Studie naar implementatie van residentiële DC-netten
Thijs Vral
Promotoren: prof. Jan Desmet, Bram Corne
Masterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van
Master of Science in de Industriële Wetenschappen: Elektrotechniek
Vakgroep Industrieel Systeem- en Productontwerp
Voorzitter: prof. Kurt Stockman
Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur
Academiejaar 2013-2014
Fooling around with alternating
current is just a waste of time.
Nobody will use it, ever.
THOMAS A. EDISON, 1889
Voorwoord
Het voorliggend document is opgesteld als eindwerk tot het behalen van de graad van Master of Science in de
Industriële Wetenschappen: Elektrotechniek aan de Universiteit Gent campus Kortrijk. Dit werk bundelt de informa e die verzameld en gegenereerd werd gedurende het volledige academiejaar. Het tracht een inleiding en een
mogelijke oplossing aan te reiken voor de problema ek van de hedendaagse elektriciteitsopwekking en -verbruik,
onder de vorm van residen ële DC-ne en. Ik ben al jd zeer sterk geïnteresseerd geweest in de problema ek omtrent hernieuwbare energie en het energielandschap, en heb om deze reden niet getwijfeld toen ik dit onderwerp
tussen de masterproefvoorstellen zag staan. Deze thesis is dan ook vooral bedoeld voor mensen die mij volgen in
deze interesse. Ik hoop eveneens dat dit werk een basis kan zijn voor verdere studies omtrent het thema.
Dit werk is tot stand gekomen dankzij de al jd aanwezige hulp van het volledige team van Lemcko, met in het
bijzonder prof. Jan Desmet, Bram Corne en Cis Vansteenberge. Ook alle andere docenten en medewerkers van
Lemcko en de UGent sprongen al jd graag bij als ik vragen of problemen had.
Hierbij wens ik speciaal prof. Kurt Stockman, voorzi er van de vakgroep, en Isabel Sweertvaeger, de masterproefverantwoordelijke die ervoor zorgde dat de prak sche kant omtrent de masterproeven al jd in orde was, te vermelden.
Ik had mijn huidige status niet kunnen bereiken zonder een goede basisopleiding, dewelke mij aangeboden werd
in het Lyceum Onze Lieve Vrouw van Vlaanderen te Kortrijk.
Ten slo e wil ik ook zeer graag mijn ouders bedanken voor de mogelijkheid die ze mij geboden hebben om verder
te studeren, en de kans die ze mij bieden om mijn opleiding na dit jaar te gaan vervolmaken aan de TU Del .
Uiteraard vergeet ik mijn vrienden en collega’s niet. Ook jullie bedank ik voor de al jd aanwezige hulp, steun en
plezier jdens de afgelopen 4 jaar.
Ik wens u als lezer veel plezier met het doornemen van mijn thesis. Mochten er na het lezen vragen zijn, dan kunt
u al jd contact met mij opnemen door te mailen naar [email protected].
Thijs Vral
Kortrijk, juni 2014
ii
Abstract
Study on the implementa on of residen al DC grids
The grid we use in these mes, characterized by its distributed energy sources and its modern consumers, is built
in the past century, where all genera on and distribu on of electricity was regulated from big discrete injec on
points, and where consumers extracted a linear current from the grid.
These modern consumers, such as computers, televisions and LED lightning, make use of inverters in order to
create a direct current that feeds their internal electronic circuits. Since they need this direct current, and the grid
can only provide them with alterna ng current, this process does not sound peculiar. It becomes more strange
when you take into account that distributed generators, such as solar cells, generate a direct current due to their
principle of working.
This means that solar cells, a ached to the public grid, generate direct current, which is then inverted into alterna ng current and injected into the grid, and when a person wants to make use of his IT equipment, this device
draws alterna ng current out of the grid just to rec fy it into direct current again. It goes without saying that this
process of alterna ng and rec fying does not take place with an efficiency of 100%, but that in fact some energy
is lost during these conversions.
This raises ques ons whether it would be possible to skip the double conversion of energy, and instead deliver
the direct current generated by distributed sources straight ahead to the consumers. This means that it would be
necessary to install an apart grid in dwellings, this to conduct the direct current.
But, installing this extension of the exis ng grid also brings along some ques ons and problems. The economical
savings of installing this grid have to be compared to the installa on costs of the grid in order to get an idea of the
payback me. This can only take place if we consist of models using real info as input, such as energy usage of a
dwelling and par cularly DC usage, and genera on profiles of solar panels.
Next to this, a direct current grid is more difficult to secure, since the power is not self-ex nguishing due to the
lack of zero passage of current and voltage.
To summarize we can say that the objec ve of this work is to opt out whether it is economically interes ng and
technically feasible to install a DC grid in a dwelling.
iii
Inhoudsopgave
Pagina
1 Inleiding
1.1 Waarom gelijkspanning? .
1.2 Energieproblema ek . . .
1.3 Problemen elektriciteitsnet
1.4 Netvergoeding . . . . . .
1.5 Probleemstelling . . . . .
1.5.1 Onderzoeksvragen
1.5.2 Doelstellingen . .
1.6 Bedrijfsvoorstelling . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
1
1
2
3
4
5
5
5
6
.
.
.
.
.
.
.
.
7
7
7
7
8
10
11
11
12
3 Residen ële DC-ne en in de literatuur
3.1 Smart Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Literatuur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 Beveiliging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
13
14
15
4 Algemeen verbruik woning
4.1 Me ngen en analyses . . . . . . . . . . . . .
4.1.1 Verbruiksprofiel . . . . . . . . . . . .
4.1.2 PV-panelen . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Berekeningen . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1 Vermogenverloop . . . . . . . . . . .
4.2.2 Benodigd buffervermogen . . . . . .
4.3 DC-verbruikers . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.1 Eigenschappen . . . . . . . . . . . .
4.3.2 Rendement schakelende gelijkrichter
.
.
.
.
.
.
.
.
.
18
18
18
20
22
22
23
26
26
28
.
.
.
.
.
.
.
.
30
30
30
30
31
32
32
32
33
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2 Opbouw en componenten DC-net
2.1 Inleiding . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Opbouw en componenten . . . . . .
2.2.1 Topologie . . . . . . . . . . .
2.2.2 AC–DC-omvormer of voeding
2.2.3 DC-transformator . . . . . . .
2.2.4 Hernieuwbare energie . . . .
2.2.5 Buffersysteem . . . . . . . . .
2.2.6 Controle-orgaan . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5 DC-net
5.1 Technische opbouw DC-net . . . . . . . .
5.1.1 Keuze componenten . . . . . . .
5.1.2 Parameters . . . . . . . . . . . .
5.2 Simula es en analyses . . . . . . . . . .
5.2.1 Werkwijze . . . . . . . . . . . . .
5.2.2 Netconfigura es . . . . . . . . .
5.2.3 Gekozen parameters . . . . . . .
5.2.4 Analyse met gekozen parameters
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
iv
INHOUDSOPGAVE
5.3
5.4
5.2.5 Analyse met variërende parameters . . . . . .
5.2.6 Conclusies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Netvergoeding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.1 Implementa e in script . . . . . . . . . . . . .
5.3.2 Analyse met gekozen parameters . . . . . . .
5.3.3 Analyse met variërende parameters . . . . . .
5.3.4 Conclusies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ba erij-capaciteit en procentueel aandeel DC-verbruik
5.4.1 Elektrische verliezen . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2 Elektrische verliezen & netvergoeding . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
34
40
40
40
41
41
43
43
43
44
6 Conclusies
47
7 Toekoms g werk
48
Bijlage I
52
Bijlage II
59
v
Lijst van a or ngen
A
AC
AF
wisselspanning
absolute fout
D
DC
gelijkspanning
P
PCC
PQ
PV
Point of Common Coupling
Power Quality
fotovoltaïsche panelen
R
RF
rela eve fout
S
SG
Smart Grid
W
WKK
warmtekrachtkoppeling
vi
Lijst van tabellen
Pagina
1.1
Samenva ng van eigenschappen AC en DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
2.1
Gegevens van verschillende types ba erijen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
4.1
DC-verbruikers in huis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
5.1
5.2
5.3
5.4
Verlies en spanningsval in func e van kabelsec e en busspanning
Vergelijking verliezen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Resultaat met betere ba erij . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Behaalde resultaten met netvergoeding . . . . . . . . . . . . . .
31
33
38
41
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
vii
Lijst van figuren
Pagina
1.1
1.2
1.3
1.4
Stroom- en spanningsverloop DC . . . . . . . . .
Stroom- en spanningsverloop AC . . . . . . . . .
Schema sche voorstelling van verschillende omze
De Trias Energe ca . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
ngsstappen
. . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
1
1
3
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
Schema sche opbouw van een DC-net . .
Monopolaire netopbouw . . . . . . . . .
Bipolaire netopbouw . . . . . . . . . . .
De diodebrug in enkelfasige uitvoering . .
Opbouw van driefasige thyristorbrug . . .
Blokschema van de lineaire voeding . . .
Blokschema van de schakelende voeding .
Principe van een PWM-blokgolf . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7
8
8
9
9
10
10
11
3.1
3.2
3.3
3.4
Mogelijke implementa e DC-net . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mogelijke manieren van het aarden van een DC-net . . . . . . . .
Blokschema sche opbouw TN-topologie bij DC-net in woning . . .
Blokschema sche opbouw TT-topologie bij conven onele netuitba
. . .
. . .
. . .
ng .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
14
16
16
17
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
Opgemeten data in woning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Data ter beschikking gesteld door de VREG . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vergelijking tussen data van VREG en opgemeten data . . . . . . . . . .
Verloop opbrengst PV-park residen ële installa e . . . . . . . . . . . . .
Verloop vermogen over het net bij residen ële installa e . . . . . . . . .
Detail van verloop teruggestuurde energie in func e van buffervermogen
Vermogenverloop met en zonder buffer, en verloop van energie in buffer
Plot van het DC-verbruik gedurende één dag . . . . . . . . . . . . . . . .
AC-verbruik vs. DC-verbruik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Meetopstelling rendement van schakelende adapter . . . . . . . . . . .
Rendement schakelende voeding i.f.v. belas ng . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
19
19
20
21
23
25
26
27
28
28
29
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
5.13
5.14
Syntheseplot DC-net in maart, ba erij gebruikt voor AC- en DC-verbruik . . . . . . . . .
Jaarlijks verlies in func e van aandeel DC-verbruik in totaal verbruik . . . . . . . . . . .
Schema DC-net — Verklaring extra verliezen bij extra DC-vermogen . . . . . . . . . . .
Verlies in func e van extra procentueel DC-verbruik, zonder DC–DC-omvormer . . . . .
Jaarlijks verlies in func e van beschikbare ba erijcapaciteit . . . . . . . . . . . . . . . .
Jaarlijks verlies in func e van ba erijrendement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Jaarlijks verlies in func e van rendement AC–DC-omvormer . . . . . . . . . . . . . . .
Jaarlijks verlies in func e van rendement DC–DC-omvormer . . . . . . . . . . . . . . .
Jaarlijks verlies & netvergoeding in func e van aandeel DC-verbruik in totaal verbruik . .
Verschil in jaarlijkse kostprijs van AC-net en AC-net met ba erij ten opzichte van DC-net
Jaarlijks verlies & netvergoeding in func e van beschikbare ba erijcapaciteit . . . . . .
Verlies AC-net i.f.v. percentage DC en ba erijcapaciteit . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Verlies DC-net i.f.v. percentage DC en ba erijcapaciteit . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Verlies en netvergoeding AC-net i.f.v. percentage DC en ba erijcapaciteit . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
34
35
35
36
37
38
39
39
42
42
43
44
45
46
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
viii
LIJST VAN FIGUREN
5.15 Verlies en netvergoeding DC-net i.f.v. percentage DC en ba erijcapaciteit . . . . . . . . . . . . .
46
1
2
3
4
5
6
53
54
55
56
57
58
Opbrengstprofiel PV-installa e school gedurende volledig jaar . . . . . . .
Verloop vermogen over het net over volledig jaar . . . . . . . . . . . . . .
Verloop percentage teruggestuurde energie in func e van buffervermogen
Verloop gebufferd vermogen met buffer van 7,5 kWh . . . . . . . . . . . .
Vergelijking tussen vermogenverloop over PCC met en zonder buffer . . . .
Overzicht verbruik, opbrengst, buffer – AC & DC . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
ix
1
Inleiding
1.1 Waarom gelijkspanning?
Verschillende onmisbare producten uit de hedendaagse maatschappij, zoals de smartphone, de laptop en LEDverlich ng, werken intern op gelijkspanning (DC). Dit is elektrische spanning of stroom met een constante rich ng
(Figuur 1.1). Ook elektrische of hybride wagens beva en inwendig ba erijen die moeten opgeladen worden met
gelijkspanning. DC wordt verkregen door de wisselspanning (AC) in de adapter of voeding van het toestel om te
vormen; AC is de elektrische spanning die aangeboden wordt door het elektriciteitsnet en waarbij het signaal
periodiek wisselt van polariteit (Figuur 1.2). De omvorming van AC naar DC gebeurt niet met een rendement van
100%, waardoor onvermijdbare verliezen optreden.
DC - gelijkspanning
AC - wisselspanning
Figuur 1.1: Stroom- en spanningsverloop DC
Figuur 1.2: Stroom- en spanningsverloop AC
Ook het omgekeerde proces, de omze ng van DC naar AC, komt steeds meer voor: fotovoltaïsche panelen (PV)
wekken door hun fysische werking DC op. Bij koppeling van deze PV-panelen aan het net wordt deze gelijkspanning
door de omvormer geïnverteerd en op het wisselspanningsnet geplaatst. Ook bij deze omvorming is er sprake van
energieverlies.
Deze dubbele omze ng van AC naar DC en omgekeerd, schema sch weergegeven in Figuur 1.3, doet de vraag
rijzen of het niet beter zou zijn om naast het huidige AC-systeem ook een DC-net te implementeren in residen ële
installa es.
Figuur 1.3: Schema sche voorstelling van verschillende omze ngsstappen
Pro en contra Natuurlijk hee het gebruik van AC als gedistribueerde spanningsvorm voordelen ten opzichte
van het gebruik van DC. Het is zo dat AC-spanning makkelijk op en neer te transformeren is met behulp van een
transformator terwijl hier voor een DC-spanning complexe vermogenselektronica nodig is, en een een AC-stroom
is door de aanwezigheid van een natuurlijke nuldoorgang makkelijker te onderbreken dan DC.
1
HOOFDSTUK 1. INLEIDING
Het gebruik van DC kent daarentegen ook zijn voordelen, waarbij het eerste reeds genoemd werd, namelijk dat
meer en meer hedendaagse verbruikers en opwekkers een DC-spanning hanteren. Hernieuwbare energiebronnen
zullen dus met minder omze ngen te implementeren zijn, iets wat niet alleen geldt voor van nature DC-bronnen
zoals zonnepanelen, maar eveneens voor AC-bronnen met variabele frequen e zoals windmolens. Hierbij wordt
momenteel in bepaalde gevallen bij koppeling met het AC-net de spanning met variabele frequen e eerst gelijkgericht tot een DC-spanning alvorens de elektriciteit opnieuw te wisselrichten om aan het 50 Hz-net te kunnen
koppelen. Bij het aansluiten van deze bronnen moet vervolgens gesynchroniseerd te worden met het AC-net, iets
wat bij DC niet nodig is.
Verder hebben leidingen die gebruikt worden om DC te vervoeren een lagere impedan e dan die voor AC, door
de afwezigheid van parasitaire induc eve en capaci eve reactan e, waardoor minder distribu everliezen zullen
optreden.
Op basis van deze eigenschappen lijkt het interessant om de mogelijkheden van installa es op DC nader te bekijken. Een en ander wordt nog eens samengevat in Tabel 1.1.
Tabel 1.1: Samenva ng van eigenschappen AC en DC
Inwendige spanning van veel moderne verbruikers
Uitgangsspanning hernieuwbare energie
Geen induc eve en capaci eve weerstand in kabels
Geen reac eve energie
Geen synchronisa e nodig bij aansluiten
Eenvoudige wijze van transforma e
Eenvoudig te onderbreken door aanwezigheid nuldoorgang
AC
DC
8
8
8
8
8
4
4
4
4
4
4
4
8
8
1.2 Energieproblema ek
Sinds het “United Na ons Framework Conven on on Climate Change” in 1992 te Rio de Janeiro door 189 VNlanden werd ondertekend [1], is de klimaatverandering een hot topic geworden. Het doel van dit verdrag luidt als
volgt: “Het stabiliseren van de concentra e van broeikasgassen in de atmosfeer op een zodanig niveau, dat een
gevaarlijke menselijke invloed op het klimaat wordt voorkomen.”
Het “Kyotoprotocol”, opgesteld in 1997 en ingegaan in 2005, volgde het Klimaatverdrag op. 55 landen die in 1990
samen 55% van de wereldwijde CO2 -uitstoot betekenden verbonden zich hiermee tot een vermindering van de
uitstoot van broeikasgassen [2]. De ondersteunende landen moesten tussen 2008 en 2012 hun uitstoot van CO2 en
andere broeikasgassen verminderen met gemiddeld 5,2%. Het precieze reduc epercentage varieerde van land tot
land, a ankelijk van de economische kracht per na e. Met dit protocol werd ook de emissiehandel, het verkopen
van rechten tot uitstoot van CO2 , NOx en andere broeikasgassen, ingevoerd. Het Kyotoprotocol werd jdens de
“Klimaatconferen e Doha 2012” verlengd tot 2020.
De Europese Unie op haar beurt hee in 2007 de zogenaamde 20-20-20 doelstellingen ontwikkeld [3]. Deze houden in dat tegen 2020 de uitstoot van CO2 met 20% moet dalen; het energieverbruik met 20% moet verminderen
en het aandeel hernieuwbare energie met 20% moet s jgen ten opzichte van het niveau in 1990.
Trias Energe ca Naast de klimaatverandering is de eindigheid van fossiele brandstoffen een grondige reden om
verstandiger om te gaan met elektriciteit. De manier van elektriciteitsopwekking op vandaag is namelijk in hoge
mate a ankelijk van de voorraad fossiele brandstoffen. Om tegemoet te komen aan deze problemen moet dus
enerzijds gewerkt worden aan het energiegebruik, en anderzijds aan de produc e van elektriciteit. Dit is ook het
doel van de Trias Energe ca (Figuur 1.4), een concept ontwikkeld door de TU Del [4, 5]. Deze driehoek splitst het
2
HOOFDSTUK 1. INLEIDING
antwoord op het energievraagstuk op in drie delen, waarbij elk voorafgaand deel prioriteit hee op het volgende.
Figuur 1.4 toont dat er vooral gestreefd moet worden naar een beperking in energievraag, door onder andere het
gebruik van efficiënte apparaten en het beperken van de verliezen jdens transport en distribu e.
Figuur 1.4: De Trias Energe ca [6]
Indien de eerste stap van de Trias Energe ca zorgvuldig werd uitgevoerd, is de tweede doelstelling eenvoudiger te
behalen. Deze tweede stap houdt in dat het energiegebruik dat niet verder beperkt kan worden zoveel als mogelijk
uit hernieuwbare bronnen, zoals zonne- of windenergie, gehaald moet worden.
Na het beperken van de energievraag en het aanleveren vanuit hernieuwbare bronnen moet het resterende verbruik gehaald worden uit fossiele bronnen, dit zo schoon mogelijk. Hierbij is het zeer belangrijk dat rekening gehouden wordt met verschillende variabelen, zoals bijvoorbeeld de milieu-impact van de gebruikte bron en het
rendement van de installa e. Zo is de CO2 -uitstoot van een steenkoolcentrale gemiddeld gezien hoger dan die
van een centrale die werkt op aardgas, en behaalt een STEG-centrale een hoger rendement dan een klassieke
centrale.
Deze thesis sluit aan bij Stappen 1 en 2 van de Trias Energe ca. Door een DC-net in een woning te implementeren
hopen we enerzijds dat de hoeveelheid energieverliezen in de woning beperkt zullen worden door het uitsluiten
van overbodige energie-omvormingen (Stap 1) , en anderzijds zou de implementa e van hernieuwbare energiebronnen eenvoudiger moeten kunnen geschieden aan een DC-net, Stap 2 van de Trias Energe ca.
1.3 Problemen elektriciteitsnet
Het energielandschap onderging de laatste jaren grote veranderingen: de centrale verwarming die vroeger werkte
op stookolie wordt vervangen door een warmtepomp die elektriciteit verbruikt, auto’s op benzine of diesel worden
elektrische auto’s… Met deze veranderingen kent het elektriciteitsnet meer en meer belas ng.
Het Belgisch elektriciteitsnet werd opgebouwd in een jd waarin alle elektriciteit centraal, dus in grote energiecentrales, opgewekt werd en had bijgevolg als doel grote hoeveelheden, op één plaats geïnjecteerde elektriciteit
te verdelen. Nu roepen verscheidene ac egroepen echter meer en meer op om kerncentrales in België te ontmantelen en over te stappen op hernieuwbare energieproduc e. Deze hernieuwbare energieproduc e gebeurt
grotendeels decentraal, waarbij op verschillende loca es een kleine hoeveelheid energie geïnjecteerd wordt in
het net. Deze nieuwe manier van energie-injec e kan in een net ontworpen voor centrale produc e voor grote
problemen zorgen, zoals spanningsverhogingen [7].
Een bijkomend probleem waarmee hernieuwbare energie te kampen hee , is de niet-simultaneïteit tussen het
verbruik en de opwekking, en de oncontroleerbaarheid en vola liteit van de energieproduc e. Zo is het jds p van
produc e niet steeds het moment waarop er vraag naar energie is: ’s avonds en ’s nachts is er meer energie nodig
voor bijvoorbeeld verlich ng dan overdag, maar PV-panelen zullen ’s middags het meeste energie opwekken.
Aangezien elektriciteit moet worden verbruikt op het moment dat het wordt opgewekt kan er een onbalans op
het net ontstaan die het net instabiel maakt en ervoor kan zorgen dat energie gedumpt moet worden in het
3
HOOFDSTUK 1. INLEIDING
buitenland. Het kan zijn dat energie later terug duurder vanuit het buitenland moet worden geïmporteerd, een
proces dat uiteindelijk leidt tot hogere energieprijzen.
Het is duidelijk dat aan dergelijk net, gevoed vanuit decentrale produc e, een regeling dient toegevoegd te worden
die met behulp van bronnen en buffers het net ontlast. Deze regeling kan bereikt worden dankzij de implementa e
van het Smart Grid (SG) (Hoofdstuk 3.1).
1.4 Netvergoeding
In dit werk wordt rekening gehouden met de kans dat in de toekomst eventueel een netvergoeding in voege zal
treden in België. Dit zou ervoor zorgen dat par culieren die eigen energie opwekken het openbare net niet langer
ongestra zouden kunnen gebruiken als jdelijke buffer, maar dat de netbeheerders hen hiervoor kunnen beboeten. De aanwezigheid van een netvergoeding kan het implementeren van een ba erij in huis verantwoorden,
aangezien deze ervoor zal zorgen dat overdag opgewekte energie uit de zonnepanelen ’s avonds en ’s nachts in
huis verbruikt kan worden, dus zonder dat deze geïnjecteerd werd in het net.
