Onderzoekers van de TU Delft voeren, in samenwerking met Eneco, drie projecten uit op het gebied van herlaadbare thuisbatterijen. De onderzoeksgroep DC systems, Energy Conversion & Storage van professor Pavol Bauer evalueert dit type batterij op drie terreinen: bruikbaarheid voor intelligent energiebeheer, het opladen van elektrische voertuigen en gelijkstroomtechnologie. Dit steeds in samenhang met elektriciteit uit zonne-energie.
Intelligent energiebeheer
De onzekerheid en onbeheersbaarheid van zonnestraling vormt een probleem voor energiesystemen. Een mogelijke oplossing is om systemen voor energieopslag in te bouwen die energie kunnen leveren als er geen, of alleen wisselvallige, zonnestraling is.
Door een batterijsysteem te gebruiken in combinatie met zonnepanelen (PV-modules), kunnen de productie en opslag van energie gedistribueerd plaatsvinden (zonder centrale energiecentrales). Voor dit onderzoeksproject wordt een huishoudelijke installatie in Nederland nagebootst. Het doel is om te evalueren hoe effectief de thuisbatterij is voor intelligent energiebeheer. Het PV-batterijsysteem zal worden beoordeeld op implementatiekosten, efficiëntie, terugverdientijd en zelfvoorzienendheid.
Elektrische voertuigen
Bij het tweede onderzoeksproject ligt de nadruk op de combinatie van elektrische voertuigen (EV’s) en zonne-energie. Het doel is om een zeer efficiënt, modulair, slim oplaadstation voor EV’s te ontwikkelen dat werkt op zonne-energie. Uit onderzoek is gebleken dat er zelfs in een land als Nederland voldoende zonnestraling is om EV’s te kunnen opladen met een PV-generator. Daar staat tegenover dat het verschil in dagopbrengst tussen zomer en winter erg groot is, wat een aansluiting op het elektriciteitsnet noodzakelijk maakt.
De onderzoekers hebben een bijzonder efficiënte multi-poorts omvormer ontworpen en gebouwd, waarmee PV-generatoren, EV’s en het elektriciteitsnet met elkaar kunnen worden geïntegreerd. Om de omvormer grondig in het lab te kunnen testen is een slim opslagsysteem nodig dat het elektrische voertuig kan nabootsen. In het lab kunnen tot drie thuisbatterijen parallel worden gebruikt voor een test bij volledig vermogen. De energiecapaciteit van drie eenheden is vergelijkbaar met de energiecapaciteit van een elektrisch voertuig zoals dat nu op de markt verkrijgbaar is.
Gelijkstroomnet met congestiebeheer
Tegenwoordig maken alle nieuwe energieverbruikers en -bronnen die zijn aangesloten op het laagspanningsnet op een of andere manier gebruik van gelijkstroomtechnologie. Het lijkt dan ook redelijk om deze aan te sluiten op een gelijkstroomdistributienet in plaats van een distributienet op basis van wisselstroom. De gedachte is om de nieuwe mogelijkheden van gelijkstroomtechnologie te gebruiken om systemen bestendiger te maken tegen storingen in het steeds complexer wordende elektriciteitsnet. Het zou mogelijk moeten zijn om de beschikbare gedistribueerde energiebronnen in te zetten om ook bij gebruik van 100% hernieuwbare energie een hoge energiebeschikbaarheid te realiseren.
Daarnaast wordt in de toekomst congestie in de distributienetwerken verwacht als gevolg van de opkomst van gedistribueerde hernieuwbare energiebronnen en een verhoogde belasting, onder andere door elektrische voertuigen. Gedistribueerde opslag kan worden gebruikt om de congestie te beheersen en te voorkomen dat het elektriciteitsnet moet worden verzwaard. Tijdens een demonstratie zal de thuisbatterij worden gebruikt als een van de opslagelementen die reageren op de dynamische prijzen in het elektriciteitsnet.
Electrical Sustainable Power Lab
De genoemde onderzoeken vinden plaats in het Electrical Sustainable Power (ESP) Laboratorium van de TU Delft waarin onderzoekers multidisciplinair werken aan maatschappelijke vraagstukken uit de hele keten van de toekomstige energievoorziening. Onderzoek naar systeemintegratie van duurzame energietechnologieën, nieuwe systeemcomponenten en de opslag van energie staat centraal in het ESP Lab.