Hernieuwbare warmte in 2050: all electric of groen gas? | Ecobouwers.be

U bent hier

Hernieuwbare warmte in 2050: all electric of groen gas?

Tegen 2050 zouden al onze huizen zich moeten verwarmen met hernieuwbare warmte en niet meer met fossiele bronnen zoals gas en mazout. Paul Van den Bossche, laboratoriumhoofd Verwarming en ventilatie, bij het WTCB, laat zijn licht schijnen op twee mogelijke scenario’s: all electric en groen gas.

Naast de uitfasering van kernenergie, in ons land hopelijk tegen 2025, moeten op termijn ook fossiele energiebronnen zoals gas en olie uit onze collectieve energiemix. Het risico op verdere klimaatopwarming is daarvoor al een voldoende reden, maar er zijn er nog: uitputting van de voorraden, schadelijke emissies, economische en politieke afhankelijkheid van landen waarvan we liever geen vazal zijn. In diverse toekomststudies wordt er daarom van uitgegaan dat de meeste gebouwen in 2050 energieneutraal of zelfs energiepositief zullen zijn. Dit kan alleen door de energiebehoefte sterk terug te dringen en optimaal gebruik te maken van hernieuwbare energie (HE). We bespreken twee scenario’s om warmte in gebouwen tegen 2050 volledig met hernieuwbare energie te dekken: al ellectric en groen gas. 

‘Warmte in gebouwen’ gaat natuurlijk in eerste instantie over het verwarmen van de ruimten tot een aangename comforttemperatuur. Dat is nodig omdat er in het stookseizoen continue warmteverliezen naar buiten optreden. De belangrijkste stap tot het verminderen van deze verliezen zijn een zongericht en compact ontwerp van het gebouw, voldoende isolatie en luchtdichtheid, gecontroleerde ventilatie, enzovoort.. Daarnaast neemt het aanmaken van warm sanitair water ook een hele hap uit ons energiebudget en ook daar zijn er diverse besparingsmogelijkheden.

All Electric?

Momenteel komt de energie voor deze warmte in gebouwen voornamelijk van gas en stookolie, en in mindere mate van elektrische verwarming, warmtepompen en houtverbranding. De bedoeling is om tegen 2050 te komen tot 100 % hernieuwbare energie voor gebouwen. Een regelmatig geopperde piste is ‘all electric’ : windmolens en fotovoltaïsche panelen (pv) wekken de nodige elektrische energie op en warmtepompen gebruiken die om de warmte in de woningen te leveren. Is daarmee de kous af?

Elektriciteitsnetten hebben de vervelende eigenschap dat je op elk moment evenveel elektriciteit moet opwekken als verbruiken. Dat is niet evident als de elektriciteit afkomstig is van ‘niet stuurbare’ bronnen waardoor productieplanning moeilijk wordt. Je kan immers niet kiezen wanneer de zon schijnt of de wind zal waaien. Er wordt wel veel gesproken over ‘flexibele netten’, waarbij de gebruiker dan maar elektriciteit moet verbruiken als het beschikbaar is. Hoewel daar zeker mogelijkheden zijn, hebben een paar studies uitgewezen dat daar niet zo heel veel rek op zit: je kan moeilijk van de gebruiker verwachten dat hij enkel televisie kijkt en de verlichting gebruikt als er veel zonlicht is. We zullen toch moeten zoeken naar bijkomende oplossingen voor de onbalans tussen vraag en aanbod.  

Onbalans

In grote lijnen heb je twee soorten onbalans tussen productie en verbruik.