Verleden in België
De netvergoeding was een taks die in op 1 januari 2013 ingevoerd werd in België door de Commissie voor de Regulering van de Elektriciteit en het Gas (CREG), bedoeld om eigenaars van zonnepanelen te laten bijdragen voor het
gebruik van het elektriciteitsnet [8–10]. Zonder de netvergoeding betalen par culieren met een terugdraaiende
teller weinig tot niets voor het gebruik van het net, terwijl ze wel recht hebben op groenestroomcer ficaten en
terwijl woningen zonder zonnepanelen wel via een taks het gebruik van het net betalen. De verschuldigde taks
wordt namelijk berekend op basis van het totaal afgenomen vermogen op het einde van het jaar.
De netvergoeding wou deze discrimina e, die in feite een soort van omgekeerd Robin Hood-effect hee , wegwerken. Dit wil zeggen dat vermogende mensen, die het zich kunnen permi eren om zonnepanelen te installeren, via
de groenestroomcer ficaten onrechtstreeks geld krijgen van minder vermogende mensen die zich deze installa e
niet kunnen permi eren. Dit is geen juiste situa e.
Het Hof van Beroep vernie gde op 27 november 2013 de beslissing van de CREG en scha e zo de netvergoeding
terug af. Alle reeds geïnde bedragen werden terugbetaald aan de klanten. Het arrest bestond uit drie luiken:
• de aanrekening van een netvergoeding is een onwe ge wijziging van de structuur van het ne arief;
• gelijkheidsbeginsel wordt geschonden, aangezien eigenaars van grote en kleine installa es verschillend worden behandeld;
• de elektriciteit die een kleine par culier op het net zet, kan niet zomaar vergeleken worden met de elektriciteit die een grote energieleverancier levert.
De toekomst zal uitwijzen hoe dit item verder zal evolueren. Wanneer gekeken wordt naar bijvoorbeeld Duitsland
dan zien we dat daar energie die door de klant aan de leverancier verkocht wordt (geïnjecteerde energie) goedkoper is dan energie die door de leverancier aan de klant geleverd wordt. Het is dus niet interessant om overdag
de overschot aan energie aan de leverancier te verkopen en deze ’s nachts opnieuw zelf aan te kopen.
In België werd de netvergoeding, a ankelijk van de plaats waar elektriciteit on rokken en geïnjecteerd werd, of
forfaitair bepaald, of bepaald aan de hand van het jaarlijks geïnjecteerd vermogen. Voor de meeste par culieren
kwam de forfaitaire bepaling goedkoper uit, aangezien de simultaneïteit van verbruik en opwekking zeer laag is.
Indien deze echter hoog lag was het interessanter om de netvergoeding te laten bepalen op basis van wat effec ef
geïnjecteerd werd, dit aan een waarde van gemiddeld 9,7 eurocent per geïnjecteerde kWh [11].
4
HOOFDSTUK 1. INLEIDING
1.5 Probleemstelling
“Is de implementa e van een residen eel DC-net haalbaar en economisch interessant?”
Een residen eel DC-net kan niet zonder meer geïnstalleerd worden. Eerst en vooral moet meer kennis opgedaan
worden over hoe een dergelijk systeem zich zal gedragen, welke buffers voorzien moeten worden, hoe controle
en beveiliging aangepakt zullen worden etc. Het is belangrijk te weten hoeveel en op welke momenten gezinnen
energie verbruiken, net als hoeveel en wanneer hernieuwbare bronnen energie produceren. Met behulp van deze
gegevens wordt onderzocht of een residen ële installa e zich kan gedragen als constante verbruiker naar het net
toe.
Idealiter komt dit erop neer dat de woning voorzien wordt van een accumulator en een constant basisvermogen
afneemt van het net. Voor piekverbruik zal vervolgens de ba erijbank aangesproken worden. Op die manier wordt
het net niet extra belast op typische piekmomenten (bijvoorbeeld ’s middags wanneer de kookfornuizen aangezet
worden) en is het eenvoudiger voorspellingen te doen om het net stabiel te houden.
Er kan ook onderzocht worden of de profielen voor verbruik en produc e meer op elkaar afgestemd kunnen
worden, iets wat bijvoorbeeld gerealiseerd kan worden door de wasmachine over de middag te laten werken,
terwijl de zonnepanelen volop produceren.
1.5.1 Onderzoeksvragen
Welke van de bestaande topologieën zal gebruikt worden? Op welke spanning wordt gewerkt? Op welke manier
wordt de koppeling met het AC-net gerealiseerd? En hoe zit het met de beveiliging van dergelijk systeem? Dit
zijn enkele technische vraagstukken die goed doordacht zullen moeten worden om een performant, rendabel,
gebruiksvriendelijk en veilig systeem te bekomen.
De belangrijkste conclusie uit dit volledige onderzoek zal moeten zijn of dergelijk systeem economische voordelen
kan bieden. Hoe zit het met de aangesloten toestellen? Wat is de kost om een bestaande installa e om te bouwen
tot een nieuwe DC-installa e? En wat is de meerprijs van een nieuwbouw met AC- en DC-voorziening in plaats
van een installa e enkel uitgerust met AC? In hoeveel jaar is de meerprijs terugverdiend?
1.5.2 Doelstellingen
• Uitvoeren van een literatuurstudie die een algemeen beeld schept van welke systemen reeds bedacht, of
zelfs al werkend zijn;
• ontwerpen van de opbouw van systeem en beveiliging;
• achterhalen hoe het verbruiksprofiel van een gemiddeld gezin eruit ziet en wat het opbrengstprofiel van
zonnepanelen is;
• berekenen welke buffer benodigd zal zijn om het net te ontlasten en om in een later stadium eventueel
ona ankelijk van het net te kunnen werken;
• onderzoeken of een DC-net een noemenswaardige besparing van primaire energie kan betekenen;
• invloed is van de implementa e van een buffer op de eventueel te betalen netvergoeding bepalen;
• economisch analyseren van financiële haalbaarheid en payback- me;
• op prak sche wijze de theore sche resultaten verifiëren.
Het onderzoek naar DC-ne en is geen onderzoek dat afgerond kan worden binnen de termijn van één masterthesis, gezien het een zeer complex gegeven betre . Hierdoor bestaat de kans dat bepaalde doelstellingen niet bereikt
zullen worden gedurende dit werk, wat zich zal uiten in een apart hoofdstuk “Toekoms g werk” (Hoofdstuk 7).
5
HOOFDSTUK 1. INLEIDING
Ook kan een prak sche controle niet ontbreken bij een werk van deze omvang, hiervoor zijn echter bepaalde
componenten onontbeerlijk.
1.6 Bedrijfsvoorstelling
Bij het opmaken van deze thesis werd hulp geboden door het team van Lemcko. Lemcko is een onderzoeksgroep
voor energie en Power Quality (PQ), die verbonden is aan de Universiteit Gent campus Kortrijk. Het bedrijf werd
in 1998 opgericht door prof. Jan Desmet, toen nog als onderdeel van de Provinciale Industriële Hogeschool, die
later de naam Howest kreeg en in 2013 omgedoopt werd tot UGent.
De focus ligt op onderzoek naar PQ, decentrale opwekking en energie-efficiën e, maar daarnaast worden ook
dienstverlening aan de industrie en opleidingen aan par culieren en industrie aangeboden.
6
2
Opbouw en componenten DC-net
2.1 Inleiding
De bedoeling van dit werk is om de technische aspecten en economische haalbaarheid te bestuderen van de implementa e van een residen eel DC-net. Zoals reeds aangehaald in Hoofdstuk 1.5 kan deze implementa e niet
zonder meer gerealiseerd worden, maar moeten er aanpassingen doorgevoerd worden aan het huidige net. Om
het elektriciteitsnet te ontlasten is het nodig ervoor te zorgen dat er zo weinig mogelijk vermogen vloeit van de
residen ële installa e naar het bestaande publieke net en vice versa [12]. Hierdoor wordt de implementa e en
controle van verbruikers, buffers en hernieuwbare bronnen noodzakelijk, die geregeld zullen worden met behulp
van een SG. Een mogelijke configura e van een DC-net wordt weergegeven in Figuur 2.1. Dit schema toont hoe het
tradi onele net (zwart op de figuur) en de DC-bus (blauw op de figuur) van elkaar gescheiden worden door een
AC–DC-omvormer. Verder worden nog verschillende andere componenten gebruikt, deze worden kort toegelicht.
AC
ACverbruik
DC
DCverbruik
PV
Buffer
Woning
Figuur 2.1: Schema sche opbouw van een DC-net
2.2 Opbouw en componenten
Het Belgisch net voorziet ons van een wisselspanning van 230 V en 50 Hz. Enkele componenten zijn onmisbaar
om van deze wisselspanning naar een DC-spanning over te gaan. De keuze van deze componenten zal ertoe leiden
dat meer of minder controle over het DC-net mogelijk is, met ook een verschil in aankoop- en werkingskosten en
verliezen, meer of minder invloed op het AC-net, mogelijkheid tot bidirec onele werking, variabele DC-spanning
en een galvanische scheiding uit veiligheidsoverwegingen en voor het beperken van de invloed van een kortslui ng
in het aangekoppelde net [13].
2.2.1 Topologie
Er bestaan verschillende mogelijke manieren waarop een DC-net opgebouwd kan worden [14]. Deze worden in
wat volgt kort geschetst.
7
HOOFDSTUK 2. OPBOUW EN COMPONENTEN DC-NET
Monopolair DC-net
Het monopolair DC-net (Figuur 2.2) is opgebouwd uit één ac eve geleider en heef een terugkeer via een metallische verbinding of via de aarde. Terugkeer via aarde hee voordelen naar kostprijs van materiaal toe, maar is
verboden in bepaalde gebieden. In dit geval moet de metallische terugkeerleiding gebruikt worden.
Bij een monopolaire netstructuur kunnen verbruikers slechts aan één poten aal beves gd worden, namelijk die
tussen de posi eve en de neutrale geleider (of de aarde).
1f - 230 V
+
N
1f - 230 V
U1
U1
DC-last
DC-last
+
Figuur 2.2: Monopolaire netopbouw
N
U1
1f - 230 V
U1
+
Bipolair DC-net
N
DC-last één met posi
DC-last
De bipolaire structuur (Figuur 2.3) gebruikt twee ac- eve geleiders,
eve en één met nega eve potenaal ten opzichte van een derde neutrale geleider. Het voordeel van deze topologie
is dat beide ac eve geleiders
U2
U1
ona ankelijk van elkaar kunnen werken zodat lasten aan verschillende spanningsniveaus aangesloten kunnen
worden.
DC-last
DC-last
1f - 230 V
+
N
U1
U2
DC-last
DC-last
Figuur 2.3: Bipolaire netopbouw
2.2.2 AC–DC-omvormer of voeding
Zoals reeds vermeld zal de 50 Hz wisselspanning die uit het openbaar elektriciteitsnet komt eerst en vooral moeten
omgevormd worden naar een gelijkspanning om deze aan een DC-verbruiker of de DC-bus te kunnen leveren.
De eenvoudigste manier om van AC naar DC over te gaan is met behulp van een diodebrug. Deze gelijkrichters
bestaan in enkelfasige (Figuur 2.4) en in driefasige uitvoering. Een voordeel van deze methode is dat er weinig
componenten nodig zijn, dus er bestaat een lage kans op falen. Nadeel van de diodebrug is dat niets geregeld kan
worden: de enige DC-spanning die met een diodebrug bereikt kan worden is de topwaarde van de AC-spanning,
8
HOOFDSTUK 2. OPBOUW EN COMPONENTEN DC-NET
indien er een condensator met voldoende grote capaciteit geïnstalleerd wordt. Verder kan de diodebrug enkel
wisselspanning omze en naar gelijkspanning, de omgekeerde werking is niet mogelijk.
De diodebrug in zijn zuivere vorm kan met extra func es worden uitgebreid door er bijvoorbeeld een buck- of een
boost-convertor aan te koppelen, wat respec evelijk zal zorgen voor de mogelijkheid tot het verlagen of verhogen
van de DC-spanning. Ook Power Factor Correc on (PFC) behoort tot de mogelijkheden, wat zal zorgen voor een
kleinere reac eve component in de on rokken stroom.
+
DC-output
AC-input
-
Figuur 2.4: De diodebrug in enkelfasige uitvoering
Bidirec onele werking Om bidirec onele werking mogelijk te maken moet een meer geavanceerde omvormer
gekozen worden, bijvoorbeeld een thyristorbrug [15]. De opbouw van een thyristorbrug (Figuur 2.5) lijkt op het
eerste zicht gelijk aan die van een gewone diodebrug, het verschil in werking is dat een thyristor niet automa sch
begint te geleiden wanneer de spanning aan de anode hoger is dan die aan de kathode, maar dat een thyristor
hiernaast ook nog een extern signaal verwacht op zijn gate. Op die manier is spanningskeuze mogelijk. Het is
eveneens mogelijk om gelijkspanning om te vormen tot wisselspanning.
Ook andere, meer geavanceerde bidirec onele gelijkrichters zijn verkrijgbaar, deze worden niet besproken in het
kader van dit document.
Figuur 2.5: Opbouw van driefasige thyristorbrug
In de prak jk worden eigenlijk twee types voedingen of gelijkrichters gebruikt, namelijk lineaire en schakelende
voedingen [16–18]. Van een goede voeding wordt verwacht dat hij een stabiele uitgangsspanning levert en daarnaast een hoog rendement bezit.
9
HOOFDSTUK 2. OPBOUW EN COMPONENTEN DC-NET
Lineaire voeding
De lineaire voeding in zijn eenvoudigste bouwvorm kwam reeds aan bod in Figuur 2.4. Deze gelijkrichter wordt
normaal gezien nog uitgerust met transformator om naar de gewenste spanning over te gaan, en een condensator of een zener-diode om een stabiele gelijkspanning te bekomen (Figuur 2.6). Een lineaire voeding bereikt een
rendement van slechts 30 tot 40% [16], en kan niet overweg met een variërende ingangsspanning aangezien een
vaste transforma everhouding gebruikt wordt.
Figuur 2.6: Blokschema van de lineaire voeding
Schakelende voeding
De schakelende voeding (Switched Mode Power Supply, en.) is complexer van opbouw dan de lineaire voeding,
zoals te zien op Figuur 2.7. Zo wordt de uitgangsspanning geregeld door een pulse width modula on-blok, waarbij de uitgangsspanning en bijgevolg de stroom die uit de voeding komt bepaald wordt door de pulsbreedte en
snelheid van elkaar opvolgende pulsen (Figuur 2.8).
In feite wordt de voeding enkel in- of uitgeschakeld, en bestaat er dus geen tussenstand. Hierdoor is de efficiën e
een stuk hoger dan bij lineaire voedingen, deze kan 70 - 95% bedragen [16]. Dit rendement werd eveneens opgemeten in het kader van dit werk, waarbij een maximaal rendement van 85% bekomen werd (zie Hoofdstuk 4.3.2).
Verder is een variërende ingangsspanning geen probleem, bij een verhoging van de ingangsspanning wordt de
inschakel jd korter waardoor een gelijke uitgangsspanning bereikt wordt.
Figuur 2.7: Blokschema van de schakelende voeding
2.2.3 DC-transformator
Het is niet met zekerheid te zeggen dat de beschikbare DC-bronnen en -belas ngen eenzelfde spanning zullen
aanbieden of benodigen. De implementa e van een vermogenelektronische transformator die DC-spanningen
om kan ze en zal in geval van een verschillende benodigde spanning noodzakelijk zijn. Voorbeelden van DCtransformatoren zijn onder andere de buck-transformator, waarbij de uitgangsspanning kleiner gemaakt wordt
dan de ingangsspanning, de boost-transformator die de ingangsspanning naar boven kan boosten, en de buckboost-transformator die beide bewerkingen uit kan voeren.
10
HOOFDSTUK 2. OPBOUW EN COMPONENTEN DC-NET
Figuur 2.8: Principe van een PWM-blokgolf
2.2.4 Hernieuwbare energie
Zoals reeds aangehaald in Hoofdstuk 1.2 wordt de implementa e van hernieuwbare energie in het elektriciteitsnet
de komende jaren steeds belangrijker, en kan deze implementa e in bepaalde gevallen op eenvoudiger wijze
gebeuren in een DC-net dan in een AC-net. Hernieuwbare energie is bijgevolg geen vereist onderdeel van het DCnet, maar kan bijvoorbeeld in een later stadium helpen bij het overbruggen van periodes waarin het net afwezig
is, door het implementeren van de mogelijkheid om de woning te laten omschakelen naar eilandwerking. Verder
draagt hernieuwbare energie ook zijn steentje bij tot het behalen van de doelstellingen van de Trias Energe ca
(Figuur 1.4).
Algemeen gekende voorbeelden van hernieuwbare energiesystemen zijn onder andere PV-panelen, windturbines
en brandstofcellen.
2.2.5 Buffersysteem
Evenmin noodzakelijk maar evenzeer interessant indien (vola ele) hernieuwbare energiebronnen aan het net zijn
gekoppeld (zie Hoofdstuk 4.2.1) is het installeren van een buffersysteem aan het DC-net. Op die manier wordt
het, indien de woning in eilandwerking kan func oneren, mogelijk om langere periodes zonder net en hernieuwbare energie te overbruggen. Daarnaast zullen buffers ertoe bijdragen om het net niet te sterk te belasten, dus
zorgen voor een kleinere verplaatsing van energie over het Point of Common Coupling (PCC) [12]. Dit gebeurt
door opbrengstpieken van bijvoorbeeld de PV-installa e niet rechtstreeks aan het net aan te bieden, maar intern
te bufferen om later zelf te gebruiken in de woning. Dit zal de prijs van een eventuele netvergoeding verlagen
aangezien er minder vermogen teruggestuurd wordt naar het net (Hoofdstuk 1.4).
Onder buffersystemen wordt niet enkel de ba erijbank verstaan, ook ultracondensatoren kunnen dienen als buffer. Minder voor de hand liggende systemen zijn het bufferen van energie in vliegwielen, gecomprimeerde lucht,
waterstof en pompcentrales zoals bijvoorbeeld de centrale rond de watervallen van Coo.
Ba erijen
Ba erijen worden reeds honderden jaren gebruikt om op kleinschalig niveau energie op te slaan en zijn daardoor
zeer goed ingeburgerd. Ba erijbanken zijn modulair, s l, geven geen emissies af en zijn verkrijgbaar van zeer kleine
vermogens tot verschillende MWh.
Een ba erijsysteem gekoppeld aan een DC-net bestaat uit een ba erijbank, een controlesysteem, een beveiligingscircuit en eventueel een DC–DC-omvormer. De ba erijbank bestaat uit verschillende ba erijen die in serie
11
HOOFDSTUK 2. OPBOUW EN COMPONENTEN DC-NET
of parallel gekoppeld kunnen zijn, a ankelijk van de vereiste stroom of spanning. Er bestaan verschillende types ba erijen, waaronder de loodaccu die al sinds de 19e eeuw bestaat, en andere types die verbeterd zijn naar
vermogensdichtheid, levensduur of efficiën e.
In Tabel 2.1 [19–25] worden voor verschillende types ba erijen de belangrijkste parameters weergegeven. De
efficiën e maakt duidelijk dat bij bepaalde types ba erijen slechts 50% van het aangeboden laadvermogen terug
afgegeven kan worden. Ook de levensduur is een belangrijke parameter, deze wordt uitgedrukt in aantal volledige
laadcycli alvorens het ba erijvermogen terugvalt op 80% van het origineel vermogen.
Tabel 2.1: Gegevens van verschillende types ba erijen
Naam
Nikkel-IJzer (NiFe)
Ni-metaalhydride (NiMH)
Loodaccu (Pb)
Lithium-ion (Li-ion)
Li-ion-polymeer (Li-Po)
Vermogen [W/kg]
Energie [Wh/kg]
Efficiën e [%]
Levensduur [cycli]
Prijs [€/Wh]
100
250 - 1000
180
250 -1800
3000
30 - 60
60 - 120
30 - 60
100 - 265
130 - 200
55 - 85
70 - 90
50 - 80
80 - 90
70 - 90
2000
500 - 1000
500 - 1000
400 - 1200
1200
0,11 - 0,49
0,27
0,22
0,29
0,29
Vehicle to Grid Het concept Vehicle to Grid kan hierbij vermeld worden, aangezien dit in wezen een manier
van buffering met behulp van ba erijen is. In dit concept wordt uitgegaan van een toekoms ge situa e waarbij
veel elektrische voertuigen aangesloten zijn aan het net. De inwendige ba erij van deze voertuigen kan dan door
een intelligent systeem opgeladen worden jdens periodes van lage netbelas ng en de opgeslagen energie terug
afgeven op momenten dat het net zwaar belast wordt. Op deze manier worden extreme belas ngsitua es geminimaliseerd en kunnen deze voertuigen helpen bij het stabiel houden van het net. Bij dit concept stellen zich
echter momenteel nog de nodige vragen op vlak van de beschikbaarheid van elektrische auto’s en de efficiën e
van het omvormen.
Ultracondensatoren
In tegenstelling tot ba erijen werken ultracondensatoren of ultracaps niet met een elektrochemisch maar een
elektrisch proces, wat grote voordelen hee op vlak van aantal mogelijke cycli: ze hebben een quasi-oneindige
levensduur [26]. Ze kunnen sneller hun vermogen afgeven, maar de huidige genera e kent vooralsnog een kleinere
energiedichtheid dan ba erijen, waardoor ze minder vermogen kunnen opslaan. Verder kunnen ultracaps binnen
een jdsbestek van enkele seconden tot hooguit minuten volledig opgeladen worden.
Ultracaps verschillen van gewone condensatoren in het feit dat poreus koolstof gebruikt wordt voor de elektroden om zo het werkbaar oppervlak te maximaliseren. Op die manier zijn condensatorwaarden tot enkele Farads
haalbaar.
2.2.6 Controle-orgaan
Een performant controle-orgaan zal noodzakelijk zijn om ervoor te zorgen dat de voorgestelde componenten op de
gewenste manier interageren. Om dit te bereiken moet het controle-orgaan ten allen jde kunnen beschikken over
real- me informa e van alle componenten die aangesloten zijn, dus een bidirec onele gegevensverbinding tussen
de componenten (al dan niet draadloos) dringt zich op. Dit wil zeggen dat het controle-orgaan zowel bevelen
kan sturen als informa e kan ontvangen van de aangesloten toestellen. Dit zal het net een zekere intelligen e
bezorgen, waardoor een SG ontstaat (Hoofdstuk 3.1).
12
3
Residen ële DC-ne en in de literatuur
In de onderzoeksliteratuur is veel onderzoek naar zowel de haalbaarheid als de mogelijke winst, alsook geavanceerde controle en beveiligingsmethoden van residen ële DC-ne en reeds uitgevoerd.
Bij het implementeren van een DC-net wordt vaak teruggegrepen naar de term Smart Grid, dit begrip wordt eerst
verklaard.
3.1 Smart Grid
Het zogenaamde Smart Grid is een belangrijke parameter bij het bereiken van een func onerend “net van de
toekomst”, een net dat meer gericht is op decentrale produc e en waarvan de gebruikers helpen bij de stabilisa e.
Alvorens over te gaan naar defini es omtrent het SG wordt eerst een kort overzicht gegeven van hoe het huidige
net eruit ziet.
