Stadsbatteij vermindert netcongestie

Wat de stadsbatterij ons heeft geleerd

De plaatsing van de Stadsbatterij aan de Rijnstraat 8 op 24 oktober 2023 is voor ERDH een belangrijke stap in het onderzoek naar mogelijkheden van grootschalige energieopslag in een binnenstedelijke omgeving. De batterij die aan de Rijnstraat 8 in Den Haag is geplaatst, heeft een capaciteit van 500 kWh. Hiermee kunnen ca. 200 werkplekken in het kantoor van Rijnstraat 8 een week lang van elektriciteit worden voorzien. Het project moest niet alleen inzicht geven in de technische mogelijkheden van een batterij, maar ook in de manier waarop deze kan bijdragen aan een stabieler elektriciteitsnet, lagere piekbelastingen en een slimmer gebruik van duurzame energie.

Sinds de plaatsing zijn er achtereenvolgens verschillende experimenten uitgevoerd. Elk experiment richtte zich op een specifieke inzet van de stadsbatterij, zodat er zo veel en breed mogelijke lessen konden worden geleerd voor het breder toepassen van batterij-opslag in de stedelijke omgeving. Tegelijkertijd heeft het project laten zien dat de praktijk weerbarstiger kan zijn dan vooraf op papier was voorzien. Vooral regelgeving, de samenwerking met marktpartijen en de beperkte mogelijkheden om een relatief kleine batterij in te zetten op de balanceringsmarkt hebben invloed gehad op de uitvoering van de experimenten.

Vijf experimenten

Vanaf de plaatsing van de batterij waren vijf experimenten voorzien:

1. Sturen op dynamische tarieven
2. Sturen op piekreductie
3. Sturen op congestiemanagement
4. Sturen op balancering (aFRR)
5. CO₂-reductie.

Van deze experimenten zijn de eerste twee uitgevoerd. Het experiment rond balancering via aFRR (Automatic Frequency Restoration Reserve, een balanceringsdienst waarbij TenneT automatisch regelvermogen activeert om grotere of langer aanhoudende onbalanssituaties op het elektriciteitsnet op te lossen) bleek vanwege de omvang van de batterij niet uitvoerbaar. De batterij bleek te klein om op een rendabele en effectieve manier aan de balanceringsmarkt deel te kunnen nemen. De laatste twee experimenten kunnen pas uitgevoerd worden nadat afspraken zijn gemaakt over de aansturing van de batterij tussen beheerder van de batterij en de energieleverancier. De gesprekken hierover verkeren in een afrondende fase.

De ervaringen met de batterij maken duidelijk dat het technisch kunnen aansturen van een batterij niet automatisch betekent dat deze ook in iedere energiemarkt of voor iedere toepassing economisch inzetbaar is.

Experiment 1: sturen op dynamische tarieven

Bij het experiment met dynamische tarieven is onderzocht hoe de batterij kan worden ingezet om elektriciteit op gunstige momenten - als de tarieven laag zijn - in te kopen en deze op andere momenten te gebruiken. Dit experiment heeft laten zien dat de theoretisch berekende besparing en de daadwerkelijk gerealiseerde besparing van elkaar kunnen afwijken. In de praktijk spelen verschillende inefficiëntie factoren een rol. Denk daarbij aan het rendement van de batterij, verliezen bij het laden en ontladen en het feit dat de omstandigheden in de praktijk voortdurend veranderen; het verschil tussen theoretische en daadwerkelijke opbrengsten was ongeveer 30% als gevolg van inefficiëntie in de sturing en energieverliezen in de batterij.

Daarmee heeft het experiment vooral inzicht gegeven in het verschil tussen een theoretisch optimale inzet van energieopslag en de daadwerkelijke resultaten in een gebouw en energiesysteem.

Experiment 2: sturen op piekreductie

Bij piekreductie wordt de batterij ingezet om momenten waarop het gebouw veel elektriciteit gebruikt op te vangen. De batterij levert op die momenten vermogen, waardoor de maximale afname van elektriciteit uit het net wordt verlaagd. Hoewel tijdens het experiment geen directe besparing op het totale energieverbruik is gemeten, kan de financiële waarde van het verlagen van de pieken aanzienlijk zijn. De besparing kan oplopen tot ongeveer € 60.000 per jaar. Daarmee heeft het experiment laten zien dat energieopslag niet alleen interessant is vanwege het besparen van kilowatturen. Het verminderen van piekvermogens kan minstens zo belangrijk zijn. Bovendien kan een batterij een belangrijke rol spelen bij het verminderen van netcongestie. Door de vraag naar elektriciteit op piekmomenten af te vlakken, kan het lokale elektriciteitsnet worden ontlast en kan de beschikbare netcapaciteit efficiënter worden benut.