  • Een onbalans op dagbasis ontstaat bijvoorbeeld als er in de namiddag veel elektriciteit wordt opgewekt die je pas later tegen de avond wil gebruiken. Dit soort onbalans kan meestal worden opgevangen met redelijk eenvoudige oplossingen:
    • Een warmtepomp wekt warmte op die wordt opgeslagen in gebouwmassa of een buffervat (voor verwarming of voor sanitair warm water).
    • Bepaalde warmteverbruiken kunnen misschien een beetje uitgesteld worden, bijvoorbeeld een wasmachine of een droogkast die op een later moment worden ingeschakeld. Daarvoor is het wel nodig om de bewoner te motiveren om hier een beetje comfort in te boeten, bijvoorbeeld door gunstigere tarieven aan te bieden, wat bijvoorbeeld zou kunnen met digitale meters (de zogenaamde ‘slimme meter’).
    • Het gebruik van elektrische opslag in stationaire batterijen (of in die van de elektrische auto). Merk wel op dat die capaciteit beperkt is, erg duur en dat nog wel even zo zal blijven.
  • De onbalans op seizoensbasis is een pak lastiger. In de zomer wordt er zeer veel elektriciteit opgewekt met de zon, terwijl we die nodig hebben voor onze warmtepompen in de winter. Dergelijke onbalans op lange termijn kan je niet zomaar opvangen door verbruiken uit te stellen (‘wacht maar tot de zomer om je te wassen’) of door elektriciteit of warmte op te slaan. Batterijen en warmteopslag voor dergelijke toepassingen zullen nog lang onhaalbaar blijven.

Om bovengenoemde beperkingen op te vangen, zullen we de strategie moeten verbreden.

  • Bij productiepieken kunnen elektrische overschotten worden omgezet in waterstof (H2) of groen gas. Gas kan eenvoudiger worden opgeslagen, onder andere in de bestaande infrastructuur.
  • Er zijn nog andere duurzame minder seizoensgebonden interessante bronnen voor warmte in gebouwen:
    • thermische zonne-energie voor warm water en ondersteuning van verwarming. Ook die bronnen zijn niet allemaal permanent beschikbaar, maar door te diversifiëren wordt de problematiek van seizoensonbalans toch al wat kleiner.
    • diepe geothermie voor rechtstreeks gebruik (zonder hulp van een warmtepomp)
    • biomassa zoals hout  
    • diverse vormen van restwarmte, afkomstig van industriële productieprocessen, warmtekrachtkoppeling (WKK) voor de opwekking van warmte en elektriciteit, warmte afkomstig van koeling, enzovoort
  • Omdat bovengenoemde warmte in een aantal gevallen op afstand wordt opgewekt, is er nood aan warmtenetten die in dichtbebouwde omgeving (op wijkniveau bijvoorbeeld) warmte verdelen naar de individuele woningen.

Het all electric scenario botst dus met seizoensopslag. Is groen gas misschien een betere optie?

Groen gas?

Onder groen of hernieuwbaar gas kunnen we verstaan:

  • waterstof, bekomen door elektrolyse van water met overschotten van elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen (merk op dat waterstof nu nog meestal afkomstig is van aardgas, dus helemaal niet zo groen)
  • gas uit vergisting bij lage of vergassing bij hoge temperatuur van biomassa (hout, organisch afval, …)

De twee bovenstaande gassoorten kunnen verder verwerkt en gezuiverd worden:

  • ze kunnen bijvoorbeeld worden omgevormd tot andere koolwaterstoffen (verbindingen van waterstof (H) en koolstof (C)) door waterstof te ‘carboniseren’ met CO2: daardoor wordt waterstof (‘knalgas’) wat minder gevaarlijk en kan men er kunststoffen van maken.
  • Bij dergelijke omgevormde gassen spreekt men van synthesegas of syngas.

De verleiding is groot om het groene gas, geproduceerd uit de elektriciteitsoverschotten, te verdelen in de bestaande lagedrukgasnetten en gewoon huis per huis te verbranden om ons te verwarmen. Toch is dat geen aangewezen piste. Ook al is elektriciteit afkomstig van hernieuwbare bronnen, het blijft een hoogwaardige vorm van energie waar we zuinig op moeten zijn en die we niet zomaar moeten degraderen tot warmte van 20°C. Dat gas kan beter benut worden in WKK-installaties, die zowel elektriciteit als warmte opwekken aan hoog rendement en in industriële toepassingen waar men die hoogwaardige energievorm nodig heeft (bijvoorbeeld bij productieprocessen van 80 à 100 tot meer dan 1000 °C). Bovendien is dat groene gas misschien ook nuttig als koolwaterstofbron voor allerhande materialen zoals plastics. Is het dan verstandig om het op te branden in onze huizen? Het gas zal daarom waarschijnlijk niet beschikbaar zijn in lagedruknetten verbonden aan onze huizen, maar wel in midden- en hogedruknetten.