Dit tradi onele net wordt getypeerd door onder andere [27]:
• produc e voornamelijk centraal en gekoppeld aan hoogspanningsne en;
• vrijwel geen flexibele verbruikers;
• sta sche bedrijfssitua e;
• geen kennis over individuele verbruikers;
• vast, vooropgesteld tarief.
Deze tradi onele ne en beantwoorden niet meer aan het dras sch veranderende energielandschap. Stelselma g
wordt overgegaan naar het zogenaamde net van de toekomst, het SG. De precieze defini e van een SG veroorzaakt
wat onenigheid, maar een algemene omschrijving kan gegeven worden als volgt:
(…) infrastructuren voor elektriciteit, gas en warmte, waaraan ICT-systemen zijn toegevoegd voor het
meten van energiestromen met toepassingen voor het aansturen en regelen van consump e en produc e van energie. Ze verzamelen informa e die wordt gebracht naar plaatsen waar deze verder
verwerkt kan worden, zodat er ook communica e mogelijk is met allerlei randapparatuur en toepassingen bij energiepar jen [28].
Het is dus een elektriciteitsnetwerk dat geavanceerde digitale technologieën implementeert om vraag en aanbod
van energie-opwekkers en eindgebruikers met elkaar in evenwicht te brengen [29]. Het net is betrouwbaarder,
goedkoper en energievriendelijker door onder andere het hanteren van flexibele tarieven en de controle van
duurzame bronnen en flexibele belas ngen te op maliseren. Prak sch gezien komt het erop neer dat bijvoorbeeld
elektrische voertuigen kunnen gebruikt worden als jdelijke energiebuffer, of dat een wasmachine zelf bepaalt
wanneer hij zijn wasprogramma start, op basis van de ogenblikkelijke energieprijzen en andere factoren. Deze
nieuwe manier van aanpak wordt verwezenlijkt door te voorzien in een informa estroom tussen de verschillende
toestellen en opwekkers [20].
13
HOOFDSTUK 3. RESIDENTIËLE DC-NETTEN IN DE LITERATUUR
De eigenschappen van het SG kunnen als volgt samengevat worden [14, 20, 27, 30, 31]:
• consumenten helpen mee met het balanceren van vraag en aanbod en worden beter geïnformeerd;
• pieken en dalen in het momentele energieverbruik worden weggewerkt;
• naast centrale produc e, gekoppeld aan het hoogspanningsnet, is er ook een decentrale produc e, gekoppeld aan het laagspanningsnet;
• minder onderbrekingen van het net door mogelijkheid tot zelfevalua e en foutopsporing en door onderscheiden van kri sche belas ngen.
3.2 Literatuur
Er zijn verschillende mogelijke topologieën mogelijk voor een DC-net. Er kan bijvoorbeeld gewerkt worden met
een gelijkrichter die zorgt voor drie DC-spanningen, namelijk 20 V, 230 V en 325 V [32]. Deze worden bereikt door
het koppelen van DC–DC-omvormers aan een DC-bus die een spanning van 600 V bezit. Deze 600 V is een spanning
die door een PFC gelijkrichter aan een driefasig net bereikt en constant gehouden kan worden.
Hierbij wordt de 20 V gebruikt voor kleine apparatuur; de 230 V voor Ohmse lasten (aangezien 230 V ook de
RMS-waarde is van het huidige AC-net); en is 325 V geschikt voor verwarmingstoepassingen (aangezien 325 V
gelijk is aan de piekspanning van het huidige AC-net). Nu kunnen, a ankelijk van de gewenste aanpassingen aan
de bestaande installa e, slechts één, twee of de drie spanningen geïntegreerd worden in een installa e. Indien
ervoor gekozen wordt om de drie spanningen te integreren bekomen we een installa e die er schema sch uitziet
zoals op Figuur 3.1.
Hierbij is het belangrijk op te merken dat dankzij de spanning van 20 V de huidige overvloed aan kleine gelijkrichters, en het hiermee gepaarde energieverlies, zal verdwijnen. Uit deze studie blijkt dat de toenmalige genera e
commercieel beschikbare gelijkrichters een te laag rendement had, waardoor de implementa e van residen ële
DC geen winst opleverde.
De huidige genera e staat op dat vlak al een stuk verder, op vandaag kan een omvormer met hoge efficiën e in
een DC-net zorgen voor een reduc e van de energieverliezen van ongeveer 32% naar 10% [33].
Figuur 3.1: Mogelijke implementa e DC-net [32]
14
HOOFDSTUK 3. RESIDENTIËLE DC-NETTEN IN DE LITERATUUR
Later onderzoek naar de mogelijkheid om te werken met verschillende spanningsniveaus toont dat grote winsten mogelijk zijn voor de residen ële installa e indien vanuit het distribu enet reeds een DC-spanning op 750 V
voorzien wordt [34]. De keuze voor 750 V wordt niet verantwoord, maar dit is een hoge spanning die bij grote
verbruikers zoals een elektrische verwarming zal resulteren in een lagere stroom, waardoor de jouleverliezen
kwadra sch verminderen.
Indien verwarming nu gevoed wordt op 750 VDC, DC-verbruikers op 220 VDC en verbruikers die niet overweg
kunnen met DC-spanning op 230 VAC, kunnen de verliezen met 71% verminderd worden ten opzichte van het tradi onele AC-net. Ook de con nuïteit zal gevoelig omhoog gaan dankzij het gebruik van een warmtekrachtkoppeling (WKK), zonnepanelen, buffers en een interface die kan schakelen tussen netgekoppeld- en eilandbedrijf [35].
Experimentele tests ondersteunen de theorie, namelijk een TL-lamp, een spaarlamp, een computer en een koffiezetapparaat (typische kantoorapplica es) blijken zonder nodige aanpassingen perfect met DC-spanning overweg
te kunnen, en ook valt bijvoorbeeld de computer niet uit bij een spanningsdip indien buffering voorzien wordt [13].
Hierbij wordt niet vermeld of het al dan niet over toestellen met een aangepaste voeding gaat.
Er wordt opgemerkt dat de huidige genera e schakelaars voorzien is om AC-stromen te schakelen, en dat deze
moeite kunnen hebben met DC-stromen [34]. Dit komt door de afwezigheid van een nuldoorgang bij een DCstroom, waardoor de schakelaar bij het onderbreken van de stroom niet geholpen wordt door deze natuurlijke
eigenschap van het signaal.
Uit me ngen in verschillende Vlaamse woningen blijkt dat gemiddeld gezien een woning voorzien van zonnepanelen en een buffer bepaalde maanden van het jaar ona ankelijk van het net kan werken, en dat het gedurende
de hel van het jaar, van april tot en met september, met een geïnstalleerd buffervermogen van ongeveer 6 kWh,
mogelijk is om met slechts 20% energietoevoer vanuit het net te werken [36]. Voor de verschillende woningen
komt dit overeen met buffers van 1 tot 5 kWh / MWh verbruik.
Volgens een andere strategie van berekenen van benodigde buffer hebben deze huizen, a ankelijk van de simultaneïteit van opwekken en verbruiken, tussen 300 en 3000 Wh storage nodig. Hierbij geldt de regel: hoe hoger
de simultaneïteit, hoe kleiner de nodige buffer. Dit komt overeen met waarden dussen de 0,3 en 1,2 kWh / MWh
verbruik.
Deze resultaten tonen mooi aan dat bij elke case andere waarden teruggevonden worden, er kan niet één buffercapaciteit bepaald worden die voor alle gezinnen op maal zal zijn.
3.2.1 Beveiliging
Het beveiligen van een DC-net moet op een andere manier gebeuren dan de beveiliging van een AC-net, aangezien
bij AC de stroom een nuldoorgang kent die het de beveiligingstoestellen makkelijker maakt, iets wat bij een DCstroom ontbreekt. Dit maakt de beveiliging van een DC-net ingewikkelder.
Een beveiligingssysteem bestaat uit beveiligingstoestellen (stroomonderbrekende werking), mee oestellen en
een gepaste aarding. Het beveiligingssysteem van een DC-net kan worden opgesplitst in twee delen, namelijk een
DC-beveiligingssysteem voor de DC-bus, en een AC-beveiligingssysteem voor het AC-net [37].
Onder het DC-beveiligingssysteem vallen verder nog de AC-netbeveiliging, de AC–DC-omvormerbeveiliging en de
DC-busbeveiliging.
Aarding
De aarding is een, al dan niet rechtstreekse, metallische verbinding met de aarde die ervoor zorgt dat fouten in
een net onderschept en uitgeschakeld kunnen worden, en zo instaat voor beveiliging van personen en goederen.
Er zijn verschillende mogelijkheden, zoals niet aarden, laagomig aarden en hoogomig aarden.
Een laagomige aarding zal ervoor zorgen dat de fout groot wordt, waardoor deze makkelijker gedetecteerd en
uitgeschakeld kan worden. Een hoogomige aarding daarentegen probeert de foutstroom zo klein mogelijk te hou-
15
HOOFDSTUK 3. RESIDENTIËLE DC-NETTEN IN DE LITERATUUR
den, waardoor con nuïteit van het net verzekerd blij maar waardoor er problemen ontstaan bij het detecteren
en uitschakelen van de fout.
Figuur 3.2(a) toont een TN–S-systeem, waarbij zowel het middelpunt van de omvormer als de ba erij geaard zijn
(terre – T), en waarbij de neutrale geleider (N) en de aardingsgeleider (PE) gescheiden zijn uitgevoerd (separé –
S). In tegenstelling tot een TN–S-systeem in de conven onele betekenis van het woord, waar hiermee bedoeld
wordt dat de LS-transfo geaard is (T) en deze aarding via een metallische verbinding doorverbonden wordt naar
het a akpunt van de installa e (N), slaat in dit geval de T op de manier van aarden van de omvormer binnen de
installa e, en de N op de metallische verbinding van de omvormer naar de aangesloten toestellen, zoals getoond
op Figuur 3.3. Er wordt dus een niveau dieper gekeken.
LS-net
Transformator
Woning
L1
L2
L3
L1
L2
L3
N 3.2: Mogelijke manieren van het aarden van een DC-net. (a) TN–S. (b) IT. N
Figuur
[37]
PE
Hierdoor is ook de meest gebruikte manier van residen ële netuitba ng, het TT-net zoals te zien is op Figuur 3.4,
niet mogelijk in deze situa e, aangezien dit zou betekenen dat zowel de omvormer (eerste T) als alle aangesloten
RechtstreeksSgeaard:ST
RechtstreeksSgeaard:ST
toestellen (tweede
T) rechtstreeks verbonden moeten zijn met de aarde.
Omvormer
L1
L2
L3
N
Toestel
+
+
N
N
RechtstreeksSgeaard:ST
OnrechtstreeksSgeaard:SN
Woning
Figuur 3.3: Blokschema sche opbouw TN-topologie bij DC-net in woning
Een alterna ef is Figuur 3.2(b), waarbij de IT-topologie afgebeeld wordt. De posi eve pool is geaard via een hoogimpedante connec e (isolé – I).
Alterna ef (a) zal leiden tot grote foutstromen naar aarde indien zich een fout voordoet. Toestellen aangesloten aan de niet-getroffen pool zullen hier geen last van ondervinden. Door de hoge foutstroom kan de fout snel
onderschept en uitgeschakeld worden.
16
HOOFDSTUK 3. RESIDENTIËLE DC-NETTEN IN DE LITERATUUR
Transformator
LS-net
Woning
L1
L2
L3
L1
L2
L3
N
PE
N
RechtstreeksSgeaard:ST
RechtstreeksSgeaard:ST
Figuur 3.4: Blokschema sche opbouw TT-topologie bij conven onele netuitba ng
Omvormer
Toestel
Hiertegenover staat dat in (b) een fout naar aarde slechts een zeer kleine foutstroom zal opwekken. Zolang deze
fout alleen voorkomt kan de rest +
van het net gewoon doorwerken. Een nadeel
+ is dat deze kleine foutstroom zeer
moeilijk te detecteren valt.
N
N
Beschermingstoestellen
Er bestaan commercieel verschillende beschermingseenheden, zoals zekeringen, Circuit Breakers en vermogeneRechtstreeksSgeaard:ST
lektronische beveiligingstoestellen.
Vele van de toestellen zijn OnrechtstreeksSgeaard:SN
geschikt om zowel AC als DC te onderbreken, maar
de maximale te onderbreken stroom kan verschillen en moet al jd in acht genomen worden.
De werking van zekeringen is te verklaren in het feit dat een grote stroom door de zekering zorgt voor een warmteopwekking, die het smelt-draadje doet smelten en zo het circuit zonder spanning zet.
Circuit Breakers bestaan uit een contactor, een kamer om de boog te blussen en een detec e-apparaat dat de
contactor doet trippen. Een nadeel is dat het hierdoor langer kan duren alvorens de fout gedetecteerd en onderbroken is.
Vermogenelektronische componenten lossen dit probleem op, ze reageren sneller. Ze kennen wel grotere werkingsverliezen.
Uit het onderzoek is gebleken dat commercieel beschikbare beschermingstoestellen, zoals zekeringen en Circuit
Breakers, de ba erijen en belas ngen van een DC-net voldoende kunnen beschermen. Enkel wanneer omvormers
met gevoelige technologie gebruikt worden volstaat deze beveiligingsapparatuur niet meer, en wordt een hybride
Circuit Breaker gebruikt, die zijn technologie met vermogenelektronische componenten combineert en sneller
kan reageren op fouten.
17
4
Algemeen verbruik woning
In het kader van de masterproef werd onderzoek gedaan naar het verloop van het energieverbruik van een residen ële installa e. Om een beeld te kunnen krijgen is het nodig het verbruiks- en het opbrengstprofiel van een
woning te kennen. Hierbij wordt in een eerste stadium geopteerd om me ngen in een reële woning uit te voeren. Op basis van deze me ngen wordt met behulp van Matlab® onder andere een simula e gemaakt van de
benodigde buffercapaciteit om geen vermogen terug naar het net te sturen.
Aangezien het jdsbestek te kort is kan voor de berekeningen over een heel jaar geen gebruik gemaakt worden
van reële me ngen, dus moeten de verdere simula es uitgevoerd worden aan de hand van belas ngsprofielen beschikbaar gesteld door distribu enetbeheerders. Als opbrengstprofiel voor de simula es wordt gebruik gemaakt
van waarden gemeten in het PV-testveld van Lemcko, dat bestaat uit verschillende strings, telkens opgebouwd
met verschillende topologieën en met eenzelfde referen evermogen van 1 kWp. Bijgevolg kunnen deze meetwaarden eenvoudig omgerekend worden tot een gemiddeld residen eel PV-park om berekeningen mee door te
voeren. Deze installa e wordt reeds enkele jaren systema sch opgevolgd [38].
4.1 Me ngen en analyses
Een vrijstaande woning met zes inwoners wordt voorzien in sanitair warm water door een elektrische boiler en is
uitgerust met een PV-installa e. Het algemeen verbruik en de opbrengst van de zonnepanelen van deze woning
werden gedurende een ental dagen, van 6 september 2013 rond 15u tot 15 september 2013 rond 13u, opgemeten met twee power loggers, “Fluke® 434”. De woning hee een jaarverbruik van ongeveer 10 MWh en de
PV-installa e beschikt over een geïnstalleerd vermogen van 5,5 kWp. Uit deze me ngen kunnen de eigenschappen van het verbruiks- en het opbrengstprofiel van een woning met PV-installa e geschat worden.
4.1.1 Verbruiksprofiel
In Figuur 4.1 wordt de data van het verloop van de energievraag door de woning gedurende twee dagen (6 en
7 september) afgebeeld. Belangrijk hierbij is dat deze waarden stroomafwaarts zijn opgemeten ten opzichte van
de zonnepanelen, dus dat de opbrengst van deze panelen hierbij niet in rekening gebracht wordt; enkel het verbruik. Wanneer deze figuur naderbij bekeken wordt, wordt duidelijk dat een specifiek patroon telkens terugkomt,
namelijk een merkbaar piekverbruik ’s ochtends, ’s middags en ’s avonds, en buiten deze momenten enkel basisverbruik van onder andere koelapparaten (repe eve pieken) en sluimerverbruik.
Wanneer gezocht wordt naar beschikbare verbruiksgegevens wordt opgemerkt dat de VREG (Vlaamse Regulator
voor Energie en Gas) verbruiksprofielen over een volledig jaar verstrekt. Inspec e van de gegevens toont dat de
data die het VREG ter beschikking stelt het verwacht verloop hee , met een duidelijke s jging van het verbruik
rond de middag en naar de avond toe (Figuur 4.2). Hiertoe dient gekeken te worden naar de “S21-profielen”, dit
zijn de profielen die het elektrisch verbruik geven van een residen ële woning met enkele teller. Hierbij dient ook
rekening gehouden te worden met het feit dat deze waarden slechts per kwar er gegeven worden, dus dat het
sterk uitgemiddelde data betre waarop pieken in het verbruik niet zichtbaar zijn.
Verbruiksprofielen zijn spreadsheets die worden uitgegeven per kwar er en in p.u., wat wil zeggen dat de som
van alle waarden gelijk is aan 1. Op deze manier kan het verbruik per kwar er voor een woning met elk mogelijk jaarverbruik op zeer eenvoudige wijze bekomen worden, door elke waarde te vermenigvuldigen met het
gewenste jaarverbruik: indien elke waarde vermenigvuldigd wordt met 3500 wordt de hoeveelheid verbruikte
energie in kWh per kwar er bekomen voor een woning die een jaarverbruik van 3,5 MWh kent. Deze 3,5 MWh
is volgens de VREG het gemiddelde verbruik van een doorsnee Vlaams gezin met een enkelvoudige elektriciteits-
18
HOOFDSTUK 4. ALGEMEEN VERBRUIK WONING
Data residentiële meting
Verbruik [kWh / kwartier]
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
00u
04u
08u
12u
16u
20u
00u
04u
Dag
6 sept
08u 12u
7 sept
16u
20u
00u
16u
20u
00u
Figuur 4.1: Opgemeten data in woning
Data VREG
0.3
Verbruik [kWh / kwartier]
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
00u
04u
08u
12u
6 sept
16u
20u
00u
Dag
04u
08u 12u
7 sept
Figuur 4.2: Data ter beschikking gesteld door de VREG
meter [39]. Verder is het ook eenvoudig om hieruit het verbruikt vermogen in kW te achterhalen, aangezien we
weten dat de verbruikte energie telkens per kwar er gegeven wordt. Dit laatste kan bijgevolg door elke waarde
te delen door 15 minuten of 0,25 uur. Dit volgt uit Formule 4.2.
19
HOOFDSTUK 4. ALGEMEEN VERBRUIK WONING
E =P ·t
(4.1)
E
P =
t
(4.2)
Met:
E = energie [kWh]
P = ogenblikkelijk vermogen [kW]
t = jd [h]
Op basis van Figuur 4.3 wordt beslist om in dit onderzoek verder te werken met de verbruiksprofielen beschikbaar
gesteld door de VREG. Hierbij is het belangrijk op te merken dat beide curven uiteraard niet perfect gelijk lopen,
het zou ook zeer vreemd zijn als dit wel zo was geweest aangezien hier één enkele woning vergeleken wordt met
data die opgesteld is om alle woningen in de mate van het mogelijke te typeren.
Aangezien er geen volledig jaar gemeten kan worden, en beide lijnen een vergelijkbare trend volgen, mag besloten
worden dat het gebruik van deze profielen geoorloofd is.
Vergelijking metingen − data VREG
Opgemeten verbruik
Verbruik uit profiel
Verbruik [kWh / kwartier]
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
00u
04u
08u
12u
6 sept
16u
20u
00u
Dag
04u
08u 12u
7 sept
16u
20u
00u
Figuur 4.3: Vergelijking tussen data van VREG en opgemeten data
4.1.2 PV-panelen
Naast het verbruik werd jdens dezelfde periode ook de opbrengst van het PV-park van de residen ële installa e
opgevolgd. Met behulp van deze data kan onder andere het verloop van vermogen over het PCC of het verloop
van energiebuffering gesimuleerd worden. De resultaten van de logging gedurende een volledige week hiervan
worden weergegeven in Figuur 4.4. Het verloop van deze grafiek is zoals verwacht, namelijk weinig opbrengst
’s ochtends, een klim jdens de voormiddag die topt over de middag en vervolgens terug zakt tot nul. De waarden
werden opnieuw omgevormd tot opbrengst in kWh per kwar er, om een duidelijker beeld te krijgen. De pieken
en dalen die nog te zien zijn wijzen op bewolking.
20
HOOFDSTUK 4. ALGEMEEN VERBRUIK WONING
Verloop opbrengst zon − opgemeten
0.5
Vermogen [kWh / kwartier]
0.45
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
07
08
09
10
11
12
13
September
Figuur 4.4: Verloop opbrengst PV-park residen ële installa e
Omdat er geen jd was om deze me ng gedurende een volledig jaar te laten lopen, wordt voor de berekeningen
over een heel jaar gebruik gemaakt van data die Lemcko bezit. Lemcko beschikt namelijk over een PV-installa e die
bestaat uit verschillende types panelen, om deze technologieën onderling te kunnen vergelijken. Deze installa e
wordt sinds jaar en dag opgevolgd, wat een grote database aan reële me ngen hee opgeleverd.
Voor de berekeningen in deze masterproef werd uitgegaan van een gesloten geplaatste PV-installa e met polykristallijne panelen, aangezien dit vooralsnog het meest gebruikte type van panelen is wegens hun guns ge prijs [38].
Het betreffen panelen van Yingli Solar®, type “YL180” met een vermogen van 180 Wp per paneel. De referen einstalla e bestaat uit 7 panelen en hee dus een totaal vermogen van 1260 Wp.
Een vuistregel die ook door installateurs van zonnepanelen wordt gebruikt stelt dat, indien het volledig verbruik
van een installa e gedekt moet worden, het totaal geïnstalleerd PV-vermogen gelijk moet zijn aan het jaarlijks
verbruik van de woning in kWh gedeeld door 0,850 [7]. Dit valt te verklaren door het feit dat een in Vlaanderen
opgesteld zonnepaneel voor een vermogen van één wa piek een opbrengst kan genereren van ongeveer 0,85 kWh
op jaarbasis.
3500
In dit geval is het de bedoeling om een jaarverbruik van 3500 kWh per jaar te dekken, en moet er bijgevolg 0,850
=
4118 Wp voorzien worden. Theore sch gezien moeten hiervoor 22,8 panelen voorzien worden, prak sch gezien
zal geopteerd worden voor de installa e van 23 panelen die zullen zorgen voor een PV-installa e met een vermogen van 4140 Wp.
Om met deze waarde te kunnen werken worden de gemeten waarden van de referen e-installa e geëxtrapoleerd,
door elke waarde apart te vermenigvuldigen met 23
7 . Elke waarde wordt dus gedeeld door 7 om de opbrengst per
paneel te kennen, en vermenigvuldigd met 23 om de opbrengst van een installa e met 23 panelen te achterhalen.
Als dusdanig bekomen we de geëxtrapoleerde opbrengst van een PV-park met het vooropgesteld geïnstalleerd
vermogen van 4140 Wp die het jaarverbruik van de beschouwde residen ële installa e normaal gezien volledig
zal dekken.
De meetunit meet de opgewekte energie in kilowa uur (kWh) en slaat deze vervolgens op. Nadeel is dat de meetu-
21
HOOFDSTUK 4. ALGEMEEN VERBRUIK WONING
nit niet in staat is om deze logging op regelma ge jds ppen door te voeren, waardoor intervallen tussen de
5 minuten en 1 uur mogelijk zijn en er bijgevolg niet kan gewerkt worden met de aangeboden waarden in kWh.