Op dit moment wordt de Stadsbatterij dan ook gebruikt voor piekreductie bij Rijnstraat 8. Op deze specifieke locatie is de behoefte aan piekreductie echter beperkt aangezien er vooralsnog voldoende transportvermogen op het lokale elektriciteitsnet beschikbaar is. Echter, In de winter onder specifieke condities (ochtend donker en koud) wordt de batterij ingezet om niet boven het maximale aansluitvermogen van het gebouw uit te komen.

De praktijk van vergunningen en veiligheid

Een van de belangrijkste lessen van het project ligt buiten de techniek zelf. Toen het project startte, waren er nog maar beperkt uitgewerkte normen en regels voor de plaatsing van grote batterijsystemen in de gebouwde omgeving. Daarom is gedurende het project meerdere keren overleg gevoerd met de veiligheidsregio, de brandweer, gemeente en omgevingsdienst.

Eerder lag de nadruk vooral op het verkrijgen van een omgevingsvergunning voor het uiterlijk, het hekwerk en de constructie van de batterij. Aangezien de batterij boven op een parkeergarage werd geplaatst moest onderzocht worden of de vloer sterk genoeg was om het gewicht van de container te kunnen dragen, inclusief de mogelijkheid dat deze bij een calamiteit volledig met bluswater gevuld zou raken. Daarnaast vroeg de gemeente om een melding op grond van artikel 1.10 van het toenmalige Activiteitenbesluit Milieubeheer. Dat leek eerst een relatief eenvoudige procedure. De situatie bleek echter complexer doordat voor Rijnstraat 8 al een oudere vergunning bestond voor het omzetten van fecaliën, urine en biologisch afval in warmte en elektriciteit. Hierdoor kwam de aanvraag ook bij de Omgevingsdienst Haaglanden terecht. Uiteindelijk volgde ongeveer een half jaar na de oorspronkelijke melding een brief waarin werd gesteld dat de batterij in strijd met de regelgeving was geplaatst. Vanaf dat moment moest alsnog een uitgebreid vergunningstraject worden doorlopen.

Duidelijke, vooraf gestemde veiligheids- en vergunningseisen noodzakelijk

In totaal heeft het vergunningstraject ongeveer anderhalf jaar geduurd. De welstandsprocedure nam ongeveer een jaar in beslag. Een belangrijk discussiepunt was de manier waarop de batterij visueel moest worden afgescheiden. Het oorspronkelijke plan voorzag in een zwart hekwerk met kijkopeningen, aansluitend op de grote kolom waartegen de batterij was geplaatst. Het bleek lastig om samen met de welstandscommissie tot een concreet ontwerp te komen. Uiteindelijk werd gekozen voor een oplossing waarbij de glazen wand van het naastgelegen café-restaurant werd doorgetrokken.

Brandveiligheid

De daaropvolgende milieutechnische beoordeling richtte zich vooral op de brandveiligheid van de batterij. De PGS 37-1, de richtlijn die bijdraagt aan de zorg voor de veilige opslag van elektriciteit in energieopslagsystemen en de opslag van lithium houdende energiedragers, was op dat moment net geïntroduceerd, waardoor ook voor de omgevingsdienst nog niet alle aspecten van de toepassing duidelijk waren. Een belangrijk discussiepunt was het mogelijk overslaan van een eventuele brand (brandpropagatie). In eerste instantie werd gekeken naar de brandwerendheid van de container en de afstand tot omliggende brandbare objecten. Omdat de glazen wand van het café-restaurant zich binnen de relevante afstand bevond, ontstond hierover discussie. Uiteindelijk kon worden aangetoond dat de accucellen van de gebruikte modules de relevante brandpropagatietest hadden doorstaan. Daarmee kon worden onderbouwd dat het risico op brandpropagatie voldoende was onderzocht en dat aanvullende maatregelen, zoals een blusinstallatie, een bluswateraansluiting voor de brandweer en extra brandvertragende gevelbeplating, niet noodzakelijk waren. Na inspectie werd deze redenering ook door de Omgevingsdienst Haaglanden onderschreven en werd de vergunning verstrekt. Toch zijn de voorgestelde aanvullende maatregelen wel opgenomen in het definitief ontwerp en als zodanig is de batterij nu dan ook uitgevoerd.

