Nieke Roos
8 February 2011

Een Nederlands consortium werkt aan een elektriciteitsvoorziening die losstaand van het centrale stroomnet kan opereren en energie kan leveren uit verschillende duurzame bronnen, zoals water, wind en zon. Met dit Sustainable Off-grid Powerstation for Rural Applications (Sopra) richten de partners zich op buitengebieden, bijvoorbeeld in ontwikkelingslanden. Het prototype testen ze momenteel bij de Han, onder meer met dertig piekkilowatt aan PV-panelen.

De Hogeschool van Arnhem en Nijmegen (Han) wekt sinds kort een deel van zijn eigen elektriciteit op. In het kader van het Sopra-project draait op het dak van het Arnhemse Engineering-gebouw een zonne-energiecentrale proef met dertig piekkilowatt aan PV-panelen. De installatie hangt niet aan het net, maar slaat de niet direct gebruikte energie op in accu‘s voor lokale afname. Een dieselgenerator springt zo nodig bij. Docenten en studenten testen de verschillende koppelingen, onder meer door een verbinding te simuleren met een windmolen, en gebruiken het systeem voor onderzoeksopdrachten. Na afloop van het project neemt de Han de installatie over.

Exendis_MHI_02
De MHI‘s met een vermogen van 30 of 60 kW per stuk zijn eenvoudig te koppelen om de capaciteit van de centrale op te schalen.

Sopra beoogt de ontwikkeling van een sustainable off-grid powerstation for rural applications, een elektriciteitsvoorziening voor buitengebieden die losstaand van het centrale stroomnet kan opereren en energie kan leveren uit verschillende duurzame bronnen. Penvoerder van het project is specialist in vermogenselektronica Exendis uit Ede. De leiding is in handen van Kema. De andere deelnemers zijn netwerkbeheerder Alliander uit Arnhem, aggregaatleverancier Bredenoord uit Apeldoorn, de Han, PV-bedrijf Pfixx Solar uit ‘s-Heerenberg, de TU Delft en windturbinefabrikant Wind Energy Solutions uit Opmeer. Het Europese regiostimuleringsprogramma Gelderland & Overijssel Gebundelde Innovatiekracht, de provincie Gelderland en het Rijk ondersteunen het project met één miljoen euro subsidie.

De Sopra-centrale is te koppelen aan uiteenlopende energiebronnen, bijvoorbeeld biogasmotoren, waterkrachtgeneratoren, windturbines of zonnepanelen, in willekeurige combinaties. Het te installeren vermogen is variabel, van dertig kilowatt tot meer dan een megawatt. Als het aanbod groter is dan de vraag, gaat het surplus naar de aangesloten accu‘s. Bij een groeiende behoefte aan energie of juist opslagcapaciteit is de configuratie door de modulaire opbouw eenvoudig uit te breiden, waarbij het systeem zich automatisch optimaliseert. In het uiterste geval houdt een dieselgenerator de energievoorziening op peil. Er is ook een intelligente koppeling mogelijk met het reguliere netwerk om eventuele tekorten aan te vullen, of overschotten terug te leveren.

Exendis_MHI_01
Hart van de Sopra-centrale is de Multi-source Hybrid Inverter van specialist in vermogenselektronica Exendis uit Ede.

Hart van de centrale is de Multi-source Hybrid Inverter (MHI) van Exendis. Een ingekoppelde bron levert de gegenereerde stroom af bij zo‘n module, die de input met zijn ingebouwde transformator eerst omzet naar een eenvormige output (bijvoorbeeld van DC naar AC) en vervolgens bepaalt of de energie moet worden afgegeven of opgeslagen op de accu‘s. Die beslissing baseert hij op de gegevens over vraag en aanbod die hij via een datanetwerk deelt met de overige componenten van de centrale, zoals de batterijmanagementsystemen en eventuele andere MHI‘s – de inverters met een vermogen van 30 of 60 kW per stuk zijn eenvoudig te koppelen om de capaciteit van het systeem op te schalen.

De projectpartners zien tal van mogelijkheden voor de Sopra-centrale. Wereldwijd leven er 1,6 miljard mensen zonder toegang tot elektriciteit, meestal in gebieden waar aansluiting op een centraal stroomnet economisch onrendabel is. Tot nog toe zochten overheden de oplossing vaak in autonome energiesystemen op basis van weinig milieuvriendelijke dieselgeneratoren. Er komt echter steeds meer aandacht voor ecologisch meer verantwoorde hybride varianten. Daarnaast zijn er kansen in meer ontwikkelde gebieden, bijvoorbeeld om woonwijken, vakantieparken of industrieterreinen zelfvoorzienend te maken. Op dit moment hebben veel netwerkbeheerders moeite om dergelijke decentrale installaties in te koppelen in het centrale net. Volgens de partners kan Sopra ook hier voor een doorbraak zorgen.