Om met de data te kunnen werken is het noodzakelijk eerst en vooral de ogenblikkelijke opbrengst in kilowa s
te achterhalen. Dit is mogelijk omdat de logger ook telkens het jds p van opmeten vastlegt. Hiervoor wordt in
Matlab® een algoritme ontworpen dat per meetpunt in kWh achterhaalt hoeveel jd er reeds verstreken is sinds
het vorige meetpunt, en het meetpunt vervolgens deelt door de verstreken jd in uren:
Pzon =
Ezon
tijdverstreken
(4.3)
Met:
Pzon = ogenblikkelijk opgewekt vermogen [kW]
Ezon = gelogde energie [kWh]
tijdverstreken = jd sinds vorige meetpunt [h]
4.2 Berekeningen
Nu we weten dat het geoorloofd is om verder te werken met de beschikbare verbruiksprofielen in plaats van
me ngen, kan overgegaan worden tot specifieke berekeningen. Allereerst wordt het verloop van het vermogen
over het net berekend, waaruit duidelijk zal worden wanneer vermogen vanuit het net opgenomen wordt en
wanneer vermogen terug naar het net vloeit. Vervolgens wordt onderzocht of het mogelijk is dit vermogen op te
slaan in een buffer, zodat op momenten dat extra vermogen uit het net nodig is dit vermogen vanuit de buffer
geleverd kan worden. Deze berekening wordt voor zowel de gemeten waarden van de residen ële installa e als
voor de belas ngsprofielen met de PV-loggings van het volledig jaar doorgevoerd.
Om deze berekeningen te kunnen doorvoeren, verwacht het opgestelde script enkele onmisbare inputs, zoals de
aanwezige buffercapaciteit, het op- en ontlaadrendement van de buffer en de efficiën es van omvormer voor de
buffer, de kleine en de centrale AC–DC-omvormer, en de elektriciteitsprijs.
4.2.1 Vermogenverloop
Residen ële installa e
De grafiek die het verloop van vermogen over het net van de residen ële installa e weergee wordt afgebeeld in
Figuur 4.5. Hier is te zien dat gedurende een deel van de jd vermogen opgewekt door de PV-installa e terugvloeit
naar het net, dit gebeurt namelijk wanneer het ogenblikkelijk vermogen kleiner is dan nul. Dit is een situa e
die vermeden moet worden, aangezien dit, wanneer het in grote hoeveelheden gebeurt, het net instabiel kan
maken en kan zorgen voor spanningss jgingen [7]. Ook kan het invoeren van een netvergoeding (Hoofdstuk 1.4)
of het goedkoper maken van geleverde energie dan verbruikte energie er in de toekomst voor zorgen dat het
interessanter is om opgewekte energie binnenshuis te bufferen voor later.
Verbruiksprofielen
Wanneer ditzelfde verloop over het net berekend wordt, gebruik makende van de data over een volledig jaar,
wordt het verloop bekomen dat gegeven wordt in Figuur 2 op pagina 54. Hierbij werd een lijn op 0 kW geplot,
die laat zien dat een groot deel van het vermogen opgewekt door de PV-installa e teruggestuurd wordt naar het
net. Verdere berekening hieromtrent toont aan dat maar liefst 70% van het opgewekte vermogen naar het net
verdwijnt, dit wordt berekend door de som in kWh van het vermogen dat teruggestuurd wordt naar het net te
bepalen, en deze te delen door de totale jaarlijkse opbrengst van het PV-park. Om instabiliteit te voorkomen zal
het bufferen van dit vermogen cruciaal zijn.
22
HOOFDSTUK 4. ALGEMEEN VERBRUIK WONING
Verloop energie over net zonder buffer
1.2
Energie [kWh / kwartier]
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
−0.2
−0.4
07
08
09
10
11
12
13
September
Figuur 4.5: Verloop vermogen over het net bij residen ële installa e
Instabiliteit net Het totaal geïnstalleerd residen eel PV-vermogen (vermogen per installa e ≤ 10 kW) in Vlaanderen bedraagt in 2013 ongeveer 1,07 GWp [40]. Als al deze PV-parken gelijk jdig beschenen worden onder ideale
condi es, dan betekenen deze samen ongeveer 1 GW aan opbrengst. Stel dat er op dit moment geen verbruik is
in de woningen, dus dat deze PV-parken al hun opbrengst aan het elektriciteitsnet aanbieden, dan wil dit zeggen
dat op dit moment een extra centrale zo groot als reactor III of IV van de kerncentrale in Doel, op het net komt.
Het mag duidelijk zijn dat hieruit, indien er niet gean cipeerd wordt, problemen kunnen ontstaan.
4.2.2 Benodigd buffervermogen
Er worden simula es uitgevoerd die duidelijk moeten maken hoeveel invloed een bepaalde buffer zal hebben op
het gedrag van het net. Een strategie voor bufferen wordt ontworpen die vermogensoverschot eerst en vooral
opslaat in de buffer alvorens het vermogen aan het net aan te bieden, en indien er vermogen beschikbaar is
in de buffer dit eerst gebruikt voor energie van het net gebruikt wordt. Hierbij wordt gewerkt met een oplaaden een ontlaadrendement van telkens 90%, dus een ba erijbank met een totaal rendement van 81%. Dit is een
gemiddelde waarde voor een Loodzuur-ba erij (Tabel 2.1). Tevens is het niet mogelijk om uit een ba erijbank met
een geïnstalleerd vermogen van bijvoorbeeld 5 kWh, deze 5 kWh volledig te benu en, aangezien ba erijen al jd
een zeker restvermogen moeten bezi en. Hierop wordt verder in de tekst teruggekomen.
In Matlab® kan op eenvoudige wijze bepaald worden hoeveel van het totale opgenomen vermogen terugvloeit
naar het net, met of zonder buffer. Hiervoor moet natuurlijk eerst een buffer gedefinieerd worden in het script.
Deze buffer kent vier statussen, namelijk:
1. buffer niet vol, vermogensoverschot;
2. buffer vol, vermogensoverschot;
3. buffer niet leeg, vermogenstekort;
4. buffer leeg, vermogenstekort.
23
HOOFDSTUK 4. ALGEMEEN VERBRUIK WONING
A ankelijk van in welke van deze statussen de buffer zich bevindt wordt een ander stuk code doorlopen in Matlab®
om zo het juiste gedrag te kunnen simuleren. Wanneer bijvoorbeeld na een mooie zomerdag, dus de buffer is in de
loop van de dag volledig opgeladen, er ’s avonds verbruik is in de woning, zal dit vanuit de buffer gevoed worden
die dus gedurende de nacht terug ontlaadt. En wanneer er overdag verbruik is in de woning zal het opgewekte
vermogen eerst rechtstreeks naar de verbruikers vloeien, en pas als er hierna nog overschot is wordt dit gebruikt
om de buffer op te laden.
De Matlab®-code is meegegeven in Bijlage II.
Eenmaal deze buffer is geprogrammeerd, kan aan de hand van een outputvariabele achterhaald worden of er al
dan niet vermogen over het PCC vloeit: als de buffer vol is, en er schijnt een mooie zon waardoor er een vermogensoverschot bestaat, dan zal dit vermogen teruggestuurd worden naar het net, en wordt de waarde in kW
opgeslagen in deze variabele. Deze zal posi ef zijn indien vermogen van het net naar de woning vloeit, en nega ef
indien vermogen van de PV-panelen terugvloeit naar het net.
Vervolgens kan de hoeveelheid energie die teruggestuurd wordt berekend worden, door enerzijds te bepalen hoeveel energie precies wordt opgewekt, en anderzijds het verloop van energie over het net bepalen, wat betekent
dat de opbrengst en het teruggestuurde vermogen tegenover elkaar worden afgetoetst.
Door nu het beschikbare bufferend vermogen als inputparameter te laten variëren, kan per geval bekeken worden
hoeveel procent van het vermogen opgebracht door de zonnepanelen zelf gebruikt wordt, en hoeveel naar het
net gestuurd wordt.
Indien vooropgesteld wordt dat geen vermogen terug mag vloeien naar het net, dan is een bufferend vermogen
van maar liefst 1150 kWh nodig. Indien we uitgaan van de prijs van een loodzuurba erij van €0,22 per Wh (Tabel 2.1), zou deze ba erij €253.000 moeten kosten. Uitgaande van een gewicht van een ba erij van 30 Wh/kg [25]
zou dit een ba erij zijn die meer dan 38 ton weegt.
Technisch op male buffer Het is duidelijk dat een ba erij van dit kaliber niet haalbaar is, dus zal er een ander
criterium gekozen moeten worden dan “geen vermogen terugsturen naar het net”. Figuur 3 op pagina 55 toont
het verloop van het percentage aan opgewerkte energie dat teruggestuurd wordt naar het net in func e van het
geïnstalleerd buffervermogen. Als de ini ële raaklijn wordt doorgetrokken tot aan de x-as, bekomt men het punt
dat ideaal verondersteld wordt [36]. De vergelijking van de raaklijn wordt berekend aan de hand van Formule 4.6.
Op Figuur 4.6 is een detail te zien van dit verloop, met hierop deze raaklijn geplot, waaruit afgeleid wordt dat een
buffer met een bruikbare capaciteit van 7,5 kWh ideaal is. Op dit punt wordt nog slechts 35% van de opgewekte
energie teruggestuurd naar het net, een halvering ten opzichte van het net zonder buffer (70%).
Aangezien alle berekeningen uitgaan van een jaarverbruik van de woning van 3,5 MWh, kan gesteld worden dat
een technisch op male ba erij een bruikbare capaciteit van 2,15 kWh/MWh verbruik hee .
Figuur 4 op pagina 56 toont het verloop van de opgeslagen energie in de buffer. Hierbij wordt een buffer met
een vermogen van 15 kWh verondersteld, die een minimaal vermogen van 7,5 kWh bezit, of een Depth of Discharge van 50%. Op deze manier beschikt men over het gevraagde bruikbaar vermogen van 7,5 kWh en wordt de
levensduur van de ba erij gerespecteerd.
y2 − y2
· (x − x1 )
x2 − x1
63, 88 − 68, 54
· (x − 0)
y − 68, 54 =
0, 5 − 0
y − y1 =
y = −9, 32x + 68, 54
(4.4)
(4.5)
(4.6)
Deze benodigde 15 kWh is een waarde waarmee zeker gewerkt kan worden: als prak sch voorbeeld wordt vermeld dat de Opel Ampera al over een Li-ion-ba erij van 16 kWh beschikt [41]. Ba erijen in deze vermogensrange
zijn bijgevolg zeker geen toekomstmuziek meer en de beschikbaarheid ervan zal waarschijnlijk nog verhogen,
24
HOOFDSTUK 4. ALGEMEEN VERBRUIK WONING
Benodigde buffercapaciteit
70
% teruggestuurd vermogen
60
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Benodigde buffercapaciteit [kWh]
Figuur 4.6: Detail van verloop teruggestuurde energie in func e van buffervermogen
aangezien ba erijen die afgeschreven zijn voor een elektrisch voertuig, waar de hoeveelheid energie per volumeeenheid zeer belangrijk is, nog kunnen gebruikt worden in andere installa es die minder kri sch zijn naar volume
toe.
Een bijkomend voordeel van ba erijen die volgens deze denkpiste beschikbaar zouden worden, is dat het Li-ionba erijen betre in plaats van loodzuur-accu’s. Li-ion is namelijk een technologie die voordelen hee op vlak van
onder andere rendement en opslagcapaciteit per gewicht.
Simula es Simula es naar het gedrag van de installa e met dit geïnstalleerd buffervermogen tonen aan dat
zoals verwacht het net ontlast wordt, maar dat toch op bepaalde momenten nog energie teruggestuurd wordt
naar het net, zoals te zien in Figuur 5 op pagina 57.
Figuur 4.7 toont dat de hoeveelheid teruggestuurd vermogen echter kleiner is dan indien geen buffer geïnstalleerd
is. Op deze figuur is duidelijk te zien hoe de energie in de buffer toeneemt bij een vermogensoverschot, zodat niets
terug moet vloeien naar het net, en dat eerst vermogen uit de buffer wordt gehaald bij een energietekort alvorens
het net weer aan te spreken. Ook wordt duidelijk dat er terug energie naar het net toe moet vloeien eenmaal
de hoeveelheid opgeslagen energie in de buffer de grens van 15 kWh bereikt hee . Hierbij is het belangrijk te
vermelden dat een op de grafiek posi ef vermogen vanuit het net geleverd wordt, en een nega ef vermogen
vanuit de PV-installa e naar het net of de ba erij toe vloeit.
Een nadeel aan deze werkwijze is dat het heel goed mogelijk is dat de ba erijen in alle woningen van de straat op
het zelfde moment vol zi en en er dus vermogen in het net geïnjecteerd wordt. Een betere strategie zou kunnen
zijn dat er voortdurend een beetje vermogen naar het net gestuurd wordt, zodat de overgang indien de ba erij
plots vol zit niet te bruusk verloopt. Dit is voer voor verder onderzoek.
25
HOOFDSTUK 4. ALGEMEEN VERBRUIK WONING
Vermogenverloop [kW]
Verloop vermogen over net
1
0
−1
−2
−3
Zonder buffer
Met buffer
02
03
04
05
06
07
08
07
08
Dag (maart)
Energie buffer [kWh]
Verloop energie in buffer
15
13
11
9
7
02
03
04
05
06
Dag (maart)
Figuur 4.7: Detail van vermogenverloop met en zonder buffer, en verloop van energie in buffer
4.3 DC-verbruikers
Het uitgangspunt van deze masterproef is controleren of het voeden van DC-verbruikers door een DC-net een
besparing van energie en kosten met zich mee kan brengen. Hierdoor is het vereist dat eerst en vooral het residen eel DC-verbruik in kaart gebracht wordt. Hiertoe wordt een studie gemaakt van het aantal DC-verbruikers in
een residen ële installa e, met hun vermogen en wanneer ze gebruikt worden.
4.3.1 Eigenschappen
In Tabel 4.1 wordt een overzicht gegeven van de gekozen DC-verbruikers met hun vermogen. Het mag duidelijk
zijn dat er naast de opgelijste verbruikers nog meer DC-verbruikers bestaan. Na het bepalen van de DC-verbruikers
wordt een schema opgesteld met scha ngen van de momenten waarop deze verbruikers gebruikt worden, waaruit Figuur 4.8 volgt. Hierop is te zien dat er, door het sluimerverbruik van onder andere de router en door een
computer die blij aanstaan, een constant basisverbruik van ± 140 W is. ’s Ochtends wordt de televisie voor een
halfuurtje aangezet, zo ook ’s middags. ’s Avonds rond 18u komen de bewoners thuis, worden gsm’s opgeladen
en worden de televisie en computer ingeschakeld, dus het verbruik piekt. Na 22u gaat het verbruik opnieuw naar
beneden om rond 23u terug de basiswaarde te bereiken.
Analyse van deze gegevens toont aan dat het DC-verbruik op vandaag instaat voor ± 24% van het totale verbruik
op de elektriciteitsfactuur (Figuur 4.9). Dit is DC-verbruik dat intern niet met AC overweg kan, zoals LED-verlich ng
en computers. Voor het totale verbruik wordt uitgegaan van een woning die 3,5 MWh per jaar verbruikt, en die
voor sanitair warm water geen gebruik maakt van een elektrische boiler.
Een tweede onderdeel, “poten eel DC-verbruik”, wordt eveneens getoond op deze figuur. Dit betreffen toestellen
die in principe zowel met AC als DC overweg kunnen, zoals warmte- of lichtbronnen (de waterkoker, tradi onele
lampen, de oven …). N.B. dat elektrische boilers voor sanitair warm water hier niet onder vallen, een kleine boiler
is evenwel voorzien in de keuken.
Ten slo e is er dan ook nog het AC-verbruik, zoals de stofzuiger. Dit zijn toestellen die zonder grote aanpassingen
niet kunnen werken met DC, door de gebruikte motor of dergelijke meer.
26
HOOFDSTUK 4. ALGEMEEN VERBRUIK WONING
Figuur 4.8: Plot van het DC-verbruik gedurende één dag
Tabel 4.1: DC-verbruikers in huis
Verbruiker
Keuken
Oplader kruimeldief
AC-vermogen [W]
20
Bureau
PC — ac ef
PC — stand-by
Monitor
Laptop — ac ef
Laptop — stand-by
Laptoplader
Inkjetprinter — ac ef
Inkjetprinter — stand-by
Router
Gsm-lader — laden
Gsm-lader — niet laden
100
10
75
40
5
7
25
5
5
5
1
Woonkamer
LCD-tv — aan
LCD-tv — stand-by
Decoder — aan
Decoder — stand-by
DVD-speler
Stereo-installa e
LED-verlich ng
150
6
20
16
15
50
100
Het valt op dat het poten ële aandeel in DC-verbruik zeer hoog ligt, namelijk 60%. Samen met het DC-verbruik
van 15% volgt hieruit dat in een woning 85% van het verbruik via DC gevoed kan worden. Verdere analyses zullen
moeten duidelijk maken of een groter aandeel in DC-verbruik de verliezen al dan niet ten goede komt.
27
HOOFDSTUK 4. ALGEMEEN VERBRUIK WONING
AC vs. DC vs. potentieel DC
Enkel AC
15%
Potentieel
60%
DC
25%
Figuur 4.9: AC-verbruik vs. DC-verbruik
4.3.2 Rendement schakelende gelijkrichter
Alvorens uit deze gegevens bruikbare conclusies te kunnen trekken, moet een betrouwbare waarde van het rendement van een moderne schakelende gelijkrichter gekend zijn. Uit literatuur werden al waarden gevonden, maar
aangezien het tot de mogelijkheden behoorde om dit ook zelf op te meten werd geopteerd om deze controle uit
te voeren.
Werkwijze en opstelling
Om het rendement van een voeding op correcte wijze te kunnen bepalen, moet het ingaand en het uitgaand
vermogen simultaan opgemeten worden. Hiervoor werd de voeding van een laptop aangepast, wat het mogelijk
maakte om gelijk jdig ingaand AC-vermogen en uitgaand DC-vermogen te bemeten (Figuur 4.10). Uit deze waarden werd vervolgens het rendement in func e van de belas ng van de voeding uitgezet met behulp van Excel®.
Aan de AC-kant werd een analoge True-RMS wa meter “Ganz® HEWa-21” gebruikt, en aan de DC-kant twee digitale mul meters type “Dynatek® 112”. De resultaten van deze me ng worden weergegeven in Figuur 4.11.
Figuur 4.10: Meetopstelling rendement van schakelende adapter
Verwerking resultaten
Om toestelfouten te compenseren werden de fouten berekend en foutvlaggen toegevoegd. De wa meter is er
een van Klasse 0,5; wat wil zeggen dat de toestelfout 0,5% van de Full Scale bedraagt, dus als gemeten wordt bij
een Full Scale-uitwijking van 100 W dan is de toestelfout ten allen jde maximaal 0,5 W. Hieruit blijkt dat een
AF
grotere afgelezen waarde zal resulteren in een kleinere rela eve fout (RF) (RF = afgelezen
waarde ), aangezien de
absolute fout (AF) telkens gelijk blij .
De fout van beide Dynatek mul meters wordt gegeven als 0,8% RDG + 1 DGT, dus 0,8% van de afgelezen waarde
+ de waarde van de kleinst afgelezen eenheid. Dit betekent dat, wanneer de afgelezen waarde 10,0 V bedraagt bij
28
HOOFDSTUK 4. ALGEMEEN VERBRUIK WONING
Rendement schakelende voeding in functie van belasting
95%
Rendement
90%
85%
80%
75%
70%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Belasting
Figuur 4.11: Rendement schakelende voeding i.f.v. belas ng
een range van 100 V, de toestelfout 0,08 V + 1 V = 1,08 V bedraagt, wat resulteert in een RF van meer dan 10%;
wanneer de range gelijk blij en de afgelezen waarde 100 V bedraagt, wordt de toestelfout 0,8 V + 1 V = 1,8 V; de
RF is kleiner dan 2%.
Bij gelijkblijvende range zal de AF zal dus toenemen naarmate de afgelezen waarde toeneemt, maar wordt de RF
kleiner. Het is dus belangrijk de kleinst mogelijke range te kiezen.
Om een vermenigvuldiging te maken van twee getallen die elk afzonderlijk een fout hebben (in dit geval P = U · I),
moet de RF van beide getallen opgeteld worden, deze som vormt op haar beurt de RF van de uitkomst, waarna
opnieuw de AF bepaald kan worden.
Het on rokken DC-vermogen is maat voor de belas ngstoestand van de omvormer, dus de fout hiervan wordt
bepaald uit de fouten van de spannings- en stroomme ng.
Het rendement wordt berekend uit het on rokken DC-vermogen (twee toestelfouten) en het on rokken ACvermogen (nog een toestelfout), dus in totaal moeten drie toestelfouten in rekening gebracht worden. Om reden
hiervan is op Figuur 4.11 duidelijk te zien dat de absolute waarde van de fout op het rendement groter is dan deze
van de belas ngstoestand.
Uit de figuur is af te leiden dat het rendement niet zeer veel varieert in func e van de belas ng, en schommelt
rond de 85%. Het maximale rendement, ongeveer 86%, situeert zich bij 3/4 belas ng. Aangezien een laptop bij
normaal gebruik de voeding voor maximaal 50% zal belasten, wordt als waarde om verdere berekeningen door te
voeren een rendement van 83% gekozen.
29
5
DC-net
In Hoofdstuk 4 werd reeds bepaald hoe het algemene en ook meer specifiek het DC-verbruik van een woning
eruit ziet, en hoe reeds aan stabilisa e van het net gedaan kan worden met een buffercapaciteit van 7,5 kWh
(Hoofdstuk 4.2.2), of anders een buffer van 15 kWh met een minimaal resterend vermogen van 7,5 kWh. In wat
volgt worden deze gegevens gebruikt om een specifiek DC-net op te bouwen en de efficiën e hiervan te controleren, en wordt dit afgetoetst aan de efficiën e van het hedendaags bestaand net1 . Deze efficiën e wordt in
volgende grafieken uitgedrukt in verloren euro’s per jaar, maar kan met behulp van de elektriciteitsprijs per kWh
ook omgerekend worden naar jaarlijkse verliezen in kWh.
Als uitbreiding wordt ook een hedendaags AC-net met geïnstalleerde buffer bekeken, aangezien dit eveneens een
mogelijke piste is die in de toekomst bewandeld kan worden.
5.1 Technische opbouw DC-net
5.1.1 Keuze componenten
Eerst en vooral moeten parameters voor het DC-net vastgelegd worden. In Hoofdstuk 2.2 werden de componenten
reeds voorgesteld. Voor het DC-net is er nood aan DC–DC-omvormers, een AC–DC-omvormer, en uiteraard DCverbruikers en een DC-bus (Figuur 2.1). In wat volgt wordt naar literatuur gekeken om haalbare rendementen te
achterhalen.
AC–DC-omvormer
Gelijkrichters zijn beschikbaar in zeer hoge rendementen, er wordt gekozen voor een gelijkrichter met een rendement van 96% [42–44].
