IJburg fase 2

  • looptijd: 2011 - 2030
  • locatie: Amsterdam, Noord-Holland
  • functie: Energiebewustzijn verhogen, meer flex

IJburg smart grid

In 2025 moet de CO2-uitstoot van Amsterdam 40 procent lager zijn dan in 1990. Decentrale duurzame opwekking moet een deel van deze ambitie invullen. Grootschalige toepassing van decentrale duurzame energie opwekking heeft een grote invloed op het elektriciteitnetwerk.

In het project IJburg 2 zijn de invloeden hiervan op het elektriciteitsnetwerk vroegtijdig onderzocht.

De voorbereidende besprekingen – om te komen tot een project – zijn momenteel gaande.

IJburg fase 1

De gemeente realiseerde een nieuwe wijk op zeven nieuwe eilanden in het IJmeer. Uiteindelijk zijn daar 18.000 woningen gebouwd met voorzieningen, kantoren en bedrijven. De aanleg verliep in twee fasen en de tweede fase is zo goed als klaar. Naar de maatstaven van de jaren negentig werd IJburg fase 1 op duurzame wijze ontwikkeld. De CO2 -reductie kwam bijvoorbeeld overeen met de toenmalige EPC van 0,75 van een ‘WNF-woning’. In IJburg werd dat bereikt door extra schilisolatie en restwarmte van de nabijgelegen Diemercentrale. Duurzame bronnen als wind en zon waren op IJburg fase 1 echter nog nauwelijks te vinden.

IJburg fase 2

In 2009 werd William McDonough (een van de geestelijk vaders van Cradle to Cradle) ingevlogen om mee te denken met een scherpere cradle-to-cradlekoers voor IJburg. De gemeente heeft de intentie om de tweede fase klimaatneutraal te ontwikkelen. Maar dan moet het toekomstige elektriciteitsnet het waarmaken van die ambities wel mogelijk maken.

Energiedoelen Amsterdam

  1. In 2025 moet de CO2-uitstoot van Amsterdam 40 procent lager zijn dan in 1990.
  2. Vanaf 2015 worden alle nieuwbouwprojecten in de stad klimaatneutraal gerealiseerd.
  3. Duurzame stadswarmte maakt een schaalsprong naar 100.000 woningen met behulp van een stedelijk ringnet.

Daarom werd gekozen voor een offensieve benadering, waarbij lokaal zo veel mogelijk energie van zon en wind zou worden geoogst. In 80 procent van de nieuwbouwwoningen staan warmtepompen (een warmtepomp voor een eengezinswoning heeft al een vermogen van ongeveer 8.000 watt). Ook zou nu al rekening worden gehouden met de opkomst van elektrische auto’s.

Stabiel net

Hoe dan ook, duidelijk was dat het elektriciteitsnet van IJburg het zwaar te verduren zou krijgen. Bijvoorbeeld door duizenden zonnepanelen die op een zomermiddag hun elektriciteit tegelijkertijd in het net proberen te proppen, en daarna door duizenden auto’s die met zijn allen rond etenstijd de accu opladen. Als dat al geen black-outs geeft, dan zal het in ieder geval vrijwel onmogelijk worden om een stabiele netspanning te garanderen.

Reden te over om in een vroeg stadium met regionale netbeheerder Alliander in gesprek te gaan. “Als gemeente gaan we eigenlijk niet over de specificaties van het elektriciteitsnet, maar we waren bang dat onze ambities in gevaar zouden komen als we het nu niet aan de orde stelden.”

Smart net

De oplossing voor IJburg lijkt het bouwen van een Smart Grid.

Een smart grid is zo ‘slim’ omdat naast elektriciteit ook voortdurend informatie wordt uitgewisseld over bijvoorbeeld de herkomst van de stroom en de marktprijs. Aangesloten apparaten en bronnen kunnen zichzelf vervolgens op intelligente wijze uitschakelen, aanzetten of koppelen. Hierdoor ontstaat een netwerk dat zowel lokaal als op grotere schaal (zeewind) vraag en aanbod op elkaar afstemt. Een smart grid lijkt op internet, maar in plaats van megabytes informatie, worden megawatts elektriciteit uitgewisseld. Bovendien kan (duurzaam opgewekte) stroom worden opgeslagen voor later gebruik.

Een smart grid bestaat fysiek nog steeds uit kabels en transformatoren, maar er worden twee elementen toegevoegd: ICT en lokale tussenopslag van stroom.

