Opslag van energie Amsterdam Arena wijst datacenters de weg

Binnen het Europese EV-Energy project wordt hard gewerkt aan het in kaart brengen en bevorderen van wet- en regelgeving van lokale en provinciale overheden die de - wat officieel heet - ‘decarbonisation of the energy and mobility sector’ kan versnellen. Daarmee raakt dit project ook aan de integratie van datacenters en smart grids. Hoe dit in de praktijk tot stand kan komen en welke voordelen hieraan verbonden zijn, laat een project rond batterijopslag bij de Johan Cruyff Arena in Amsterdam zien.

Afgelopen zomer nam de Johan Cruyff Arena in Amsterdam officieel een batterijsysteem voor het opslaan van elektrische energie in gebruik. Deze opening volgde op een eerder project van het stadion waarbij een groot deel van het dak werd vol geplaatst met zonnepanelen. Het opwekken van energie via zonnepanelen is interessant - zeker als deze energie ook per direct kan worden benut. Voor de Arena geldt echter dat veel activiteiten die hier plaatsvinden juist in de avonduren staan gepland. Opslag van de met zonnepanelen opgewekte energie in accu’s was dan ook een belangrijke volgende stap.

61 racks

Logisch dus dat het in gebruik nemen van de zaal met 61 racks vol accu’s vorig jaar reeds de nodige aandacht kreeg. Inmiddels zijn we ruim een half jaar verder en wordt steeds duidelijker hoe belangrijk dit project is - juist ook voor de datacenterindustrie. Zoals uit figuur 1 blijkt staat bij dit project namelijk niet enkel en alleen het opslaan van energie in accu’s centraal. Juist om de relatief hoge kosten van batterijen te kunnen rechtvaardigen, dient er een zo breed mogelijk gedefinieerde business case ontwikkeld te worden. Anders gezegd: de accu’s dienen op zo veel mogelijk manieren benut te worden, zodat de investeringen kunnen worden terugverdiend. En juist dat fenomeen maakt dit project zeer relevant voor datacenters, die inmiddels zelf ook discussiëren over de mogelijkheden die ontstaan door het integreren van accu’s en UPS-systemen met de energienetwerken van grid operators.

Zoals weergegeven in figuur 1 heeft een dochteronderneming van de Johan Cruyff Arena - Amsterdam Energy Arena BV - geïnvesteerd in een zaal gevuld met 61 racks vol met accu’s. Deze zijn afkomstig van Nissan’s elektrische auto - de Leaf. De capaciteit van de accu’s van deze auto’s zakt na een aantal jaren van 100% naar 80%. Die teruggang betekent dat de batterijen niet langer geschikt zijn voor toepassing in een elektrische auto en dus dienen ze vervangen te worden. Wat te doen met zoveel accu’s? Het blijkt echter dat deze accu’s nog prima te gebruiken zijn voor het opslaan van elektrische energie in bijvoorbeeld een energie-opslagsysteem gekoppeld aan zonnepanelen. Inmiddels heeft de Arena 61 racks met 590 accupakketten opgesteld. Goed voor 3 MW en 2,8 MWh.

Opwekken en gebruiken

Waar gebruikt de Arena de opgeslagen energie precies voor? Dat is allereerst (zie figuur 2) om de mismatch tussen moment van opwekken en tijdstip van gebruik te compenseren. De 4.200 zonnepanelen op het dak van het stadion wekken overdag elektrische energie op, terwijl veel sportwedstrijden en bijvoorbeeld concerten juist in de avonduren om energie vragen. Het gaat hier om serieuze hoeveelheden energie. Draait de Arena ’s avonds op volle toeren, dan is de in de batterijen opgeslagen energie voldoende om gedurende 1 uur in de energie­behoefte te voorzien. Worden niet alle systemen daadwerkelijk ingeschakeld, dan kan de Arena deze periode oprekken tot 3 uur. Daarbuiten zal energie betrokken dienen te worden van het grid. Interessant hierbij is dat natuurlijk niet iedere avond maximale afname van elektrische energie uit de accu’s nodig is. Op dat soort momenten kan Amsterdam Energy Arena BV de opslagcapaciteit op andere manieren benutten. Dit is weergegeven in figuur 2. Denk hierbij aan energiediensten die aan het grid worden geleverd. Zodat de lokale grid operator meer en betere mogelijkheden tot zijn beschikking heeft om het grid in balans te houden. Dit kan gebeuren door energie uit het grid tijdelijk in de accu’s van de Arena op te slaan of daar juist energie uit te betrekken.