DC–DC-omvormer
Ook DC–DC-omvormers zijn te verkrijgen met zeer hoge rendementen [45–48], in deze simula es wordt gewerkt
met een DC–DC-omvormer die een efficiën e van 95% hee .
Buffer
In hoofdstuk 4.2.2 werd bepaald dat een bruikbare buffercapaciteit van 7,5 kWh, of dus iets meer dan 2 kWh / MWh
verbruik in dit geval de ideale waarde is. Voor de verdere simula es wordt bijgevolg geopteerd om met deze
waarde verder te werken.
Als rendement wordt gekozen voor een oplaad- en een ontlaadrendement van 90%. Dit wil zeggen dat indien
1 kWh aan de buffer aangeboden wordt, hier bij gebruik op een later jds p nog 1 kW h·0, 9·0, 9 = 0, 81 kW h uit
on rokken kan worden. De buffer werkt dus met een totaal rendement van 81%. Dit is een gemiddeld rendement
indien met een loodaccu gewerkt wordt (Tabel 2.1).
Indien een Li-ion accu gebruik wordt, kan dit totaal rendement verhoogd worden tot 90%.
5.1.2 Parameters
De belangrijkste parameters in het DC-net zijn de keuze voor spanning en geleiderdoorsnede. In principe zijn er
voor de spanning ruwweg drie logische keuzes, namelijk 24 V, 48 V en 72 V, aangezien deze spanningsniveaus
1 Inbegrepen verliezen zijn: verlies omvormer zonnepanelen • verlies opslag en on rekking buffer • verlies centrale gelijkrichter • verliezen
kleine gelijkrichters • verlies DC–DC-omvormer.
Kabelverliezen worden niet in rekening gebracht.
30
HOOFDSTUK 5. DC-NET
eenvoudigweg bereikt kunnen worden door het in serie schakelen van verschillende accumulatoren. Aangezien
het vermogen “P = U · I” bedraagt, zal bij gelijkblijvend vermogen een kleinere spanning resulteren in een
grotere stroom, wat volgens het Joule-effect “P = I 2 · R” zal resulteren in grotere verliezen.
Figuur 4.8 toont dat gedurende de dag een maximaal DC-vermogen van ± 320 W on rokken wordt. Het verlies dat
gepaard gaat met dit vermogen wordt in func e van gekozen spanning en van geleiderdoorsnede weergegeven in
Tabel 5.1. We gaan uit van koperen kabels (soortelijke weerstand ρ = 1, 75 · 10−8 Ωm ) met een kabellengte van
100 m. Uit de Wet van Pouillet volgt de kabelweerstand, weergegeven in Formule 5.2.
Bij een kabel van 1,5 mm² en bij een spanning van 24 V gaat er dus 207 W aan energie verloren, of 65% van de
totale energiestroom. Dit is uiteraard een onaanvaardbaar cijfer. In het geval van een kabel van 4 mm² gaat er
78 W, of 25%, verloren. En zelfs bij een kabel van 12 mm² verliezen we nog 26 W. Hieruit volgt dat een spanning
van 24 V te laag is om het vermogen te vervoeren.
Wanneer gekeken wordt naar de spanning 48 V gaat er nog steeds veel vermogen verloren, zelfs bij de grootste
sec e (12 mm²). Het zal dus nodig zijn om een spanningsniveau van 72 V te gebruiken.
Bij een sec e van 8 mm² en een spanning van 72 V gaat er ongeveer 4 W aan vermogen verloren in de kabel, of
iets meer dan 1% van het vermogen. Dit is een aanvaardbare waarde. Ook de spanningsval wordt in deze situa e
beperkt, tot 1 V van de 72 V.
Er kan dus besloten worden dat kabels van 8 mm² bij een spanningsniveau van 72 V volstaan voor deze vermogensoverdracht. Om het vermogen van de PV-panelen te kunnen vervoeren zal ervoor gezorgd moeten worden
dat de kabels zeer kort zijn, en zal er eventueel een nog grotere sec e gekozen moeten worden.
ρ·l
A
1, 75 · 10−8 · 100
=
A
(5.1)
R=
(5.2)
Met:
R = Elektrische weerstand [Ω]
ρ = Soortelijke weerstand [Ωm]
l = Lengte [m]
A = Kabeldoorsnede [m²]
Tabel 5.1: Verlies en spanningsval in func e van kabelsec e en busspanning bij een vermogensoverdacht van 320 W
Sec e [mm²]
Weerstand [Ω]
1,5
2,5
4
8
12
1,17
0,70
0,44
0,22
0,15
Spanning [V]
Verlies [W]
Verlies [W]
Verlies [W]
Verlies [W]
Verlies [W]
24
48
72
207,41
124,44
77,78
38,89
25,93
51,85
31,11
19,44
9,72
6,48
23,05
13,83
8,64
4,32
2,88
Spanning [V]
∆U
∆U
∆U
∆U
∆U
[V]
[V]
[V]
[V]
[V]
24
48
72
15,56
9,33
5,83
2,92
1,94
7,78
4,67
2,92
1,46
0,97
5,19
3,11
1,94
0,97
0,65
5.2 Simula es en analyses
Het Matlab®-bestand dat reeds voorhanden was na voorgaand werk (Hoofdstuk 4) werd vervolgens uitgebreid om
eveneens rekening te houden met het DC-verbruik van de woning. Uit deze simula es kan de jaarlijkse kostprijs
van verschillende netconfigura es gehaald worden2 .
2 Extra kosten en
opbrengsten, zoals een eventuele netvergoeding of groenestroomcer ficaten, werden niet in rekening gebracht.
31
HOOFDSTUK 5. DC-NET
5.2.1 Werkwijze
Vooraleer dit script de gevraagde berekeningen kan uitvoeren, worden bepaalde parameters als input verwacht,
namelijk:
• geïnstalleerd bufferend vermogen;
• minimale capaciteitsgrens van deze buffer;
• rendement van geïnstalleerde buffer;
• rendement van DC-AC-omvormer;
• rendement van centrale (grote) AC–DC-gelijkrichter;
• rendement van “kleine” AC–DC-gelijkrichters;
• rendement van beschikbare DC–DC-omvormer;
• elektriciteitsprijs per kWh;
• aandeel DC-verbruik in totaal verbruik.
Verder beschikt het script nog steeds over bepaalde profielen, zoals de verbruiksprofielen van de VREG (Hoofdstuk 4.1.1), het opbrengstprofiel van het pv-park van Lemcko (Hoofdstuk 4.1.2), en in dit geval ook het percentage
van het algemene verbruik dat door DC-apparaten gebruikt wordt.
5.2.2 Netconfigura es
Zoals aangehaald zal het script de jaarlijkse verliezen bepalen van verschillende netconfigura es. Hierbij wordt
gekozen voor drie configura es, namelijk:
• huidig net;
• huidig net met ba erij;
• DC-net.
Uiteraard wordt het DC-net meegenomen in deze analyses. Het betre een DC-net dat geconfigureerd is zoals Figuur 2.1 toont, met als verschil dat bij de DC-verbruikers ook een DC–DC-omvormer voorzien wordt om eventuele
verschillen in bron- en doelspanning te compenseren.
Hiernaast worden het huidige net en het huidige net met ba erij meegenomen in de analyses. Het huidige net
dient hierbij als controle, en het huidige net met ba erij zorgt ervoor dat de invloed van een ba erij in een situa e
met netvergoeding kan worden bekeken.
5.2.3 Gekozen parameters
Nu alle inputparameters bekend zijn is het jd om de output van het script te bespreken. Deze bespreking wordt
opgedeeld in twee luiken, namelijk eerst de output voor de ne en met de gekozen input-parameters, en ten
tweede outputs waarbij een parameter over een bepaalde range varieert en getoetst wordt aan de verliezen.
32
HOOFDSTUK 5. DC-NET
De parameters die gebruikt worden, behalve indien expliciet anders vermeld, worden nog eens kort samengevat:
• geïnstalleerd bufferend vermogen = 15 kWh;
• minimale capaciteitsgrens van deze buffer = 7,5 kWh;
• laad- en ontlaadrendement van geïnstalleerde buffer = 90%;
• rendement van DC-AC-omvormer = 92%;
• rendement van centrale (grote) AC–DC-gelijkrichter = 96%;
• rendement van “kleine” AC–DC-gelijkrichters = 83%;
• rendement van DC–DC-omvormer = 95%;
• elektriciteitsprijs = € 0,20/kWh (gemiddelde prijs maart 2014 [49])
• aandeel DC-verbruik in totaal verbruik = 30%.
Als aandeel DC-verbruik in het totale verbruik wordt gekozen voor 30% en niet voor de 25% die in Figuur 4.9
gegeven is, dit omdat het onderwerp van dit onderzoek zich afspeelt in de toekomst, en verwacht wordt dat het
aandeel aan DC-verbruik in woningen zal toenemen gedurende de komende jaren.
5.2.4 Analyse met gekozen parameters
Na het doorrekenen van het script worden als outputs enkele overzichtsgrafieken geplot, die het verloop van
het vermogen in verschillende omstandigheden weergeven. Een synthese is weergegeven in Figuur 5.1. Op deze
figuur zien we dat de buffer goed gedimensioneerd is, hij ontlaadt quasi volledig gedurende de nacht waardoor
hij overdag terug zijn func e van buffer opnieuw goed kan vervullen.
Op de bovenste grafiek zijn twee verschillende lijnen te zien, de lijn “Net” en de lijn “Omvormer”. Het verschil
tussen deze twee is dat de lijn “Net” het verloop voorstelt ten opzichte van het PCC, dus wat de netbeheerder ter
beschikking moet stellen of kunnen ontvangen, terwijl de lijn “Omvormer” het verloop van het vermogen over de
omvormer voorstelt, waaruit de verliezen in de omvormer afgeleid kunnen worden.
Deze lijnen liggen dicht bij elkaar aangezien het vermogen van de zonnepanelen zo groot is.
Verliezen
Na het doorlopen van het script worden de jaarlijkse verliezen van de verschillende configura es gevonden, deze
worden weergegeven in Tabel 5.2.
Uit dit resultaat blijkt dat het minder interessant is om een DC-net te implementeren in een woning dan om de
residen ële energiedistribu e te laten zoals ze op vandaag geschiedt.
Hierbij moet echter de opmerking gemaakt worden dat in deze analyse uitgegaan wordt van een DC-net met een
ba erij, waarbij deze ba erij uiteraard verliezen met zich mee zal brengen. In de huidige situa e daarentegen
wordt het publieke net als oneindige, ideale buffer gebruikt, waartegen een reële ba erij natuurlijk niet kan concurreren. Daarom moeten deze resultaten met een korrel zout genomen worden.
Tabel 5.2: Vergelijking verliezen
Huidig net
Huidig net met ba erij
DC-net
Jaarlijks verlies (€)
Jaarlijks verlies (kWh)
100,92
166,50
109,40
505
833
547
33
Energie [kWh]
Vermogen [kW]
Vermogen [kW]
HOOFDSTUK 5. DC-NET
Vermogenstroom AC−net, omvormer
2
0
Net
Omvormer
−2
−4
02
03
04
Dag (maart)
05
06
AC− en DC−vebruik, opbrengst pv
4
PV
AC
DC
2
0
02
03
04
Dag (maart)
05
06
Energie opgeslagen in buffer
10
7.5
5
2.5
02
03
04
Dag (maart)
05
06
Figuur 5.1: Syntheseplot DC-net in maart, ba erij gebruikt voor AC- en DC-verbruik
Parameters: ba erij 10 kWh; min. vermogen ba erij 2.5 kWh; rend. ba erij 90%; rend. omvormer 92%;
rend. kleine gelijkrichter 83%; rend. grote gelijkrichter 96%; rend. DC–DC-omvormer 95%; prijs 0.2 EUR/kWh
5.2.5 Analyse met variërende parameters
Om interpreteerbare resultaten te bekomen worden vervolgens plots opgesteld die telkens één van de inputparameters laten variëren terwijl de rest constant blijven, en de verliezen uitze en ten opzichte van deze variërende
parameter.
Hierbij wordt op elke grafiek de y-as voorgesteld door de jaarlijkse verliezen in euro. Aangezien dit eenvoudigweg de elektrische verliezen zijn die vermenigvuldigd werden met de elektriciteitsprijs, kan deze y-as vervangen
worden door de elektrische verliezen, waardoor de elektrische presta es van de ne en getoetst kunnen worden.
Varia e percentage DC-verbruik
Op Figuur 5.2 is te zien wat er met de jaarlijkse verliezen gebeurt indien het aandeel aan DC-verbruik in het totale
verbruik zou toenemen. Hierop is enerzijds te zien dat bij een laag percentage aan DC-verbruik het huidige net
eigenlijk het meest ideale net is. Dit is een conclusie die verwacht werd, aangezien hier de problema ek van
dubbele omze ngen niet tot nauwelijks voorkomt.
Als er meer DC-verbruik voorkomt dan is te zien dat het DC-net uiteindelijk minder verliezen zal kennen op jaarbasis dan het huidige net. Hieruit blijkt dat het DC-net wel degelijk voordelen kent bij de implementa e van DCverbruikers, zelfs met de extra verliezen die de ba erij teweeg brengt.
Wel valt het op dat de verliezen telkens s jgen naarmate meer DC-verbruikers in de woning aanwezig zijn. Dit is
een fenomeen dat niet verwacht werd, we dachten dat het toevoegen van DC-verbruik de verliezen ten goede zou
komen in een DC-net.
Waarom zijn er meer verliezen bij extra DC-verbruik?
Uit Figuur 5.2 werd duidelijk dat het toevoegen van DC-vermogen zorgt voor extra verliezen. Een conclusie hiervoor
kan gevonden worden in de opbouw van het DC-net. Om dit visueel voorstelbaar te maken wordt het blokschema
hernomen, zie Figuur 5.3. Het DC-net dat onderzocht wordt koppelt elke DC-verbruiker via een DC–DC-omvormer
34
HOOFDSTUK 5. DC-NET
Figuur 5.2: Jaarlijks verlies in func e van aandeel DC-verbruik in totaal verbruik
aan de DC-bus. Dit is geen ideale situa e, aangezien extra DC-vermogen hierdoor al jd een extra stap van omvorming ondergaat. Een oplossing hiervoor kan gevonden worden in het strategisch kiezen van de DC-busspanning,
waardoor deze DC–DC-omvormer niet steeds nodig zal zijn en deze extra stap dus weggelaten kan worden.
Verder staan op Figuur 5.3 ook pijlen aangeduid. Pijl 1, of de volle pijl, toont aan dat van nature AC-verbruikers
zonder extra stappen gevoed kunnen worden vanuit het net op het moment dat de ba erij geen vermogen meer
bezit. Daarentegen toont Pijl 2, de gestreepte pijl, aan dat op het moment dat de ba erij ledig is en er geen
opwekking is van de zonnepanelen, alle gevraagd DC-vermogen door de omvormer en de DC–DC-transformator
verwerkt moet worden. Meer DC-vermogen betekent dus op dit moment meer verliezen.
AC
AC-
1
verbruik
2
DC
DCverbruik
PV
Buffer
Woning
Figuur 5.3: Schema DC-net — Verklaring extra verliezen bij extra DC-vermogen
35
HOOFDSTUK 5. DC-NET
Verifica e De stelling dat het weglaten van deze DC–DC-omvormer de totale verliezen zal doen dalen wordt
vervolgens geverifieerd in Matlab®, dit kan eenvoudigweg gebeuren door de regel code die de verliezen in deze
DC–DC-transfo berekent even te overbruggen. Het resultaat dat hiermee bereikt wordt is te zien op Figuur 5.4.
Deze figuur maakt duidelijk dat het weglaten van deze DC–DC-omvormer wel degelijk zijn invloed hee op het
vlak van de verliezen. Uiteraard wordt hier het andere extremum, namelijk geen enkele DC–DC-omvormer meer
nodig, afgebeeld. Bij het kiezen van een goede DC-busspanning zal zich een situa e instellen die zich tussen dit
geval en het vorige situeert: er zullen minder apparaten gekoppeld worden aan de DC-bus met behulp van DC–DComvormers, maar er zullen waarschijnlijk al jd nog apparaten overblijven die niet met deze spanning overweg
kunnen. Extra onderzoek dringt zich op.
Jaarlijks verlies ifv percentage DC−verbruik, zonder DC−DC−omvormer
94
DC−net
92
Jaarlijks verlies [EUR]
90
88
86
84
82
80
78
76
74
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
DC−verbruik [%]
Figuur 5.4: Verlies in func e van extra procentueel DC-verbruik, zonder DC–DC-omvormer
Varia e ba erijcapaciteit
Op Figuur 5.5 is het verloop te zien van hoe de jaarlijkse verliezen variëren met veranderende beschikbare batterijcapaciteit (de beschikbare ba erijcapaciteit is geïnstalleerde ba erijcapaciteit verminderd met de minimale
waarde die steeds behouden dient te blijven). Hierop is te zien dat een hedendaags AC-net voorzien van een batterijbank steeds de meeste verliezen zal kennen. Het is zoals reeds vermeld logisch dat het gebruik van een eigen
ba erij de verliezen doet toenemen, aangezien een AC-net zonder ba erijen het net als het ware gebruikt als
oneindige buffer met een rendement van 100%.
Het verlies van het huidig net verandert niet, aangezien hier geen ba erij geïnstalleerd is.
Uit deze grafiek kan geconcludeerd worden dat het niet interessant is om aan een AC-net een ba erij te koppelen,
maar deze conclusie is waarschijnlijk iets te voorbarig. Aangezien het huidige AC-net zwaar te lijden hee onder de
vele gedistribueerde opwekkers, is het mogelijk dat in de toekomst opnieuw een netvergoeding geïntroduceerd
zal worden, die het dan wel interessant kan maken om zoveel mogelijk opgewekte energie zelf te verbruiken, en
dus een buffer te implementeren.
Ook is te zien dat het DC-net zonder buffer minder verliezen hee dan het huidige net. Pas bij een bruikbare
capaciteit van ± 3,5 kWh s jgen de DC-verliezen boven deze van het AC-net. Hieruit blijkt dat een DC-net toch
36
HOOFDSTUK 5. DC-NET
efficiënter kan werken dan een AC-net, maar dat de nadelen van een eigen ba erij te groot zijn tegenover de
voordelen van het gebruik van het elektriciteitsnet als ba erij.
Als voorlopige conclusie kan gesteld worden dat een DC-net zonder ba erij (ba erijcapaciteit = 0 kWh) op jaarbasis
minder elektrische verliezen zal kennen dan het huidige net.
Figuur 5.5: Jaarlijks verlies in func e van beschikbare ba erijcapaciteit
Varia e ba erijrendement
Op Figuur 5.6 is te zien wat er met het jaarlijks verlies gebeurt indien het ontlaad- en oplaadrendement van de
ba erijbank wordt aangepast. Ook hier is het logisch dat er met de verliezen voor het huidige net niets gebeurt,
hier is immers geen ba erij geïnstalleerd. Het lijkt vreemd dat het verlies van het huidig net met ba erij niet
samenkomt met het verlies van het huidig net bij een ba erijrendement van 100%, maar het verschil is te verklaren
door de aanwezigheid van een extra AC–DC-omvormer.
Li-ion-accu? De vorige simula es gingen uit van een geïnstalleerde loodaccu. Indien nu uitgegaan wordt van een
Li-ion-accu, een technologie die een betere efficiën e kan behalen (Tabel 2.1), kan er wel elektrische winst geboekt
worden. De beschikbaarheid van Li-ionba erijen kan in de komende jaren toenemen, aangezien dit de accu’s zijn
die in elektrische voertuigen gebruikt worden. In elektrische voertuigen is de verhouding gewicht/vermogenopslag
zeer belangrijk, maar een eigenschap van accu’s is dat deze na verloop van jd minder vermogen kunnen opslaan,
dus de capaciteit vermindert.
Iedereen kent wel het fenomeen waarbij de laptopba erij het na enkele jaren plots niet meer uren, maar eerder
minuten uithoudt. Dit is niet toelaatbaar in elektrische voertuigen, wegens het belang van het rijbereik, waardoor
deze ba erij dan vervangen zal moeten worden. Deze vervangen ba erij op zich kan wel nog vermogen opslaan,
en kan gebruikt worden in een woning, waar de verhouding gewicht/vermogenopslag minder belangrijk is. Hierdoor kan het zijn dat in de komende jaren tweedehands Li-ion-accu’s in huizen zullen verschijnen, met een beter
rendement dan Pb-accu’s.
37
HOOFDSTUK 5. DC-NET
Op Figuur 5.6 is te zien dat bij een efficiën e van 95% met een ba erij van 7,5 kWh bruikbaar ook elektrische
winst geboekt kan worden. Het resultaat van de berekening met dit rendement wordt weergegeven in Tabel 5.3.
Tabel 5.3: Resultaat met betere ba erij
Huidig net
Huidig net met ba erij
DC-net
Jaarlijks verlies (€)
Jaarlijks verlies (kWh)
100,92
143,07
92,81
505
715
464
Hieruit blijkt dat, indien de ba erij ook voor AC-verbruikers gebruikt kan worden, er op jaarbasis ongeveer 41 kWh
per woning bespaard kan worden. Gesteld dat er 4,9 miljoen residen ële woningen zijn in België [50], kan per jaar
voor heel België ongeveer 200 GWh bespaard worden door de implementa e van DC-ne en en het gebruik van
deze efficiënte accu’s.
Figuur 5.6: Jaarlijks verlies in func e van ba erijrendement
Varia e rendement AC–DC-gelijkrichter
Indien de efficiën e van de gelijkrichter varieert van 50 tot 100% bekomen we Figuur 5.7. Deze figuur toont dat
de gelijkrichter een zeer hoog rendement nodig hee alvorens er winst kan gemaakt worden met het DC-net
met ba erij. De verliezen van het huidig net en van het DC-net komen samen bij een omvormer-rendement van
ongeveer 98%, wat een zeer hoge waarde is. Economisch haalbare efficiën es gaan tot ongeveer 95%.
Varia e rendement DC–DC-omvormer
Figuur 5.8 toont hoe de verliezen variëren met het rendement van de DC–DC-omvormer. Ook hier moet de gebruikte omvormer een hoog rendement hebben om het DC-net compe ef te maken ten opzichte van het huidige
AC-net (hier ongeveer 96%). Het rendement van de DC–DC-omvormer hee ook zeer veel invloed op de prijs, dit
38
HOOFDSTUK 5. DC-NET
Figuur 5.7: Jaarlijks verlies in func e van rendement AC–DC-omvormer
doordat een niet te onderscha en hoeveelheid vermogen van de pv-panelen door deze omvormer verwerkt moet
worden.
Er komen DC–DC-omvormers voor met rendementen die zich in dit gebied situeren.
Figuur 5.8: Jaarlijks verlies in func e van rendement DC–DC-omvormer
39
HOOFDSTUK 5. DC-NET
5.2.6 Conclusies
Uit voorgaande hoofdstukken kan geconcludeerd worden dat een DC-net zonder ba erij een interessante piste
kan zijn, in een situa e waarbij geen netvergoeding betaald dient te worden of waarbij geïnjecteerde energie
niet goedkoper is dan aangekochte energie. Zolang de netbeheerders dus toestaan dat het publieke net gebruikt
wordt als gra s ba erij voor overtollige energie, is het voor par culieren niet interessant om zelf een ba erij aan
te schaffen, en kan er elektrische energie bespaard worden met behulp van het DC-net.
