Wat is een energiesimulatie? Uitleg met rekenvoorbeeld

Een energiesimulatie rekent per kwartier door of een batterij, zonnepanelen of laadpalen binnen je netaansluiting passen. Met uitleg en een rekenvoorbeeld.

Wat een energiesimulatie is

Een energiesimulatie is een rekenmodel dat het gedrag van een energiesysteem door de tijd heen naspeelt. Je voert in wat er nu staat en wat erbij komt. Het model rekent voor elke tijdstap uit hoeveel stroom er wordt afgenomen, opgewekt, opgeslagen en teruggeleverd. Het resultaat is geen jaartotaal, maar een jaar aan kwartieren waarin je precies ziet wanneer het knelt.

Het verschil met een losse berekening is dat de onderdelen elkaar beïnvloeden. Een batterij laadt op het zonne-overschot van de middag. De laadpalen vragen vermogen op het moment dat de zon ondergaat. En de aansluiting begrenst alles tegelijk. Dat samenspel bepaalt de uitkomst, en je ziet het alleen als je het per tijdstap doorrekent.

Twee soorten energiesimulatie

Wie zoekt op energiesimulatie, vindt twee vakgebieden onder hetzelfde woord. Het ene gaat over gebouwen, het andere over het energiesysteem achter de meter.

Dit artikel gaat over de tweede soort. Daar komt de vraag nu het vaakst vandaan, omdat het net in grote delen van Nederland vol zit. Een bedrijf dat wil verduurzamen of groeien, moet eerst weten wat er binnen de bestaande aansluiting past. Meer over die situatie lees je in netcongestie en hoe je weer grip krijgt op je energie.

Waarom jaartotalen niet genoeg zijn

Het transportbedrijf uit het rekenvoorbeeld hieronder verbruikt met 20 elektrische trucks 2.316 MWh per jaar. Dat is gemiddeld 264 kW, ruim onder de 400 kW die de netbeheerder kan bieden. Toch past het niet. De trucks laden vooral 's nachts, en dan vraagt het depot gemiddeld bijna 600 kW. Binnen 400 kW krijgen de trucks op elke werkdag maar twee derde van de stroom die ze nodig hebben.

Bij losse pieken is het verschil nog groter, want die zijn kort en zeldzaam. Een jaar telt 35.040 kwartieren. Een paar overschrijdingen per maand verdwijnen in elk jaar- of maandtotaal, en in uurgemiddelden wordt een piek van een kwartier uitgesmeerd over het hele uur. De netbeheerder meet bij een grootverbruikaansluiting juist per kwartier. Daarom rekent een energiesimulatie in dezelfde resolutie.

Wat je invoert

1. Kwartierdata van de aansluiting. Het gemeten verbruik per kwartier, bij voorkeur over een heel jaar, zodat alle seizoenen erin zitten.
2. Wat erbij komt. Profielen voor zonnepanelen, laadpunten, een warmtepomp of een nieuwe hal. Bestaat er nog geen meetdata, dan teken je het verwachte verbruik per kwartier in de Data Studio.
3. De grenzen van de aansluiting. Het gecontracteerd transportvermogen voor afname en teruglevering, en eventueel een capaciteitscontract met per uur een andere limiet.
4. De eigenschappen van de assets. Voor een batterij het vermogen, de capaciteit, het rendement en de laadgrenzen. Voor zonnepanelen het opgestelde vermogen.
5. Prijzen en tarieven. Vaste of dynamische energieprijzen en de nettarieven, zodat je scenario's in euro's kunt vergelijken.

Wat eruit komt

• Het nieuwe piekvermogen, en op hoeveel dagen en met hoeveel energie het transportvermogen wordt overschreden.
• De maat van een batterij die die pieken opvangt, in kW en kWh. Zo werkt batterij dimensioneren voor peak shaving.
• Hoeveel zonnestroom je zelf gebruikt en hoeveel je teruglevert of moet afregelen.
• De kosten en opbrengsten per scenario, als basis voor de terugverdientijd.
• Een rapport dat je met de klant bespreekt.

De waarde zit vooral in het vergelijken. Eén scenario vertelt je of iets past. Meerdere scenario's naast elkaar vertellen je welke keuze het beste is.

“Voorheen konden we onze adviezen eigenlijk niet goed onderbouwen met een business case. Met Wattix kunnen we meerdere scenario's doorrekenen, de resultaten naast elkaar leggen, en de klant zelf laten kiezen.”

Jesse Moms, Kremer Installatietechniek

Rekenvoorbeeld: transportbedrijf met 400 kW transportvermogen

Een transportbedrijf stapt over op 20 elektrische trucks. Elke truck laadt op werkdagen 375 kWh aan een laadpunt van 150 kW. Veertien trucks laden 's nachts tussen 17:00 en 6:00, zes trucks laden ook tussen de middag bij. Het depot zelf verbruikt 30 kW. Het laden is slim gestuurd: het vermogen wordt over de trucks en de uren verdeeld, met dynamische energieprijzen over 2025. Voor de trucks is een aansluiting van 630 kW nodig, maar door netcongestie kan de netbeheerder niet meer dan 400 kW bieden. Kan het bedrijf toch elektrisch rijden?

