Hoe bio-energie kan inspelen op de nieuwe energiedynamiek
In een steeds complexer wordend energiesysteem speelt flexibiliteit een sleutelrol. Jeroen Vanfraechem, mede-eigenaar van Entras en bestuurder van Biométhane du Bois d’Arnelle, legt in dit interview uit hoe bio-energie dynamisch kan inspelen op prijsschommelingen in de gas- en elektriciteitsmarkt. Hij bespreekt de implementatie van flexibele softwareoplossingen, en hoe bestaande bio-energie-installaties hun winstgevendheid kunnen optimaliseren door slim gebruik te maken van flexibiliteitsdiensten.
Dag Jeroen, kan je wat meer vertellen over jullie bedrijf Entras?
Entras ontwikkelt software om industriële installaties efficiënt en flexibel aan te sturen zodat deze optimaal kunnen inspelen op prijsschommelingen in de elektriciteits- en gasmarkt. Op die manier verbeteren we de winstgevendheid van onze klanten. We zijn oorspronkelijk gestart als een consultancybedrijf voor de industrie met de bio-energie installatie Biométhane du Bois d'Arnelle (BBA) als een van onze eerste klanten. Inmiddels vormen onze softwarediensten de kern van het bedrijf.
Bio-energie installaties zijn brandstofgedreven en ervaren dus niet dezelfde schommelingen in energieproductie als hernieuwbare energiebronnen zoals zon en wind. Dit maakt hen ideale spelers voor de flexibiliteitsmarkt. Welke technische en operationele voorwaarden spelen daarbij een rol?
Elke bio-energie installatie kan in principe inspelen op de flexibiliteitsmarkt, mits ze voldoende stuurbaar is. Dat betekent dat je de technische en operationele randvoorwaarden goed moet kunnen beheren. Een WKK-installatie bijvoorbeeld heeft zowel een minimum- als een maximumvermogen. Wanneer de motor op een laag pitje draait, heb je voldoende biomassa-opslag nodig en produceer je minder warmte om het vergistingsproces te onderhouden of digestaat te drogen, maar ontvang je ook minder groene stroom- en warmtekrachtcertificaten. De kunst is om die randvoorwaarden goed te monitoren en te beheren om zo het economisch rendement te optimaliseren.
Ook de tijdshorizon waarbinnen je flexibiliteit wil leveren, is belangrijk. Je kan stuurbaar zijn op korte termijn, minuten tot enkele uren. Dit zijn de flexibiliteitsdiensten zoals deze bijvoorbeeld door Elia worden aangekocht. Op het niveau van een dag speel je vooral in op de groothandelsmarkt, de spotprijzen waarbij het productie- of afnameprofiel verschoven wordt in functie van de tijd. Elk heeft zijn eigen randvoorwaarden. De logica van flexibiliteit zit heel vaak in het kiezen.
"De logica van flexibiliteit zit heel vaak in het kiezen."
Je haalde eerder BBA aan als een van de eerste klanten. Hoe integreerden zij flexibiliteit?
Bij BBA is de installatie ontworpen voor biomethaaninjectie in het gasnet. Slechts 25% van het geproduceerde biogas gaat naar de WKK, de rest wordt opgezuiverd en geïnjecteerd. Dit maakt arbitrage mogelijk tussen de gasmarkt, waar de prijs per dag bepaald wordt, en de elektriciteitsmarkt, die per uur fluctueert. Vaak is biomethaaninjectie het meest interessant, maar op bepaalde uren is de elektriciteitsprijs zodanig hoog dat de voorkeur gaat naar biogasvalorisatie in de WKK en injectie van het overschot aan elektriciteit. Hierbij speelt zowel de spotmarkt als de onbalansmarkt. Dit keuzeproces hebben we geïntegreerd in een geautomatiseerde softwaretool Biogee.
Bij het installatie-ontwerp werd reeds rekening gehouden met de te bieden flexibiliteit. Dit concept noemen we 'design for flexibility'. Vroeger werd een WKK typisch gedimensioneerd op een bepaalde base load, maar in het geval van BBA is er bijvoorbeeld gekozen voor een elektrisch vermogen van 800 kW, terwijl 600 kW reeds voldoende was om aan hun eigen energievraag te voldoen. Ondanks de beperkte bijkomende investering verhoogt dit de winst die uit flexibiliteit te halen is. Bij het optimaliseren van een ontwerp voor flexibiliteit komt er vaak ook een opslagcomponent aan te pas.
Hebben jullie een vergelijkbare softwaretool ter beschikking voor biomassaverbrandingsinstallaties?
In verbrandingsinstallaties accumuleert roet in de warmtewisselaars, wat regelmatig onderhoud en roetblazen noodzakelijk maakt. Dit roetblazen betekent een energieverlies, want typisch moet hier stoom voor gebruikt worden die dus niet omgezet kan worden naar elektriciteit. Tranditioneel gebeurt dit op vaste tijdstippen, maar dit kan geoptimaliseerd worden. De tool Sootblo maakt een digitale tweeling van de installatie en analyseert voortdurend factoren zoals warmteoverdrachtscoëfficiënt, brandstofverbruik en de kosten van warmte- en elektriciteitsproductie. Hierdoor kan het meest voordelige moment om te roetblazen nauwkeurig berekend worden. Deze tool wordt in België op twee installaties toegepast.