Programma eisen

  1. Het elektriciteitsnet van IJburg fase 2 moet geschikt zijn om:
  • lokale duurzame bronnen en elektrische auto’s in te passen
  • voorrang te bieden aan lokaal opgewekte duurzame elektriciteit (zon en wind)
  • een transparante lokale energiehandel mogelijk te maken
  • tweewegverkeer van elektriciteit en informatie te faciliteren tussen klant en leverancier
  • gebruik en aanbod realtime te meten, met de mogelijkheid van variabele prijzen.

2. De elektriciteitstarieven zijn afhankelijk van de duurzaamheid van de geleverde stroom, de mate van beschikbaarheid en eventueel meegeleverde services.

3. Lokaal opgewekte duurzame elektriciteit wordt zo veel mogelijk lokaal ingezet. Als de lokale vraag te laag is, wordt het restaanbod opgeslagen of aangeboden.

4. Het netontwerp waarborgt een maximale netstabiliteit op lokaal niveau. De netbeheerder kan daartoe eventueel gebruik maken van individuele afschakeling en demand side management.

Projectpartners

Gemeente Amsterdam, Ecofys, Alliander

Partners: 

  • Het is van groot belang dat de EU haast maakt met het standaardiseren van de specificaties voor smartgridonderdelen, zoals communicatieprotocollen, software en slimme meters.
  • Er zijn de komende jaren nog hindernissen te nemen met betrekking tot de privacy van verbruiksgegevens, slimme consumentenelektronica, eerlijk profijt van duurzame bronnen en het beheer van landelijke en lokale netten.

Afval wordt grondstof

Voor de uitbreiding van IJburg is onderzocht wat de mogelijkheden zijn voor toepassing van moderne sanitatie. Dit onderzoek is uitgevoerd als vervolg op de verkenning die is gedaan voor de nieuwbouwlocatie Bloemendalerpolder.

In die laatste studie is geconcludeerd, dat urinescheiding de meeste perspectieven bood, vandaar dat voor de uitbreiding van IJburg gefocust is op urinescheiding. Naast het doorrekenen van verschillende scenario’s zijn er ook een aantal algemene onderzoeksvragen uitgewerkt.

Uit de scenarioberekeningen is duidelijk naar voren gekomen dat er een schaaleffect zit in de toepassing van moderne sanitatie. Hoe hoger de bebouwingsdichtheid, des te lager de jaarlijkse kosten per inwoner equivalent (i.e.). Met name bij hoogbouw inclusief kantoor- en bedrijfspanden in een wijk, lopen de jaarlijkse meerkosten terug tot ca. € 9,- per i.e.

Het toepassen van moderne sanitatie heeft een positieve bijdrage op de energiebalans en op het drinkwaterverbruik.

Met name dit laatste heeft een zeer positief effect.

Urine als meststof

Onderzocht is óf en hóe urine zou kunnen worden toegepast als meststof in de Flevopolder. Hierbij is een uitgangspunt geweest dat de urine ontdaan wordt van microverontreinigingen, alvorens het wordt toegepast als meststof. Juridisch is deze toepassing niet volledig ingebed, een dekkende regelgeving ontbreekt op dit moment.

  • Op basis van de urinestroom uit 2e Fase IJburg kan een significant deel van de gebruikte kunststof worden vervangen.
  • Het vervangen van kunstmest door urine levert diverse milieuvoordelen op.
  • Verkennende berekeningen laten zien dat per i.e. wellicht € 10,- valt terug te verdienen door de verkoop van de urine aan de landbouw.
  • Voor een wooncomplex is een variant uitgewerkt, waarbij moderne sanitatie is gecombineerd met de warmtevoorziening van het gebouw.
  • Diverse (afval)stromen kunnen worden gebruikt ten behoeve van warmteproductie.
  • Nadere uitwerking moet aantonen of dit principe ook praktisch haalbaar is.

In een aantal studievragen is toepassing van moderne sanitatie in een breder daglicht gezet. Maatschappelijke, technische en financieel/economische aspecten zijn beschouwd. Tevens zijn opschalingseffecten geïnventariseerd.

Geconcludeerd kan worden dat moderne sanitatie, en in het bijzonder urinescheiding, veel potentie biedt voor de uitbreiding van IJburg. Hoewel urinescheiding op voorhand nog niet kostendekkend is, spelen er diverse duurzaamheidsaspecten een rol die (nog) niet economisch te duiden zijn. Moderne sanitatie biedt mogelijkheden om op waterbesparing, energiebesparing en grondstoffenbesparing een wezenlijke stap te maken

IJburg smart grid fase 2

Te slimme meter

De meerderheid van de bevolking heeft al de grootste moeite om de verwarmingsthermostaat in te stellen. Slimme elektriciteitsmeters worden een dramatische mislukking als energieleveranciers of fabrikanten niet in staat zijn om er begrijpelijke apparaten van te maken. Daarnaast speelt het issue van de privacy. Mensen zijn bang dat Big Brother via de meter hun leven binnendringt.