Daarnaast is gebleken dat het op vandaag nog niet interessant genoemd kan worden om een ba erij in de woning
te implementeren. Aangezien er telkens gerekend werd in verloren kilowa uur, die omgezet werden naar euro’s
via de elektriciteitsprijs, blijkt dat er ook op elektrisch vlak geen ne o besparing bereikt kan worden door het
implementeren van een DC-net of AC-net met ba erij . Deze besparing kan toch posi ef worden indien gewerkt
zou worden met Li-ion-accu’s, het is echter niet zeker of er in de toekomst voldoende beschikbaarheid zal zijn van
deze accu’s.
Extra injec etaks Indien de overheid opnieuw taksen invoert die een injec e in het elektriciteitsnet bestraffen
— wat er waarschijnlijk wel zit aan te komen — of indien geïnjecteerde energie aan een lagere prijs verkocht zal
moeten worden dan de prijs waaraan energie aangekocht wordt, kan het binnenshuis stockeren van zonne-energie
in de toekomst interessanter worden. Hierdoor zal de implementa e van een DC-net met buffer, of van een buffer
aan het tradi oneel net, eventueel op economisch vlak kunnen renderen. Dit laatste wordt verder onderzocht.
5.3 Netvergoeding
Uit het vorige deel is gebleken dat een DC-net zonder ba erij wel degelijk een elektrische besparing kan teweegbrengen. Wel zagen we dat het implementeren van een ba erij niet interessant leek, omdat de jaarlijkse verliezen
door deze ba erij verhogen.
In wat volgt wordt gekeken wat de invoering van een netvergoeding in dit verhaal kan bijbrengen. Zo lang het
publiek net door iedereen gebruikt mag worden als buffer is dit niet nodig, maar op het moment dat dit niet
langer gra s mag kan een buffer voordelig worden.
In dit onderzoek wordt gewerkt met een vergoeding per geïnjecteerde kWh, om de invloed van een ba erij te
kunnen onderzoeken. Er wordt uitgegaan van deze prijs van 9,7 eurocent per geïnjecteerde kWh (zie Hoofdstuk 1.4
en [11]), en de prijs van de netvergoeding neemt lineair toe met de hoeveelheid geïnjecteerde energie. Dit zijn
echter veronderstellingen, aangezien er nog niets bekend is over hoe dit gegeven zich verder zal evolueren.
5.3.1 Implementa e in script
De berekening van de jaarlijkse netvergoeding in het script gebeurt in twee delen, aangezien deze op een andere
manier verloopt a ankelijk van het feit of er een ba erij is geïnstalleerd of niet.
Bij het huidige net, dus zonder ba erij, wordt de netvergoeding berekend op basis van het verschil tussen opbrengst en verbruik. Bij het AC-net met ba erij of het DC-net wordt allereerst de ba erij gevuld en wordt dan pas
vermogen teruggestuurd.
Er wordt gecontroleerd of er meer vermogen opgewekt wordt dan het huidige verbruik in de woning. Indien dit zo
is, en er is een ba erij beschikbaar, dan wordt allereerst de ba erij “opgeladen”, het gebufferde vermogen s jgt.
Op het moment dat de ba erij volledig opgeladen is, of al jd indien er geen ba erij is, moet het vermogensoverschot in het net gestuurd worden, hierbij houdt Matlab® telkens bij hoeveel vermogen er teruggestuurd werd. Op
het einde van het jaar wordt met behulp van de prijs van de netvergoeding het totale bedrag bepaald.
40
HOOFDSTUK 5. DC-NET
5.3.2 Analyse met gekozen parameters
Ook de resultaten kunnen opgesplitst worden in twee delen, een deel waarbij alle parameters constant en reeds
gekend zijn, en een tweede deel dat een variërende parameter uitzet ten opzichte van de jaarlijkse kostprijs.
Wanneer de invloed van deze netvergoeding bekeken wordt, valt op dat deze een zeer grote invloed hee op de
totale kostprijs van de ne en. De berekende resultaten met alle gekende inputparameters worden weergegeven
in Tabel 5.4.
Tabel 5.4: Behaalde resultaten met netvergoeding
Huidig net
Huidig net met ba erij
DC-net
Jaarlijks verlies (€)
100,92
166,50
109,40
Huidig net
Huidig net met ba erij
DC-net
Prijs netvergoeding (€)
271,01
154,06
171,00
Huidig net
Huidig net met ba erij
DC-net
Totale kostprijs (€)
371,93
320,56
280,40
Jaarlijks verlies (kWh)
505
833
547
Bij het DC-net is de buffer technisch op maal bepaald. Hierdoor ontlaadt de ba erij gedurende de nacht voor een
groot deel, wat betekent dat er overdag minder vermogen teruggestuurd wordt naar het net. Dit komt de prijs van
de netvergoeding uiteraard ten goede, wat ook de totale jaarprijs doet zakken tot de laagste van de drie, namelijk
€280 per jaar, tegenover €372 voor het huidige net en €320 voor het AC-net met ba erij. Dit betekent een winst
van ± €90 per jaar ten opzichte van de huidige situa e.
Verder valt op dat de prijs van de netvergoeding bij het huidige net met ba erij lager ligt dan de prijs van de
netvergoeding bij het DC-net. Dit is hoogstwaarschijnlijk te wijten aan het feit dat het DC-net minder verliezen
kent, waardoor minder vermogen van de zonnepanelen verloren gaat en er dus meer teruggestuurd kan worden.
Ook zullen de aangesloten toestellen die DC verbruiken iets minder vermogen on rekken, waardoor de buffer
gedurende de nacht minder ontlaadt en hij dus gedurende de dag minder kan opslaan.
5.3.3 Analyse met variërende parameters
Varia e procentueel DC-verbruik
Figuur 5.9 toont hoe de jaarlijkse kostprijs van het net verandert naarmate een groter aandeel in het verbruik
DC-verbruik is.
Hierop is te zien dat het DC-net al jd het goedkoopste net zal zijn, gevolgd door het huidige net met voorziene
ba erij. Het wordt duidelijk dat ook hier een groter aandeel in DC-verbruik zal resulteren in hogere kosten op het
einde van het jaar. De discrepan e tussen de tradi onele ne en en het DC-net wordt wel groter naarmate meer
DC-vermogen verbruikt wordt. Dit betekent dat er niet ac ef moet getracht worden om meer DC-vermogen in
de woning te krijgen, maar dat indien in de toekomst moderne toestellen die inherent op DC werken meer de
bovenhand nemen in woningen, het DC-net wel een logische keuze zou kunnen zijn.
Verschil in prijs tussen verschillende ne en Wanneer we kijken naar Figuur 5.9 wordt duidelijk dat, hoewel de
totale kosten voor de ne en s jgen bij extra DC-vermogen, de totale winst van het DC-net toch toeneemt. Dit is
41
HOOFDSTUK 5. DC-NET
Figuur 5.9: Jaarlijks verlies & netvergoeding in func e van aandeel DC-verbruik in totaal verbruik
beter te zien op Figuur 5.10. Hierop staan twee lijnen afgebeeld, enerzijds de jaarlijkse meerkost van het AC-net
ten opzichte van het DC-net, en anderzijds de meerkost van het AC-net met ba erij ten opzichte van het DC-net.
Indien in de komende jaren het aandeel aan DC-verbruikers in woningen nog groter wordt dan nu het geval is,
wordt het dus steeds interessanter om voor een DC-net te opteren.
Verschil jaarlijkse kostprijs met DC-net
AC
AC met batterij
Verschil [EUR]
200
150
100
50
0
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Percentage DC-verbruik
Figuur 5.10: Verschil in jaarlijkse kostprijs van AC-net en AC-net met ba erij ten opzichte van DC-net
Varia e buffercapaciteit
Vervolgens wordt de jaarlijkse kostprijs bepaald in func e van het beschikbare buffercapaciteit. Dit wordt grafisch
weergegeven in Figuur 5.11. Wanneer deze figuur vergeleken wordt met de vorige figuur die de kosten, zonder
42
HOOFDSTUK 5. DC-NET
netvergoeding, uitze e tegenover het geïnstalleerd buffervermogen (Figuur 5.5), zien we dat deze figuren enorm
verschillen van elkaar. Waar in Figuur 5.5 de jaarlijkse kostprijs steeg naarmate er meer bufferend vermogen geinstalleerd was, door de toenemende verliezen, zien we in Figuur 5.11 dat door de netvergoeding de jaarlijkse
kostprijs juist daalt bij toenemend buffervermogen.
Het blijkt dat, bij voldoende buffercapaciteit, zowel het huidige net met ba erij als het DC-net de betere keuzes
zijn dan het huidige net.
Figuur 5.11: Jaarlijks verlies & netvergoeding in func e van beschikbare ba erijcapaciteit
5.3.4 Conclusies
Uit dit deel is gebleken dat de netvergoeding een zeer grote invloed hee op de totale jaarlijkse kostprijs van
een elektriciteitsnet. Het is echter zo dat de manier waarop de netvergoeding berekend wordt gebaseerd is op
gissingen en veronderstellingen.
Het blijkt dat, op het moment dat de netvergoeding opnieuw ingevoerd zal worden, het zeker de moeite zal lonen
om een buffer aan het huidige net te koppelen, of misschien nog beter een volledig DC-net te overwegen.
5.4 Ba erij-capaciteit en procentueel aandeel DC-verbruik
Omdat er zoveel verschillende te variëren parameters te vinden zijn in het onderzoek, werd vervolgens beslist om
het script te laten doorrekenen in func e van twee variërende parameters. De berekeningen werden uitgevoerd
voor de topologieën met ba erij, waarbij enerzijds verliezen en anderzijds verliezen en netvergoeding uitgezet
worden in func e van procentueel aandeel in DC-verbruik en het geïnstalleerd, bruikbaar ba erijvermogen.
5.4.1 Elektrische verliezen
In een eerste deel van deze berekeningen worden opnieuw enkel de primaire elektrische verliezen bekeken. Er
wordt dus gekeken naar de elektrische efficiën e van het net, niet naar de invloed van een netvergoeding.
43
HOOFDSTUK 5. DC-NET
Huidig net met ba erij
Figuur 5.12 gee weer hoe de verliezen variëren in func e van de vooropgestelde parameters. Deze 3D-figuren
kunnen eenvoudigweg geïnterpreteerd worden aan de hand van de legende die aan de rechterkant gegeven is.
De kleuren op de grafiek komen overeen met de kleuren in de legende, die de jaarlijkse kostprijs weergee .
Op deze figuur is te zien hoe de jaarlijkse verliezen, zonder netvergoeding, s jgen naarmate de gebruikte ba erij
meer capaciteit bezit en naarmate het procentuele DC-verbruik in de woning toeneemt. De ideale situa e blijkt
te zijn om geen buffer te gebruiken en om het procentuele aandeel in DC-vermogen zo laag mogelijk te houden.
Figuur 5.12: Verliezen in een AC-net met ba erij, in func e van ba erijcapaciteit en procentueel DC-verbruik
DC-net
Op Figuur 5.13 is een vergelijkbaar verloop te zien als dit van Figuur 5.12, namelijk een lage prijs zonder buffer
en zonder DC-verbruik, en steeds toenemende kosten naarmate het procentuele DC-verbruik en de bruikbare
buffercapaciteit toenemen. Ook hier kan besloten worden dat extra toestellen op DC-vermogen laten werken niet
interessant is, en dat het niet interessant is om te zoeken naar extra DC-verbruikers om aan het net te koppelen.
Verder is te zien dat de maximale prijs bij het DC-net ongeveer €160, of 800 kWh bedraagt, terwijl dit bij het AC-net
met ba erij meer dan €240 of 1200 kWh zal zijn. Dit betekent dat een DC-net desalnie emin minder verliezen
kent dan een AC-net.
5.4.2 Elektrische verliezen & netvergoeding
Vervolgens werd het economische aspect eveneens in rekening gebracht, dus de elektrische verliezen samen met
de economische verliezen ten gevolge van de netvergoeding.
Huidig net met ba erij
Een eerste grafiek die hierbij besproken wordt is weergegeven in Figuur 5.14. Hierbij wordt de opmerking gemaakt
dat, om de leesbaarheid ten goede te komen, de assen omgedraaid werden in vergelijking met de vorige figuren:
44
HOOFDSTUK 5. DC-NET
Figuur 5.13: Verliezen in een DC-net, in func e van ba erijcapaciteit en procentueel DC-verbruik
het percentage aan DC-verbruik staat links, en de as van ba erijcapaciteit loopt af naar rechts toe, in plaats van
op. Dit gegeven moet zeker in acht genomen worden bij het analyseren van Figuur 5.14 en 5.15.
Figuur 5.14 toont nu een volledig ander beeld dan wat de vorige twee grafieken ons toonden. We zien dat, zoals
verwacht, de ba erij een posi eve invloed hee op de jaarlijkse kostprijs van het net. Van 0 tot ± 5 kWh vallen
de jaarlijkse verliezen snel naar beneden, om vanaf daar te stagneren.
Dit toont dat een economisch op male buffercapaciteit bepaald kan worden, iets wat in het kader van dit werk
niet is gebeurd. Deze op male waarde zal verder ook a angen van de manier waarop de netvergoeding — indien
deze in voege zou treden — berekend zou worden.
DC-net
De laatste analyse is deze van het DC-net met netvergoeding, weergegeven op Figuur 5.15. Deze figuur toont
een vergelijkbaar verloop als Figuur 5.14, namelijk hoge kosten zonder ba erij en meer kosten naarmate meer
DC-verbruik voorkomt.
Het valt op dat de figuur over een zeer groot oppervlakte donkerblauw blij , wat wil zeggen dat de kosten hier
niet veel hoger zijn dan de laagste waarde. Pas wanneer de buffercapaciteit daalt tot ongeveer 5 kWh s jgt de
jaarlijkse prijs vrij snel tot aan de maximale waarde, die bereikt wordt bij een net zonder ba erij.
Ook hier zal het nodig zijn om, rekening houdend met alle andere invloeden, een economisch ideale buffercapaciteit te bepalen.
45
HOOFDSTUK 5. DC-NET
Figuur 5.14: Verliezen & netvergoeding in een AC-net met ba erij, in func e van ba erijcapaciteit en procentueel DC-verbruik
Figuur 5.15: Verliezen & netvergoeding in een DC-net, in func e van ba erijcapaciteit en procentueel DC-verbruik
46
6
Conclusies
Het is duidelijk dat er iets moet veranderen aan de huidige manier van energie opwekken en gebruiken. De dubbele
omze ng die heden ten dage voorkomt bij het opwekken via zonnepanelen en het gebruiken van moderne ITequipment lijkt absurd, en dat is ze ook.
Fossiele brandstoffen zijn niet onuitputbaar en het milieu kan niet alles verwerken, maar de implementa e van
hernieuwbare energiebronnen brengt nieuwe problemen met zich mee. Hoe controleerbaar een thermische centrale is, zo oncontroleerbaar zijn hernieuwbare energiebronnen. En hoewel veel mensen pro hernieuwbare energie zijn, zal niemand van deze mensen zijn huis aan een windmolen willen koppelen zonder het tussenliggende
sterke net als buffer.
Alle energie opwekken met hernieuwbare bronnen is niet vanzelfsprekend, er moeten aanpassingen gemaakt
worden aan het net onder de vorm van Smart Grids.
Uit de literatuurstudie is gebleken dat er nog veel ongeopende deuren zijn op het vlak van residen ële DC-ne en.
Er is reeds veel onderzoek gedaan naar DC-ne en voor de industrie, huishoudens daarentegen waren tot nu toe
geen populair studie-object. Dit deed het vermoeden rijzen dat het misschien oninteressant is DC residen eel te
implementeren.
Een eerste onderzoek naar de mogelijkheid tot het ontlasten van het elektriciteitsnet met behulp van een buffer
toonde aan dat hier momenteel nog veel ruimte voor verbetering is, en dat met het installeren van een rela ef
beperkte buffer reeds grote winsten geboekt kunnen worden op het vlak van belasten van het net.
Vervolgens werd bekeken hoe een DC-net met buffer zich verhoudt tot het huidige net op vlak van verliezen, hieruit
bleek dat op vandaag op economisch vlak nog geen winst geboekt kan worden. Indien geen buffer geïnstalleerd
wordt kan echter wel elektrische winst behaald worden.
Hierna werd ook gekeken wat er zou gebeuren indien de netvergoeding per geïnjecteerde, niet zelf verbruikte
kWh van een residen ële pv-installa e, opnieuw ingevoerd zou worden. Daaruit bleek dat het installeren van een
beperkte buffer meteen voor grote verschillen in de jaarlijkse kostprijs zorgt, dit indien de netvergoeding recht
evenredig is met de belas ng van het net.
Hieruit bleek verder dat ook het implementeren van een ba erij aan het huidige net een interessante piste kan
zijn, aangezien ook hier bespaard kan worden op de te betalen netvergoeding ten opzichte van het huidige net
zonder buffer.
In beide situa es, dus zowel met als zonder netvergoeding, kan een DC-net dus interessant genoemd worden. Het
economische aspect is echter niet meegenomen in deze thesis, wat betekent dat het nog niet bekend is hoe groot
de investering in een DC-net zou zijn, en in hoeveel jd dit terugverdiend kan worden.
47
7
Toekoms g werk
Een eerste onderdeel dat in dit onderzoek ontbreekt is het in acht nemen van prijzen van componenten en van de
installa e van een DC-net. Er werden besparingen per jaar berekend, maar het is niet bekend of deze besparingen
op jaarbasis een realis sche terugverdien jd van een DC-net of een AC-net met ba erij zullen betekenen.
Hiernaast is bij alle berekeningen uitgegaan van een constant rendement voor alle aangesloten toestellen. Het is
echter zo dat het rendement van een toestel zal variëren in func e van de belas ng, dit is een gegeven dat ook in
het verder onderzoek meegenomen kan worden.
Zo ook het benodigde spanningsniveau voor DC-verbruikers. In dit onderzoek is uitgegaan van een worst-case
scenario dat stelde dat al het verbruikte DC-vermogen vanuit de DC-bus door een DC–DC-omvormer naar de
verbruikers vloeide. Indien echter het beschikbare en gevraagde spanningsniveau gematcht kan worden tussen de
grootste verbruikers, kan deze extra omze ng eveneens overbodig gemaakt worden en kunnen verliezen verder
beperkt worden. Dit is een onderdeel dat meegenomen kan worden in een volgende fase van dit onderzoek.
Over het gedrag van de ba erij is in dit werk enkel een beperkte simula e uitgevoerd. Er moet nog dieper ingegaan
worden op het aantal mogelijke cycli dat de ba erij gebruikt kan worden, en hieruit moet volgen hoeveel jaar
de ba erij mee zou gaan. Ook is gebleken dat het niet ideaal is dat alle opgewekt vermogen plots geïnjecteerd
wordt in het net op het moment dat de buffer volledig opgeladen is, hiervoor kan gezocht worden naar een beter
algoritme.
Verder zal blijken uit de beslissing van de netbeheerder in hoeverre en onder welke vorm de netvergoeding eventueel zou terugkomen, en zal op basis hiervan de studie verder gezet kunnen worden.
48
Bibliografie
[1] Europese Commisie, “Klimaatverandering - Wat houdt het precies in?” 2005.
[2] United Na ons, “United Na ons - Framework Conven on on Climate Change,” 2013. [Online]. Available:
http://unfccc.int/2860.php
[3] R. C. D. Kortmann, E. R. Peijnenborgh, J. S. A. Harrewijn, and L. S. A. van Hulst, “Klimaatverandering: oorzaken,
gevolgen en oplossingen,” CE Del , 2007.
[4] E. H. Lysen, “The Trias Energica : Solar Energy Strategies for Developing Countries,” TU Del , Freiburg, Tech.
Rep., 1996.
[5] SenterNovem, “Trias Energe ca,” pp. 1–2, 2008. [Online]. Available: http://medcontent.metapress.com/
index/A65RM03P4874243N.pdf
[6] T. Meulen, “Een aanvulling op energiezorg is “ondernemend samenwerken”,” Eindhoven,
p. 12, 2014. [Online]. Available: http://www.fmn.nl/xu/document/cms/streambin.asp?requestid=
042E9979-C013-490B-829E-774B35204ED3
[7] J. Desmet, C. Debruyne, J. Vanalme, and B. Verhelst, Implementa e van innova eve duurzame energiebronnen en hun interac e op het distribu enet. Kortrijk: Lemcko, 2010.
[8] Commissie voor de Regulering van de Elektriciteit en het Gas (CREG), “Netvergoeding voor
zonnepanelen.” [Online]. Available: http://www.vlaanderen.be/nl/bouwen-wonen-en-energie/energie/
zelf-energie-produceren/netvergoeding-voor-zonnepanelen
[9] Vlaamse Regulater voor Energie en Gas (VREG), “Netvergoeding zonnepanelen.” [Online]. Available:
http://www.vreg.be/www.vreg.be/hoeveel-betaalt-pv-eigenaar-voor-gebruik-net
[10] C. Tse, “Netvergoeding voor zonnepaneelbezi ers juist?” YERA, pp. 1–2, Mar. 2013. [Online]. Available:
http://yera.be/wp-content/uploads/publicaties/Netvergoeding_update.pdf
[11] PV Vlaanderen, “De netvergoeding voor kleine pv-installa es,” PV Vlaanderen, 2012.
[12] K. Tanaka, A. Yoza, K. Ogimi, A. Yona, T. Senjyu, T. Funabashi, and C.-H. Kim, “Op mal opera on of DC smart
house system by controllable loads based on smart grid topology,” Renewable Energy, vol. 39, no. 1, pp.
132–139, Mar. 2012. [Online]. Available: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0960148111004095
[13] D. Salomonsson, “Modeling, control and protec on of low-voltage dc microgrids,” Doctoral Thesis, Royal
Ins tute of Technology, Stockholm, Sweden, 2008. [Online]. Available: http://kth.diva-portal.org/smash/
record.jsf?pid=diva2:13328
[14] J. J. Justo, F. Mwasilu, J. Lee, and J.-W. Jung, “AC-microgrids versus DC-microgrids with distributed energy
resources: A review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 24, pp. 387–405, Aug. 2013. [Online].
Available: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1364032113002268
[15] D. Dedeyne, “Ontwerp, installa e en inbedrijfname van nieuwe AC-drives op de transla e en he eweging
van een opstapelkraan,” Eindwerk, Katholieke Hogeschool Brugge-Oostende, 2006.
[16] N. Thijssen, “Sluipverbruik in de Woning: Voedingsadapters,” 2011. [Online]. Available: http://www.
renewable-energy-now.org/2011/08/sluipverbruik-in-de-woning-voedingsadapters
[17] Wikipedia, “Power supply,” 2013. [Online]. Available: http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Power_
supply&oldid=586508254
49
BIBLIOGRAFIE
[18] ——, “Switched-mode power supply,” 2013. [Online]. Available: http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=
Switched-mode_power_supply&oldid=583704637
[19] I. Buchmann, “Ba ery University - What’s the Best Ba ery?”
http://batteryuniversity.com/learn/article/whats_the_best_battery
2010.
[Online].
