Groene stroom.
Volgens het Nationaal Plan Energiesysteem (NPE) wordt groene stroom, oftewel CO2– vrije elektriciteit, de ruggengraat van ons toekomstige energiesysteem. Het centrale elektriciteitsnet kan ontlast worden door lokale opwek slim te koppelen met lokaal gebruik, waardoor ook kansen ontstaan voor (financiële) participatie van inwoners om te profiteren van baten (zoals een lagere energierekening en meer zeggenschap). Dat is heel goed mogelijk – en is ook al op grote schaal gerealiseerd- door het plaatsen van zonnepanelen door huishoudens en energie coöperaties. Veel invoer van lokaal opgewekte stroom in het net kan overbelasting (congestie) veroorzaken. Het is daarom zeer gewenst om lokaal opgewekte stroom ook lokaal te gebruiken. Een overschot aan opgewekte stroom kan in thuis- of buurtbatterijen worden opgeslagen. Batterijen zijn echter niet geschikt voor seizoenopslag en het is daarom geboden om in de zomermaanden niet meer op te wekken dan er in de zomer gebruikt kan worden.
Energieneutraliteit in de zomer
Door het plaatsen van zonnepanelen en thuisaccu’s kan de Gebouwde Omgeving (GO) in de zomermaanden energieneutraal worden, wat wil zeggen dat er ’s zomers lokaal evenveel elektrische energie wordt opgewekt als er gebruikt wordt.
Elektrische energievraag in de winter
Die energieneutraliteit van de GO kan in de toekomst niet gerealiseerd worden in de wintermaanden als er een grote vraag naar elektriciteit is door het gebruik van warmtepompen, zoals voorzien in het NPE. Dat betekent dat bij een gasloze energievoorziening en het gebruik van een elektrische warmtepomp er op een koude winterdag tot wel 15 keer het huidige jaargemiddelde aan elektriciteit moet worden toegevoerd. Dit vraagt een sterke verzwaring van het elektriciteitsnet. Naast het gebruik van warmtepompen voorziet het NPE dat warmtenetten in de rest van de warmtevraag voorzien.
Piekbelasting van het e-net voorkomen
De hoge piekbelastingen van het e-net door het gebruik van elektrische warmtepompen kunnen worden voorkomen door het gebruik van hybride warmtepompen, die bij grote warmtevraag de warmtepomp uitschakelen en gebruik maken van het cv-gedeelte van de installatie. Daarbij wordt de energie voor het verwarmen van de gebouwen dan niet geleverd door het elektriciteitsnet, maar door het bestaande gasnet, dat een veel grotere capaciteit voor het transporteren van energie heeft dan het elektriciteitsnet. Naar schatting bedraagt het elektriciteitsgebruik bij toepassing van een hybride warmtepomp ongeveer het drievoudige van het huidige verbruik van de GO. Voorwaarde voor het gebruik van hybride warmtepompen is dat de gasaansluiting in de bestaande GO niet wordt opgeheven en dat het aardgas in het gasnet vervangen wordt door duurzaam gas om aan de klimaatdoelen te kunnen voldoen.
Burgers en draagvlak
Ook voor de burgers biedt het handhaven van de gasvoorziening van de GO aanzienlijke voordelen. Als de gasvoorziening wordt beëindigd moeten de bewoners de energie voor de warmtevoorziening betrekken uit het elektriciteitsnet of uit een warmtenet. Ze zijn daarmee uitgeleverd aan energieleveranciers met een monopolie positie. Zeker bij het toepassen van een warmtepomp vereist dit ook een forse investering in een goede isolatie van het huis. Als de gaslevering behouden blijft kunnen de bewoners bij gebruik van een hybride warmtepomp kiezen uit levering van de energie uit het gasnet of uit het elektriciteitsnet.
