelt dus een belangrijke rol in een PV-installatie die gericht is op het maximaliseren van het eigenverbruik. Hoe de PowerRouter functioneert, wordt geïllustreerd in onderstaande situaties. Deze zijn gebaseerd op de volgende configuratie: • • • •
een 5000 W PowerRouter met 5500 Wp aangesloten PV panelen een accubank van 380 Ah 24V een kWh meter voor het meten van de opgewekte energie en een gecombineerde import/export kWh meter een wisselende belasting van 2000 – 4000 W
Situatie 1. Overdag Op een zonnige dag wekken de PV panelen 5000 W op. De belasting is 2000 W (bv. airco, verbruik 2000 W). Dit geeft een verschil van 3000 W. De PowerRouter detecteert dit verschil en slaat het overschot automatisch op in de accu’s. Als de accubank volledig geladen is, wordt het overschot aan energie teruggeleverd aan het elektriciteitsnet.
Situatie 2. ‘s Ochtends & ‘s avonds ’s Ochtends en ’s avonds, als er weinig zon is, wekken de PV panelen maar 1500 W op. De belasting is 2000 W (airco). Het tekort (500 W) wordt geleverd door de accu. Als de accu’s leeg zijn, haalt de PowerRouter de elektriciteit uit het net. Deze omschakeling gaat naadloos: de 2000 W wordt zonder onderbrekingen geleverd. Zo wordt het eigenverbruik gemaximaliseerd.
Situatie 3. ‘s Nachts ’s Nachts wekken de zonnepanelen geen energie op. Dan voorzien de accu’s in de energiebehoefte. Zijn de accu’s leeg, dan haalt de PowerRouter stroom uit het net. De accu’s werken dus als energieopslag.
6
9. Stroomsensor De meegeleverde stroomsensor wordt tussen de gebruikers en het elektriciteitsnet aangesloten, op dezelfde fase als de PowerRouter. Voor de installatie hiervan zijn geen speciale gereedschappen nodig. De stroomsensor heeft een belangrijke functie, omdat de PowerRouter hiermee kan sturen hoeveel zonne-energie verbruikt kan worden. Indien nodig, kan daarna nog elektriciteit uit de accu’s of uit het net worden gebruikt.
Fig 5.
Installatie van een éénfase eigenverbruiksysteem
10. PowerRouter met extra backup functionaliteit De PowerRouter SB-BS beschikt over de mogelijkheid om zowel netgekoppeld als in een ’off-grid’ situatie te kunnen werken. Dankzij de extra ‘Local Out’-uitgang kan de PowerRouter bij stroomuitval direct naar ‘eiland modus’ overschakelen. Een relais zorgt ervoor dat de zonnepanelen – en indien nodig ook de accu’s – de energievoorziening overnemen (‘eiland bedrijf’). Zo kan een netstoring eenvoudig overbrugd worden, zonder dat men in het donker hoeft te zitten. In een eigenverbruikssysteem wordt voor deze functie een extern relais aangesloten. Figuur 5 geeft een schematisch overzicht van deze installatie.
LocaL out 0
1
7
7 6
3
0
1
7
7 6
3
0
1
7
7 6
3
sensor
Fig 6.
PowerRouter met back-up functie
11. Het product uitbreiden (connect & grow) Vanwege het modulaire concept van de PowerRouter, kan de PowerRouter eenvoudig met een accumanager uitgebreid worden. Op deze manier kan men eerst met de PowerRouter Solar Inverter beginnen. Wanneer op een later moment besloten wordt het eigenverbruik te verhogen, kan de PowerRouter op een eenvoudige manier met een accumanager uitgebreid worden. Deze ‘connect & grow’-functie is een geïntegreerde oplossing om het eigenverbruik te optimaliseren, waarmee de klant extra zekerheid geboden wordt bij eventuele veranderingen in behoefte in de toekomst.
7
12. Online verbruiksgegevens bekijken Elke PowerRouter heeft een geïntegreerde internetaansluiting en kan dus eenvoudig met het internet worden verbonden. Op www.myPowerRouter.com kan de gebruiker zijn eigen installatie bekijken en het energiesaldo monitoren. Gebruikers kunnen de volgende gegevens inzien: • Opbrengst zonne-energie per dag/week/maand/jaar • Grafische weergave van het eigenverbruik van zonne-energie per dag/week/maand/jaar • Grafische weergave zelfvoorziening per dag/week/maand/jaar • Laadtoestand van de accu‘s • Grafische weergave van “Local out” (back-up) verbruik per dag/week/maand/jaar • Berichten, Software Updates, Nieuws • Twitterfunctie Verdere widgets worden voorbereid. Gebruikers die meer dan één PowerRouter bezitten, kunnen de grafieken van de PowerRouters zowel afzonderlijk, als ook in zijn totaal inzien.
