Gebruik gebouwenvoorraad als intelligente bouwsteen in de transformatie van energiesystemen

Het feit dat de energieproductie uit hernieuwbare bronnen fluctueert afhankelijk van het tijdstip en het seizoen is een van de grootste uitdagingen van de energierevolutie. Een nieuwe studie van een wetenschapper van de Technische Universiteit van München (TUM) en zijn team laat nu zien hoe fluctuaties kunnen worden gecompenseerd: Overschotten kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor verwarming.

Tegen 2050 moet zo’n 80 procent van de elektriciteitsbehoefte uit hernieuwbare bronnen worden betrokken. Energieopwekking uit duurzame bronnen is echter lastig te beheersen. Daarom werken deskundigen al jaren aan de opslag van overtollige elektriciteit in batterijen of de aanpassing van het verbruik aan de productie. Gebouwen zouden een intelligente bouwsteen kunnen zijn in het toekomstige energiesysteem. Een bijna CO2-neutraal gebouwenbestand zou dus ook realistisch zijn.

Dat was de conclusie van Thomas Auer, hoogleraar bouwtechnologie en klimaatvriendelijk bouwen aan de faculteit Bouwkunde van TUM. Samen met professor Thomas Hamacher en professor Ulrich Wagner van de faculteit Elektrotechniek en Informatietechnologie ontwikkelde hij een simulatietool die elektriciteit en de bouwsector met elkaar verbindt.

Luister nu naar De IO Show!

Elke week het nieuws van Innovation Origins in je oren!

In hun simulatie houden Prof. Thomas Auer (l.) en Manuel deBorja-Torrejón (r.) rekening met uitbreidingsscenario's voor hernieuwbare energie en de gegevens van het gebouwenbestand. (Afbeelding: A. Eckert / TUM)

In hun simulatie houden Prof. Thomas Auer (l.) en Manuel de Borja-Torrejón (r.) rekening met uitbreidingsscenario’s voor hernieuwbare energie en de gegevens van bestaande gebouwen. (Foto: A. Eckert / TUM)

De grootste uitdaging: de gebouwenvoorraad

“Iedereen probeert steeds meer energie te besparen op nieuwe gebouwen, door te werken aan energieneutrale huizen – maar de nieuwe gebouwen zijn helemaal niet ons grootste probleem”, zegt Auer. “Bijna 80 procent van onze gebouwen werd gebouwd vóór 1980, dus vóór de verordening inzake thermische isolatie. We kunnen de doelen niet bereiken met alleen mooie nieuwe gebouwen”. Auer laat zien hoe bestaande gebouwen intelligent kunnen worden gebruikt als onderdeel van de energierevolutie.

Gebouwen als buffer voor het beheer van de belasting

Auer stelt voor om de exploitatie van gebouwen nauwer te koppelen aan het elektriciteitsnet om de fluctuerende levering van elektriciteit uit hernieuwbare bronnen te compenseren. In de winter is er meer wind dan in de zomer – en dus meer windenergie. Deze kan worden gebruikt voor de warmtevoorziening via warmtepompen. Momenteel wordt het grootste deel van de warmtevoorziening in Duitsland geleverd door de fossiele energiebronnen olie en gas.

Het overschot aan elektriciteit dat in de zomer door fotovoltaïsche energie wordt opgewekt, kan helpen bij het koelen van gebouwen, aldus Auer. “We moeten de doeltemperatuur van een ruimte aanpassen aan de piekbelastingen in het elektriciteitsnet. Op deze manier kunnen we van de bouwsector een soort buffer maken voor zogenaamd load management, d.w.z. voor het beheersen van het elektriciteitsverbruik.

Een uitgebreide simulatietool

In hun simulatie hebben de wetenschappers een model van de gehele Duitse energievoorziening gekoppeld aan een gedetailleerd model van het gebouwenbestand. Het eerste omvat de uitbreidingsscenario’s voor hernieuwbare energie tot 2050. Deze laatste vertegenwoordigt ongeveer 75 procent van alle gebouwen in Duitsland. Het gebouwenvoorraadmodel houdt rekening met het type gebouw en de energie-efficiëntieklasse waartoe het behoort. Kantoorgebouwen hebben bijvoorbeeld een ander energieverbruik dan eengezinswoningen. Dit model kan ook worden gebruikt om verschillende scenario’s van saneringsbeslissingen en installatietechniek te onderzoeken. Auer berekent bijvoorbeeld het elektrische vermogen dat binnen een uur wordt verbruikt, de zogenaamde belastingsprofielen.

De gekoppelde simulatie toont aan dat het op deze manier mogelijk is om de bouwsector tegen 2050 CO2-neutraal te maken. En dit ondanks het feit dat in extreme gevallen het gebruik van elektriciteit in een gebouw in piektijden bijna verdubbelt.

Bron: TUM – meer hier