Aquathermie

‘Voor de combinatie wko met aquathermie liggen er grote kansen’

Prof.dr.ir. David Smeulders
Energietechnologie, TU Eindhoven

‘Het benutten van energie uit oppervlaktewater, aquathermie, heeft een enorme potentie. We hebben al eens berekend dat we in ons land 40 procent van de gebouwde omgeving op een rendabele manier met energie uit oppervlaktewater kunnen verwarmen. Op dit moment zetten we naar schatting nog geen 1 procent van die potentie in. Er ligt de komende jaren dus een enorme opgave om deze ontwikkeling naar een grotere schaal te brengen.’
‘Gelukkig zien we al wel enkele mooie projecten en concepten op de markt verschijnen. Dit zijn niet alleen voorbeelden, maar ze zullen ook als aanjager fungeren voor deze technologie. Zo ontwikkelde Gooimeer, een leverancier van stalen damwanden, een damwandprofiel waarop een warmtewisselaar is bevestigd. Deze damwanden gebruiken gemeenten en waterschappen om oevers en kades te vernieuwen. Gebruik je het type met warmtewisselaar, dan kun je direct duurzame energie winnen. Er is al aangetoond dat dergelijke damwanden op plekken waar water langs stroomt, een enorm hoog rendement leveren.’
‘De damwanden worden ook toegepast bij It Swettehûs in Friesland, een nieuw, provinciaal brugbedieningscentrum waarvoor een kademuur is gebouwd. De energie die zij daarmee winnen, kan het hele gebouw verwarmen en koelen. Maar we hebben ook een proefproject in de Efteling waarbij we de energie uit oppervlaktewater opslaan in een wko. Want dat is een combinatie, wko met aquathermie, waarvoor grote kansen liggen. We kunnen wko-bronnen opwaarderen, balanceren en meer capaciteit geven. Door energie uit oppervlaktewater te halen, koelen we het water af en verbetert ook de waterkwaliteit. Dit was voor de Efteling een belangrijke meerwaarde, omdat ze bijvoorbeeld blauwalg op deze manier effectief konden bestrijden.’
‘De enige reden dat de techniek nog niet grootschalig wordt toegepast, is de onbekendheid. We moeten deze systemen met aquathermie installeren op natuurlijke vervangingsmomenten. Jaarlijks repareren en vervangen we honderden kilometers kades en damwanden. In zulke gevallen moet de opdrachtgever eigenlijk direct aan aquathermie denken, zeker als er binnen een straal van 5 km bebouwing aanwezig is. Overigens heeft aquathermie (TEO – thermische energie uit oppervlaktewater) ook twee zeer veelbelovende zusjes. Winning van energie uit leidingen met rioolwater (TEA) en leidingwater (TED) kan, bij natuurlijke vervangingsmomenten, ook erg interessant zijn en een prima bron voor warmtepompen en wko’s.’

Energieopslag

‘We moeten de diversiteit aan opslagtechnieken zo breed mogelijk maken’

