Slimme sturing warmtepomp, 

Energy Management System -EMS-

Steeds meer worden we bedolven met afkortingen en termen die voor ons niet altijd meteen even duidelijk zijn.  Domeinnaam registranten (SIDN) en het BOIP (Benelux-Bureau voor de Intellectuele Eigendom) hebben hun handen vol aan registraties van nieuwe, vaak technische, namen.  

Wat is er gaande? Om moverende reden komen er steeds meer 'slimme' oplossingen om apparaten in een woning te sturen en aan elkaar te koppelen. Met namen naar Energie Management Systemen is veel vraag richting de toekomst. Op dit gebied is er ook nog veel te winnen en de mogelijkheden lijken eindeloos.  Veel hardware- en softwareontwikkelaars zien hier kansen liggen en zijn er dan ook volop mee aan de slag gegaan.

Energiemanagement wordt steeds belangrijker in een gebouw.

Reden hiervoor zijn o.a.:

•    Energie wordt steeds kostbaarder.
•    Er is onvoldoende capaciteit op het elektriciteit net, ook wel netcongestie genoemd.

•    Mogelijkheid van dynamische energietarieven.
•    Eind van het salderen komt in zicht.

Wat is Netcongestie?

Er is sprake van netcongestie als de vraag naar transport van elektriciteit (zowel bij aanbieder als afnemer) groter is dan de transportcapaciteit van het net. Dat houdt in dat de maximale hoeveelheid elektriciteit die verplaatst kan worden over het net, bereikt is. De kabels in het net zitten aan hun 'Ampèrage', er kan of mag niet meer stroom doorheen. Meer stroom dan toegestaan door een kabel sturen levert brandgevaar op. Een net op volle belasting kan zich met betrekking tot 'spanning' op twee manieren uiten: Te hoog Voltage bij te veel levering van fotovoltaïsche panelen (PV-panelen). Of een te lage spanning doordat meer 'spanningsverlies' over de kabels ontstaat.  

Kritische opmerking welke tegenwoordig vaak wordt gehoord: Privatisering en hiermee commercialisering veroorzaakt soms dat men niet voldoende wil investeren.  En de politieke bijsturing is vaak korte termijn inzicht in plaats van lange termijnplanning. Hierdoor lopen we flink achter met ons netwerk. Met heeft te laat ingezien dat verandering nodig is. 

Bovenstaande situatie maakt dat we op zoek moeten naar slimme sturingen. 

De namen die fabrikanten bedenken voor hun slimme (deel)oplossingen lopen sterk uiteen.  In ons voorbeeld (onze uitleg) gebruiken we o.a. de benamingen die het Scandinavische NIBE gebruikt. Deze fabrikant van warmtepompen loopt vaak voorop m.b.t. deze ontwikkelingen.  Maar andere volgen hun voorbeeld en gebruiken voor hetzelfde idee soms een andere benaming. 

Domotica

Een domoticasysteem is een elektrische installatie in een gebouw of woning. Het systeem heeft als doel om actuatoren (stroomverbruikers) geautomatiseerd aan te sturen. Denk bijvoorbeeld aan rolluiken, koelen, verwarmen, tapwater, ventilatie, verlichting, brandalarm, inbraakalarm, deursloten en nog veel meer.

Een domoticasysteem heeft informatie nodig om deze verbruikers aan te kunnen sturen. Deze informatie komt tegenwoordig vaak van een centrale applicatie. Enkele voorbeelden zijn de Loxone app, Google Home, Smart Home (Ikea). In de aansturende app kunnen de toestellen worden toegevoegd. Daarnaast kunnen er sensoren worden toegevoegd. Voorbeelden van domotica sensoren zijn luchtkwaliteitssensors, temperatuursensoren, aanwezigheidssensors, beveiliging sensoren en dergelijke.

Als alle geïnstalleerde apparaten zijn toegevoegd aan de centrale app kunnen er schema’s worden gemaakt. Welk toestel wanneer, en door wie of welk commando, dient te worden aangestuurd. Als je zo’n systeem overweegt is het natuurlijk handig dat jouw warmtepomp hiermee kan samenwerken. 

