RE/SOURCED-pilot: Praktische implementatie van een DC-microgrid

Het RE/SOURCED-project, een Urban Innovative Actions-initiatief in Zwevegem, België, heeft als doel een circulair, middelgroot en zelfvoorzienend energiesysteem te ontwikkelen binnen de herontwikkeling van de Transfo-site, een voormalige kolencentrale. Deze locatie, die 10 hectare beslaat en kantoren, woningen en sociale voorzieningen integreert, biedt een divers energieverbruiksprofiel, wat het een ideale omgeving maakt om bewoners en gebruikers samen te brengen in een energie-community living lab. Centraal in dit project staat het ontwerp en de implementatie van een laagspannings gelijkstroom (LVDC) microgrid, dat gericht is op het optimaliseren van energieopwekking, -opslag en -verbruik. Het project omarmt principes van de circulaire economie door zich te richten op hergebruik van materialen, renovatie en energie-efficiëntie.

 Met de implementatie van het LVDC-microgrid omvat het RE/SOURCED-project een radiale DC-backbone die via een bidirectionele AC/DC-omvormer verbonden is met het publieke AC-net. Voor zover bekend is dit DC-project het eerste in Europa dat door een distributienetbeheerder (DSO) wordt beheerd. De keuze voor DC om gedistribueerde hernieuwbare energiebronnen en opslagsystemen met elkaar te verbinden biedt aanzienlijke voordelen op het gebied van energie-efficiëntie door conversieverliezen te verminderen en materiaalgebruik te minimaliseren. Energie wordt voornamelijk opgewekt door meerdere fotovoltaïsche (PV) installaties en een warmtekrachtkoppeling (WKK), terwijl opslag wordt gefaciliteerd door een stationaire batterij. Het directe DC-verbruik wordt ingezet voor elektrische voertuig (EV) laadstations, en de resterende energie wordt ofwel ter plaatse verbruikt of geïnjecteerd in het publieke AC-net. Een uitgebreid energiemanagementsysteem (EMS) monitort en optimaliseert alle energiestromen binnen het microgrid door gebruik te maken van historische en real-time gegevens, evenals weersvoorspellingen.

Dit project behandelt de praktische uitdagingen die gepaard gaan met het ontwerp en de implementatie van een DC-microgrid, met een bijzondere focus op technische en operationele obstakels. Een belangrijke uitdaging betreft de fundamentele verschillen tussen AC- en DC-beveiligings- en schakelapparatuur. In tegenstelling tot AC-systemen heeft DC geen natuurlijke nuldoorgang, wat meer complexe beveiligingsapparaten vereist. Deze DC-beveiligingsoplossingen zijn nog in ontwikkeling en niet breed beschikbaar op de markt. Een andere uitdaging is het ontbreken van gestandaardiseerde technische richtlijnen voor DC-netwerken, waaronder het ontbreken van een standaard spanningsniveau [5]. Aarding en netwerkbeheer vereisen ook zorgvuldige overweging vanwege de kans op corrosieve DC-lekstromen en het capacitieve gedrag van DC-netten. Bovendien bemoeilijken de beperkte beschikbaarheid van DC-componenten en het algemene gebrek aan expertise onder installateurs de implementatie van dergelijke systemen verder.

 Het resultaat van het RE/SOURCED-project is een unipolaire DC-backbone met een nominale spanning van 700 V, ondersteund door een centrale omvormer van 500 kVA. Het systeem integreert vier PV-installaties met een totale capaciteit van 400 kWp, een second life batterij van 306 kWh, een WKK-eenheid die 40 kWe produceert, en een EV-laadpark met een capaciteit van 236 kW. Deze configuratie biedt een praktische demonstratie van de mogelijkheden voor DC-microgrids en levert waardevolle inzichten in de transitie naar efficiëntere en duurzamere stedelijke energiesystemen.