Month: October 2012

Kantoor van de toekomst: Vastgoed als energie­fabriek

Ad van Wijk

Onderstaand artikel is verschenen in de Vastgoed bijlage van het Financieel Dagblad, op maandag 08 oktober 2012. Het is ook online te lezen.

Kantoren vreten onnodig veel energie. We moeten besparen op licht en warmte om ons vastgoed te verduurzamen, stelt energie-ondernemer en hoogleraar Ad van Wijk.

Sinds anderhalf jaar werk ik op de TU Delft. Een universiteitscampus waar veel grote gebouwen van net na de oorlog staan. Een periode waarin nog niet zo werd nagedacht over het energiegebruik, maar het comfort is er prima.
Wanneer ik mijn kamer binnenloop is het al lekker warm. Het licht moet ik zelf aandoen, maar er zit geen lichtschakelaar bij mij op de kamer. Nee, ik moet op de gang het licht voor alle kamers op die gang aandoen. Bovendien is het een verlichtingssysteem dat in een bak zit, naar het plafond schijnt en via de weerkaatsing aan het plafond de verlichting in mijn kamer verzorgt. Energiezuinig?

In het gebouw waar ik werk is het gebruik per werkplek ongeveer 2600 kWh voor verwarming en 2100 kWh voor elektriciteit. Vergelijk dat eens met ons energiegebruik thuis. In Nederland wonen we gemiddeld met 2,2 personen in een huis. Per persoon gebruiken we thuis 6.200 kWh voor verwarming en 1.600 kWh voor elektriciteit. Dus ik gebruik op mijn werk ongeveer zo’n 60% van de energie die een gemiddeld persoon thuis gebruikt. Als ik het zou vergelijken met mijn privésituatie, waar ik met vijf personen in een huis woon, dan gebruik ik op mijn werk meer energie dan thuis. Daar zit je dan, als professor ‘future energy systems’.

Helaas is het zo dat mijn werksituatie niet veel verschilt van die van veel andere kantoorwerkers. We hebben onze kantoren en woningen in het verleden eigenlijk lek gebouwd. Vanuit kosten èn milieu zijn we tegenwoordig dan ook sterk bezig met het terugdringen van het energiegebruik van onze woningen en kantoren. Het is een belangrijk thema in het ‘verduurzamen’ van ons vastgoed.

Maar waar we eigenlijk over praten is het terugdringen van het energiegebruik voor verwarming. We gaan onze gebouwen beter isoleren, nemen HR++ glas, doen aan goede ventilatie en warmteterugwinning uit de ventilatielucht. Daarnaast kijken we of we met een WKO (warmte-koude opslagsysteem) of restwarmte onze ruimten met lage temperatuur kunnen verwarmen. Dit leidt ertoe dat het energiegebruik voor verwarming ook inderdaad afneemt. In nieuwe gebouwen of drastisch gerenoveerde gebouwen is het energiegebruik voor verwarming goed terug te brengen tot minder dan 1000 kWh per jaar per werkplek.

Natuurlijk letten we ook wel een beetje op het elektriciteitsgebruik. Waar we wel naar kijken is het elektriciteitsgebruik voor verlichting en koeling, maar de rest van het elektriciteitsgebruik beschouwen we als een soort natuurgegeven, want het is niet gebouwgebonden. Het elektriciteitsgebruik in gebouwen is dan ook een post die alleen maar stijgt.

Ruwweg een derde van ons elektriciteitsgebruik is daarbij voor verlichting, een derde voor ICT en een derde voor de rest: koeling, pompen, koffiedrinken, eten. Laten we dit elektriciteitsgebruik nu eens goed bekijken.

Het verlichtingssysteem moeten we echt anders aanpakken. We moeten over naar led-verlichting, maar niet alleen door lampen te vervangen door led-lampen. Uiteraard erg besparend, maar we kunnen veel meer besparen als we de afstand kunnen verkleinen tussen waar we licht produceren en waar we licht consumeren (onze ogen). We produceren nu veel licht aan het plafond, maar leds kunnen we integreren in onze bureaus, stoelen, kasten, computers, printers, etcetera. Of in strippen op de vloer, de muur of vensterbank plakken. Dan produceren we licht veel dichter bij onze ogen en besparen nog meer energie. We kunnen leds ook draadloos schakelen. Het betekent dat het verlichtingssysteem geen vast onderdeel meer van een gebouw hoeft te zijn.