Dr. Joris Koornneef
Systeemintegratie & Energieopslag, TNO

‘Energieopslag is, in tegenstelling tot energie uit duurzame bronnen, geen energievorm die we kunnen opwekken. Toch hebben we richting 2030 energieopslag ontzettend hard nodig. Een belangrijke technologie is de opslag van energie in de vorm van waterstof. In 2030 willen we in ons land 3 tot 4 GW aan elektrolysers hebben staan, en misschien wel meer. EnergyStock, een dochter van Gasunie, wil in 2026 ondergrondse cavernes in gebruik hebben om waterstof in op te slaan. Ook zullen we dan waarschijnlijk een omvangrijk netwerk en infrastructuur gereed hebben.’
‘Batterijen komen we in steeds meer varianten tegen. Lithium-ion is nu de belangrijkste technologie. De opslagduur van dit type neemt de komende tijd wel iets toe, van 1 naar ongeveer 4 uur. maar voor de langere termijn gaan we naar flow-batterijen; deze bestaan, simpel uitgelegd, uit twee tanks met vloeistoffen die via een membraan ionen kunnen uitwisselen waarbij elektriciteit vrijkomt. Die tanks kun je schalen en daarmee ook de capaciteit. Ook in de offshore zien we startups die specifieke opslagmethodes ontwikkelen die we aan windparken op zee kunnen koppelen. Daarmee wordt windenergie beter stuurbaar. Tegelijk is de zoektocht naar ‘low-tech’-opslag erg belangrijk. We moeten het gebruik van zeldzame materialen zoveel mogelijk beperken. Technieken als opslag via compressed air, een bewezen technologie, of zeezoutbatterijen die nog wel wat stappen nodig hebben, zijn in dat opzicht beloftevol.’
‘Datzelfde geldt voor de solid state batterij. Deze heeft een grotere (laad)capaciteit dan ‘gewone’ li-ion batterijen en is veiliger. Maar het volledig marktrijp maken van deze techniek kost nog wel enige tijd, ondanks dat wereldwijd R&D-afdelingen hier hard aan werken; met name ook in de automobielindustrie. In potentie vormen dan ook de elektrische auto’s, als je miljoenen auto’s aan het net koppelt en stuurbaar maakt, een grote batterij van belang.’
‘Naast opslag van duurzaam opgewekte elektriciteit is ook de opslag van warmte belangrijk voor met name huishoudens, gebouwen, warmtenetten en industrie. Dit is bijvoorbeeld erg interessant in combinatie met elektrische boilers en warmtepompen. Die kunnen op ‘goedkope momenten’ duurzame elektriciteit in warmte omzetten. Verder zal opslag van warmte in de bodem stevig blijven groeien. En in de gebouwde omgeving zullen we vaker de toepassing van phase change materials (PCM’s) en thermochemische batterijen tegenkomen. Uiteindelijk geldt dat we de diversiteit zo breed mogelijk moeten maken. Alleen met veel verschillende technieken kunnen we grote stappen zetten.’

Omgevingsenergie

‘We zullen echt naar een kortere installatietijd toe moeten’

Dr. Frank Agterberg MBA
Voorzitter Verenging Warmtepompen

‘De groei van warmtepompen in de woningbouw is de laatste tijd explosief. Maar die groei is feitelijk al ingezet sinds de komst van de ISDE-subsidie in 2016. In 2015 plaatsten we 7.000 toestellen, in 2021 waren dat er al 70.000. We zitten echt in het steile deel van de zogenaamde S-curve. Maar dat moet ook, want de branche heeft zich gecommitteerd aan de door de overheid geambieerde één miljoen warmtepompen in bestaande woningen in 2030. Vanaf 2026 zijn dat er 200.000 per jaar. Tot die tijd ligt er een enorme opgave om de lever- en installatiecapaciteit te verhogen, waarbij de installatiecapaciteit de bottleneck vormt.’
‘In de nieuwbouw van woningen zien we dat lucht/water-warmtepompen ongeveer twee keer zo vaak worden toegepast als water/water-warmtepompen. Dus buitenlucht en ventilatielucht zijn de dominante bron. Dit komt vooral door de aanschafprijs. De installatie van een warmtepomp met bodembron is aanzienlijk duurder. Maar ook de lucht/lucht-warmtepomp, beter bekend als de airco, neemt in aantallen snel toe. Dit toestel is als omkeerbare airco ook voor verwarming bruikbaar. Maar de eerlijkheid gebiedt te zeggen dat dit vooral in bijvoorbeeld slaap- of studeerkamers en bijgebouwen gebeurt, maar – terecht – niet vaak in een totale woning.’
‘De techniek van warmtepompen zal de komende jaren niet heel sterk veranderen. We zullen wel meer warmtepompconcepten zien zonder buitenunit. Deze toestellen zuigen de buitenlucht naar binnen en hebben dan in de woning één unit staan, feitelijk een mono-block, die de energie uit de buitenlucht via de verdamper en compressor met het cv-water uitwisselt. Ook zien we oplossingen waarbij de buitenunit in een speciale kap óp of ín het dak staat. Dat is vooral een oplossing om geluidsoverlast te vermijden. Verder verwacht ik de komende jaren nog wel specifieke ontwikkelingen bij hybride warmtepompen voor de Nederlandse markt. En onder druk van de regelgeving zullen steeds meer leveranciers hun compressoren met propaan als koudemiddel uitrusten.’
‘Het belangrijkste obstakel voor de ontwikkeling van deze markt in de komende jaren is het gebrek aan vakbekwaam personeel. We zullen echt naar een kortere installatietijd toe moeten; van gemiddeld vier mandagen op dit moment naar twee mandagen per geïnstalleerde warmtepomp. Dan nog wordt het een uitdaging om voldoende mensen te vinden. Op korte termijn zullen ook de fabrikanten nog problemen hebben om genoeg toestellen te leveren. Maar die tekorten, door gebrek aan chips of andere materialen, lossen zich naar verwachting sneller en gemakkelijker op. Al verwacht ik wel dat schaarste aan – op duurzame wijze verkregen – materialen een blijvend issue zal zijn op de langere termijn.’