Andere namen die verband houden met Domotica:

GBS - Gebouw Beheer systeem -  Smart Building System  - Woning automatisering - Home Management System - Smart Home System

Het gaat dus vaak over directe communicatie tussen 'stroomverbruikers' en 'opwekkers'.  Voorbeeld, als in de zomer de temperatuur in een vertrek oploopt door zoninvloed stuurt de warmtepomp de zonwering aan (of het GBS doet dit) terwijl het ook de temperatuur van de warmtepomp meteen aanpast. Bekende spelers van GBS-systemen zijn bijvoorbeeld Priva, KNX, Honeywell en Siemens. Als het moet kun je alles in de woning op deze manier schakelen en controleren. Licht, inbraak alarm, brand alarm, vaat- en wasmachine, droger, audio, enz. 

SPA - Smart Price Adaption

Steeds meer energieleveranciers bieden tegenwoordig ook ‘Dynamische Energie Contracten’ aan. De kWh prijs voor elektra, die je moet afrekenen, veranderd hierbij steeds gedurende de dag.  Wanneer er veel zon en/of wind wordt verwacht biedt men goedkoper aan dan op tijden dat er weinig of geen ‘groene energie’ is. Ook ‘piekmomenten’ worden hierbij door de leverancier meegewogen.  Wettelijk is geregeld dat de energiemaatschappij dit niet steeds ‘live en nu’ mag aanpassen. Men moet 24 uur tevoren de energietarieven bekend maken. Dit gebeurt via een internetportaal; In Nederland is dit de EPEX en in België de BELPEX. De ‘Slimme warmtepomp’ haalt dagelijks deze tarieven op en gaat je woning en tapwater verwarmen op het moment dat de kWh prijs het goedkoopst is. Vaak met behoud van een minimum comfort voor zowel woningverwarming (of koeling) als douchewater verwarming. Men noemt dit ook wel 'Smart Price Adaption'. Vrij vertaald: Slimme Prijs Aanpassing.  

De warmtepomp stopt bijvoorbeeld wat meer warmte in je woning (of buffer) als de energie prijs laag is. De gewenste 20 °C ruimtetemperatuur wordt dan misschien wel 21,5°C waardoor daarna de warmtepomp niet aan hoeft tijdens het duurdere tarief, en jouw minimaal comfort (van bijvoorbeeld 20 °C) toch staande blijft. Het toestel maakt zelf die rekensom naar efficiëntie toe. 

LTP - Linked To PV  - PV koppeling

De omvormer(s) van PV-panelen worden gekoppeld met de warmtepomp. Tevens wordt, bijvoorbeeld via de slimme meter (P1 uitgang) aan de warmtepomp doorgegeven of er, en zo ja hoeveel, wordt terug geleverd. De warmtepomp gebruikt dit signaal om juist op dat moment in actie te komen voor verwarming, koeling of sanitair warm water (SWW). Zo voorkom je het terug leveren van energie naar het net. Zeker als salderen straks voorbij is, wordt dit heel interessant.  

De Koppeling met PV-panelen gebeurt bij voorkeur bekabeld en rechtstreeks. Maar ook draadloos, via WIFI bijvoorbeeld, zijn er mogelijkheden. Soms kan via software van derde (applicaties) ook info worden uitgelezen (Software koppeling tussen PV en Warmtepomp via derde)

SES - Smart Energy Source

In een hybride installatie gebruikt de warmtepomp elektriciteit en de ketel aardgas (dit kan ook stookolie, butaan, propaan of een andere fossiele brandstof zijn). Door het energietarief, van beide soorten, in de warmtepomp in te voeren kiest de warmtepomp op basis van het ‘financieel omslagpunt’ welke energiebron wordt gekozen.  Stel dat het omslagpunt ligt bij een COP (rendement) van 2,2 dan schakelt de warmtepomp zichzelf uit en de ketel aan als het onder deze waarde komt. Het toestel kiest dus de meest voordelige energie soort.

(Rest)API - Application Programming Interface

Via een bepaalde ‘communicatietaal’ kan de warmtepomp communiceren met hardware/software van derden. Meerdere apparaten in een gebouw kunnen dan bijvoorbeeld samen werken. Dit kan rechtstreeks tussen apparaten maar eventueel ook via een overkoepelend apparaat. Ook dit kan bekabeld en draadloos. Onze voorkeur is nog steeds 'bekabeld'. 