Op deze wijze kun je factoren besparen op het energiegebruik voor verlichting. En een led kan vele andere functies vervullen: hij kan bij brand de uitgang wijzen, signaleren, het is eigenlijk ook een computerscherm of tv. Een elektronicafabrikant brengt nu al de ‘smart window’ op de markt. Een raam geïntegreerd met led, dat kan tegelijkertijd blindering zijn, zonwering, verlichting en computer/tv screen. Geen verlichting, geen zonwering, geen gordijnen, geen beamer en geen tv-scherm meer nodig, het zit allemaal in je raam!

Dan het elektriciteitsverbruik van ICT: computers, servers, printers, etcetera. Een post die alleen maar toeneemt. Nu gaan we met zijn allen in de cloud werken, waarmee we het energiegebruik voor een deel naar buiten het gebouw verplaatsen. Toch hoort dit soort energiegebruik wel degelijk tot het energiegebruik van de werkplek.

En dan is er nog iets bijzonders aan de hand met ons elektriciteitsnet. Het is een wisselspanningsnet, AC, maar alle apparaten werken op gelijkspanning, DC, en met duurzame energie produceren we op gelijkspanning. Door ons elektriciteitsnet DC te maken kunnen we eenvoudig 10 à 30% besparen.

Besparing
Veel van het elektriciteitsgebruik kan door energie-efficiënt inkoopbeleid en vooral ook door intelligente monitoring en control van elk individueel verbruik worden voorkomen. Vooral dit laatste is iets wat betekent dat sensoren ingebouwd moeten worden in bijvoorbeeld stopcontacten en apparaten waarmee verbruik wordt geregistreerd en je kunt uit- en aanschakelen. Mijn schatting is dat dit tot een besparing van 50% op het elektriciteitsgebruik kan leiden.

Bij het verduurzamen van vastgoed hoort in mijn ogen dan ook niet alleen het gebouwgebonden verbruik, maar ook het verbruik tijdens exploitatie. Dit zou een plek moeten krijgen in de labels of certificaten.

Naast verwarming en elektriciteit is er echter nog een belangrijke post die we in het verduurzamen van vastgoed mee moeten nemen en veelal wordt vergeten. Dat is het energiegebruik voor woon-werkverkeer. Het energiegebruik voor woon-werkverkeer is belangrijk, zo niet de belangrijkste post. In Nederland rijden we gemiddeld 22 kilometer naar ons werk, dus ook weer 22 kilometer terug naar huis. En 60% komt met de auto naar het werk. Dus gemiddeld brengt elke werkplek ook 4000 kilometer per jaar aan auto woon-werk verkeer met zich mee. Als we veronderstellen dat we 1 op 10 rijden, betekent dit een energieverbruik voor woon-werkverkeer met de auto van 4000 kWh per jaar. Dit is ongeveer hetzelfde als het energieverbruik voor verwarming en elektriciteit samen.

Maar ja, niet gebouwgebonden, dus daar bemoeien we ons niet mee, behalve dan de bushalte voor de deur. Toch kunnen we hier heel veel, vooral omdat de toekomst aan elektrisch rijden is. Nu al is een kwart van alle fietsen en scooter verkopen elektrisch. Maar ook de auto wordt elektrisch en dat past prima bij duurzaam vastgoed. Zet namelijk op elke parkeerplek ook een laadpaal voor een elektrische auto. Elektrisch rijden is goed voor het lokale milieu, geen fijnstof, geluid, NOx en geeft minder CO2 uitstoot.

Stimuleer nu je werknemers om een elektrische auto voor woon-werk verkeer aan te schaffen en laat je werknemers gewoon gratis elektriciteit laden. Dat kost je bijna niks. Voor 4000 km per jaar heb je zo’n 700 kWh elektriciteit nodig. Als bedrijf met een gebruik van zo’n 50.000 kWh per jaar, betaal je per kWh ongeveer 18 cent per kWh (minder dan thuis waar je ongeveer 25 cent per kWh betaalt). Dus je geeft ongeveer € 125 per jaar extra uit per werknemer. Maar anders had je je werknemer een vergoeding van 19 cent per kilometer gegeven, dus in totaal € 760 per jaar.

