Een duurzaam platform creëren om de toekomst van energie in kaart te brengen

Nu de energiekosten de pan uit rijzen en industrieën worstelen om te overleven, kunnen EMB3R's een verschil maken. Oostenrijkse onderzoekers onthullen hoe het platform bedrijven zal helpen afvalwarmte kosteneffectief om te zetten in een waardevolle inkomstenstroom, nu en in de toekomst.

Hoe creëer je een digitaal platform dat de aanbieders en potentiële gebruikers van afvalwarmte op lokale en nationale schaal samenbrengt en tegelijkertijd zinvolle gegevens levert over netwerkprijzen en efficiëntie, nu en in de toekomst? Dat is de vraag die onderzoekers van het in Wenen gevestigde energie-economische bedrijf e-think energy research en de Technische Universiteit Wien (TU Wien) hebben beantwoord bij de ontwikkeling van het EMB3Rs-platform.

Het platform is ontworpen om aanbieders en eindgebruikers van restwarmte met elkaar in contact te brengen, brengt vraag en aanbod van thermische energie van potentiële belanghebbenden in kaart en bepaalt de goedkoopste optie om potentiële gebruikers aan te sluiten. Het platform zal laten zien hoe overtollige warmte en koude kunnen worden hergebruikt als waardevolle energiebron voor andere industriële processen, stadsverwarming en andere toepassingen.

Ali Kök van de Energy Economics Group van de TU Wien en Marcus Hummel van e-think hebben samengewerkt om de vereisten en specificaties van het EMB3Rs-platform vast te stellen. In de woorden van Hummel: "Dit was een intensief proces, en zeker geen eenvoudige taak". Maar nu het project zijn einde nadert, zijn zowel Kök als Hummel ervan overtuigd dat hun doorzettingsvermogen vruchten heeft afgeworpen en dat nog vele jaren zal doen.

De afstand afleggen

EMB3Rs omvat verschillende open-source softwaremodules die zijn geprogrammeerd om een groot aantal energiegerelateerde technische en economische gegevens te verwerken. Een bedrijfsmodule beoordeelt bijvoorbeeld het risico in een energieopstelling, een technisch-economische optimalisatiemodule bepaalt de goedkoopste optie voor het gebruik van overtollige thermische energie in een toeleveringsketen en een marktmodule berekent potentiële prijzen van afvalwarmte in verschillende marktomstandigheden.

Ali Kök en collega's van de TU Wien hebben de zo belangrijke GIS-module van het platform ontwikkeld. Deze is cruciaal voor het vinden van de meest kosteneffectieve manier om warmte/koudebronnen en putten te verbinden, en bekijkt de opties voor hergebruik van afvalwarmte/koude op een bepaalde afstand van een stadsverwarmings- en -koelingssysteem.

Als onderdeel van de berekeningen bepaalt de GIS-module de afstand tussen bron en put, ontwerpt een potentiële netwerkoplossing en berekent vervolgens de noodzakelijke netwerkinvesteringskosten en de bijbehorende warmte-/koudeverliezen. Voor deze berekeningen zijn uiteenlopende gegevens nodig, zoals pomp-, leiding- en graafkosten, grondtemperaturen en warmtecapaciteit van het water, en de ligging van toegankelijke wegen.

Volgens Kök haalden hij en zijn collega's gegevens op uit gebruikersinformatie en werkten zij nauw samen met ADENE - Agência para Energia - in Portugal. Hier waren de databases van ADENE met energieprestatiecertificaten (EPC) van Portugese gebouwen en industrie-audits van groot belang voor het lokaliseren van potentiële warmte/koudebronnen en het bepalen van netwerkoplossingen op zowel lokaal als nationaal niveau.

De onderzoekers hebben ook de uiterst belangrijke gegevens over het wegennet gedownload van de gratis en open source wegenkaartendatabase OpenStreetMap. "[Onze GIS-module] gebruikt gegevens uit deze geografische database om bijvoorbeeld het kortste stadsverwarmingsnet te creëren", legt Kök uit.

Schaalgrootte is belangrijk

Belangrijk is dat tijdens de ontwikkeling van de GIS-module schaalbaarheid voorop stond bij Kök en zijn collega's. Zoals Kök opmerkt: "In sommige gevallen modelleer je kleine gebieden met een klein aantal warmtebronnen en gebruikers, maar het kan ook zijn dat je op een groot regionaal niveau wilt modelleren, zoals een deel van een grote stad."

