Ontwikkeling demosite batterij en sturing

Zonnepanelen in combinatie met batterijen spreken al enkele jaren tot de verbeelding, maar de investeringskost remt heel wat geïnteresseerden af. Door de beperkte praktijkervaring blijven de economische voordelen onzeker. Daarom koos Inagro om een batterijsysteem te plaatsen.

Op het dak van de loods waar de batterij komt te staan, ligt er 17 kWp aan zonnepanelen. Bijna de helft van de stroom die de panelen produceren, wordt momenteel niet in de loods verbruikt en gaat dus terug naar het net. De batterij moet dat vermijden. Daarnaast zal de batterij ook dienen als back-up om de koelinstallatie in gang te houden als de stroom zou uitvallen. Zo vangen we twee vliegen in één klap.      

Figuur 1. Elektriciteitsverbruik van de loods op 4 december 2016. Groen: de productie van de zonnepanelen, het was een zonnige winterdag. Blauw: het elektriciteitsverbruik dat van het net komt. Rood: het verbruik dat door de zonnepanelen wordt ingevuld.

De grootste verbruikers in de loods zijn de compressor van de koelinstallatie, de ontdooiing in de koelcellen en de preiwasinstallatie. Daarvan zijn de compressor en ontdooiing aanstuurbaar. Het gebruik van de preiwas kan om praktische redenen niet gestuurd worden in functie van de zon.      

Dimensionering van de batterij  

De belangrijkste parameters bij het kiezen van een geschikte batterij zijn: het type technologie van de batterij, de grootte van de omvormer en de nuttige capaciteit van de batterij.       

Er zijn talloze types batterijen, maar de meest bekende is de loodzuurbatterij, vergelijkbaar met de batterij die je ook in je auto terugvindt. Daarnaast wordt er veel gebruikgemaakt van de iets duurdere, maar ook duurzamere lithium-ion batterijen, zoals die in elektrische voertuigen.

De grootte van de omvormer geeft aan welk maximaal vermogen de batterij kan leveren. Als we de batterij ook willen gebruiken als het stroomnet uitvalt, dan moet ze voldoende groot zijn om de koelinstallatie op gang te houden. In dit geval is er een minimaal vermogen van 10 kW nodig.      

De nuttige capaciteit van de batterij slaat op de hoeveelheid elektrische energie die de batterij kan opslaan, uitgedrukt in kWh. Om dagelijks optimaal de stroom van de zonnepanelen op te slaan en te gebruiken als er geen zon is, is een capaciteit van 18 kWh nodig. Daarbovenop is er zo’n 3 kWh nodig als back-up om de koelinstallatie een uur lang te laten draaien zodra het net wegvalt. In totaal is er dus een capaciteit nodig van 21 kWh.

Inagro maakte de afgelopen maanden zelf de overweging. Intussen is de keuze gevallen op batterijen van het type lithium-ion waarvan de totale nuttige capaciteit 20 kWh bedraagt. Met een volledig opgeladen batterij kunnen we de koelinstallatie ca. 6 u laten draaien wanneer het net wegvalt. Daarnaast is die batterijcapaciteit voldoende om 2/3e van de stroom die we nu kwijtspelen door injectie, op te slaan. De batterijen hebben een rendement van 97 % en kunnen zo’n 8000 cycli laden en ontladen.

De omvormers zullen samen een vermogen kunnen leveren van 12 kW. Dat is voldoende om de compressor en de sturing van de koelinstallatie draaiende te houden als het net zou wegvallen.

Demand Side Management (DSM)   

Naast de opslag van energieoverschotten in batterijen is het ook mogelijk om energieverbruikers te sturen in functie van de energieproductie. Door bijvoorbeeld de koelinstallatie dieper te laten koelen wanneer er veel zonneproductie is, moet de koeling op andere momenten minder koelen. Dankzij de opgebouwde koudebuffer wordt het mogelijk om meer eigen opgewekte elektrische energie te verbruiken en moet er dus minder elektriciteit worden aangekocht.    

Wat we zeker niet uit het oog mogen verliezen, is de kwaliteit van de gekoelde producten. Door de temperatuur te wijzigen, kan de kwaliteit beïnvloed worden. Aangezien productkwaliteit nog altijd vooropstaat, is de toepassing van die buffermethode niet altijd geschikt. Verder onderzoek zal moeten aantonen voor welke producten dat al dan niet mogelijk is.   

Een tweede mogelijkheid om meer zonne-energie zelf te verbruiken, is het sturen van de ontdooiacties. Door die te verschuiven naar momenten met veel zon, kunnen ze grotendeels met eigen geproduceerde elektriciteit gebeuren. Ook daarvoor moeten we onderzoeken of dit altijd mogelijk is en of er geen nadelige gevolgen zijn.   

Uiteindelijk zullen we uit verschillende testen uitmaken welke sturingen de beste resultaten geven, al dan niet in combinatie met batterijopslag.   

Knelpunten   

De kosten voor de aanpassing van de installatie aan de komst van de batterij en de sturing vallen hoger uit dan eerst gedacht. De data uit de verschillende systemen (de zonnepanelen, de sturing van de koeling) moeten immers op een centrale plaats verzameld worden. Daarnaast bleek het onmogelijk om met de huidige sturing van de koelinstallatie parameters automatisch aan te passen. Er moest dus een nieuwe sturing geplaatst worden.   

Er is dus veel maatwerk nodig om de nodige lasten te kunnen aansturen en de verschillende apparaten met elkaar te laten communiceren. Of de economische voordelen opwegen tegen die kosten, zal nog moeten blijken.

Willem Boeve - Inagro

De batterij wordt op inagro geplaatsts in het kader van het Save project.