De ervaring met de Stadsbatterij laat daarmee zien dat toekomstige projecten baat hebben bij duidelijke, vooraf afgestemde veiligheidscriteria en vergunningseisen. Juist bij het toepassen van een nieuwe technologie is het belangrijk dat initiatiefnemers, gemeenten, veiligheidsregio's en omgevingsdiensten vroegtijdig gezamenlijk bepalen welke eisen van toepassing zijn.

Stadsbatterij als onderdeel van het energiesysteem

Een volgende belangrijke vraag is hoe een Stadsbatterij optimaal kan worden gekoppeld aan het interne energienetwerk van een organisatie én aan het netwerk van de netbeheerder. De mogelijkheden hiervoor worden momenteel verder onderzocht met de netbeheerder. Daarbij wordt ook gekeken naar de afspraken uit de intentieovereenkomst flexvermogen; overheden, OV-bedrijf HTM en netbeheerder Stedin spraken af om samen het tekort aan transportvermogen van elektriciteit in de stad aan te pakken en het stroomnet stabiel te houden. Voor het toekomstige gebruik van de batterij worden nieuwe afspraken gemaakt die aansluiten bij deze intentieovereenkomst. De praktische en technische uitvoering hiervan voor de aansturing van de batterij wordt momenteel door Poort Centraal (BAM) de huidige beheerder en aanstuurder van de batterij namens ERDH/RVB en energieleverancier Eneco verder uitgewerkt. Daarmee verschuift de aandacht van de vraag wat kan een batterij technisch naar de bredere vraag hoe kan een batterij onderdeel worden van het energiesysteem als geheel?

Kansen voor optimaler gebruik

De Stadsbatterij is momenteel operationeel en wordt gebruikt voor piekreductie van het gebouw aan de Rijnstraat 8. Daarmee worden pieken in het elektriciteitsgebruik afgevlakt en wordt het elektriciteitsnet lokaal ontlast. Tegelijkertijd wordt de batterij op dit moment nog niet volledig benut voor het verminderen van netcongestie. Ook de mogelijkheden om lokaal opgewekte hernieuwbare energie op te slaan en op een later moment te gebruiken, moeten nog verder worden onderzocht. Een volgende stap is daarom om te kijken of de batterij kan uitgroeien tot een energieknooppunt voor meerdere gebouwen, bijvoorbeeld door de batterij aan te haken op energiehub Parnassusplein. In zo'n situatie kan energie lokaal worden opgeslagen wanneer deze beschikbaar is en later worden ingezet wanneer de vraag van een aantal gebouwen groter is dan er op dat moment beschikbaar is.

Van stand-alone' stadsbatterij naar energiesysteem

De belangrijkste opbrengst van de Stadsbatterij is daarmee niet één afzonderlijk experiment of één financieel resultaat. Het project heeft vooral laten zien welke kansen én welke randvoorwaarden er zijn voor energieopslag in de stad. De Stadsbatterij heeft daarmee een belangrijke proeftuinfunctie vervuld. De experimenten hebben laten zien wat technisch mogelijk is, maar ook waar economische, organisatorische en wettelijke grenzen liggen. Nog niet uitgevoerde experimenten zullen alsnog worden opgepakt zodra afspraken over de aansturing van de batterij zijn gemaakt. De ervaringen hiermee zal ERDH op een later moment opnieuw publiceren om zo de kennis over het binnenstedelijke batterij-gebruik zo breed mogelijk te delen.

De volgende uitdaging is om ervaringen met de Stadsbatterij te vertalen naar een bredere toepassing. Want juist wanneer batterijen niet langer als afzonderlijke installaties worden gezien, maar als onderdeel van een lokaal energiesysteem, ontstaat de mogelijkheid om beschikbare netcapaciteit slimmer te benutten en duurzame energie beter in de stad te integreren.