Zonne-energie

‘Elk jaar zullen we meer glas nodig hebben dan de hele bouwwereld nu jaarlijks in de nieuwbouw gebruikt’

Prof.dr.ir. Arno Smets
Solar Energy (Photovoltaics Materials & Devices group), TU Delft

‘Het wordt een enorme uitdaging om het opgesteld vermogen fotovoltaïsche zonne-energie even sterk te laten groeien als in de afgelopen jaren. Maar willen we aan de ‘doelstelling van Parijs’ voldoen, dan moet het opgesteld vermogen met 25 tot 30 procent per jaar toenemen. We zaten eind 2021 op ongeveer 14 GWpiek; daar moet dus circa 3 tot 3,5 GWpiek per jaar bijkomen. Belangrijke randvoorwaarde is het beleid van de overheid. Blijven subsidies in stand en welk subsidieregime gaat er gelden? Hoe wordt het salderen afgebouwd? Maar een andere, belangrijke voorwaarde is de toeleveringsketen, de ‘supply chain’. Blijven alle materialen beschikbaar en in welke volumes? Als we een groei met meerdere GW per jaar willen handhaven, dan hebben we bijvoorbeeld meer glas nodig dan de hele bouwwereld nu jaarlijks in de nieuwbouw gebruikt. Ik voorzie daarom ook de opkomst van andere materialen, zoals folies. Ook de vraagstukken rondom circulariteit, mensenrechten en transport zullen steeds belangrijker worden. Nu komt bijna de hele voorraad uit China. Ik denk niet dat dit houdbaar is. Uiteindelijk zal elk werelddeel zijn eigen industrie en waardeketen moeten creëren. Zodat dus Europese pv-producten worden gemaakt en verkocht in Europa.’
‘Het rendement van zonnecellen en -panelen zoals we die nu kennen, zal nog wel iets toenemen, maar niet met vele procenten. Wel werken bedrijven aan nieuwe technieken, zoals panelen met dubbele zonnecellen, die ook anderhalf keer zoveel elektriciteit opwekken. Maar deze techniek is nog prematuur. Tot 2030 zie ik die nog geen grote rol spelen. Wel zien we zonnepanelen voor zonneparken die zowel aan de boven- als onderzijde elektriciteit opwekken.’
‘Tot slot zullen we inventiever met onze omgeving moeten omgaan. Daken die niet veel gewicht kunnen dragen, gaan we met pv-folies uitrusten. Ook gevels zullen vaker met zonnecellen worden bekleed. Ook in de land- en tuinbouw zijn nog veel mogelijkheden. Ik zie regelmatig landbouwgronden bedekt met folie. Waarom die grond dan niet met zonnefolie afdekken? Uiteindelijk is zon-pv – als je het wereldwijd bekijkt – de goedkoopste methode om CO₂-vrije energie op te wekken. In ons land zijn zon-pv en windenergie redelijk vergelijkbaar, qua kosten. En dat is handig, omdat ze daarmee in veel situaties complementair aan elkaar kunnen zijn.’ ,

Tekst: Rob van Mil
Fotografie: iStock

Lees meer artikelen in het dossier Klimaat en duurzame techniek

Meer weten over de nieuwste installatietechnieken en de laatste richtlijnen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis tweewekelijkse nieuwsbrief.