Energietransitie: niet één taak, maar duizenden kleine stappen

By Linda Bak

Het opwekken van duurzame energie via zonnepanelen en windmolens is inmiddels geen uitzondering meer. Dat is een goed begin, maar we zijn er nog lang niet. Waar halen we energie vandaan als er geen zon of wind is? En wat doen we met de enorme overschotten aan zonne-energie in de zomer? De grootschalige opslag van hernieuwbare energie is nog lastig. Een ander punt van discussie: de uitrol van warmtenetten. Warmtenetten spelen een grote rol in het toekomstige energiesysteem. Maar de aanleg van dergelijke systemen is duur.

Al decennialang proberen wetenschappers oplossingen te zoeken voor deze problemen. Stukjes van de puzzel zijn inmiddels gelegd, maar het ingewikkelde geheel moet nog bij elkaar komen. Daarom is de energietransitie een van de focusgebieden van de technische universiteiten in Nederland. Zowel TU Eindhoven (TU/e) als TU Delft zetten een speciaal instituut op voor energie-onderzoek. Het Eindhoven Institute for Renewable Energy Systems (EIRES) en het TU Delft Urban Energy Institute hebben als doel om onderzoekers en studenten van verschillende faculteiten met elkaar samen te laten werken aan energievraagstukken.

“Verschillende faculteiten zijn bezig met energie in de gebouwde omgeving. Alleen als we deze onderzoeken samenbrengen, komen we tot de beste oplossingen”, zegt Henk Visscher, directeur van het TU Delft Urban Energy Institute. Dat is ook het doel van 4TU.Bouw, een samenwerking tussen de bouwkundefaculteiten van de vier technische universiteiten in Nederland. De organisaties heeft een speciaal Domein Aanjaag Teams (DAT) opgezet rond de energietransitie. Het team initieert nieuwe onderzoeken en is daarnaast het aanspreekpunt voor mensen uit de industrie, de Topsectoren en de overheid.

Technologie en beleid

De onderzoeken die op de universiteiten worden uitgevoerd, moeten bijdragen aan besluitvorming over de energietransitie bij bijvoorbeeld gemeenten. “De doelstellingen liggen hoog. Voor 2030 moeten 1,5 miljoen bestaande woningen van het gas af. Veel gemeenten zijn nu bezig met de eerste wijken. Wij onderzoeken nieuwe technologieën, innovaties, modellen en beleidsinstrumenten die dit proces kunnen versnellen”, zegt Lisanne Havinga, Assistant Professor Building Performance en Principal Scientist System Integration aan de TU/e. 

Tool voor woningeigenaren

Zo is Havinga op dit moment bezig met het project ‘De Renovatieverkenner’. Dat zijn nieuwe modellen die woningcorporaties en particuliere woningeigenaren moeten helpen in de besluitvorming rond de verduurzaming van gebouwen. “Het systeem rekent alle mogelijke maatregelen voor verduurzaming door en vergelijkt ze met elkaar. Het gaat dan bijvoorbeeld over de duurzaamheid, de kosten en het comfort. Uiteindelijk rolt er een pakket aan maatregelen uit die het best past bij jouw woning. De eerste versie van de modellen is deze zomer open source beschikbaar. Dan kan iedereen ermee aan de slag.”

Lisanne Havinga wil voor elk huis in Nederland optimale energierenovatie

Tijdens de Energie-tiendaagse vertellen we de verhalen van pioniers in de energietransitie. Vandaag: Lisanne Havinga die een model ontwikkelt dat de verduurzaming van woningen goedkoper en kwalitatief beter maakt.

Warmte onder de grond

Binnen de vier technische universiteiten zijn tal van projecten rond energie. Zo werken onderzoekers in Delft aan een groot project op het gebied van aardwarmte. “We hebben zelf een grote put geboord om een warmtesysteem voor de campus aan te leggen (aardwarmte is energie die ontstaat door het temperatuurverschil tussen het aardoppervlak en diep in de aarde gelegen warmtereservoirs, red.). We zijn nu ook in gesprek met de gemeente Delft om te kijken of we de warmte ook kunnen gebruiken in een woonwijk”, vertelt Visscher.