Available:
[20] M. M. Biswas, M. S. Azim, T. K. Saha, U. Zobayer, and M. C. Urmi, “Towards Implementa on of Smart
Grid: An Updated Review on Electrical Energy Storage Systems,” Smart Grid and Renewable Energy, vol. 04,
no. 01, pp. 122–132, 2013. [Online]. Available: http://www.scirp.org/journal/PaperDownload.aspx?DOI=
10.4236/sgre.2013.41015
[21] D. Goswami, L. Conway, S. Freedman, D. Kle , E. Afify, R. Arndt, W. S ne, A. Armor, C. Jotshi, R. Pagano,
J. Tulenko, T. Shannon, D. Berg, C. Bliem, G. Mines, and K. Reinhardt, “Energy Storage,” in Energy Conversion.
ITI Omar, 1999, ch. 7, pp. 99–105.
[22] M. Menkveld, “Energietechnologieën in rela e tot transi ebeleid,” AER, VROM-raad, Tech. Rep., 2004.
[23] Pure Energy Solu ons Inc., “Ba ery Types: Which Ba eries to Use?” pp. 1–5, 2008. [Online]. Available:
http://www.pureenergybattery.com/pdf/batterytypes.pdf
[24] Woodbank Communica ons Ltd., “Ba ery Comparison Chart,” p. 1, 2012. [Online]. Available: http:
//www.mpoweruk.com/specifications/comparisons.pdf
[25] Wikipedia-bijdragers, “Loodaccu,” 2014. [Online]. Available: //nl.wikipedia.org/w/index.php?title=
Loodaccu&oldid=40673489
[26] M. Stok and B. Rutgers, “Supercondensatoren,” 2010. [Online]. Available: http://technotheek.utwente.nl/
wiki/Supercondensatoren
[27] H. Slootweg, “Smart Grids – Doel(en) en defini e(s),” Eindhoven, p. 32, 2011.
[28] A. Huygen and G. Huitema, “Smart Grids voor een duurzame energievoorziening,” TNO magazine, 2009.
[29] Interna onal Energy Agency, “Technology Roadmap: smart grids,” Interna onal Energy Agency, 2011.
[Online]. Available: www.iea.org
[30] Office of Electricity Delivery and Energy Reliablility, “What is the Smart Grid? A Vision for the Smart Grid,”
www.themoderngrid.org, pp. 1–2, Mar. 2009. [Online]. Available: www.oe.energy.gov
[31] U.S. Department of Energy, “The Smart Grid: an introduc on,” pp. 1–48, 2008. [Online]. Available:
http://energy.gov/oe/downloads/smart-grid-introduction-0
[32] K. Engelen, E. L. Shun, P. Vermeyen, I. Pardon, R. D’hulst, J. Driesen, and R. Belmans, “Small-scale
residen al DC distribu on systems,” 3th IEEE Benelux Young Researchers Symposium in Electrical Power
Engineering, vol. 3, no. 14, pp. 1–7, 2006. [Online]. Available: http://www.esat.kuleuven.be/electa/
publications/fulltexts/pub_1547.pdf
[33] D. Prasad and B. Kamath, “Smart DC Micro-grid for Effec ve U liza on of Solar Energy,” European Scien fic
Journal, vol. 8, no. 23, pp. 116–124, 2012. [Online]. Available: http://eujournal.net/index.php/esj/article/
view/458
[34] P. Paajanen, T. Kaipia, and J. Partanen, “DC supply of low-voltage electricity appliances in residen al
buildings,” in 20th Interna onal Conference and Exhibi on on Electricity Distribu on (CIRED 2009). Prague,
Czech Republic: IET Digital Library, 2009, pp. 1–4. [Online]. Available: http://digital-library.theiet.org/
content/conferences/10.1049/cp.2009.0925
50
BIBLIOGRAFIE
[35] H. Kakigano, Y. Miura, T. Ise, and R. Uchida, “A DC micro-grid for superhigh-quality electric power
distribu on,” Electrical Engineering in Japan, vol. 164, no. 1, pp. 34–42, Jul. 2008. [Online]. Available:
http://doi.wiley.com/10.1002/eej.20641
[36] G. Mulder, F. D. Ridder, and D. Six, “Electricity storage for grid-connected household dwellings
with PV panels,” Solar Energy, vol. 84, no. 7, pp. 1284–1293, Jul. 2010. [Online]. Available: http:
//linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0038092X10001519
[37] D. Salomonsson, L. Soder, and A. Sannino, “Protec on of Low-Voltage DC Microgrids,” IEEE Transac ons
on Power Delivery, vol. 24, no. 3, pp. 1045–1053, Jul. 2009. [Online]. Available: http://ieeexplore.ieee.org/
lpdocs/epic03/wrapper.htm?arnumber=4895296
[38] D. Caes, “Opbrengst van zonnepanelen i.f.v. technologische en klimatologische parameters,” Masterproef,
Howest, 2012.
[39] Vlaamse Regulater voor Energie en Gas (VREG), “Info over het gemiddelde elektriciteits- en aardgasverbruik.”
[Online]. Available: http://www.vreg.be/info-over-het-gemiddelde-elektriciteits-en-aardgasverbruik
[40] ——, “Evolu e van het aantal zonnepanelen en hun vermogen,” p. 1, 2013.
[41] Opel, “Opel Ampera - technische specifica es,” OPEL, Tech. Rep., 2011.
[42] Y.-W. Cho, J.-M. Kwon, and B.-H. Kwon, “Single Power-conversion AC-DC Converter with High Power Factor
and High Efficiency,” IEEE Transac ons on Power Electronics, no. DCM, pp. 1–1, 2013. [Online]. Available:
http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic03/wrapper.htm?arnumber=6650108
[43] F. Musavi, M. Edington, W. Eberle, and W. G. Dunford, “Evalua on and Efficiency Comparison of Front End
AC-DC Plug-in Hybrid Charger Topologies,” IEEE Transac ons on Smart Grid, vol. 3, no. 1, pp. 413–421, 2012.
[44] J.-W. Yang and H.-L. Do, “High-Efficiency ZVS AC-DC LED Driver Using a Self-Driven Synchronous Rec fier,”
IEEE Transac ons on Circuits and Systems, pp. 1–8, 2014.
[45] H.-S. Kim, J.-W. Baek, M.-H. Ryu, J.-H. Kim, and J.-H. Jung, “The High-Efficiency Isolated AC–DC Converter
Using the Three-Phase Interleaved LLC Resonant Converter Employing the Y-Connected Rec fier,” IEEE
Transac ons on Power Electronics, vol. 29, no. 8, pp. 4017–4028, Aug. 2014. [Online]. Available:
http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic03/wrapper.htm?arnumber=6663718
[46] W.-Y. Choi, “High-Efficiency DC–DC Converter With Fast Dynamic Response for Low-Voltage Photovoltaic
Sources,” IEEE Transac ons on Power Electronics, vol. 28, no. 2, pp. 706–716, Feb. 2013. [Online]. Available:
http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic03/wrapper.htm?arnumber=6209434
[47] P.-H. Lan, T.-J. Yang, and P.-C. Huang, “A High-Efficiency , Wide Workload Range , Digital Off-Time Modula on
(DOTM) DC-DC Converter With Asynchronous Power Saving Technique,” IEEE Transac ons on Very Large Scale
Integra on (VLSI) Systems, vol. 21, no. 1, pp. 67–77, 2013.
[48] R.-J. Wai, C.-Y. L. Lin, and B.-H. Chen, “High-Efficiency DC – DC Converter With Two Input Power Sources,” IEEE
Transac ons on Power Electronics, vol. 27, no. 4, pp. 1862–1875, 2012.
[49] Vlaamse Regulater voor Energie en Gas (VREG), “Evolu e van de elektriciteit-éénheidsprijs in euro per kWh,”
VREG, Tech. Rep., 2014.
[50] Be.STAT, “Kadastrale sta s ek van het gebouwenpark,” 2013. [Online]. Available: http://bestat.economie.
fgov.be/BeStat/BeStatMultidimensionalAnalysis?loadDefaultId=106
51
Bijlage I
De overzichtsgrafieken zijn opgenomen in Bijlage I.
52
BIJLAGE I. OVERZICHTSGRAFIEKEN
Opbrengst zonnepanelen
4
3.5
Vermogen [kW]
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
J
Maand
Figuur 1: Opbrengstprofiel PV-installa e school gedurende volledig jaar
53
BIJLAGE I. OVERZICHTSGRAFIEKEN
Verloop vermogen over net zonder buffer
1
0.5
0
Vermogen [kW]
−0.5
−1
−1.5
−2
−2.5
−3
−3.5
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
Maand
Figuur 2: Verloop vermogen over het net over volledig jaar
54
BIJLAGE I. OVERZICHTSGRAFIEKEN
Benodigde buffercapaciteit
70
60
% teruggestuurd vermogen
50
40
30
20
10
0
0
200
400
600
800
1000
1200
Benodigde buffercapaciteit
Figuur 3: Verloop van het percentage teruggestuurde energie in func e van geïnstalleerd buffervermogen
55
BIJLAGE I. OVERZICHTSGRAFIEKEN
Verloop energie buffer
15
14
Opgeslagen energie [kWh]
13
12
11
10
9
8
7.5
J
F
M
A
M
J
J
Maand
A
S
O
N
D
Figuur 4: Verloop van het gebufferd vermogen met een geïnstalleerde buffer van 7,5 kWh (bruikbaar)
56
BIJLAGE I. OVERZICHTSGRAFIEKEN
Verloop vermogen over net met buffer
Vermogenverloop [kWh]
1
0
−1
−2
−3
−4
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
Maand
Verloop vermogen over net zonder buffer
Vermogenverloop [kWh]
1
0
−1
−2
−3
−4
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
Maand
Figuur 5: Vergelijking tussen het vermogenverloop over het PCC met en zonder geïnstalleerde buffer (7,5 kWh bruikbaar)
57
BIJLAGE I. OVERZICHTSGRAFIEKEN
Vermogenstroom AC−net, omvormer
Vermogen [kW]
2
0
−2
Net
Omvormer
−4
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
Maand
Vermogen [kW]
AC− en DC−verbruik, opbrengst pv
4
PV
AC
DC
3
2
1
0
J
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
O
ND
D
Maand
Energie [kWh]
Energie opgeslagen in buffer
15
12.5
10
7.5
J
F
M
A
M
J
J
Maand
A
S
Figuur 6: Overzichtsplot vermogenstroom, AC- en DC-verbruik, opbrengst pv en energieverloop buffer
Parameters: ba erij 15 kWh; min. vermogen ba erij 7.5 kWh; rend. ba erij 90%; rend. omvormer 92%;
rend. kleine gelijkrichter 83%; rend. grote gelijkrichter 96%; rend. DC-DC-omvormer 95%
58
Bijlage II
In Bijlage II worden de Matlab®-scripts, die in het kader van deze masterproef zijn geschreven, weergegeven.
Verloop algemeen net met ba erij
%% Script dat gebruikt wordt bij waarden verkregen over een heel jaar
% --------------------------------------------------------------------------% !!! [E] =kWh , [P] = kW
clc , clear all
%% Variabelen instellen
% ----------------------------------------------------% Variabelen buffer
GrootteBuffer = 10;
MinBuffer = 2.5;
RendementOpladen = 0.9;
RendementOntladen = 0.9;
%Rendement omvormer buffer
VerliesOmvormer = 0.05;
%Rendement schakelende voedingen
VerliesKleineAdapter = 0.17;
VerliesCentraleAdapter = 0.04;
%Prijs per kWh
PrijsElektr = 0.2;
%Eig 'n grafieken
FormaatDatum = 'm';
Xlabel = 'Maand ';
%noot: datum excell naar matlab: datestr(x2mdate(Tzon(i)))
%noot2: plot(x,y) geeft alles
%
plot(x(100:200 ,1) ,y(100:200 ,1)) plot grafiek met enkel waarden nr. 100 tot 200
%Format bank zorgt ervoor dat er 2 getallen na de komma staan bij printen
%Format compact zodat alles dichter bij elkander staat
format bank
format compact
%% waarden importeren
% ----------------------------------------------------%Om evt opnieuw te importeren
%Ezon = xlsread('zon.xlsb ');
%Tzon = xlsread('Tzon.xlsb ');
%Everb = xlsread('verb_nl.xlsb ');
%Tverb = xlsread('TVerb.xlsb ');
%PDC = xlsread('DCprocent.xlsb ');
59
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP ALGEMEEN NET MET BATTERIJ
%TDC = xlsread('DCtijd.xlsb ');
%Datum Excel omzetten naar datum Matlab
%TzonMatlab = zeros(length(Tzon ),1);
%for l = 1: length(Tzon)
%
TzonMatlab(l) = x2mdate(Tzon(l));
%end
%TDCMatlab = zeros(length(Tverb ),1);
%for l = 1: length(Tverb)
%
TDCMatlab(l) = x2mdate(Tverb(l));
%end
% ----------------------------------------------------%korter om te importeren + omrekening datum excel naar matlab niet meer
%uitvoeren
% ----------------------------------------------------load('VariabelenProfielen ')
%Inladen van absolute waarden DC -verbruik (in Watt) ipv relatief !!
%load('PDCabs ')
%Variabelen omzetten van energie naar vermogen of omgekeerd
%zon kW naar kWh
Ezon = zeros(length(Pzon ),1);
for m=1:( length(Pzon )-1)
Ezon(m) = Pzon(m) * (( Tzon(m+1)- Tzon(m)) *24);
end
Ezon(m+1) =Ezon(m);
clear m
%Verbruik van kWh naar kW
Pverb = zeros(length(Everb ),1);
for m=1:( length(Everb )-1)
Pverb(m) = Everb(m) / (( Tverb(m+1)- Tverb(m)) *24);
end
Pverb(m+1) = Pverb(m);
clear m
%% verschil berekenen met waarde zon die dichtst bij verbruik ligt
% ----------------------------------------------------k = 1;
verschil_zon_verbruik = zeros(length(Tzon ),1);
for m = 1: length(Tverb)
while Tzon(k) < Tverb(m)
verschil_zon_verbruik(k) = Pverb(m-1) - Pzon(k);
k = k + 1;
end
end
60
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP ALGEMEEN NET MET BATTERIJ
clear k
clear m
%% plotten met referentie op 0
% ----------------------------------------------------%datetick zorgt dat op x-as maanden weergegeven worden
figure('name ','Verloop over net zonder buffer '); plot (TzonMatlab , verschil_zon_verbruik );
datetick('x',FormaatDatum ); hold on; syms z;z = min(TzonMatlab ):0 .05:max(TzonMatlab );
y = 0*z; plot(z,y,'r','LineWidth ' ,2);
title('Verloop vermogen over net zonder buffer ', 'FontSize ', 14)
xlabel(Xlabel , 'FontSize ', 12)
ylabel('Vermogen [kW]', 'FontSize ', 12)
clear z; clear y;
% ----------------------------------------------------%Bufferverloop berekenen
% ----------------------------------------------------verloop_buffer = zeros(length(Tzon ),1);
verloop_net_met_buffer = verschil_zon_verbruik ;
verloop_buffer (1) = MinBuffer;
for k = 1:( length(verschil_zon_verbruik )-1)
%Overschot , buffer niet vol
if verschil_zon_verbruik(k) < 0 && verloop_buffer(k) < GrootteBuffer
verloop_buffer(k+1) = verloop_buffer(k) - (RendementOpladen * ...
(verschil_zon_verbruik(k) * (( TzonMatlab(k+1)- TzonMatlab(k)) *24)));
verloop_net_met_buffer(k) = 0;
%Overschot maar buffer vol
elseif verschil_zon_verbruik (k) < 0 && verloop_buffer(k)
verloop_buffer(k+1) = verloop_buffer(k);
≥
GrootteBuffer
%Tekort , buffer niet leeg
elseif verschil_zon_verbruik (k) ≥ 0 && verloop_buffer(k) > MinBuffer
verloop_buffer(k+1) = verloop_buffer(k) - (( verschil_zon_verbruik (k) *
(( TzonMatlab(k+1)- TzonMatlab(k)) *24))/ RendementOntladen );
verloop_net_met_buffer(k) = 0;
...
%Tekort , buffer leeg
else
verloop_buffer(k) = MinBuffer;
end
%Indien buffer < 0 of > max. grootte
if verloop_buffer(k) > GrootteBuffer
verschil = verloop_buffer(k) - GrootteBuffer;
verloop_buffer(k) = GrootteBuffer;
verloop_net_met_buffer(k) = verloop_net_met_buffer (k) - (verschil *
(( TzonMatlab(k+1)- TzonMatlab(k)) *24));
end
...
if verloop_buffer(k)<MinBuffer
verloop_net_met_buffer(k) = verloop_net_met_buffer (k) - ...
(( verloop_buffer(k)-MinBuffer) * (TzonMatlab(k+1)- TzonMatlab(k)) *24));
verloop_buffer(k) = MinBuffer;
end
end
61
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP ALGEMEEN NET MET BATTERIJ
clear k; clear verschil;
figure('name ','Verloop energie buffer '); plot(TzonMatlab , verloop_buffer );
datetick('x',FormaatDatum ); hold on; syms z;z = min(TzonMatlab ):0 .05:max(TzonMatlab );
y = 0*z + GrootteBuffer; plot(z,y,'r');
title('Verloop energie buffer ','FontSize ', 14)
xlabel(Xlabel ,'FontSize ', 12)
ylabel('Opgeslagen energie [kWh]','FontSize ', 12)
clear z; clear y;
%Verloop vermogenflow net met en zonder buffer onder elkander plotten in een subplot
figure('name ','Verloop over net met buffer vs. zonder buffer ');
subplot (2 ,1,1); plot(TzonMatlab , verloop_net_met_buffer ); datetick('x',FormaatDatum );
title('Verloop vermogen over net met buffer ','FontSize ', 14)
xlabel(Xlabel ,'FontSize ', 12)
ylabel('Vermogenverloop [kWh]','FontSize ', 12)
subplot (2 ,1,2); plot (TzonMatlab , verschil_zon_verbruik ); datetick('x',FormaatDatum );
title('Verloop vermogen over net zonder buffer ','FontSize ', 14)
xlabel(Xlabel ,'FontSize ', 12)
ylabel('Vermogenverloop [kWh]','FontSize ', 12)
%% percentage teruggestuurd vermogen berekenen zonder en met buffer
% -------------------------------------------------------------------------------TeruggestuurdVermogenGeenBuf = 0;
TeruggestuurdVermogenBuf = 0;
OpgewektVermogen = 0;
for m=1: length(Ezon)
OpgewektVermogen = OpgewektVermogen + (Ezon(m));
end
clear m
for m=1:( length(verschil_zon_verbruik )-1)
if verschil_zon_verbruik (m)<0
TeruggestuurdVermogenGeenBuf = TeruggestuurdVermogenGeenBuf + ...
(- verschil_zon_verbruik(m) * (( Tzon(m+1)- Tzon(m)) *24) );
end
end
clear m
for m=1:( length(verschil_zon_verbruik )-1)
if verloop_net_met_buffer (m)<0
TeruggestuurdVermogenBuf = TeruggestuurdVermogenBuf + (- verloop_net_met_buffer (m) * ...
(( Tzon(m+1)- Tzon(m)) *24) );
end
end
clear m
PercentageTeruggestuurdZonderBuffer = TeruggestuurdVermogenGeenBuf / ...
OpgewektVermogen * 100
PercentageTeruggestuurdMetBuffer = TeruggestuurdVermogenBuf / OpgewektVermogen * 100
62
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP ALGEMEEN NET MET BATTERIJ
% ----------------------------------------------------%Topologie I: Batterij rechtstreeks aan PV park
%Enkel verlies als er vermogenoverschot terug naar het net moet
% ----------------------------------------------------verlies_top_I = 0;
for k = 2: length(verschil_zon_verbruik )
%Is er vermogen van PVpark naar net gevloeid?
if verloop_net_met_buffer (k) < 0
verlies_top_I = verlies_top_I + verloop_net_met_buffer (k)*(- VerliesOmvormer) * ...
(( TzonMatlab(k)-TzonMatlab(k -1))*24);
end
%is er vermogen uit buffer naar verbruikers gevloeid?
if verloop_buffer(k-1) > verloop_buffer(k)
verlies_top_I = verlies_top_I + (verloop_buffer(k-1)- verloop_buffer(k)) * ...
(VerliesOmvormer );
end
end
clear k
%Waarden printen
prijs_I = verlies_top_I * PrijsElektr
% ----------------------------------------------------%Topologie II: Batterij via omvormer aan net
% ----------------------------------------------------verlies_top_II = 0;
for k=2: length(verschil_zon_verbruik )
%Buffer vol: van pv naar net
if verloop_net_met_buffer (k) < 0
verlies_top_II = verlies_top_II + verloop_net_met_buffer (k) * ...
(-VerliesOmvormer) * (( TzonMatlab(k)-TzonMatlab(k -1))*24);
end
%energietekort: buffer naar verbruik
if verloop_buffer(k-1) > verloop_buffer(k)
verlies_top_II = verlies_top_II + (( verloop_buffer(k-1)- verloop_buffer(k))...
*( VerliesOmvormer ));
end
%energie over: van pv naar buffer via 2 omvormers
if verloop_buffer(k-1) < verloop_buffer(k)
verlies_top_II = verlies_top_II + (( verloop_buffer(k-1)- verloop_buffer(k))...