Om ervoor te zorgen dat het EMB3Rs-platform gemakkelijk schaalt van lokaal tot nationaal niveau, hebben de onderzoekers de GIS-module zo ontworpen dat de resolutie van de netwerken afneemt naarmate het gemodelleerde gebied groeit. Cruciaal is ook dat de rekentijd van de module daardoor relatief kort blijft bij het ontwerpen van een netwerk over een groot gebied.

"Als de gebruiker een nationale beoordeling maakt, kan [de module] niet alle wegen in een heel land gebruiken, omdat de rekentijd dan eindeloos lang wordt," zegt Kök. "Dus op basis van de complexiteit van een gebied verwijderen we details en verlagen we de resolutie van het netwerk om schaalbaarheid te garanderen." De module verwijdert bijvoorbeeld fietspaden en voetpaden uit zijn berekeningen naarmate hij opschaalt.

"De juiste afweging maken tussen detail en schaalbaarheid was een belangrijke uitdaging, maar het is ons gelukt", voegt hij eraan toe. "Ons doel was om EMB3Rs te gebruiken in zeer kleine casestudies, maar we willen het misschien ook op nationaal niveau gebruiken."

De complexiteit van het moduleontwerp en de integratie in het platform mag geen enkel publiek ontgaan - zowel e-think als TUWien hebben het lastige proces van het definiëren van module- en platformeisen gecoördineerd, in overeenstemming met alle gebruikersbehoeften. Toch is Hummel er, na jaren van ontwikkeling, zeker van dat de voordelen van EMB3Rs langdurig zullen zijn.

Zoals hij benadrukt, kan het platform genuanceerde en gedetailleerde gegevens op 'straatniveau' leveren, waardoor het een zeer nuttig pre-haalbaarheidsinstrument is voor het plannen en ontwerpen van energieoplossingen. "Digitale hulpmiddelen worden steeds belangrijker - naarmate er meer gedetailleerde gegevens worden gegenereerd, moeten deze worden geanalyseerd en daar hebben we hulpmiddelen voor nodig", zegt hij.

"We hebben gemerkt dat het vrij moeilijk kan zijn om de ontwikkeling van open-source tools in leven te houden... maar ik denk dat het anders zal zijn voor een pre-haalbaarheidstool zoals EMB3Rs, omdat de informatie die het platform biedt direct naar besluitvormers kan worden gebracht en daadwerkelijk kan worden gebruikt bij de ontwikkeling van projecten," voegt hij eraan toe. "Gezien dit feit denk ik dat er een reële kans is dat EMB3Rs een echt langlevend project wordt waar gebruikers ook voor zullen betalen."

Blijvend effect

Nu het EMB3Rs-project ten einde loopt, welke impact zal het platform hebben op de groeiende energieproblematiek in de wereld? Voor Hummel ligt het antwoord niet alleen in een lange levensduur, maar ook in onderwijs. Hij gelooft dat EMB3Rs een reële kans heeft om industrieën die afvalwarmte produceren te laten zien hoe deze kan worden gebruikt om een potentiële inkomstenstroom te creëren, met name in stadsverwarmingssystemen.

"Omdat afvalwarmte aan het eind van de pijp zit, zit het ook aan het eind van de gedachten van veel industrieën, maar met EMB3Rs kunnen we de waarde van afvalwarmte aantonen," zegt hij.

"EMB3R's kunnen bijvoorbeeld laten zien hoe de prijs die je krijgt voor het leveren van afvalwarmte aan een stadsverwarmingssysteem afhangt van hoeveel warmte je hebt, hoe regelmatig je die hebt, de vraag en de andere leveringsopties in het netwerk," voegt hij eraan toe. "Ik heb verschillende ongunstige contracten voor afvalwarmte gezien, maar dat komt omdat bedrijven gewoon niet weten hoeveel geld ze ervoor zouden moeten krijgen."

Kök is het daarmee eens, en denkt dat het EMB3Rs-platform precies op het juiste moment komt. "Ik heb onlangs een wetenschappelijke conferentie bijgewoond die gericht was op stadsverwarming, en hier hoorden we hoe sommige bedrijven de hoge energieprijzen hebben overleefd door hun afvalwarmte te verkopen," zegt hij. "Dus nu al motiveert de huidige energiecrisis bedrijven om te kijken hoe ze inkomsten kunnen halen uit de integratie van afvalwarmte in energiesystemen."