Sociale onrechtvaardigheid

gelukkige bewoners van een eengezinswoning (met zonnepanelen en windmolen op het dak) zullen in een toekomstig smart grid beschikken over eigen elektriciteit die goedkoper is dan het aanbod uit het landelijk net. In hoeverre wordt hiermee ongelijkheid geïntroduceerd waartegen mensen weinig kunnen doen? Een van de oplossingen zou zijn om mensen zonder eigen bronnen te compenseren met een financieel aandeel in duurzame opwekkers elders.

 De klant is koning, maar wil hij ook regeren?

Liefhebbers van een smart grid zien soms een lokaal elektriciteitsnet voor zich dat zij zelf kunnen beheren en naar believen afkoppelen van het landelijk net. Meestal om financiële redenen. De vraag rijst waar de verantwoordelijkheid van de klant begint en waar die van de landelijke netbeheerders eindigt.

  • Wie investeert nog in landelijke netten en veiligheidsvoorzieningen?
  • Wie draait op voor verliezen door wanbetalers en wietplantages?

Techniek

De woningen beschikken over een HRe-ketel (micro-wkk) of warmtepomp en een buffervat voor heet water. Daarnaast worden elektrische auto’s gebruikt en liggen er zonnepanelen op de daken. In de huizen is een slimme meter aanwezig en het trafohuisje van de wijk beschikt over een nog slimmere meter.

Beide meters doen niet alleen aan meten, maar kunnen ook communiceren en ingrijpen.

  • Het innovatieve zit in de combinatie van spullen, onderlinge communicatie en software voor het afstemmen van vraag en aanbod (de PowerMatcher), die universeel bruikbaar is voor alle mogelijke typen apparaten en energiebronnen.
  • De 25 woningen zijn individuele elektriciteitsgebruikers, maar kunnen in het net soms ook op optreden als één denkbeeldige energiecentrale (virtual power plant).
  • De buurt is ook aangesloten op een windmolenpark en op het gewone grid. Zo kan er gespeeld worden met het afnemen van stroom van de buren, van de turbines, of van het gewone net.
    Elke soort elektriciteit heeft een andere beschikbaarheid, milieukwaliteit en prijs.
  • Aan de vraagkant kan het systeem ook optimaliseren, bijvoorbeeld door te spelen met het buffervat van heet water, het laden van de elektrische auto’s, of het op het juiste moment aanschakelen van witgoed.

  • Uit de studie is gebleken dat het elektriciteitnetwerk ontwerp in principe niet significant gewijzigd hoeft te worden op basis van de huidige standaard.
  • De uitdaging bevindt zich voornamelijk bij het vinden van de juiste interface tussen de verschillende energie opwek- & monitoring technieken, balanceren supply & demand en de organisatievormen tussen o.a. bewoner, energieleverancier, netwerkbeheerder, projectontwikkelaar en andere marktpartijen.
  • Binnen Nederland is zeer beperkte ervaring met Smart Grid projecten in de bebouwde omgeving.
  • Balans en ruis in het grid: forse installaties van lokale duurzame bronnen (zon en wind) kunnen zorgen voor onbalans en ruis in het elektriciteitsnet. Dat was bijvoorbeeld een reden om in de Stad van de Zon (Heerhugowaard) een veel zwaarder net aan te leggen. Deze zware netten zijn echter duur en er moeten betere technieken worden ontwikkeld om deze problemen op te lossen.
  • De uitdaging voor Amsterdam is om in samenwerking met andere partijen tot de realisatie en implementatie van een Smart Grid te komen.
  • Om bovenstaande kennislacunes en risicogebieden te verkleinen wordt gedacht aan het opzetten van een aantal pilot projecten binnen IJburg fase 2.

Consumentenelektronica

Fabrikanten van consumentenelektronica moeten het smartgrididee willen adopteren en integreren in hun producten. Gelukkig zijn er al signalen die daarop wijzen.

Communicatie

Realtime communicatie tussen systemen is een vereiste in een smart grid. In IJburg heeft elk knooppunt in het grid (woning, trafohuisje) zijn eigen IP-adres waardoor het kan communiceren met zijn omgeving. De communicatie verloopt via de bekende kanalen (telefoonlijn, internet, WiFi) maar kan ook via het stopcontact gaan volgens het principe van PowerMatching City

Alliander

  Martijn Bongaerts   alliander.com    Martijn.Bongaerts@alliander.com    06 27024513