*-( VerliesOmvormer*VerliesOmvormer ));
end
end
clear k
%Waarden printen
prijs_II = verlies_top_II
* PrijsElektr
% -----------------------------------------------------
63
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP ALGEMEEN NET MET BATTERIJ
%Controle: geen buffer: Alle opbrengst zon via omvormer
% ----------------------------------------------------verlies_controle = 0;
for k=1: length(verschil_zon_verbruik )
if Ezon(k) > 0
verlies_controle = verlies_controle+Ezon(k)*( VerliesOmvormer );
end
end
clear k
%Waarden printen
prijs_cont = verlies_controle * PrijsElektr
% ----------------------------------------------------%DC -verbruik in rekening brengen
% -----------------------------------------------------
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
k = 1;
verbruik_DC = zeros(length(Tverb ),1);
for m = 1: length(Tverb)
while k ̸= 145 && ((TDC(k)) ≤ (( Tverb(m)-floor(Tverb(m)))))
verbruik_DC(m) = PDCabs(k)/1000;
% verbruik_DC(m) = PDC (procentueel) (k)* Pverb(m)/100;
k = k + 1;
end
k = 1;
end
clear k; clear m
%TDCMatlab = zeros(length(Tverb ),1);
%for l = 1: length(Tverb)
%
TDCMatlab(l) = x2mdate(Tverb(l));
%end
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
CumDC = 0;
for m = 1: length(verbruik_DC)
CumDC = CumDC + verbruik_DC(m);
end
clear m
VerliesDCGroot = CumDC * PrijsElektr * VerliesCentraleAdapter
VerliesDCKlein = CumDC * PrijsElektr * VerliesKleineAdapter
64
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP DC-NET
Verloop DC-net
%% Script DC -net - 06/03/2014
% Waarden voor 1 dag
clc; clear;load('VariabelenDCbis ');
clear DC_Verbruik
Hulphulp =0;
Capaciteit_Batterij = input('Capaciteit buffer in kWh? '); % kWh
% MinGrens_Batterij = 0; %
%kunnen vergelijken
wanneer we de batterij laten varieren , dit om onderling te
MinGrens_Batterij = input('Minimale waarde buffer? '); % kWh
Rendement_Batterij = input('Rendement batterij? [%] ')/100;
% +- 90 % (1 richting)
Rendement_DC_AC = input('Rendement omvormer pv naar AC? [%] ')/100;
% Sunny boy: +- 92 %
Rendement_AC_DC_klein = input('Rendement kleine gelijkrichter? [%] ')/100;
% Laptoplader Bram: 83 %
Rendement_AC_DC_groot = input('Rendement centrale gelijkrichter? [%] ')/100;
% Grote gelijkrichter: 96 %
Rendement_DC_DC = input('Rendement DC -DC -omvormer? [%] ')/100; % Literatuurstudie: 95 %
Percentage_DC = input('Percentage DC -verbruik? [%] ')/100; % +- 25
Energieprijs = input('Energieprijs? [EUR/kWh] '); % 0,20 EUR/kWh
NetvergoedingPrijs = input('Netvergoeding? [EUR/kWh �genjecteerd] '); % 0,097 EUR/kWh
clc;
% --------------------------------------------------------------------% --------------------------------------------------------------------% Met �genstalleerd DC -net
% --------------------------------------------------------------------% --------------------------------------------------------------------%for Percentage_DC = 0:0 .02:1
%for Capaciteit_Batterij = 0:0 .25 :30
Verlies_AC =0; Verlies_AC_bat =0; Verlies_DC =0;
Netvergoeding_AC =0; Netvergoeding_AC_bat =0; Netvergoeding_DC =0;
%% DC -verbruik uitrekenen als percentage van AC -verbruik
for n=1: length(Alles_Tijd)
DC_Verbruik(n) = Alles_Verbruik(n)* Percentage_DC;
end
65
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP DC-NET
clear n
% Opbrengst zonnepanelen is nu gegeven in AC , dus reeds omgevormd. Vandaar:
% voor DC -opbrengst delen door rendement pv -inverter en vermenigvuldigen
% met rendement van DC/DC omvormer
Zon_OpbrengstDC = zeros(length(Zon_Opbrengst ),1);
for n = 1: length(Zon_Opbrengst )-1
Zon_OpbrengstDC(n) = Zon_Opbrengst(n) / Rendement_DC_AC * Rendement_DC_DC;
%Berekenen verlies van vermogen
Verlies_AC = Verlies_AC + (Zon_Opbrengst(n) * (1 - Rendement_DC_AC )) * ...
(Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n)) * 24;
Verlies_AC_bat = Verlies_AC_bat + (Zon_Opbrengst(n) * (1 - Rendement_DC_AC )) * ...
(Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n)) * 24;
Verlies_DC = Verlies_DC + (Zon_OpbrengstDC(n) * (1 - Rendement_DC_DC )) * ...
(Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n)) * 24;
end
clear n
% Idem , we kennen DC -verbruik enkel langs AC -zijde , dit verschilt van wat
% we hier zullen verbruiken. Dus vermenigvuldigen met rendement
% gelijkrichter , delen door rendement DC -DC
DC_VerbruikDC = zeros(length(DC_Verbruik ),1);
for n = 1: length(DC_Verbruik )-1
DC_VerbruikDC(n) = DC_Verbruik(n) * Rendement_AC_DC_klein / Rendement_DC_DC;
%Berekenen verlies van vermogen
Verlies_AC = Verlies_AC + (DC_Verbruik(n) * (1 - Rendement_AC_DC_klein )) * ...
(DC_Tijd(n+1)- DC_Tijd(n)) * 24;
Verlies_AC_bat = Verlies_AC_bat + (DC_Verbruik(n) * (1 - Rendement_AC_DC_klein )) * ...
(DC_Tijd(n+1)- DC_Tijd(n)) * 24;
Verlies_DC = Verlies_DC + (DC_VerbruikDC(n) * (1 - Rendement_DC_DC )) * ...
(DC_Tijd(n+1)- DC_Tijd(n)) * 24;
end
clear n
% �Initile data plotten als overzicht
% figure('name ','�Initile data '); plot(Alles_Tijd ,Alles_Verbruik ); hold on;
plot(DC_Tijd ,DC_VerbruikDC)
%
% title('�Initile data ', 'FontSize ', 14)
% xlabel('Tijd (dag)', 'FontSize ', 12)
% ylabel('Totaal Vermogen [kW]', 'FontSize ', 12)
% Berekenen hoeveel van dit totale verbruik puur AC is
AC_Verbruik=zeros(length(DC_Tijd ),1); n=1;
for m=1: length(Alles_Tijd)
while DC_Tijd(n) < Alles_Tijd(m)
66
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP DC-NET
AC_Verbruik(n) = Alles_Verbruik(m)-DC_VerbruikDC(n);
if AC_Verbruik(n)<0
AC_Verbruik(n) = 0;
end
n=n+1;
end
end
%AC_Verbruik(length(AC_Verbruik )) = AC_Verbruik(length(AC_Verbruik )-1);
clear m n
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
figure('name ','Enkel AC -verbruik '); plot(DC_Tijd ,AC_Verbruik );
title('Enkel AC -verbruik ', 'FontSize ', 14)
xlabel('Tijd (dag)', 'FontSize ', 12)
ylabel('AC -Vermogen [kW]', 'FontSize ', 12)
figure('name ','Enkel DC -verbruik '); plot(DC_Tijd ,DC_VerbruikDC );
title('Enkel DC -verbruik ', 'FontSize ', 14)
xlabel('Tijd (dag)', 'FontSize ', 12)
ylabel('DC -Vermogen [kW]', 'FontSize ', 12)
% Berekenen hoeveel DC -verbruik gedekt wordt door de zonnepanelen
n=1;
Zon_Rechtstreeks = zeros(length(Zon_OpbrengstDC ),1);
Zon_RechtstreeksAlles = zeros(length(Zon_OpbrengstDC ),1);
Zon_NietGebruiktDC = zeros(length(Zon_OpbrengstDC ),1);
Zon_NietGebruiktAlles = zeros(length(Zon_OpbrengstDC ),1);
Zon_NietGebruiktAC = zeros(length(Zon_Opbrengst ),1);
Tekort_DC = zeros(length(Zon_OpbrengstDC ),1);
Tekort_Alles = zeros(length(Zon_OpbrengstDC ),1);
Tekort_ACbatterij = zeros(length(Zon_OpbrengstDC ),1);
for m=1: length(DC_Tijd)
while Zon_Tijd(n)
≤
DC_Tijd(m)
% Opbrengst pv wordt opgesplitst in rechtstreeks verbruik (naar DC -verbruik)
% en niet -rechtstreeks (NietGebruikt) (voor buffer of net)
% Ook wordt bekeken of pv alles kan dekken
% Rendement werd hierboven in rekening gebracht
% DC net , buffer enkel DC verbruik
% ----------if Zon_OpbrengstDC(n)
≥ DC_VerbruikDC(m)
Zon_Rechtstreeks(n) = DC_VerbruikDC(m);
Zon_NietGebruiktDC(n) = Zon_OpbrengstDC(n) - Zon_Rechtstreeks(n);
else
67
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP DC-NET
Zon_Rechtstreeks(n) = Zon_OpbrengstDC(n);
Zon_NietGebruiktDC(n) = 0;
Tekort_DC(n) = DC_VerbruikDC(m) - Zon_OpbrengstDC(n);
Tekort_Alles(n)= Alles_Verbruik(m) - Zon_OpbrengstDC (n);
end
% DC net , buffer ook AC verbruik
% ----------if Zon_OpbrengstDC(n) ≥ Alles_Verbruik(m)
Zon_RechtstreeksAlles (n) = Alles_Verbruik(m);
Zon_NietGebruiktAlles (n) = Zon_OpbrengstDC(n) - Alles_Verbruik(m);
else
Zon_RechtstreeksAlles (n) = Zon_OpbrengstDC(n);
Zon_NietGebruiktAlles (n) = 0;
Tekort_Alles(n) = Alles_Verbruik(m) - Zon_OpbrengstDC (n);
end
% AC net met buffer
if Zon_Opbrengst(n) ≥ Alles_Verbruik(m)
Zon_NietGebruiktAC(n) = Zon_Opbrengst(n) - Alles_Verbruik(m);
Netvergoeding_AC = Netvergoeding_AC + abs(( Zon_NietGebruiktAC(n) * ...
(Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n)) * 24 *NetvergoedingPrijs ));
else
Zon_NietGebruiktAC(n) = 0;
Tekort_ACbatterij(n) = Alles_Verbruik(m) - Zon_Opbrengst(n);
end
n=n+1;
end
end
clear m n
%
% figure('name ','DC rechtstreeks door PV '); plot(Zon_Tijd ,Zon_Rechtstreeks );
%
% title('DC rechtstreeks door PV ', 'FontSize ', 14)
% xlabel('Tijd (dag)', 'FontSize ', 12)
% ylabel('Vermogen [kW]', 'FontSize ', 12)
%
%
%
%
%
figure('name ','Opbrengst PV '); plot(Zon_Tijd ,Zon_Opbrengst );
title('Opbrengst PV ', 'FontSize ', 14)
xlabel('Tijd (dag)', 'FontSize ', 12)
ylabel('Vermogen [kW]', 'FontSize ', 12)
% Berekenen hoeveel van het verschil gedekt kan worden door de buffer
% Vermogenstroom over de omvormer berekenen
% Omvormer:
% Positief is AC -> DC
% Negatief is DC -> AC
Energie_Buffer = zeros(length(Zon_Rechtstreeks ),1);
Energie_Buffer_ACnet = zeros(length(Zon_Opbrengst ),1);
Verloop_Omvormer = zeros(length(Zon_Rechtstreeks ),1);
% Batterij
beginvermogen geven
68
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP DC-NET
Energie_Buffer (1) = MinGrens_Batterij;
Energie_Buffer_ACnet (1) = MinGrens_Batterij;
%% Verloop Batterij berekenen voor DC -net
% Batterij ook voor AC gebruiken
for n=1: length(Zon_NietGebruiktDC )-1
% Overschot , buffer niet vol
if Zon_NietGebruiktAlles (n) > 0 && Energie_Buffer(n) < Capaciteit_Batterij
Energie_Buffer(n+1) = Energie_Buffer(n) + (( Zon_NietGebruiktAlles (n) * ...
(( Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n))*24))) * Rendement_Batterij;
Verloop_Omvormer(n) = Zon_NietGebruiktDC(n) - Zon_NietGebruiktAlles (n);
Verlies_DC = Verlies_DC + (( Zon_NietGebruiktAlles (n) * ...
(( Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n))*24))) * ...
(1 - (Rendement_Batterij * Rendement_DC_DC ));
Verlies_DC = Verlies_DC + ((( Verloop_Omvormer (n)) * ...
(( Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n))*24))) * ...
(1 - (Rendement_AC_DC_groot * Rendement_DC_DC ));
% Overschot , buffer vol
elseif Zon_NietGebruiktAlles (n) > 0 && Energie_Buffer(n)
Energie_Buffer(n+1) = Energie_Buffer(n);
Verloop_Omvormer(n) = - Zon_NietGebruiktDC (n);
≥
Capaciteit_Batterij
Verlies_DC = Verlies_DC - (Verloop_Omvormer (n) * ...
(( Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n))*24)) * (1 - Rendement_AC_DC_groot );
%Netvergoeding
Netvergoeding_DC = Netvergoeding_DC + abs(( Verloop_Omvormer(n) * ...
(Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n)) * 24 * NetvergoedingPrijs * ...
(Rendement_AC_DC_groot )));
% Tekort , buffer niet leeg
elseif Zon_NietGebruiktAlles (n) == 0 && Energie_Buffer(n) > MinGrens_Batterij
Energie_Buffer(n+1) = Energie_Buffer(n) - (( Tekort_Alles(n) * ...
(( Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n))*24))) / Rendement_Batterij;
Verloop_Omvormer(n) = Tekort_Alles(n) - Tekort_DC(n);
Verlies_DC = Verlies_DC + (( Tekort_DC(n) * (( Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n))*24))) ...
* (1 - (Rendement_Batterij * Rendement_DC_DC ));
% Tekort , buffer leeg
elseif Zon_NietGebruiktAlles (n) == 0 && Energie_Buffer(n)
Verloop_Omvormer(n) = Tekort_DC(n);
Energie_Buffer(n+1) = Energie_Buffer(n);
≤
MinGrens_Batterij
Verlies_DC = Verlies_DC + (Verloop_Omvormer (n) * (( Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n))* ...
24)) * (1 - Rendement_AC_DC_groot );
end
if Energie_Buffer(n+1) > Capaciteit_Batterij
Verloop_Omvormer(n+2) = Verloop_Omvormer(n) - ...
(Energie_Buffer(n) - Capaciteit_Batterij) / (5/60);
Energie_Buffer(n+1) = Capaciteit_Batterij ;
elseif Energie_Buffer(n+1)< MinGrens_Batterij
Verloop_Omvormer(n+2) = Verloop_Omvormer(n) + ...
69
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP DC-NET
(( Energie_Buffer(n)-MinGrens_Batterij) / (5/60));
Energie_Buffer(n+1)= MinGrens_Batterij;
end
end
clear n
string = 'Energieverloop buffer ';
%% Verloop Batterij berekenen voor AC -net , geen DC -net �genstalleerd
for n=1: length(Zon_Opbrengst )-1
%
if Zon_NietGebruiktAC(n) > 0 && Energie_Buffer_ACnet (n) < Capaciteit_Batterij
Energie_Buffer_ACnet(n+1) = Energie_Buffer_ACnet (n) + ...
(( Zon_NietGebruiktAC(n) * (( Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n))*24))) * ...
Rendement_Batterij;
Verlies_AC_bat = Verlies_AC_bat + (( Zon_NietGebruiktAC (n) * ...
(( Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n))*24))) * ...
(1-( Rendement_Batterij*Rendement_AC_DC_groot ));
elseif Zon_NietGebruiktAC(n) > 0 && Energie_Buffer_ACnet (n)
Energie_Buffer_ACnet(n+1) = Energie_Buffer_ACnet (n);
≥
Capaciteit_Batterij
% Netvergoeding
Netvergoeding_AC_bat = Netvergoeding_AC_bat + abs(( Zon_NietGebruiktAC (n) * ...
(Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n)) * 24 * NetvergoedingPrijs ));
elseif Zon_NietGebruiktAC(n) == 0 && Energie_Buffer_ACnet (n) > MinGrens_Batterij
Energie_Buffer_ACnet(n+1) = Energie_Buffer_ACnet (n) - (( Tekort_ACbatterij(n) * ...
(( Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n))*24))) * Rendement_Batterij;
Verlies_AC_bat = Verlies_AC_bat + (( Tekort_ACbatterij (n) * ...
(( Zon_Tijd(n+1)- Zon_Tijd(n))*24))) * ...
(1-( Rendement_Batterij*Rendement_AC_DC_groot ));
elseif Zon_NietGebruiktAC(n) == 0 && Energie_Buffer_ACnet (n)
Energie_Buffer_ACnet(n+1) = Energie_Buffer_ACnet (n);
≤
MinGrens_Batterij
end
end
clear n
%
%
%
%
%
%
figure('name ','Energie opgeslagen in buffer '); plot(Zon_Tijd ,Energie_Buffer );
title(string , 'FontSize ', 14)
xlabel('Tijd (dag)', 'FontSize ', 12)
ylabel('Energie [kWh]', 'FontSize ', 12)
%Rendement Omvormer meenemen
Verloop_OmvormerAC = zeros(length(Verloop_Omvormer ),1);
for n=1: length(Verloop_OmvormerAC)
% Omvormer AC -> DC: Grotere input dan output
%
DC -> AC: Kleinere output
70
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP DC-NET
if Verloop_Omvormer(n) ≥ 0
Verloop_OmvormerAC(n) = Verloop_Omvormer(n) / Rendement_AC_DC_groot ;
else
Verloop_OmvormerAC(n) = Verloop_Omvormer(n) * Rendement_AC_DC_groot ;
end
end
clear n
%
%
%
%
%
figure('name ','Vermogenstroom omvormer AC -zijde '); plot(Zon_Tijd , Verloop_OmvormerAC );
title('Vermogenstroom omvormer AC -zijde ', 'FontSize ', 14)
xlabel('Tijd (dag)', 'FontSize ', 12)
ylabel('Vermogen [kW]', 'FontSize ', 12)
%Alles , gezien vanuit het AC -net
Vermogen_ACnet = zeros(length(Verloop_OmvormerAC ),1);
n=1;
for m=1: length(AC_Verbruik)
while Zon_Tijd(n) < DC_Tijd(m)
Vermogen_ACnet(n) = AC_Verbruik(m) + Verloop_OmvormerAC (n);
n=n+1;
end
end
clear m n
%
%
%
%
%
%
figure('name ','Vermogenstroom net '); plot(Zon_Tijd ,Vermogen_ACnet ); hold on;
plot(Alles_Tijd ,Alles_Verbruik)
title('Vermogenstroom net ', 'FontSize ', 14)
xlabel('Tijd (dag)', 'FontSize ', 12)
ylabel('Vermogen [kW]', 'FontSize ', 12)
% Synthesefiguur:
% Boven verloop over AC -net , omvormer
% Midden zon , AC , DC
% Onder batterij
figure('name ','Synthese ');
subplot (3 ,1,1);
plot(Zon_Tijd ,Vermogen_ACnet ,'color ', 'k','marker ','x','LineWidth ' ,2); hold on;
plot(Zon_Tijd ,Verloop_OmvormerAC ,'marker ','x','LineWidth ' ,2);
datetick('x','m');
legend('Net','Omvormer ')
title('Vermogenstroom AC -net , omvormer ', 'FontSize ', 16)
xlabel('Maand ', 'FontSize ', 14)
71
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP DC-NET
ylabel('Vermogen [kW]', 'FontSize ', 14)
subplot (3 ,1,2);
plot(Zon_Tijd ,Zon_Opbrengst ,'color ', 'y','LineWidth ' ,2); hold on;
plot(DC_Tijd ,AC_Verbruik ,'color ', 'k','marker ','x','LineWidth ' ,2);
plot(DC_Tijd ,DC_VerbruikDC ,'marker ','x','LineWidth ' ,2);
datetick('x','m');
legend('PV','AC','DC')
title('AC - en DC -vebruik , opbrengst pv', 'FontSize ', 16)
xlabel('Maand ', 'FontSize ', 14)
ylabel('Vermogen [kW]', 'FontSize ', 14)
subplot (3 ,1,3);
plot(Zon_Tijd ,Energie_Buffer ,'marker ','x','LineWidth ' ,2);
datetick('x','m');
title('Energie opgeslagen in buffer ', 'FontSize ', 16)
xlabel('Maand ', 'FontSize ', 14)
ylabel('Energie [kWh]', 'FontSize ', 14)
%Verlies berekenen
ACVerlies_EUR = (round(Verlies_AC * Energieprijs * 100)/100);
ACVerlies_batterij_EUR = (round(Verlies_AC_bat * Energieprijs * 100)/100);
DCVerlies_EUR = (round(Verlies_DC * Energieprijs * 100)/100);
ACVerlies_TOT = (round (( ACVerlies_EUR+Netvergoeding_AC )*100)/100);
ACVerlies_batterij_TOT= (round (( ACVerlies_batterij_EUR + Netvergoeding_AC_bat ) * 100)/100);
DCVerlies_TOT = (round (( DCVerlies_EUR+Netvergoeding_DC) * 100)/100);
% load LoopProcentDC_KleinereBuffer.mat
%
% n = round (( Percentage_DC *50)+1);
% m = round (( Capaciteit_Batterij *4)+1);
% Hulphulp=Hulphulp +1;
%
%
%
%
%
%
%
ACVerliesFor(n,m)= ACVerlies_EUR;
ACVerliesBatterijFor (n,m)= ACVerlies_batterij_EUR ;
DCVerliesFor(n,m)= DCVerlies_EUR;
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
ForPercDC(n,m)= Percentage_DC;
ForCapBat(n,m)= Capaciteit_Batterij ;
ACVerliesNetverg (n,m)= ACVerlies_TOT;
ACVerliesNetvergBatterij (n,m)= ACVerlies_batterij_TOT ;
DCVerliesNetverg (n,m)= DCVerlies_TOT;
ACVerliesFor(n)= ACVerlies_EUR;
ACVerliesBatterijFor (n)= ACVerlies_batterij_EUR ;
DCVerliesFor(n)= DCVerlies_EUR;
ACVerliesNetverg (n)= ACVerlies_TOT;
ACVerliesNetvergBatterij (n)= ACVerlies_batterij_TOT ;
DCVerliesNetverg (n)= DCVerlies_TOT;
ForPercDC(n)= Percentage_DC;
72
BIJLAGE II. MATLAB®-CODE VERLOOP DC-NET
% save('LoopProcentDC_KleinereBuffer ','ACVerliesFor ','ACVerliesBatterijFor ', ...
%
'DCVerliesFor ','ForPercDC ','ACVerliesNetverg ',...
%
'ACVerliesNetvergBatterij ','DCVerliesNetverg ');
% end
%
n
%
Hulphulp =0;
%end
%Verliezen omzetten naar string om te kunnen printen
ACVerlies_EURstr = num2str(round(Verlies_AC * Energieprijs * 100)/100);
ACVerlies_batterij_EURstr = num2str(round(Verlies_AC_bat * Energieprijs * 100)/100);
DCVerlies_EURstr = num2str(round(Verlies_DC * Energieprijs * 100)/100);
ACVerlies_TOTstr = num2str(round (( ACVerlies_EUR+Netvergoeding_AC )*100)/100);
ACVerlies_batterij_TOTstr = num2str(round (( ACVerlies_batterij_EUR + Netvergoeding_AC_bat )...
* 100)/100);
DCVerlies_TOTstr = num2str(round (( DCVerlies_EUR+Netvergoeding_DC) * 100)/100);
NetvergAC = num2str(round(Netvergoeding_AC * 100)/100);
NetvergACbat = num2str(round(Netvergoeding_AC_bat * 100)/100);
NetvergDC = num2str(round(Netvergoeding_DC * 100)/100);
% Printen
EnkelVerlies ...
= sprintf('%s %s','Verlies huidig net:',ACVerlies_EURstr , ' EUR', char (10), ...
'AC -verlies met batterij:',ACVerlies_batterij_EURstr ,' EUR', char (10), ...
'DC -verlies:',DCVerlies_EURstr ,' EUR');
VerliesMetNetVergoeding ...
= sprintf('%s %s','Verlies huidig net:',ACVerlies_TOTstr , ' EUR', char (10), ...
'AC -verlies met batterij:',ACVerlies_batterij_TOTstr ,' EUR', char (10), ...
'DC -verlies:',DCVerlies_TOTstr ,' EUR');
PrijsNetvergoeding ...
= sprintf('%s %s','Huidig net:',NetvergAC , ' EUR', char (10), ...
'AC -net met batterij:',NetvergACbat ,' EUR', char (10), ...
'DC -net:',NetvergDC ,' EUR');
EnkelVerlies
VerliesMetNetVergoeding
PrijsNetvergoeding
73

SCHÖNOX PL PLUS SCHÖNOX PL PLUS Standvaste

Want je wasmachine gebruikt 90% van haar energie om

ZONNEPANELEN Rekenvoorbeeld Dankzij een PV

Voorbeeld van een installatie voor

De Zon

pH 7.01 - Hanna Instruments

BESCHERMINGS- DICHTINGS

Visie op leren Co-creatie als uitgangspunt voor samenwerking

Delta omvormer voorbeeld - Zevenbergen Zonne