IF THIS THAN THAT - ITTT-

Als voorbeeld voor (rest) API noemen we If This Than That (maar er zijn veel meer aanbieders). Via die software kun je zelf ‘taken’ verzinnen. De software ITTT zorgt dan middels de API - communicatie dat een toestel die opdracht uitvoert. 
Een voorbeeld zou kunnen zijn: Als de energieprijs lager is dan ... Euro  en/of het PV systeem meer dan ... kWh terug levert aan het net, dan moet je de boiler (warmwater) temperatuur hoger zetten in temperatuur. 
Of in de zomer: Als de zon op het zuiden staat; Sluit de zonwering. 

SWF - Smart Weather Forecast 

De warmtepomp haalt via een internetportaal de weersverwachting op voor de omgeving waar het toestel is geplaatst. Aan de hand van de vooruitzichten wordt mede bepaalt of de warmtepomp in de ochtend al gaat beginnen met verwarmen of koelen, of dat het juist niet inschakelt omdat het later op de dag buiten bijvoorbeeld 22°C wordt. Hier kan een 'auto leerproces' aan vast zitten. Uit ervaring (geschiedenis) leert het systeem nog beter hoe met de weersvooruitzichten om te gaan. 

Monitoring 

De warmtepomp stuurt gedurende de dag alle gemeten temperaturen en drukken naar een server. De eigenaar van het toestel kan, door in te loggen in die omgeving, deze temperaturen maar dus ook het verloop van deze uitlezen. Aan de hand van deze uitlezing kan een geoefende gebruiker wellicht bijstellingen doen aan zijn/haar systeem om zodoende wellicht nog efficiënter te kunnen werken. Omdat niet iedere gebruiker dezelfde wensen heeft, de een wil veel comfort, de ander een zo laag mogelijk verbruik, kan dat handmatig bijstellen of 'fine-tuning' voor ieder net wat anders zijn. Meten is Weten zegt een techneut. Dat is natuurlijk ook zo voor een gebruiker. 

Smart - Monitoring

De warmtepomp leert uit de opgedane ervaring (gedrag in de geschiedenis) en gaat zich op basis van de geschiedenis en uw comfortwens zelf bijstellen.  Daarnaast kan het door monitoring van temperaturen en drukken een vooraankondiging aan u melden (per E-mail bijvoorbeeld) op het moment dat er mogelijk een storing aan zit te komen. Als voorbeeld: Op basis van delta T (verschil temperatuur tussen aanvoer en retour) en de pompsnelheid kan het systeem concluderen dat het vuilfilter verstopt zit.

SG ready - Smart Grid

In sommige landen is een zogenaamd Smart Grid systeem in werking. De energieleverancier schakelt dan in een gebouw functies aan en uit naar gelang er veel of minder energie beschikbaar is op het net. Maar ook om gedurende de dag piekmomenten voor de centrale te vermijden. Ze kunnen dan ‘om beurt’ afnemers bedienen. Vaak met in achtneming van een minimaal comfort.  In Nederland is er nog geen Smart Grid, maar een warmtepomp die ‘SG ready’ is heeft de mogelijkheid om later, als er wellicht SG komt, hier mee te werken. De functie zit dan al ingebouwd in het toestel. In sommige landen, of gebieden in landen, maakt men al gebruik van dit systeem.  Er staat bijvoorbeeld ergens een Energie Centrale die een bepaald gebied van stroom voorziet. Binnen dat gebied kan dan een Smart Grid worden opgezet zodat de centrale haar 'stroom' goed kan verdelen. 

LB - Load Balancing. 

In de warmtepomp wordt de waarde van de hoofzekering van de woning ingevuld (bijvoorbeeld 25 Ampère). De warmtepomp zal terug moduleren op het moment dat het deze waarde benaderd. Als voorbeeld: Stel dat (hartje winter) de warmtepomp op volle toeren draait en de wasmachine en de vaatwasser staan ook aan. De gemeten stroom op dat moment is bijvoorbeeld circa 23 Ampère per fase. Juist op dat moment schakelt de bewoner de inductie kookplaat aan met 3 platen. De stroom komt dan ruim boven de 25 Ampère. De warmtepomp neemt dit waar en toert onmiddellijk terug waardoor het vermogen (en dus de stroom) afneemt. Als na enige tijd het ‘koken’ weer klaar is zal de warmtepomp dit ook weer waarnemen en weer op toeren.  Hiermee voorkom je mogelijk een zwaardere netaansluiting van 3 x 35 Ampère, welke al snel zo’n 700 Euro per jaar meer aan vaste aansluitkosten vergt. 

