We-Energy Tool
Plan een duurzame wijk of duurzaam dorp, met inzicht in technische en economische kenmerken.
- Fase: Planning
- Moeilijkheidsgraad: Expert
P
E
S
T
E
L
Contact
Frank Pierie
Hogeschool
Over deze methode
Verken de technisch-economische mogelijkheden van een duurzaam dorp, wijk, regio of industrieterrein. De We-Energy Tool biedt inzicht in de verschillende mogelijkheden voor duurzame opwekking en opslag op regionaal niveau, evenals de bijbehorende kosten, milieu-impact, ruimtelijke impact en de impact op de energienetwerken zoals het stroom- en gasnetwerk.
In de We-Energy Tool kunnen scenario’s worden geprogrammeerd op regionaal niveau (bijvoorbeeld dorp, eiland, stad), waarbij wordt gekeken naar: warmtevraag; stroomvraag; warmteopwekking inclusief warmtepompen en warmtenetten; stroomopwekking door zon, wind en biomassa; (bio)gasopwekking door biogas, groen gas en waterstof; en opslag van warmte, stroom en gas. De tool kan worden gebruikt in combinatie met een kaart op schaal om gebruikers een indruk te geven van de ruimtelijke impact van hun gekozen oplossingen. Daarnaast biedt de tool inzicht in de energiebalans (productie en vraag), de verdeling van opwekking, de impact van de gekozen oplossing op het energienet en op de planeet (bijvoorbeeld CO2-emissies, impact) en inzicht in de kosten voor de consument.
Totstandkoming
De We-Energy Tool is gebaseerd op een modelleringsmethode genaamd PowerNodes, die schematisch een energiesysteem weergeeft door middel van een verzameling knooppunten die elk een specifieke techniek vertegenwoordigen (bijv. zonne-PV-park, windturbine, vraagdorp, etc.). Al deze individuele PowerNodes zijn een model op zich en kunnen desgewenst zelfstandig opereren (bijvoorbeeld voor het berekenen van de opbrengst van één zonnepark). Deze aanpak zorgt ervoor dat het mogelijk is om een node toe te voegen, te verwijderen of uit te schakelen, zonder een herontwerp van het model. Dit draagt bij aan de flexibiliteit in het gebruik en ook aan de transparantie. De PowerNodes-methode werkt op uurbasis. Door alle sub-modules met elkaar te combineren, ontstaat er een Net Load Signal (NLS) dat positief is op momenten van overproductie en negatief op momenten van vraag. Het doel is om ervoor te zorgen dat de NLS nul is voor alle uren in het gemodelleerde jaar aan het eind van het gemodelleerde systeem, bijvoorbeeld bij de Grid Electricity PowerNode. Als het vraagsignaal negatief is, is er op dat uur nog vraag vanuit het stroomnet. Als het vraagsignaal positief is, is er sprake van overproductie en kan deze overproductie aan elektriciteit worden opgeslagen of verkocht op het net.
De PowerNodes-methode is opgebouwd rond de MEFA-methode ontwikkeld tijdens de PhD van Frank Pierie in het project Flexigas. Het concept analyseert individuele fysieke processen en verschillende grondstofstromen, variërend van grondstof tot energie, tijdens de PhD toegepast op biogas maar daaropvolgend verder ontwikkeld voor de toepassing van multi-commodity (stroom, warmte, gas) energiesystemen binnen het ESTRACK project.
Hoe wordt de We-Energy Tool ingezet?
De We-Energy Tool wordt tegenwoordig voornamelijk ingezet in gebiedsgerichte benaderingen met als focus dorpen, wijken en of gebieden. Daarnaast wordt het model verder uitgewerkt voor energiehubs en of energiegemeenschappen. De eerste toepassing vonden plaats in het ESTRACK, Making City en Regiodeal project met de focus op een wijk en dorp gerichte aanpak. De tool is ook ingezet voor specifieke vragen zoals, City Logistics 2.0, Wind en regio, Flexposts, etc. Daarnaast staan er verdere ontwikkelingen op het programma om de tool verder uit te breiden en in te zetten in verschillende opstartende projecten zoals, POL4PED, HyUSE en Future Heat Heroes, Met focus op respectievelijk beleidsontwikkeling, waterstof modelering en warmtemodelering.
De We-Energy Tool is op een transparante en begrijpelijke manier geprogrammeerd in Excel, zodat energie-experts er scenario’s mee kunnen uitvoeren en, indien nodig, aanpassingen kunnen maken. In de tool kunnen stakeholders experimenteren met verschillende opties voor een duurzame regio. Het model is opgebouwd uit verschillende technieken die samen een energiesysteem vormen. De We-Energy Tool geeft inzicht in de verschillende mogelijkheden voor duurzame opwekking en opslag op gebieds- of regioniveau (hierna: regio) en de daarbij komende kosten, milieu-impact, ruimtelijke impact en impact op de energienetwerken zoals het stroom- en gasnetwerk. In de tool kunnen scenario’s geprogrammeerd worden op regioniveau (bijv. dorp, eiland, stad) waarbij rekening wordt gehouden met:
- Warmtevraag nu en in de toekomst met verbetering van energielabels van huizen
- Stroomvraag nu en in de toekomst met verlichting en energielabels van apparaten in huis
- Warmteopwekking inclusief warmtepompen en warmtenetten
- Stroomopwekking door zon, wind en biomassa
- (Bio)gasopwekking door biogas, groen gas en waterstof
- Opslag van warmte, stroom en gas
De tool kan worden gebruikt in combinatie met een kaart op schaal om gebruikers een indruk te geven van de ruimtelijke impact van hun gekozen oplossingen. Daarnaast biedt de tool inzicht in de energiebalans (productie en vraag), de verdeling van opwekking, de impact van de gekozen oplossing op het energienet en op de planeet (bijv. CO₂-emissies, impact) en de kosten voor de consument.
Resultaten
De We-Energy Tool is al op meerdere plekken ingezet ter ondersteuning van gemeenten en energie-initiatieven. Hieronder de meest concrete invullingen:
- Binnen ESTRACK zijn meerdere wijkanalyses uitgevoerd die kijken naar de technische haalbaarheid van Positieve Energie Districten (PED’s), met aanvullend een opdracht van de Gemeente Ameland voor het dorp Buren binnen het project Buren geeft Energie.
- Binnen Making City zijn meerdere wijkanalyses uitgevoerd die kijken naar de technische haalbaarheid van Positieve Energie Districten (PED’s), met focus op warmtenetten, hybride en vol elektrische warmtepomp oplossing inclusief de elektrische auto. Met aanvullend een overdracht van de tools aan de gemeente Groningen.
- Binnen het project Regiodeal is de tool ingezet voor het doorrekenen van vier dorpen en een wijk, kijkend naar voornamelijk warmteoplossingen.
- Binnen de volgende projecten is onder andere gebruik gemaakt van de tools voor specifieke vragen zoals; Het ontwikkelen van een designtool voor een minihub (klein gebouwtje voor de opslag van pakketten en bezorgfietsen) voor postpakketten in het project City Logistics 2.0; Het berekenen van de potentie van kleine windturbines in het project Wind en regio; en het vinden van oplossingen voor netcongestie in Leeuwarden de Zwette in Flexposts