Ieder huis zijn eigen
energiecentrale

De nieuwste hoogrendementsketels lijken het summum te zijn op het gebied van efficiënt energiegebruik. Fabrikanten schermen met rendementen van 97 procent en hoger. Beter kan dus bijna niet?

Nadeel van het 'klassieke' systeem blijft echter dat het gebruikmaakt van energetisch hoogwaardig aardgas voor verwarming van een woning of de bereiding van warm water. Deze eindige energiebron hoort eigenlijk veel efficiënter gebruikt te worden. Huizen zijn ook te verwarmen met zonne-energie of laagwaardige bronnen, zoals de warmte die ontstaat bij de opwekking van elektriciteit of de restwarmte uit bedrijven. Er staat een behoorlijke druk op de ketel voor de ontwikkeling van deze nieuwe vorm van kleinschalige energievoorziening, want in de komende jaren worden ruim 100.000 woningen gebouwd.

Rendement
Twee jaar geleden gaf minister Wijers van economische zaken in de Derde Energienota aan dat in 2020 een tiende deel van de benodigde energie duurzaam opgewekt moet worden.„De doelstelling van 10 procent duurzame energie is een flinke stap in de goede richting”, vindt directeur Brinkers van het energiebedrijf Gamog in Zutphen. „Fossiele brandstoffen zoals aardgas zullen echter in 2020 nog steeds het resterende deel van de energievoorziening voor hun rekening nemen. Aandacht voor een efficiëntere benutting ervan is dus minstens zo belangrijk als het gebruik van duurzame energiebronnen”.

Bij de huidige elektriciteitsopwekking gaat bijvoorbeeld 60 procent van de energie uit aardgas, olie of steenkool verloren in de vorm van onbruikbare warmte. Het rendement van de elektriciteitscentrales verbetert aanzienlijk als deze warmte een nuttige bestemming krijgt, bijvoorbeeld om woningen op temperatuur te houden. Dat gebeurt bij de zogenaamde stadsverwarming. De gebruiker krijgt dan aan huis warm water geleverd voor verwarming; een eigen kachel of verwarmingsketel is niet meer nodig.

Nadeel is dat een leidingsysteem van de centrale naar de woonwijk een aanzienlijke investering vraagt en dat vanwege de hogere watertemperaturen –tussen de 70 en 90 graden Celsius– veel energie verloren gaat bij de distributie, ondanks de isolatiemantel rond de buizen. Dat telt extra zwaar omdat er steeds minder energie nodig is in de huishoudens.

Gastarkie
Om distributieverliezen te verminderen, moet energieopwekking dus zo dicht mogelijk bij de woning plaatsvinden. De Gamog heeft onlangs een plan gepresenteerd voor een eigen 'energiecentrale' in een woningblok of zelfs in afzonderlijke woningen. Het concept heeft de benaming Gastarkie –voorzien met gas– gekregen.

Deze zogenaamde mini- of micro-warmtekrachteenheden wekken elektriciteit op met behulp van aardgas, op eenzelfde manier als dat in de huidige elektriciteitscentrales gebeurt. De warmte die daarbij ontstaat, kan benut wordenvoor de verwarming van het huis en het kraanwater, en in de toekomst ook voor de wasmachine en de vaatwasmachine.

De Gamog heeft onderzoek gedaan naar een efficiëntere benutting van fossiele brandstoffen bij de opwekking van elektriciteit en warmte. Gastarkie staat duidelijk los van een volledig duurzame energievoorziening. Daarnaast ligt bij de Gamog nog steeds de nadruk op gaslevering. Het enthousiasme voor een nieuw systeem dat gas verbruikt, is dus gedeeltelijk verklaarbaar. Brinkers beaamt dat dit gegeven meer is dan een prettige bijkomstigheid. „Er zijn echter ook duidelijke milieuwinsten te behalen”.

Scenario's
Het is de bedoeling dat de warmtekrachteenheden gaan werken zodra warmte nodig is. De opgewekte elektriciteit gaat allereerst naar de woningen zelf. Het overschot kan naar het elektriciteitsnet van de wijk en zonodig naar het stadsnet. Uitwisseling van elektriciteit is een cruciaal onderdeel van het Gamog-plan. Als de kleine warmtekrachteenheden het zelf niet meer aankunnen –als alle bewoners gelijktijdig de wasmachine of de wasdroger aanzetten– springt het landelijke net met slechts enkele grote elektriciteitscentrales bij.

Het Gelderse energiebedrijf heeft verschillende scenario's met mini- of micro-warmtekrachteenheden doorgerekend. Als over vijftien jaar in alle nieuwbouwwoningen en in de helft van de bestaande woningen de nieuwe energiecentrales staan, levert dat forse milieuwinst op. De CO₂-besparing is vergelijkbaar met de situatie dat het Nederlandse wagenpark met ruim 3 miljoen auto's is verminderd, mits de overblijvende auto's dan geen kilometer extra gaan rijden. Dezelfde besparing wordt bereikt als alle Nederlandse auto's zo zuinig worden dat ze met één liter benzine 37 kilometer kunnen rijden. Met deze vermindering van de CO₂-uitstoot zijn de afspraken van de klimaatconferentie in Kyoto die gelden voor de Europese landen, nagenoeg gerealiseerd.

