Technische realisatie van een lokaal smart grid op Pukkelpop

Op het Belgische festival Pukkelpop draaide een van de podia deze zomer volledig op groene energie. Met een sturing werd constant het verbruik gemonitord.

Trefwoorden: #Bckhoff, #duurzaam, #Pukkelpop, #smartgrid, #windenergie, #zonnepanelen

Lees verder

Magazine

Download het artikel in

ENGINEERINGNET.BE - Daarnaast werd ook de beschikbaarheid aan energie van de aanwezige zonnepanelen, windmolens en batterijen in het oog gehouden.

De gedetailleerde meetgegevens zullen door de hogeschool UCLL verder geanalyseerd worden om de kwaliteit van de stroom van een installatie in eiland-bedrijf te onderzoeken.

Duurzaamheid is al meerdere jaren een aandachtspunt op het Pukkelpop-festival en er werd al langer gewerkt aan het reduceren van afvalstromen. Dit jaar wilde de organisatie ook inzetten op groene energie en werd het plan opgevat om een volledig podium met bijhorende catering en infostanden van lokaal opgewekte energie te voorzien.

Het podium kreeg de naam Baraque Futur, een speelse verwijzing naar Baraque de Fraiture, een van de hoogste bergtoppen van België en een gekende toeristische trekpleister.

«We hadden vrij snel beslist dat het grootste deel van de energie van zonnepanelen zou moeten komen», zegt Joël Claes, unit coördinator van de expertisecel INET (Intelligente Nieuwe Energie Technologieën) van de hogeschool UCLL, die door Pukkelpop aangezocht werd om het project te realiseren.

«Boven de ingang van het festival werden 150 zonnepanelen geplaatst met een piekvermogen van 255 Watt per stuk, die gekoppeld werden aan 6 omvormers van elk 5000 Watt. Daarnaast werden ook twee kleine windmolens geplaatst, een van 500 en een van 1000 Watt. Het vermogen aan windenergie was dus minder belangrijk, maar we vonden het wel interessant om de turbines toe te voegen zodat de bezoekers konden zien hoeveel energie beide methodes opleverden. Bij het podium werd immers een Control Room gebouwd, een paviljoen waar mensen in real-time op schermen konden zien hoeveel energie er op elk moment opgewerkt werd, en welke energie waar verbruikt werd».

Verhoogde autonomie dankzij batterijen
Tijdens de brainstorm-sessies bij de aanvang van het project was immers snel duidelijk geworden dat men heel wat flexibiliteit in het systeem moest inbouwen en dat er een goed beheer nodig zou zijn om stroompannes te vermijden.

De klank- en lichtinstallaties van een klein podium vergen toch al snel 12kW aan vermogen. Daarbij kwamen nog de catering - eveneens goed voor 12 kW - een infostand die 6 kW nodig had en de Control Room, waarvoor nog eens 6 kW voorzien werd.

«Om de autonomie van het systeem te verhogen hebben we 8 batterijen van 40 Ah toegevoegd. Eén batterij per omvormer en nog eens twee back-up batterijen», legt Claes uit. «Die batterijen konden we ’s morgens opladen om overdag voor extra energie te zorgen. Als uiterste back-up werd ook nog een generator op biodiesel geplaatst. Die wilden we uiteraard zo weinig mogelijk gebruiken, maar bij slecht weer, of wanneer zich een defect zou voordoen, was het toch goed om dit alternatief achter de hand te hebben».

Uiteindelijk bleek de zon wel volop van de partij te zijn tijdens Pukkelpop en kon 84% van de nodige energie door de zonnepanelen geleverd worden. Alleen de laatste dag was de opbrengst aan fotovoltaïsche energie wat lager, ook omdat de zonnepanelen onder het stof kwamen te zitten. De eerste dagen kwam meer dan 90% van de energie van de panelen.

Lokaal smart grid
Met een groot aanbod aan energiebronnen en meerdere verbruikers werd lokaal een smart grid opgebouwd. Claes: «Het verbruik van het podium kwam overeen met twee omvormers en de verschillende standen werden elk op één omvormer aangesloten.

