Blog of Prof. dr. Ad van Wijk (TUDelft)
Met trots kan ik melden een presentatie op TEDx Groningen te hebben gegeven. Het thema was duurzame energie, met de focus op de inefficiëntie van onze huidige manier van leven. De deurbel is uiteraard voorbij gekomen, net als de mogelijkheden die onze auto’s geven om elektriciteit op te wekken.
Er is hierover ook een artikel verschenen in het Dagblad van het Noorden.
Onderstaand artikel is recent in een special van Technisch Weekblad over duurzaamheid verschenen.
Prof.dr. Ad van Wijk (56) is ondernemer, adviseur en buitengewoon hoogleraar future energy systems aan de Technische Universiteit Delft. De voormalige ceo van duurzame projectontwikkelaar Econcern heeft verrassende ideeën over energiebesparing. ‘De ergste verspilling is dat je 1.000 kg staal verplaatst, terwijl je eigenlijk 100 kg mens wilt verplaatsen.’
Door: Mark van Baal
Waar houdt u zich in Delft mee bezig?
‘In Delft begeleid ik afstudeeronderzoek van studenten die een Master Sustainable Energy Technology (SET) doen en probeer ik een Green Village van de grond te krijgen. In deze Green Village willen we in tijdelijke kantoren drie nieuwe energietechnologieën ontwikkelen en uitproberen. De eerste is ledverlichting. Ledlampen zijn uiteraard veel efficiënter dan gloeilampen, maar de grootste verspilling zit niet in de lamp, maar tussen de lichtbron de plek waar het licht nodig is, bijvoorbeeld onze ogen. Een lamp die hoog in een lantaarnpaal of hoog tegen een plafond zit verspilt heel veel licht. We moeten een ledlamp daarom niet alleen als vervanger van een gloeilamp beschouwen, maar kijken hoe we ons licht systeem kunnen veranderen.’
Zou u voorbeelden kunnen noemen?
‘We zijn nu met studenten Industrieel Ontwer pen bezig om te kijken hoe we ledlampen kun nen integreren in meubels. In tuinbouwkassen hoeven we geen lampen meer bovenin de kas te hangen om planten sneller te laten groeien, maar kunnen we een streng van ledlampen, die het juiste lichtspectrum uitstralen, tussen de planten plaatsen. Dan bespaar je geen factor vier maar een factor tien aan energie. We moe ten ons altijd afvragen waar de grootste ener gieverliezen zitten. Die zitten niet in de techno logie, maar in het systeem. We verspillen 98 % van onze energie.’
Hoe komt u aan 98 %?
‘In de literatuur spreken onderzoekers van 10 %, omdat ze naar de efficiency van de technologie kijken, maar als je alle processen beschouwt, dan gaat 98 % verloren. Een voorbeeld dat ik in mijn intreerede heb gegeven, is het koken van een ei. Je kunt zeggen dat de efficiency van een gasfornuis 50 % is. Een van de grootste verliesfactoren is echter het kokende water, dat je door de gootsteen gooit. Er is maar een klein beetje energie in het eitje gaan zitten. Je kunt de kookplaat wel efficiënter maken, maar je moet eigenlijk van dat water af. Dat kan bijvoorbeeld in een magnetron. Door een strakke verpakking te gebruiken knapt het ei niet.’
Zo wilt u naar alle processen kijken?
‘Ja, dan zie je meteen hoe je die processen anders moet vormgeven. Niet alleen de ver brandingsmotor – ik noem het een rijdende kachel – is een inefficiënt apparaat met 15 tot 20 % rendement. De beweging moet bovendien worden overgebracht op de wielen waardoor je op 3, misschien 5 % komt. Maar het ergste is dat je 1.000 kg staal verplaatst, terwijl je eigen lijk 100 kg mens wilt verplaatsen. Dat is opnieuw een factor tien verlies, waardoor je op minder dan 1 % uitkomt. Als je naar al die pro cessen kijkt, dan is het niet meer dan 1 of 2 % efficiency.’
Wat wilt u nog meer ontwikkelen en testen in de Green Village?
‘We willen graag overschakelen op gelijk stroom, waarschijnlijk 380 V. Bij lagere volta ges zijn de verliezen in de kabels groter. Het zou logisch zijn: bijna alle duurzame bronnen produceren gelijkstroom en veel apparaten werken op gelijkstroom. Op andere plekken zie je die beweging naar gelijkstroom ook. Hoog spanningskabels over lange afstanden, bijvoor beeld tussen Nederland en Noorwegen en tus sen windparken op zee en het vaste land, werken al met gelijkstroom. Omdat het minder verliezen geeft. Grote datacentra werken ook al met gelijkstroom, omdat de apparatuur dan goedkoper is, minder elektriciteit gebruikt en minder ruimte inneemt. Bovendien levert het een enorme besparing in koper voor alle spoelen in transformators.’