Scenario B blijft netjes binnen de 400 kW en gaat in geen enkel kwartier over het transportvermogen. Toch past het niet: een derde van de laadenergie blijft liggen, en op geen enkele werkdag vertrekken alle trucks vol. Dat B goedkoper lijkt, komt alleen doordat er minder wordt geladen.

Scenario C laadt alle trucks vol binnen dezelfde 400 kW. Daarvoor komen er 1 MWp zonnepanelen en een batterij van 2 MW / 4 MWh bij. De batterij laadt overdag op zonnestroom en netstroom en geeft die 's nachts aan de trucks. Een kwart van de zonnestroom wordt direct verbruikt en bijna twee derde gaat de batterij in. De kosten zijn € 165.000 per jaar lager dan in A. Daar staat de investering in zonnepanelen en batterij tegenover, en die bepaalt de terugverdientijd.

De maat van de batterij volgt uit dezelfde vergelijking. Met 2 MWh krijgen de trucks 92% van hun laadenergie, met 3 MWh 99%. Pas met 4 MWh is elke truck elke werkdag vol.

Energiesimulatie, digital twin en EMS

De drie begrippen lopen in de praktijk door elkaar, maar ze beantwoorden verschillende vragen.

• Een energiesimulatie rekent keuzes door voordat er iets is gekocht of gebouwd. Het antwoord is een advies: wat past er, en welke optie is het beste.
• Een digital twin is een digitaal model van een bestaand systeem dat met actuele meetdata wordt bijgehouden. Een simulatie kan op een digital twin draaien, maar heeft er geen nodig. Voor een advies volstaat een jaar kwartierdata.
• Een energiemanagementsysteem (EMS) stuurt de assets in het moment aan, zoals een batterij of laadpalen. Een EMS kijkt uren of dagen vooruit. Een simulatie kijkt naar een heel jaar en vergelijkt keuzes.

Veel EMS-leveranciers bieden een eigen simulatie aan. Dat is handig, maar die simulatie rekent met hun eigen systeem. Wie per project het beste EMS wil kiezen, rekent onafhankelijk door. Hoe Wattix zich verhoudt tot een leverancier die simulatie en EMS samen levert, lees je in het alternatief voor Tibo Energy.

“Bij sommige aanbieders moet je hun EMS gebruiken én hun simulatie vertrouwen. Wij willen per project het beste EMS kiezen. Wattix geeft ons die vrijheid.”

Stijn Kromwijk, Energiehaven

Hoe nauwkeurig is een energiesimulatie?

Een simulatie is zo goed als de data en de aannames die erin gaan. Drie dingen bepalen het meest:

1. De resolutie. Met maandtotalen of uurdata mis je de pieken. Kwartierdata is het minimum.
2. De periode. Een jaar data bevat alle seizoenen. Met een paar zomerweken onderschat je de winterpieken, en overschat je wat zonnepanelen in de winter opleveren.
3. De aannames over wat nieuw is. Hoeveel auto's laden er tegelijk, en wanneer draait de nieuwe machine? Daar zit de meeste onzekerheid. Door scenario's naast elkaar te zetten, zie je hoe gevoelig de uitkomst is voor die aannames.

Een simulatie voorspelt de toekomst dus niet op het kwartier precies. Ze laat zien welke keuze binnen de grenzen blijft, met hoeveel marge, en wat er gebeurt als een aanname anders uitvalt.

Wanneer heb je een energiesimulatie nodig?

• Je klant krijgt een melding van de netbeheerder dat het gecontracteerd transportvermogen is overschreden. Zie netcongestie.
• Een batterij moet pieken opvangen of op energieprijzen handelen. Zie batterijopslag.
• Er komen laadpalen voor een wagenpark of een laadplein. Zie e-mobility.
• Zonnepanelen wekken meer op dan de aansluiting mag terugleveren. Zie duurzame opwek.
• Je overweegt een tijdsblokgebonden transportrecht of een capaciteitsbeperkend contract. Zie contracten.
• Een gemeente wil op hoofdlijnen weten wat een groep bedrijven samen aan vermogen nodig heeft. Zie energiesimulatie voor gemeenten.

Spreadsheet of simulatiesoftware?

Voor één asset en één scenario werkt een spreadsheet prima. Het loopt vast zodra assets elkaar beïnvloeden en je scenario's wilt vergelijken: een batterij die laadt op zonne-overschot terwijl de laadpalen vermogen vragen, over 35.040 kwartieren, in zes varianten. Simulatiesoftware rekent dat in minuten door en legt de aannames vast, zodat een collega of de klant het advies kan volgen. Waar de grens precies ligt, lees je in energiesimulatie in Excel of in Wattix.

Wattix is simulatiesoftware voor precies die vraag. Een installateur onderbouwt er de offerte voor een batterij of laadplein mee, zie energiesimulatie voor installateurs. Een adviseur legt er scenario's naast elkaar voor de klant, zie energiesimulatie voor energieadviseurs. En een partner met tientallen locaties rekent ze allemaal op dezelfde manier door, zie energiesimulatie voor energiepartners.