Energie produceren
Is dit het dan? Verwarming, elektriciteit en woon-werk verkeer. Nee het gaat verder, we gaan ook energie produceren op en met ons vastgoed. We denken daarbij aan zonnecellen en zonneboilers op het dak, mogelijk een wkk-installatie (warmtekrachtkoppeling) die op bio-olie, of biogas draait, uit ons afval. Maar er is in de toekomst meer. Onze auto wordt een elektriciteitscentrale en kan stroom gaan leveren aan het net!

We denken dat elektrisch rijden betekent rijden op een elektromotor met een batterij waar we elektriciteit in opslaan om op te kunnen rijden. Maar zo’n elektrische auto heeft twee grote nadelen. De actieradius is beperkt en de oplaadtijd te lang. Daarom zien we nu dus ook al de hybride auto, met een brandstofmotor die eigenlijk elektriciteit produceert. Zo’n automotor heeft echter maar een rendement van hooguit 20%.

Maar in de toekomst krijgen we de brandstofcel als automotor, die produceert elektriciteit met 60% rendement. Een veel beter rendement dan het gemiddelde van ons elektriciteitsproductiepark. Dus dan gaan we onze auto gebruiken voor de productie van elektriciteit en verandert de parkeerplaats bij ons vastgoed in een elektriciteitscentrale. Deze toekomst zijn we aan het ontwikkelen op de TU Delft in de green campus: zie www.the-green-campus.com.

En zo verandert ons vastgoed van energieconsument in een heuse energiefabriek. ■

  • De TU Delft ontwikkelt the green campus, een energiebewust universiteitscomplex.
  • Ik gebruik op mijn werk meer energie dan thuis. Daar zit je dan, als professor ‘future energy systems’
  • We kunnen veel besparen als we de afstand verkleinen tussen waar we licht produceren en waar we licht consumeren De auto op de parkeerplaats bij het werk wordt een elektriciteitscentrale en kan stroom gaan leveren aan het net

Ad van Wijk is buitengewoon deeltijdhoogleraar future energy systems aan de TU Delft. In deze positie richt hij zich op energiesystemen van de toekomst. Van Wijk heeft een achtergrond in wetenschappelijk onderzoek en onderwijs op het gebied van energie en innovatie. In 1984 richtte hij het bedrijf Ecofys op, later onderdeel van Econcern, dat inmiddels failliet is. Tot 2009 was Van Wijk bestuursvoorzitter van Econcern.

AC/DC (Dutch)

Ad van Wijk

Zo’n 150 jaar geleden was er de ‘war of currents’. Edison, Westinghouse en Tesla voerden rond het eind van de 19e eeuw een verbitterd gevecht. Moest het elektriciteitsnet werken op gelijkspanning (Direct Current, DC)? Of moest het net werken op wisselspanning (Alternating Current, AC)?

Het begon allemaal met de uitvinding van de gloeilamp door Thomas Edison in 1879. Hij kwam er al snel achter dat er een elektrisch distributiesysteem nodig was om zijn gloeilampen, die werken op DC, van stroom te voorzien. En op 4 september 1882 schakelde Edison’s werelds eerste elektriciteitsvoorziening van 100 kW in, waarmee hij 59 klanten rond zijn Pearl Street Station in Lower Manhattan van 110 volt gelijkspanning voorzag.

George Westinghouse vond het elektriciteitsdistributiesysteem van Edison inefficiënt en moeilijk op te schalen. Edison’s net was gebaseerd op laag voltage DC, dus hoge stromen en grote verliezen. Door de geniale Nikola Tesla, die bij Westinghouse ging werken, werden bijna alle componenten voor een AC-systeem ontwikkeld. Zo kon met een transformator de spanning omhoog en omlaag worden gebracht, waardoor veel minder verliezen in het distributienet optraden. En bovendien was er geen omvormer nodig omdat een centrale via een draaiende beweging wisselstroom produceert die direct in een AC net kan worden gestopt. In 1886 installeerden Westinghouse het eerste Amerikaanse wisselstroomnet in Great Barrington. Een door waterkracht aangedreven generator, die 500 volt wisselspanning produceerde, voorzag dit netwerk van energie. De spanning werd omhoog gebracht naar 3.000 volt voor transport en lokaal weer omlaag gebracht naar 100 volt.

