De meest unieke en veelbesproken trends rondom de energietransitie op een rij
Innovaties zijn nodig voor de transitie naar een betaalbaar, betrouwbaar en duurzaam energiesysteem. De Topsector Energie organiseert jaarlijks een werkconferentie en biedt daarmee een podium voor innovatieve projecten rondom de energietransitie naar 2030 en 2050. Adviseur duurzaamheid Kawah Cheng bezocht de werkconferentie. Zij bespreekt in dit artikel de meest unieke, veelbesproken en interessante trends.
#1. Versnelling energietransitie
Onze energievoorziening is aan het veranderen. Fossiele brandstoffen maken plaats voor hernieuwbare bronnen en de rol van decentrale energievoorziening neemt toe. In 2050 wil Nederland naar een volledig duurzame energievoorziening en een CO2-reductie tot 95% ten opzichte van 1990. Op weg naar 2050 staan er nog vele uitdagingen op de agenda: de grootschalige omvang van de energievraag, het korte tijdbestek en het groeiende tekort aan duurzame technici. Dat vraagt om innovatieve oplossingen: van de markt, van onderzoekers en van de overheid.
Innovatieve oplossingen voor versnelling energietransitie
Smart system devices. In gemeente Amsterdam loopt momenteel een project met smart laadpalen die het netwerk evenwichtig belasten door afstemming van het gebruik. Samen met samenwerkingspartners Nuon, Liander en Elaadnl voerde de gemeente een test uit op het Raamplein waarbij acht elektrische auto’s tegelijk én flexibel werden geladen.
Robotisering voor uitvoerende werkprocessen. Arbeidsintensief en tijdrovend werk kan door robots worden uitgevoerd. Energiebedrijf Alliander heeft een test gedaan met mofbussen die door robots gefabriceerd worden.
Plug and play systemen. Leveranciers die totale systemen aanbieden (bijvoorbeeld laadpalen).
Nieuwe samenwerkingsvormen en partners. Door nieuwe samenwerkingsvormen tussen netbeheerders, energieleveranciers en installateurs worden nieuwe oplossingen bedacht, kennis gebundeld en technici efficiënter ingezet. Zodat de energietransitie sneller kan plaatsvinden.
Afbeelding: Op weg naar een autonoom zelfbalancerend elektriciteitsnet . Bron: Elaadnl
#2. Klimaatneutrale en circulaire industrie
Er zijn meerdere kansen voor een klimaatneutrale en circulaire industrie. Zoals het implementeren van nieuwe productieprocessen in de industrie waarbij de reststoffen weer als brandstof worden gebruikt. De reststoffen vormen onderdeel van een circulair bedrijfsproces. Denk aan restwarmte, plastics, ethanol, biomassa en overige biologische restproducten.
Ook elektrificering en het efficiënter maken van de energieopwekking voor bestaande productieprocessen biedt kansen. Bijvoorbeeld door toepassing van grootschalige en hoog efficiënte warmtepompen. Er loopt een interessant warmtepomp project in Almelo en Weesp. Daar wordt onderzocht of het mogelijk is de markt voor warmtepompen te betreden met een nieuw te ontwikkelen, goedkopere lucht-water warmtepomp met een hoge COP (Coëfficiënt Of Performance; de verhouding tussen de hoeveelheid energie die de warmtepomp afgeeft, en de hoeveelheid energie die de warmtepomp opneemt) van 6 door toepassing van de ‘Fine wire Heat exchanger’ warmtewisselaar. Ter vergelijk: een klassieke gasgestookte c.v. ketel heeft een COP van slechts 0,9.
De overheid stimuleert het gebruik van warmtepompen via de Energie Investering Aftrek (EIA). Afhankelijk van het type warmtepomp en de toepassing wordt de terugverdientijd daarmee kort tot gemiddeld en dus interessant voor de gebruiker. Op een aantal gebieden is meer onderzoek nodig, bijvoorbeeld voor productieprocessen waarbij hoge temperaturen vereist zijn. Daarnaast zijn de nog beperkte productie van duurzame elektriciteit en de terughoudendheid van de industrie nu nog de voornaamste bottlenecks om duurzame investeringen te doen.
#3. Gebruik van waterstof
De discussie over het gebruik van waterstof is volop gaande. Voorstanders en tegenstanders hebben een mening over de toepassing, werking en efficiency van waterstof als duurzame energiebron.
