TU Delft bouwt lokaal, CO2-vrij energiesysteem voor gebouwde omgeving

De energietransitie wordt het meest tastbaar in woonwijken. Daar zijn de uitdagingen groot. Bewoners moeten “van het gas af” en de toename van warmtepompen en duurzame, decentrale energieproductie zorgt voor problemen op het elektriciteitsnet. Op The Green Village – het fieldlab voor duurzame innovatie op TU Delft Campus – start vrijdag 14 januari een uniek project dat de energietransitie in de gebouwde omgeving moet gaan versnellen: het 24/7 Energy Lab.

Het idee erachter is simpel, vertelt Marjan Kreijns, directeur van The Green Village. ‘Het 24/7 Energy Lab is een lokaal, CO2-vrij energiesysteem. En dat is hoognodig. De gebouwde omgeving is op dit moment immers goed voor 35 procent van de Nederlandse energievraag. Wanneer we erin slagen om die gedeeltelijk CO2-vrij te maken, zetten we een reuzenstap in het versnellen van de energietransitie.’

Bouwen aan de toekomst

Een buurt met een lokaal energiesysteem, zonder uitstoot van CO2 en zonder belasting van het landelijke energienetwerk. Het klinkt als verre toekomstmuziek. De voorbereidingen zijn echter al in volle gang op het terrein van de TU Delft. Projectleider John Schmitz vertelt: ‘Aan de TU Delft werken ongelooflijk veel wetenschappers aan de energietransitie. In het 24/7 Energy Lab komen eigenlijk al die verschillende lijnen samen. Een prachtige stap die we zetten, is dat we vrijdag 14 januari het 24/7-systeem lanceren. Niet veel later verwachten we de elektriciteitsvoorziening voor één huishouden CO2-vrij te hebben gemaakt op basis van zonne-energie.

2200kWh per jaar

Goed om te weten: het gaat hier om een eenpersoonshuishouden zonder aardgasaansluiting en dat ongeveer 2200 kWh per jaar verbruikt. In een latere fase gaan we de restwarmte die vrijkomt gebruiken om de andere huizen op het terrein te verwarmen. Over drie jaar willen we heel The Green Village voorzien hebben van lokaal opgewekte energie uit hernieuwbare bronnen. Als dat lukt, willen we het graag opschalen naar buurt-/wijkniveau.’

Behoefte aan speelruimte

Voor een grootschalige overgang naar energie-autonome wijken is het noodzaak dat ook de politiek in beweging komt. Er zijn nog veel juridische beperkingen, vooral rond het gebruik van waterstof. ‘Zowel de warmte-, elektriciteits-, als gaswet lopen achter op de technologie,’ zegt Kreijns. ‘Er is een sterke behoefte aan meer speelruimte van politiek Den Haag om de innovaties te kunnen doorontwikkelen.’

Geschoold personeel

Daarnaast dreigt een groot gebrek aan geschoold personeel. Ook is het belangrijk dat het nieuwe energiesysteem economisch haalbaar is én geaccepteerd wordt door bewoners. Kreijns: ‘Hier neemt The Green Village een unieke positie in als living lab. Er wonen momenteel twaalf mensen, en hun gebruikservaring is erg waardevol bij de ontwikkeling van een gebruiksvriendelijk systeem.’

Technische uitdaging

De grote technische uitdaging ligt in het aan elkaar knopen van allerlei componenten, en de aansturing daarvan. Elektriciteit, gas en warmte stromen nu nog apart van elkaar door de straat, maar dat gaat veranderen. Een stabiel, duurzaam energiesysteem vraagt om conversies tussen elektriciteit, waterstof en warmte, met elk zijn eigen buffermogelijkheden. Ook heb je bijvoorbeeld omvormers nodig om zonnepanelen, die gelijkstroom leveren, te kunnen aansluiten op een netwerk van wisselstroom.

Energiesysteem

Een centrale rol in het project is weggelegd voor het Electronic Management System (EMS). Het EMS gaat de verschillende technische onderdelen aansturen. Daarbij rekening houdend met zoveel mogelijk variabelen, zoals het weer op dat moment, de weersvoorspelling en de te verwachten vraag en het te verwachten aanbod. Schmitz: ‘Het EMS moet met intelligente algoritmes vragen als Ga ik de nu opgewekte energie omzetten in waterstof of moet ik eerst de elektrische auto opladen? beantwoorden. Zo’n geïntegreerd systeem bestaat nu nog niet, maar is cruciaal om er zeker van te zijn dat de leverbetrouwbaarheid van dit nieuwe, lokale, CO2-vrije systeem straks net zo groot is als de leverbetrouwbaarheid van het conventionele systeem. Nederland is gewend aan meer dan 99,9 procent leverbetrouwbaarheid, dat moeten we wel evenaren.’

Illustratie: Een centrale rol in het project is weggelegd voor het Electronic Management System (EMS) dat verschillende technische onderdelen zal aansturen. (Illustratie: Stephan Timmers)
Bron: TU Delft