De strijd bereikte een absurd hoogtepunt in 1887 toen een groep afgevaardigden van de staat New York aan Edison vroeg of elektriciteit gebruikt kon worden als executiemethode. Hoewel Edison hier eerst niets van wilde weten, gaf hij toch toe. Met één kanttekening: “Dan moet je wel de stroom van mijn concurrent gebruiken, want die is veel dodelijker.” Edison hoopte hiermee Westinghouse uit te schakelen door wisselstroom te associëren met de dood. Een door Edison ingehuurde ingenieur, voerde vervolgens publieke demonstraties uit. Zwerfhonden, katten, paarden en zelfs een circusolifant werden opgeofferd om aan te tonen hoe dodelijk wisselstroom was. De staat New York raakte overtuigd en besloot de executiemethode te gebruiken.

De strijd tussen gelijkstroom en wisselstroom eindigt met de victorie voor wisselstroom door de ingebruikname op 16 november 1896 van een elektriciteitstransportnet over de toen opzienbarende afstand van 40 kilometer, van de waterkrachtcentrale bij de Niagara watervallen tot Buffalo. En zo komt het dat we nu overal ter wereld een AC-elektriciteitsdistributiesysteem hebben. Toch moeten we nu weer omschakelen naar een DC-net, want er is in die 150 jaar heel veel technologie veranderd.

Het begon met de uitvinding van de transistor in Bell Lab’s 1947. De transistor is de fundamentele bouwsteen van computers en veel andere elektronische apparaten. Transistors worden in groten getale geïntegreerd in chips, en tegenwoordig kun je geen enkel apparaat meer kopen dat niet een of meerder chips bevat. En deze chips werken op gelijkspanning DC. Dit betekent dat elk apparaat een AC/ DC inverter heeft ingebouwd. En bij deze conversie treedt een verlies op, van 5-10%. Voel maar eens aan het blokje, de AC/DC-inverter, in het snoer van je computer, dat wordt behoorlijk warm, energieverlies dus.

Sinds de oliecrises in de jaren ‘70 en het rapport van de Club van Rome zijn we op zoek gegaan naar ‘alternatieve’ energiebronnen. Maar wat is daarmee aan de hand? De zonnecel, de windturbine, de brandstofcel, ze produceren allemaal gelijkspanning DC. Dus we zetten de stroom van een zonnecel eerst om van DC naar AC, om vervolgens in een apparaat dit om te zetten van AC naar DC. En dan hebben we sinds kort elektrisch rijden. Rond de eeuwwisseling werden in Nederland de eerste elektrische fietsen verkocht. Inmiddels zijn in 2011 wereldwijd meer dan 30 miljoen elektrische fietsen verkocht. Sinds enkele jaren zijn we ook bezig met elektrische auto’s Maar de batterij van deze fietsen, scooters en auto’s werken op, jawel, DC.

Tsja, wat nu, dus DC is toch uiteindelijk efficiënter en goedkoper! Dat kan dan wel zo zijn, hoor ik u denken, maar het energiedistributiesysteem veranderen van AC naar DC gaat toch duizenden miljarden kosten? Gelukkig hoeft deze verandering niet in één keer, we kunnen het geleidelijk doen. We kunnen gewoon beginnen bij de vraagkant. Zo worden nieuwe datacenters nu al gebouwd op DC. Aan de poort wordt AC in DC omgezet en dat spaart 10% energie, 10% op investeringskosten en 30% op ruimte. In kassen kun je ook aan de poort AC naar DC omzetten en zo alle LED-verlichting voeden. En uiteraard moet er uiteindelijk ook een elektriciteitsnet in kantoren en woningen op DC komen. Natuurlijk gaat dit niet van vandaag op morgen, maar laten we DC direct meenemen nu we toch over smart grids aan het nadenken zijn. Het gaat om DC smart grids. En dat vereist niet alleen technologische innovatie, maar ook innovatie in wet- en regelgeving. Want de elektriciteitswet en NEN1010 zijn niet direct ingericht op the smartest DC grids.

Ad van Wijk is duurzaam energieondernemer, adviseur en professor in Future Energy Systems aan de TU Delft.