De vraag naar duurzaam gas in 2050 in de GO
In het Ambtelijk Werkdocument C “Transitiepaden Gebruikssectoren” van het concept-NPE wordt onder meer het transitiepad voor de GO beschreven. In dit transitiepad GO wordt het “veel hybride warmtepompen” scenario opgevoerd, waarin hybride warmtepompen 55% van de warmte aan de GO leveren en all-electric warmtepompen en warmtenetten elk 22,5%. In dit scenario is de jaarlijkse gasvraag in 2050 125 PJ (35 TWh), de grootste gasvraag van de vier scenario’s die worden opgevoerd in het transitiepad voor de GO.
Het aanbod van duurzaam gas
Groen gas en groene waterstof zijn vormen van duurzaam gas. Netbeheer Nederland stelt in rapport “Integrale energiesysteemverkenning 2030-2050” dat in 2050 de productie van groen gas slechts een fractie zal zijn van het aanbod van waterstof. Het ligt daarom voor de hand om bij het verduurzamen van de gasvoorziening van de GO het aardgas te vervangen door waterstof. Uit groen gas kan groene waterstof worden geproduceerd. De daarbij vrijkomende CO2 (van niet-fossiele oorsprong) kan in CCS-projecten op de Noordzee worden opgeslagen, waarmee de zeer gewenste negatieve CO2-emissies gerealiseerd kunnen worden. Zolang het gasnet nog aardgas bevat kan het groene gas ook direct bijgemengd worden, zoals dat op dit moment al gebeurt.
In het NPE wordt een prognose gegeven van het waterstof gebruik in 2050 (Figuur “Bronnen voor en inzet van waterstof over de tijd” p.51). Uit de Figuur valt op te maken dat totaalgebruik van waterstof 660 PJ zal bedragen, ongeveer 180 TWh. De bovengenoemde maximale jaarlijkse gasvraag van
35 TWh voor de GO bedraagt daarmee minder dan 20% van het totale waterstofgebruik in 2050.
De beschikbaarheid van waterstof in de GO opent ook de mogelijkheid om lokaal brandstofcellen te installeren die de benodigde elektrische energie opwekken voor het opereren van de warmtepompen, het inductie koken en het opladen van de elektrische auto’s in de wintermaanden, als zon-pv nauwelijks opbrengst heeft. Die lokale opwek van elektrische energie ontlast het elektriciteitsnet in belangrijke mate.
Conclusies
Ir. R. A. Alberts, Ir. W. Bourgonje, Ir. G. W. Colenbrander, Ir. D. Koppius, Ir. A. F. van der Meer en Ir. R. Scheltes
Ramon (R. A.) Alberts (1953) studeerde werktuigbouwkunde aan de UTwente. Na zijn afstuderen in 1980 werkte hij 7 jaar bij de PTT-Post-Centrale Afdeling Post Techniek en Gebouwen-Afdeling Mechanisatie-Sectie Uitvoering Werktuigbouwkunde in Den Haag. Hij was van 1988 tot 1993 Project Engineer bij Fuji Photo Film BV in Tilburg op de afdeling Engineering van de P1 (Fotopapier)-fabriek. Bij de Hogeschool van Utrecht, studierichting Industriële Techniek, afdeling Wektuigbouwkunde was hij tussen1993 en 1999 docent Werktuigbouwkunde in o.a. de vakken mechanica, methodisch ontwerpen, industriële productie technieken en afstudeer opdrachten. Van 1999 tot 2020 was hij aan de Hanzehogeschool Groningen, School of Engineering, afdeling Werktuigbouwkunde, hogeschool docent en onderzoeker op het gebied van mechanica, ontwerpen, student challenge projecten, energie, environmental sciences. Sinds de pensionering in 2020 is hij nog steeds actief als voorzitter van de UTwente-Werktuigbouwkunde Alumnivereniging Principia, als lid van de Principia SES ( Senior Expert Service), die derden adviseert en als secretaris van de SAS ( Senioren Academie Sociëteit), de vereniging van oud docenten van de Universiteit van het Noorden.