SLAI - Self Learning Artificial Intelligence

Je stelt de gewenste ruimte temperatuur in en de warmtepomp berekend zelf de gewenste aanvoertemperatuur die nodig is om de woning te verwarmen. Hoe lager die aanvoertemperatuur kan blijven hoe beter het rendement uitgedrukt in COP/ SCOP. Door middel van dagelijkse vergelijking van buiten en binnen situatie vindt het toestel de ideale instelling zelf. Automatische optimalisering dus. 

VC  - Voice control, stem / spraak sturing.

De mogelijkheid om de warmtepomp te koppelen met Google, Apple, Microsoft of Amazone. Via een van die systemen kun je dan spraak gestuurd je warmtepomp een opdracht geven. “Hey Google zet de temperatuur een graad hoger”.

Net zoals sommige mensen nu hun verlichting of audio al op deze manier bedienen.

HBS - Home Battery Storrage -  Een accu in je woonhuis.

Indien de energie duur is of niet voorhanden door zon of wind, een batterij gebruiken om je woning en tapwater te verwarmen.

De batterij, ook wel accu genoemd, kan geladen worden als er bijvoorbeeld zonne-energie is van je PV-panelen.

Wat wellicht nog interessanter is: Als je een contract met dynamische energieprijzen hebt kun je de accu laden met goedkope stroom en ontladen (gebruiken) als de stroom duurder is. Op die manier kan de accu wellicht op den duur ook nog terug worden verdiend.   Het is overigens niet altijd het meest logisch om dit te laten regelen door je warmtepomp, hoewel sommige dit wel al kunnen.  Uiteindelijk wil je waarschijnlijk veel meer in je woning op deze manier gaan schakelen, bijvoorbeeld wassen en drogen. 

ITPC - In Turn Power Control

Op een slimme manier beurtelings apparaten (afnemers) aansturen. De warmtepomp schakelt de wasmachine of vaatwasser aan als de tapwaterboiler geladen is. Hiermee wordt ‘piekbelasting’ voorkomen. Indirect dus ook ‘load balancing’. 

Aux IN / OUT

Aux komt eigenlijk van  auxiliary, een in- of uitgang op een audioinstallatie. Deze term wordt steeds vaker ook gebruikt in toestellen: er zijn in- en uitgangen op het toestel waar optionele zaken kunnen worden aangesloten. Deze kunnen vaak digitaal (1–0 ) zijn maar soms ook variërend, bijvoorbeeld een 0 tot 10 Volt signaal of een NTC / PTC temperatuur opnemer.  Je kunt dan functies bedienen zonder dat de opdracht uit de warmtepomp hoeft te komen. En andersom je kunt andere toestellen schakelen of monitoren vanuit de warmtepomp.  Maar stel je hebt een Home Management System; Dan kun je contacten vanuit daar aansluiten op je warmtepomp en een functie toekennen. Bij voorbeeld verhoog of verlaag de tapwater temperatuur. Of verhoog of verlaag de ruimte temperatuur. Of ga uit, of ga koelen, of ga verwarmen. Etc. Vaak kun je dan in de software van de warmtepomp aan die zgn. AUX-aansluitingen een functie toewijzen. Erg handig. 

Resumé

Er komen steeds meer mogelijkheden in een gebouw met betrekking tot slimme samenwerking dan wel slimme aansturing.  Onze webpagina gaat over warmtepompen. Maar het is natuurlijk veel breder dan alleen dit apparaat. Ook wasmachines, vaatwassers, airco’s, ovens, etc. kunnen gebruik maken van een Smart Grid Systeem of slimme aansturing. En wat te denken van het laden en ontladen van een elektrische auto? De toekomst biedt veel mogelijkheden. Op dit moment komen er steeds meer ‘Start Ups’ die zich met deze materie bezighouden. Uiteindelijk blijven er natuurlijk maar een paar spelers over in deze markt.  De regeling die met iedereen kan communiceren maakt natuurlijk de beste kans. Richting de toekomst is het handig om te kijken of een apparaat kan samen werken binnen een Home Energy System. GBS of welke afkorting u ook wil gebruiken.