De stad Eindhoven en de TU/e campus zijn bezig met soortgelijke ontwikkelingen, vult Havinga aan. “In het toekomstige energiesysteem kunnen we het centrum van de stad indelen in ‘clusters’. Elk cluster heeft zijn eigen warmte-koude opslag in de grond, om in de zomer warmte op te slaan die in de winter kan worden gebruikt. De TU/e campus heeft al sinds 2002 zo’n opslagsysteem. Daarnaast wordt tussen de clusters een energie-uitwisselingsnet aangelegd, waardoor de clusters eventuele overschotten aan warmte- en koude kunnen uitwisselen. De universiteitscampus wordt ook onderdeel van dit netwerk, zo kan de overgebleven warmte van de campus wijken in andere clusters verwarmen.”

Warmtenetten

Daarnaast is de ontwikkeling van warmtenetten een belangrijk aspect. De TU/e werkt aan een groot programma genaamd BE-HeaT waarin negen onderzoekers werken aan projecten op verschillende thema’s. Hierin is ruimte voor wetenschappelijk onderzoek, maar nadrukkelijk ook voor samenwerking met het bedrijfsleven en de overheid. “Veel gemeenten hadden het plan om hoge temperatuur warmtenetten (zeventig tot negentig graden) aan te leggen. Het voordeel is dat er dan geen aanpassingen aan de woningen nodig zijn, maar het nadeel is dat zo’n hoge temperatuur lastig te verkrijgen is op grote schaal. Daarom gaan veel gemeenten nu voor warmtenetten van vijftig graden. Die temperatuur is makkelijker te realiseren, maar woningen moeten wel geïsoleerd worden”, verklaart Havinga.

“Daarnaast zien we ook steeds vaker nog lagere temperatuur warmtenetten, van bijvoorbeeld vijftien graden. Dit wordt een ‘bronnet’ genoemd. Daarbij kan het systeem de warmte halen uit het water van bijvoorbeeld rioolwaterzuiveringsinstallaties. Woningen hebben dan wel een eigen warmtepomp nodig om het water verder op te warmen. Maar op de koudste momenten van het jaar, wanneer de vraag naar warmte het hoogst is, maakt die 15 graden een groot verschil in de vraag en efficiëntie van de warmtepomp. De hoeveelheid stroom die bij deze oplossing nodig is, is dus iets lager dan bij een oplossing zonder bronnet. Maar een systeem met bronnet verbruikt meer dan stroom dan een warmtenet zonder afzonderlijke warmtepompen in de huizen. Vanwege het overvolle elektriciteitsnet spelen dit soort afwegingen ook een belangrijke rol. Zo haken verschillende aspecten van de transitie in elkaar.”

Technisch én sociaal

Ze benadrukt dat naast de technologische aspecten, ook de sociale aspecten van een warmtenet erg belangrijk zijn. “De adoptie en het gedrag van mensen is erg belangrijk om een businesscase rond te krijgen. Om een warmtenet in een wijk aan te leggen, moet over het algemeen zo’n tachtig procent van de mensen meegaan. Anders krijgen ze de businesscase niet rond. Gemeenten moeten opschieten, want als veel mensen al een eigen warmtepomp aan hebben geschaft, dan is een aansluiting op het warmtenet niet meer zo interessant.”

Met het wetenschappelijk onderzoek en de projecten kunnen de universiteiten de overheid ondersteunen bij het maken van beleid. Havinga: “Zo organiseren we bijvoorbeeld periodieke workshops over warmtenetten met diverse gemeenten, gericht op kennisuitwisseling en samenwerking. Ik denk dat het belangrijk is dat we gemeenten en bedrijven ondersteunen met onze kennis, zeker als het gaat om een urgent en complex thema als de energietransitie. Zo zorgen we ervoor dat het vele onderzoek dat we doen impact heeft in de praktijk.”