Via een sckakelmatrix konden we per verbruiker overschakelen op een batterij, de panelen gebruiken om de batterijen op te laden, de generator inschakelen, enz. Voor het beheer van de schakelmatrix hadden we een Beckhoff-sturing gekozen die alle stromen en spanningen uitlas. Via Modbus TCP werd die informatie ter beschikking gesteld van een server van Enervadis, een partner die voor de visualisatie van het systeem instond».

In de schakelkast werden klemmen gebruikt om de spanningen en stromen te meten, zowel aan de aanbodzijde als aan de kant van de verbruikers. Patrick Gielis, general manager in België van leverancier Beckhoff Automation: «De klemmen hebben een zeer korte sample tijd van 10 µsec. Daardoor kunnen alle karakteristieken van de stroom, zoals harmonischen, in detail geanalyseerd worden».

De UCLL wilde immers van de gelegenheid gebruikmaken om de stroomkwaliteit verder te onderzoeken. De installatie op Pukkelpop was niet aangesloten op het net. Daardoor kan men heel precies nagaan welk effect de omvormers en de DC/AC-convertoren van de batterijen hebben op de grid.

Real-time opvolging van verbruik
Pukkelpop kan intussen terugblikken op een zeer geslaagde editie en ook de optredens op Baraque Futur hebben geen enkele storing gekend. Aanvankelijk deed zich wel een onverwacht probleem voor waarbij enkele foutstroomschakelaars uitvielen. Dit bleek te wijten aan het feit dat de versterkers voor de basboxen op het podium via aparte omvormers gevoed werden.

Aangezien de nulgeleiders van deze versterkers via het mengpaneel aan elkaar hingen maar de stroombronnen niet gesynchroniseerd waren, ontstonden er stromen die de foutstroomschakelaars deden uitvallen. Het probleem kon snel verholpen worden door de versterkers op dezelfde stroombron te zetten en werd opgelost zonder dat de bezoekers er iets van merkten.

Die bezoekers konden in de Control Room overigens zelf volgen hoeveel energie er op elk moment opgewekt en verbruikt werd. Ook de technici van het geluid en het licht zagen in real-time hoeveel stroom ze verbruikten.

Joël Claes: «Zij hebben zich perfect gehouden aan de vooropgestelde limiet van 12 kW. Opvallend was wel dat de randactiviteiten op sommige momenten tot drie keer meer stroom verbruikten dan het podium. Bij een volgende editie zullen we afspraken moeten maken om ook die mensen real-time info te geven en hun verbruik eventueel te beperken».

Het is immers een wezenlijk onderdeel van een smart grid dat verbruikers opgevolgd worden en dat er initiatieven genomen worden om het verbruik aan te passen en te spreiden in functie van de beschikbaarheid aan energie.

Open en flexibele controller
De controller werd gebruikt om alle meetwaarden in te lezen en liet de beheerders ter plaatse toe om te schakelen tussen de beschikbare energiebronnen en de verbruikers.

Hoewel de software voor het beheer van de smart grid ook op de controller zou kunnen draaien, werd in dit geval gekozen voor de server van een andere partner die bij het project betrokken was. Die maakte de visualisatieschermen met grafieken en diagrammen van de vermogens aan aanbod- en verbruikszijde. De interface tussen de controller en de server werd gerealiseerd met Modbus TCP. Het beheer zelf - het schakelen tussen de verschillende energiebronnen - gebeurde via de controller.

Een smart grid in eiland-bedrijf zoals het op Pukkelpop gerealiseerd werd, is relatief uitzonderlijk, zeker voor een toepassing die vrij veel energie vergt en bovendien een sterk wisselend verbruik kent. De flexibiliteit die bij aanvang ingebouwd werd door te kiezen voor verschillende energiebronnen, back-ups en een open controlesysteem was dan ook geen overbodige luxe.

In totaal werd 307 kWh aan lokaal geproduceerde groene energie verbruikt, een resultaat dat het duurzame karakter van Pukkelpop aanzienlijk versterkt heeft.


(foto's: Beckhoff)