Brengt de aanpak van flexibiliteit verschillen met zich mee wanneer de bio-energie installatie bijvoorbeeld gekoppeld is aan een voedselverwerkend bedrijf en er dus ook lokaal verbruik is?
Er is inderdaad een verschil tussen ‘in front of the meter’ en ‘behind the meter’. Alleenstaande installaties hebben veelal geen of weinig lokaal verbruik en staan dus voor de meter. Wanneer het biogas gebruikt wordt om een lokale WKK aan te sturen waarbij de elektriciteit en warmte benut worden in een productieproces, gebeurt de sturing achter de meter. Het grootste verschil hierbij is dat de netkosten ook in rekening gebracht moeten worden. Het capaciteitstarief kan bijvoorbeeld zwaar doorwegen. Er zijn doorgaans ook meer mogelijkheden achter de meter.
Hoe kan een bestaande installatie zijn flex-toepassingen verder optimaliseren?
Dit kan op verschillende manieren. Zo zou men kunnen spelen met de opslag van biomassastromen, maar dit betekent sturing op de vergistings- of verbrandingsinstallatie wat vaak minder interessant is omdat we het kapitaalintensieve deel van de installatie zoveel mogelijk willen benutten. Bij vergisters is het plaatsen van extra gasopslag een no-brainer. Dit verandert niets aan de biogasproductie, maar het zorgt er wel voor dat je kan kiezen op welk moment je er elektriciteit van maakt, dus in zekere zin is dat een batterij die inspeelt op de elektriciteitsmarkt. Hierbij hou je best wel de Seveso-richtlijn in het achterhoofd. Bij warmte gerelateerde processen is et aangeraden de piste van een warmtebuffer te bekijken.
"Bij vergisters is het plaatsen van extra gasopslag een no-brainer."
Flexibiliteit klinkt als een aantrekkelijke optie, maar welke winst valt er daadwerkelijk uit te halen?
De winst verschilt natuurlijk sterk per installatie en type arbitrage. Bij een simpele keuze, zoals deze tussen gas en elektriciteit, kan een installatie zo’n €50.000 per MW per jaar extra genereren. Als er tijdsarbitrage mogelijk is, waarbij je de productie door opslag verschuift, kan dat oplopen tot €100.000 per MW per jaar. Op de onbalansmarkt, waar grotere prijsschommelingen voorkomen, kan de opbrengst zelfs nog verdubbelen, mits de installatie hiervoor geschikt is. Flexibiliteit alleen is niet genoeg om de hoge investeringskost van een bio-energie installatie te dekken, maar vormt wel een belangrijke laag van de inkomstenlasagne.
Hoe bieden jullie de oplossing dan concreet aan bij de klant?
Enerzijds is er een eenmalige set-up kost voor het opzetten van de huidige randvoorwaarden en het inkoppelen van de nodige datastromen naar de cloud. Anderzijds is er een jaarlijkse licentievergoeding voor de software. Daarbij inbegrepen is het continu verbeteren van onze algoritmes en het uitvoeren van de nodige aanpassingen indien Elia bijvoorbeeld iets wijzigt aan de manier waarop ze data ter beschikking stellen.
Typisch verloopt een uitrol in meerdere fases, omdat er soms wijzigingen doorgevoerd worden aan de installaties die een invloed hebben op de optimalisatie, maar ook omdat klanten wat verder durven gaan naarmate er meer ervaring is met flexibiliteit.
Wat zijn de risico's verbonden aan het inzetten op flexibiliteit?
Met de toegenomen volatiliteit in de markt navigeren bio-energie installaties als het ware op een woelige zee. Hoewel dit nieuwe kansen biedt, brengt het natuurlijk ook onzekerheden met zich mee. Om risico’s in te perken, kan een deel van het energieportfolio vastgeklikt worden op de lange termijnmarkt. Dit biedt stabiliteit, wat vooral belangrijk is voor kapitaalintensieve projecten die minder bestand zijn tegen marktfluctuaties, maar hier wordt er geen winst uitgehaald. De flexibiliteitsmarkt daarentegen vormt een extra inkomst maar hier staat tegenover dat je er actief mee moet bezig zijn en de markt meer variabel is. Het is belangrijk om te weten dat het vastklikken meestal geen beperking vormt voor het inzetten van flexibiliteit.
"Flexibiliteit alleen is niet genoeg om de hoge investeringskost van een bio-energieinstallatie te dekken, maar vormt wel een belangrijke laag van de inkomstenlasagne."
De energiemarkt verandert snel, vooral met de toename van zonne- en windenergie. Wat betekent dit voor de vraag naar flexibiliteit?
De vraag naar flexibiliteit neemt sterk toe. Elke megawatt aan hernieuwbare energie, zoals zonne- en windenergie, creëert immers een vraag naar flexibele capaciteit om de stabiliteit te waarborgen. Flexibiliteit is dan ook ‘here to stay’. Wel denk ik dat de flexibiliteitsdiensten een uitdaging kunnen vormen door een toename in concurrentie, bijvoorbeeld met commerciële batterijparken. Maar de spotmarkt blijft groot genoeg om die extra capaciteit te absorberen.
Lees meer over dit onderwerp in ons Bio-Energiemagazine "Bio-energie als flexibele schakel in de energietransitie".
Inhoud: © Bio-energiemagazine
Foto's: © Entras