‘Peak shaving’

De Amsterdam Energy Arena levert echter ook nog andere diensten. Zo kunnen elektrische of hybride auto’s via bi-directionele oplaadstations in het stadion worden opgeladen. Maar omgekeerd kan ook: tijdelijke energieopslag in de accu’s van deze auto’s. Daarnaast is ‘peak shaving’ mogelijk. Hierbij kunnen afhankelijk van vraag en aanbod pieken en dalen in de energieconsumptie worden opgevangen door energie uit de batterijen te benutten.

Ook een opmerkelijke toepassing: back-up power tijdens events. Veel grote artiesten die concerten verzorgen in locaties als de Arena vertrouwen in de regel niet op de energievoorziening in de venues waar zij optreden. Op teveel plaatsen bestaan problemen met de kwaliteit en robuustheid van het netwerk, is hun ervaring. Zij brengen liever eigen dieselgeneratoren mee, om zeker te zijn van een ononderbroken energievoorziening tijdens hun events. Met alle kosten van dien natuurlijk. In het geval van de Arena is dit nu niet langer nodig en kan men een beroep doen op de batterijopslag.

Toekomst voor datacenters

Met deze energieopslag vormt de Johan Cruyff Arena in Amsterdam een interessant voorbeeld van wat wel eens de toekomst van veel datacenters zou kunnen zijn. In Europese projecten als EV Energy en CATALYST wordt hard gewerkt aan het mogelijk maken van een integratie van datacenters en smart grids. Hierbij worden accu’s en UPS-systemen van het datacenter via slimme managementsoftware gekoppeld aan het grid. Voor grid operators zijn de voordelen dan natuurlijk duidelijk. Net als bij de Amsterdam Arena kunnen zij dan gebruikmaken van de opslagcapaciteit van een datacenter - de daar opgestelde batterijen - om te helpen het netwerk stabiel te houden. Doordat datacenters wellicht meer gaan investeren in opwekking van renewable energie kunnen zij wellicht ook energie leveren aan het netwerk. Bovendien is dan peak shaving en een beter georganiseerde vorm van back-up power mogelijk.

Voor datacenters ontstaan hierdoor natuurlijk ook interessante mogelijkheden. Zij functioneren tot nu toe op basis van een business model dat slechts een financiële pijler kent: het verkopen van ruimte voor het verwerken van data. Zeker bij veel commerciële datacenters zien we dat de marges op dit soort projecten de neiging hebben om terug te lopen: de projecten worden groter maar de marges kleiner. Een integratie van datacenter en smart grid maakt het echter mogelijk om - wat we maar even zullen noemen - ‘grid services’ als tweede financiële poot onder het business model van een datacenter te plaatsen. Mits dit gebeurt op basis van goede afspraken, ontstaat hierbij nieuwe omzet. In eerste instantie uiteraard bescheiden van omvang, maar wel met een relatief hoge marge.

Financiële mogelijkheden

Overigens geldt hetzelfde natuurlijk voor datacenters die in de toekomst restwarmte tegen een vergoeding aan afnemers leveren. Ook deze transacties zullen een relatief hoge marge kennen en kunnen daarmee dus een interessante financiële bijdrage leveren aan de exploitatie van datacenters.

Het zal duidelijk zijn dat het project rond batterijopslag in de Johan Cruyff Arena wel eens een voorbeeldfunctie zou kunnen vervullen voor de datacenterindustrie. Hoewel op dit moment de opslagcapaciteit in het stadion nog niet voldoende is om ook externe afnemers van energie te kunnen voorzien, laat dit project wel zien dat het ontwikkelen en leveren van energiediensten interessante kansen biedt aan data­centers. Daarmee zou de energietransitie waarvoor de datacenter- en ICT-sector zich gesteld ziet wel eens onverwacht grote kansen kunnen bieden - ook op financieel gebied.

Batterijopslag in cijfers

• Juridische entiteit: Amsterdam Energy Arena BV
• Energieopwekking: 4.200 zonnepanelen (1 MWp)
• Power-capaciteit: 3 MW
• Opslagcapaciteit: 2,8 MWh
• Aantal racks voor batterijen: 61
• Aantal accu-pakketten: 590
• Aantal modules per accu-pakket: 12
• Totaal aantal batterijen: 250 gebruikte Nissan Leaf accu-modules + 340 nieuwe Nissan Leaf accu-modules
• Aantal bi-directionele invertors: 4
• Partners: Johan Cruyff Arena, Eaton, Nissan, BAM, The Mobility House, gemeente Amsterdam, Amsterdam Klimaat & Energiefonds

Meer weten?

Van 4 tot 6 juni 2019 organiseert EV Energy een conferentie in Flevoland over het integreren van renewable energy en e-mobility. Hier komen ook thema’s als het integreren van datacenters en smart grids ter sprake. Kijk hier voor meer info: https://bit.ly/2FKqgfh

Julie Chenadec is project manager bij Green IT Amsterdam