Tegenstanders vinden dat de huidige productiemethode voor waterstof te veel energie vraagt. Om te concurreren met gas en elektriciteit, is waterstof te duur. Dit komt door de (in)efficiëntie van het productieproces van waterstof. Ook is er een verschil tussen grijze en groene waterstof. Groene waterstof wordt op basis van duurzame energiebronnen gemaakt, zoals windenergie en zonne-energie. Deze zijn niet continu beschikbaar en dat heeft invloed op het energieopwekkingproces van waterstof. Bij een aantal project De effectiviteit van de huidige productiemethode ligt namelijk tussen de 60-80%.
Voorstanders zien de toekomstige mogelijkheden van het gebruik van waterstof. In het kader van die mogelijkheden zijn er in Nederland proeven gestart met waterstofhubs (zie figuur 1). Deze projecten zijn tot stand gekomen door Topsector Energie, TKI, samenwerkende partners en onderzoekers.
Energiedichtheid van waterstof ligt hoger dan van aardgas. Aardgas heeft onder atmosferische omstandigheden dus een energiedichtheid van 31,7 MJ per m3 (ofwel 31,7 KJ per liter). Als we dat vergelijken met de 10,7 MJ/m3 (ofwel 11 KJ per liter) van waterstofgas, bevat aardgas per volume-eenheid dus driemaal zoveel energie.
Een voorbeeld van een waterstofhub is Hystock van 1 MWh in Groningen. Partners van het project zijn Energystock en Gasunie. Bij dit onderzoek wordt groene stroom omgezet naar groene waterstof, met de daarbij horende verduurzamings- en efficiëntieslag. Voor het produceren van waterstof wordt gebruik gemaakt van 13.000 PV-panelen met een gezamenlijk vermogen van 2,4 MW. Hiervan is 1,4 MW bestemd voor de verduurzaming van de energievoorziening van de installatie. 1 MW wordt gebruikt om ervaring op te doen met de omzetting van groene stroom in groene waterstof (figuur 2).
Bij de proefprojecten ligt de productieprijs variërend van 2,4 tot 2,70 euro per kg waterstof. 1 kg waterstof is gelijk aan 11,1 kuub, prijs per kuub is 24,3 eurocent. Ter vergelijk 1 kuub gas kost circa 27 eurocent. Dan zitten we weliswaar krap onder de prijs van aardgas, maar voor dat bedrag is het weliswaar geproduceerd, maar nog niet bij de consument afgeleverd en zijn er geen belastingen en overige kosten berekend.
#4. Compacte thermo akoestische warmtepomp in de gebouwde omgeving
Voor het opwekken van duurzame warmte (en koude) in de gebouwde omgeving is er nog geen structurele oplossing. Verwarmen en koelen met elektrische warmtepompen is een interessante innovatie, die eind 2020 op de markt komt. De thermo akoestische warmtepomp (TAWP) heft de knelpunten van bestaande warmtepompen op en maakt de warmtepomp betaalbaar. Deze warmtepompen halen warmte uit de lucht, uit het water of uit de grond, maar worden daarbij geassisteerd door warmte die voortkomt uit geluidsgolven. Thermo akoestische warmtepompen gebruiken zo twee principes waarmee warmte wordt gewonnen.
De innovatie levert een prototype TAWP met een representatief vermogen en temperatuurniveau voor decentrale verwarming en koeling in een woning. Een conceptueel ontwerp van de commerciële TAWP in combinatie met een techno- economische haalbaarheidsanalyse vormt het eindresultaat (figuur 3).
Het huidige thermisch vermogen van de TAWP is 1 kW en waarmee vooral geschikt voor appartementen. Bedrijven die de thermo-akoestische warmtepomp op de markt willen brengen, spreken van een COP (Coëfficiënt of Performance) van 4 of 5. Voordelen zijn verder de lagere productiekosten, lage geluidsproductie, lage slijtage en koelingsmogelijkheden in de zomer.
Kawah Cheng is adviseur duurzaamheid bij OVVIA (Energy Service Company) en bij Van Hout adviseurs en installateurs. Zij is bekend met duurzaamheidsconcepten, advisering en duurzame certificering van de gebouwde omgeving. Daarmee is Kawah een belangrijke kennisbron voor beide organisaties en wordt veelvuldig betrokken bij aanbestedingen en grootschalige verduurzamingsprojecten van de gebouwde omgeving. Lees meer over Topsector Energie en andere innovatieve projecten op de website: www.topsectorenergie.nl