Fig 7.
Online verbruiksgegevens van de PowerRouter
8
13. Eenvoudige installatie en configuratie De PowerRouter is een compact all-in-one systeem met veel in het systeem geïntegreerde functionaliteiten. Daardoor is de installatie en configuratie van het systeem bijzonder eenvoudig. Alle vereiste producteigenschappen voor de optimalisatie van het gebruik van zelf opgewekte energie, zijn in het systeem geïntegreerd. De PowerRouter is inclusief: • solar omvormer • acculader • routing functionaliteit • monitoring • back-up functie met geïntegreerde noodstroomvoorziening (‘eiland bedrijf’) Voor de installatie is benodigd: • sensor 1 • temperatuursensor voor accu‘s 1 • accu‘s 2 • kabelset 2 • relais (bij de vakhandel verkrijgbaar) 1 2
) Wordt bij de PowerRouter meegeleverd ) Kan optioneel worden bijgeleverd
9
14. Samenvatting De PowerRouter vormt het hart van een installatie voor de optimalisering van het gebruik van zelf opgewekte energie (eigenverbruik). De PowerRouter is een kwalitatief hoogwaardig, compact, all-in-one systeem dat eenvoudig is te installeren. Met de PowerRouter krijgt de consument grip op zijn energiehuishouding. De PowerRouter distribueert de opgewekte energie op een slimme manier tussen belasting, accu’s en elektriciteitsnetwerk. Dit zorgt niet alleen voor maximalisatie van het eigenverbruik, maar ook voor een langere levensduur van de accu’s. Consumenten kunnen hun productie, verbruik en andere gegevens eenvoudig online volgen. De PowerRouter SU-BU kan bovendien gebruikt worden als noodstroomvoorziening. Met de PowerRouter stuurt de consument zijn eigen energieverbruik. Eigenverbruik verhogen tot 80% Door slim gebruik te maken van de in accu’s opgeslagen energie, kan het percentage eigenverbruik in elke installatie met accu’s 30-40% verhoogd worden. Een installatie met een PowerRouter maakt een eigenverbruik van wel 70-80% mogelijk! Efficiënt, volledig geïntegreerd systeem De PowerRouter is een alles-in-één systeem met geïntegreerde accumanager. Hierdoor wint de PowerRouter het in efficiency van systemen met losse componenten. Output sturen (routen) Wordt er meer zonne-energie opgewekt dan verbruikt, dan leidt de PowerRouter het overschot naar de accu’s waar het wordt opgeslagen voor later gebruik. Verbruik en productie worden continu op elkaar afgestemd. Zodra de vraag het aanbod overstijgt, wordt het tekort uit het elektriciteitsnetwerk aangevuld. Online monitoren en managen Op www.myPowerRouter.com kan de consument online inzicht krijgen in opbrengst, verbruik en percentage eigenverbruik. Ook kan via dit web portal de conditie van de accu in de gaten gehouden worden en kunnen updates gedownload worden. Eenvoudige installatie en configuratie De PowerRouter is eenvoudig te installeren. Dit compacte alles-in-één systeem is licht (door één persoon te tillen) en zonder speciale gereedschappen te installeren. De montagebeugel maakt ophangen aan de muur heel simpel. Langere levensduur accu’s De PowerRouter beschermt de aangesloten accu’s tegen alles wat de levensduur ongunstig kan beïnvloeden, zoals te ver opladen, volledige ontlading en leegstand. Backup via “Local Out” (noodstroomvoorziening) In het geval dat de netstroom uitvalt, zorgt de “Local Out” in de PowerRouter ervoor dat de zonnepanelen en de accu’s stroom leveren voor eigen verbruik. De PowerRouter is de enige omvormer op de markt die - na de verplichte afschakeling van het elektriciteitsnetwerk - automatisch omschakelt naar “eiland modus”. Wordt het elektriciteitsnetwerk onderbroken, dan neemt de PowerRouter de energievoorziening over. Zolang er voldoende zon en/of accustroom is, levert de “Local Out”-uitgang een stabiel 230Vac signaal.
10