En koelen?

We hebben het nog niet gehad over koeling. Meestal stellen we dat we actieve koeling (bv: airco) moeten vermijden door maximaal in te zetten op passieve maatregelen zoals zonnewering en intensieve nachtelijke koeling. Er wordt geopperd dat dit in de toekomst zou veranderen en dat we actieve koeling op een zomernamiddag gemakkelijk kunnen realiseren met de overschotten van pv-productie. Volgens bovenstaand scenario kunnen we die overschotten van pv-panelen op een zomerdag echter heel nuttig gebruiken, door ze om zetten in groen gas dat we na seizoensopslag kunnen gebruiken in de winter voor verwarming of voor hoogwaardige toepassingen. Een kleine nuance hierop: een aantal maatregelen die we in een woning nemen om de verwarmingsbehoefte te verminderen, zorgen voor een verhoging van de koelbehoefte (bijvoorbeeld extra zongerichte beglazing). Tot hiertoe werd het zoeken naar een evenwicht daar vooral bepaald door het absoluut vermijden van actieve koeling. Mogelijk zal dat in de toekomst verschuiven en leggen we de nadruk toch op het beperken van de verwarmingsbehoefte en aanvaarden we wat gemakkelijker de behoefte aan koeling.

Verbinding

De hierboven toegelichte piste lukt enkel als er een sterke verbinding van verbruikers en producenten gerealiseerd kan worden. Dat maakt het immers mogelijk om variaties in productie en verbruik uit te vlakken en het gebruik van dure buffersystemen, die gepaard gaan met extra energieverliezen, te beperken. Sommige staan terecht huiverig tegenover het idee om de energiebevoorrading over te laten aan grote, commerciële wereldspelers, op wiens motieven we weinig vat hebben (geldelijke winst, kan men veronderstellen). Nochtans is het niet evident de globale energievoorziening te baseren op de som van autarke systemen. Om deze wereld op langere termijn voor iedereen leefbaar te houden, zullen we toch moeten delen, overeenkomen en samenwerken. Honderd procent hernieuwbaar in 2050 is daarom niet zozeer een technisch huzarenstuk, dan wel een enorme politieke en sociale uitdaging.

Meer weten? Lees een uitgebreid artikel over dit thema op de website van het WTCB.

Dit artikel verscheen eerder in ecologisch magazine De Koevoet. Al 30 jaar lang is duurzaam bouwen en wonen een kernthema. Vraag je gratis proefnummer aan via www.dialoog.be/dekoevoet 

Advies en begeleiding

Advies nodig om zelf af te stappen van fossiele brandstoffen voor je verwarming? Ga dan zeker langs bij bij jouw provinciale steunpunt voor duurzaam bouwen. Zij bieden onafhankelijk, professioneel advies - gratis, of aan een klein prijsje - bij alle aspecten van je verbouwing of bouwproject.

Download zeker ook de BENOvatiebrochure van het Vlaams Energieagentschap, die je stap voor stap door je renovatietraject loodst.

 

Hernieuwbare warmte in 2050: all electric of groen gas
Paul Van den Bossche is laboratoriumhoofd Verwarming en ventilatie bij het WTCB, het Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf.
Hernieuwbare warmte in 2050: all electric of groen gas
In dit schema zie je hoe de toekomstige warmtelevering voor gebouwen uit een combinatie van verschillende bronnen ontstaat.
Hernieuwbare warmte in 2050: all electric of groen gas
Duurzaam bouwen en wonen is al meer dan dertig jaar een toonaangevend thema in de Koevoet. Maar het magazine gaat breder in zijn onderwerpen: energiebesparing, fauna en flora, voeding, mobiliteit en al wat daarbij aanleunt.
BENOveren: wat, waarom en hoe? | Ecobouwers
Download de BENOvatiebrochure van de Vlaamse Overheid