Wat is de derde technologie die u in de Green Village wilt ontwikkelen en testen?
‘De auto als elektriciteitscentrale. In mijn visie vervangen auto’s op brandstofcellen de grote elektriciteitscentrales. Als deze auto’s stil staan, kunnen de brandstofcellen waterstof omzetten in elektriciteit en aan het Nederlandse elektri citeitsnet leveren. Dat kan kleinschalig in par keergarages. In eerste instantie komt die waterstof uit steam reforming van aardgas. Aardgas is in mijn visie de transitiebrandstof. In de toekomst maken we waterstof door mid del van elektrolyse met duurzame elektriciteit. In de Green Village moet een waterstof tank station en een carpark power plant, een parkeergarage als elektriciteitscentrale, komen. We kunnen zo heel snel overschakelen op duurzame energie. In één jaar komen er in Nederland 500.000 nieuwe auto’s op de weg met ieder een motorvermogen van 100 kW. Dat is 50 GW, twee keer het opgestelde vermogen van alle elektriciteitscentrales in Nederland.’
Wanneer denkt u de Green Village te kunnen realiseren?
‘De universiteit neemt begin maart een formele beslissing en dan kunnen we dit jaar gaan bou wen. De kosten van de eerste fase zijn vier tot vijf miljoen euro. De TU draagt aanzienlijk bij en vijftig tot honderd bedrijven doen mee, onder andere door apparatuur te leveren. Daarna gaan we de Green Village rendabel exploiteren.’
Uw bedrijf Econcern ging in 2009 failliet. Denkt u wel eens: we zijn te hard gegroeid?
‘Nooit. Dat is een typisch Nederlandse vraag. In Duitsland groeien veel bedrijven veel sneller. In 2008 gebeurden er twee dingen, die bijna niemand had zien aankomen. Banken, die het toch al moeilijk vinden om nieuwe technologie te financieren, vielen om, waardoor onze financieringen weg vielen. Ten tweede zakte de prijs van olie, het alternatief voor duurzame energie, van 146 dollar per vat in augustus 2008 naar net boven de 30 dollar per vat in januari 2009. Die twee tegenslagen heb ik niet zien aankomen, maar dat heeft niemand. We hadden net een paar honderd miljoen opgehaald. Mensen stonden in de rij om ons te financieren.’
Wat zou u duurzame ondernemers adviseren?
‘Kijk internationaal. Je overleeft nooit als je alleen in Nederland actief bent. Zorg bovendien dat je niet alleen met gelijkgestemde technici praat, maar haal er economen en marketeers bij. Technici blijven vaak te lang in de ontwikkeling hangen. Ga zo snel mogelijk met je ideeën naar de markt. Daar leer je het meest van.’
Welke rol zou de overheid kunnen spelen?
‘De overheid zou vooral de wet en regelgeving moeten aanpassen. Het is toch absurd dat iemand die duurzame elektriciteit produceert, bijvoorbeeld in een coöperatie met een wind molen, dat moet verkopen aan elektriciteits bedrijven en dan weer moet terugkopen met energiebelasting. Die elektriciteit is toch van hen? Als je een koe hebt, mag je de melk toch ook zelf opdrinken en hoef je die niet verplicht aan de Melkunie te verkopen? De overheid zou daarom de elektriciteitswet moeten veranderen. Daarnaast zou de vergunningverlening en het wijzigen van een bestemmingsplan veel sneller moeten gaan. Nu ben je zo vijf jaar verder.’
Hoe snel kan de transitie van een fossiele naar een duurzame energiehuishouding volgens u gaan?
‘16 % in 2020, waarin Nederland zich aan de Europese Unie heeft verplicht, is in ieder geval technisch haalbaar. Kijk naar Duitsland. Daar schakelen ze hun kerncentrales uit. Dat betekent dat ze in tien jaar tijd net zo veel duurzame capaciteit moeten bouwen als er in Nederland aan fossiele capaciteit staat (een jaarproductiecapaciteit van ruim 100 TWh, red.). Met het juiste beleid kunnen we in twintig à dertig jaar heel ver zijn.’
Download ook de PDF behorende bij dit artikel
.
Onderstaand artikel is verschenen in de Vastgoed bijlage van het Financieel Dagblad, op maandag 08 oktober 2012. Het is ook online te lezen.
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. ■
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.
How we can shape our energy future, simply by thinking differently about how we do things. Want to read my contribution? See the fully-featured issue 2 of 2050 Magazine, or see below:
I made an appearance on a Dutch news show ‘EenVandaag’ today, in an item on energy-efficient greenhouses. Check it out below (in Dutch)