Hoe reëel is het Gastarkie-concept? Brinkers: „Mini-warmtekrachteenheden, die geschikt zijn voor een woonblok of een appartementencomplex, zijn al beschikbaar. De verwachting is dat de kleinere microwarmtekrachteenheden, die de verwarmingsketel per afzonderlijke woning vervangt, over enkele jaren op de markt komen. De Japanse bedrijven Mitsubishi en Honda zijn al heel ver, heb ik me laten vertellen. Volgende maand wordt in Harderwijk een woningencomplex in gebruik genomen waarin we een mini-warmtekrachteenheid hebben geplaatst. In de loop van het jaar zullen meer projecten volgen”.

Zonnepanelen
Met het oog op de toekomst is alleen een efficiënter gebruik onvoldoende. Een duurzame aanvulling met energie uit zon en wind is noodzakelijk. De overheidsdoelstelling van 10 procent duurzame energie in 2020 vergt in de Nederlandse situatie echter een aanzienlijke inspanning van alle betrokken partijen. Ons land beschikt niet over de mogelijkheid om elektriciteit op te wekken met grootschalige waterkrachtcentrales. Vanwege de bevolkingsdichtheid zijn immense windmolenparken op het vasteland ook moeilijk realiseerbaar.

In Nederland ligt de nadruk daarom op de ontwikkeling van rendabele zonnepanelen –in energieland pv-systemen genoemd– die zonlicht omzetten in elektriciteit, en op systemen die duurzame warmte produceren, zoals warmtepompen. Zo'n pomp zet warmte van een lage temperatuur om in warmte van een hoge temperatuur, zoals een fietspomp lucht van een lage druk omzet in een hoge druk. De fietspomp heeft daarvoor spierkracht nodig, terwijl de warmtepomp elektriciteit gebruikt. De benodigde laagwaardige warmte kan het apparaat uit de bodem, grondwater of buitenlucht halen. Door de elektriciteit voor de warmtepomp op te wekken met zonnepanelen ontstaat een duurzaam verwarmingssysteem.

Verschillende partijen werken aan plannen voor de realisatie van projecten met zonnepanelen en warmtepompen. Het Utrechtse energiebedrijf REMU timmert in de Amersfoortse nieuwbouwwijk Nieuwland flink aan de weg met duurzame energie. Voorbeelden zijn de bouw van twee Energiebalanswoningen, die –over een heel jaar gezien– net zoveel duurzame energie produceren als ze zelf gebruiken.

Een tweede voorbeeld is de realisatie van het “1 MegaWatt pv-project”. In het kader van dit pv-project worden de komende jaren een sporthal, een kinderdagverblijf en 502 woningen voorzien van pv-systemen. De totale oppervlakte aan zonnepanelen bedraagt circa 9000 vierkante meter. Het gaat om het grootste pv-project ter wereld in de gebouwde omgeving. Het is de bedoeling dat de zonnepanelen bij elkaar jaarlijks 750.000 kilowattuur elektriciteit produceren, evenveel als het jaarverbruik van 250 huishoudens.

Nieuw energieconcept
Waarom richt een energiebedrijf zich op dergelijke projecten? „We willen ervaring opdoen met grootschalige toepassing van duurzame energiebronnen. Daar moeten we in de toekomst toch naar toe. Daarnaast leveren de projecten een bijdrage aan onze eigen doelstelling om in het jaar 2000 minimaal 3 procent van de geleverde energie duurzaam op te wekken”, vertelt Herman Bosschaart van REMU.

De gemeente Amersfoort wil de komende jaren in de wijk Vathorst 10.000 nieuwe woningen realiseren. Dankzij toepassing van extra isolatie, warmteterugwinning uit ventilatielucht en plaatsing van zonnecollectoren die zonlicht omzetten in warm water, zullen de huizen behoorlijk energiezuinig zijn.

Het energiegebruik van de woningen kan nog verder omlaag door een efficiëntere energieopwekking. Verschillende opties zijn onderzocht. Bijvoorbeeld een moderne STEG-centrale die efficiënt elektriciteit opwekt. De warmte die gelijktijdig vrijkomt, wordt gebruikt voor verwarming.

Daarnaast zijn varianten van warmtepompsystemen onderzocht, zoals de combinatie van een moderne centrale, opslag van overtollige warmte in waterige zandlagen in de bodem en warmtepompen in woningen. De benodigde lage-temperatuur verwarming wordt met een leidingennet door de wijk gedistribueerd. Energetisch gezien scoort dit systeem goed, maar er hangt een fors prijskaartje aan deze vorm van energievoorziening.

„Of we dit systeem in Vathorst zullen toepassen, is nog maar de vraag”, aldus Bosschaart. „Er is in Nederland nog geen ervaring opgedaan met grootschalige toepassing van warmtepompen. Je steekt je nek wel heel ver uit met een totaal nieuw energieconcept in een wijk met 10.000 woningen. We zijn daarom nu aan het onderzoeken of we het idee in Soest kunnen realiseren voor 50 woningen. Dat is een mooie schaalgrootte om ervaring mee op te doen”. Waarschijnlijk zal binnenkort het licht op groen gaan voor de realisatie ervan.

„Overigens is het niet zo dat we vinden dat in de toekomst alle woonwijken dit systeem moeten krijgen. Wat ons betreft staan alle opties nog open en hangt de definitieve keuze af van de specifieke omstandigheden in de wijk, zoals de aanwezigheid van fabriekspanden en kantoorgebouwen”, aldus Bosschaart. „We verwachten wel dat de nadruk zal komen te liggen op een combinatie van een warmtepomp, zonnepanelen, thermische zonnecollectoren en een distributienet voor laagwaardige warmte.