Home Grid Solutions bouwt slim EMS met SIMATIC S7-1200

Home Grid Solutions werd dit jaar gefeatured in de BEST APPLICATION CONTEST van Siemens. Lees hieronder het volledige artikel of bekijk het op de site van Siemens zelf.

Zo weinig mogelijk elektriciteit van het net gebruiken: daarmee wil Frédéric Engelen van Home Grid Solutions zijn klanten helpen. Zijn installaties bestaan vooral uit zonnepanelen en thuisbatterijen, maar met een energiemanagementsysteem (EMS) gebruikt de eindklant de eigen opgewekte energie nog beter. Frédéric bouwt zijn EMS zelf, met de Siemens SIMATIC S7-1200. “Het grote voordeel is dat je alles met elkaar kan combineren. Als je het kan bedenken, kan je het ook programmeren.”

De energietransitie stelt ons voor nieuwe uitdagingen. Zonne-energie is enkel beschikbaar overdag, wanneer de meeste mensen niet thuis zijn. Als we binnenkort ook allemaal onze elektrische wagen ’s nachts gaan opladen, komt er een grote mismatch tussen energieproductie en -verbruik.

Dat zet extra druk op ons elektriciteitsnet: grote verbruikers veroorzaken grote verbruikspieken die ons net niet aankan. Daarom kwam het capaciteitstarief er. Sinds 1 januari 2023 wordt een deel van je elektriciteitsverbruik verrekend op de pieken die je veroorzaakt op het net. Om die pieken te vermijden, gebruik je zoveel mogelijk van je eigen energie wanneer die beschikbaar is. En daar komt Home Grid Solutions in beeld.

“Wij installeren vooral thuisbatterijen”, vertelt zaakvoerder Frédéric Engelen. “Daardoor gaat de energie die de zonnepanelen opwekken niet verloren: een doorsnee gezin verbruikt nu slechts 30% van de energie die het zelf opwekt. Als je ’s avonds een verbruikspiek hebt, wordt die opgevangen door de zonne-energie die je overdag hebt opgeslagen in de batterij. Dat maakt je veel minder afhankelijk van wanneer de zon schijnt.”

Toch kan het nog beter. “Stel: op een zonnige dag is je batterij tegen de middag al vol. De rest van je opgewekte energie gaat dus het net op. ’s Nachts verwarm je je zwembad met een warmtepomp, maar na een halve nacht is je accu leeg en moet je energie van het net trekken. Ja, je kan een grotere batterij plaatsen om dat op te vangen, maar dat is duur. Het kan slimmer: we laten de warmtepomp enkel draaien als er voldoende injectie is op het elektriciteitsnet.”

Frédéric bouwde daartoe zelf een energiemanagementsysteem (EMS) met de SIMATIC S7-1200. Dat is aangesloten op de digitale meter én op de accu. “Het werkt als volgt: we kennen het exacte verbruik van de warmtepomp en de circulatiepomp. We meten ook hoeveel energie we in het net injecteren. Als dat meer is dan het verbruik van de pompen, dan begint de warmtepomp automatisch te draaien.”

“Er is nog meer: het systeem communiceert ook met de accu, want we willen een minimaal batterijpercentage aanhouden. En er zit een minuut vertraging op het in- en uitschakelen van de pomp. Anders zou ze bij een korte zonnestraal of een kleine wolk telkens starten of stoppen, wat niet goed is voor de levensduur.”

Op de batterij zitten wel al wat slimme functies: ze streeft zelf al naar een minimaal batterijpercentage en naar zo weinig mogelijk injectie in het net. Maar ze kan zelf niet communiceren met de warmtepomp. Daarvoor heb je een ‘bemiddelende partij’ nodig, en daar komt de SIMATIC S7-1200 in beeld. “Een groot voordeel aan een PLC is dat je alles vrij kan programmeren voor elke specifieke situatie. Willen we straks een laadpaal toevoegen? Dan kan dat.”

Die laadpaal hoeft ook niet van hetzelfde merk te zijn. “Veel fabrikanten voorzien al slimme functies, maar die blijven nog vaak binnen het ecosysteem van hun merk. Als je verschillende slimme verbruikers wil combineren, dan heb je een ‘scheidsrechter’ nodig, anders werken ze elkaar tegen. Daarvoor is een vrij programmeerbare PLC ideaal. Als je het kan bedenken, kan je het ook programmeren.”

“De SIMATIC S7-1200 is ook heel toegankelijk, zowel qua prijs als qua programmatie. Ik heb er al mee leren werken in mijn bachelor Energietechnologie. Heel veel mensen kennen het product.”

Siemens hielp graag mee aan dit project. “We hadden al verschillende voorbeeldprogramma’s ontwikkeld in de vorm van bibliotheken, bijvoorbeeld om de data van de digitale meter uit te lezen”, legt Arnoud Maes, Sales Specialist Energy Management bij Siemens DI, uit. “Voor de communicatie tussen de PLC en de digitale meter gebruiken we de CM 1241. Maar in dit geval hebben we een extra puzzelstuk aangeleverd om de data van de accu te gebruiken, zodat Frédéric ook een minimaal batterijpercentage kon garanderen.”

“Momenteel werken we aan een stuk code om weersvoorspellingen uit te lezen”, gaat Arnoud verder. “Zo optimaliseren we het systeem verder. Als het morgen een zonnige dag wordt, kan je de accu vandaag meer ontladen – de energie win je morgen toch terug. Zo verbruik je nog minder energie van het net.”

“We onderzoeken ook de mogelijkheden met day-aheadprijzen”, zegt Frédéric. “In de toekomst zullen we meer en meer dynamische tarieven zien, die per uur variëren. Als er veel elektriciteit is, kan de prijs zelfs negatief zijn: je wordt betaald om elektriciteit te verbruiken. Op dat moment wil je dus een lege batterij. Het werkt ook in omgekeerde richting: als er te weinig elektriciteit is op het net, word je betaald om energie te injecteren. Als je dan een volle batterij hebt, win je opnieuw.”

De toekomst van energiemanagement ziet er rooskleurig uit, vindt Frédéric. “Het capaciteitstarief is er al en door de energietransitie zullen we meer onbalans op het net zien. Energiemanagement vangt dat op. Bij grote verbruikers, maar zeker ook bij particulieren. Want als je het net helpt én je wordt er zelf beter van, waarom zou je het dan niet doen?”