Juli/Augustus 2023
Gebouwen energieflexibel maken met thermische opslag
We zijn eraan gewend dat het energieaanbod altijd aansluit bij de vraag. Kolen of olie erin, energie eruit. Maar zo makkelijk gaat dat niet meer als de zon en de wind de brandstoffen zijn. Er ontstaat een nieuwe situatie. Als de zon niet schijnt of de wind niet waait, zullen we de vraag moeten aanpassen aan het aanbod. Dat kan door gebouwen energieflexibel te maken. Onder andere door opslag van warmte.
‘De energieflexibiliteit van een gebouw is de mate waarin de energiebehoefte en de energieproductie van een gebouw kunnen reageren op externe prikkels’, zo wordt omschreven in het rapport KT-42 Energieflexibiliteit van gebouwen van kennisplatform TVVL. Voor de totstandkoming van dit rapport onderzochten drie expertgroepen (Klimaattechniek, Elektrotechniek en Gebouwautomatisering en -beheer) hoe gebouwen door het flexibiliseren van de energiebehoefte kunnen bijdragen aan het verduurzamen van de energievoorziening.
‘Bij veel gebouwen is die energieflexibiliteit in potentie aanwezig’, begint Michiel van Bruggen, auteur van het rapport en lid van de Expertgroep Klimaattechniek. ‘Neem alleen al het gebouw zelf. De massa van het gebouw houdt warmte vast, wat betekent dat het niet direct enorm afkoelt als de verwarming uitgaat. Ook dat is een vorm van energieflexibiliteit. Extra voorzieningen, zoals batterijen, zijn in de meeste gevallen overbodig.’
Thermische massa
‘Wanneer het gaat over warmteopslag, biedt het benutten van de thermische massa van een gebouw misschien wel de meeste potentie’, aldus Van Bruggen. ‘En om die potentie optimaal te benutten is er een belangrijke rol weggelegd voor de gebruiker.’
Joep van der Velden van de Expertgroep Gebouwautomatisering en -beheer licht dat toe: ‘Als bewoner of gebruiker van een gebouw is het belangrijk om na te gaan welke bandbreedte je accepteert wat betreft de binnentemperatuur. Als een bewoner in plaats van een vaste temperatuur van 21 ˚C, een marge van bijvoorbeeld 20 tot 22 ˚C hanteert, doet dat veel met de flexibiliteit van de woning. Er is dan een stuk minder verwarming of koeling nodig, want pas bij de onder- of bovengrens van de bandbreedte komt de klimaatinstallatie in actie.’
Boiler of buffervat
Andere vormen van thermische opslag die in gebouwen al veel voorkomen, zijn doorgaans lastiger te ontsluiten. Een voorbeeld is de boiler. Van Bruggen: ‘Deze zijn in sommige gebouwen al aanwezig en kun je in potentie gebruiken voor energieflexibiliteit. Maar er zijn eisen aan het temperatuurniveau van een boiler in verband met bacteriologische veiligheid. Als je het moment van opwarmen wilt uitstellen in het kader van energieflexibiliteit, is het water mogelijk voor een langere periode niet op een verantwoorde temperatuur.’
Voor het buffervat dat in of naast een warmtepomp wordt geplaatst, geldt hetzelfde. Ook dit kan worden ingezet om een gebouw energieflexibeler te maken, al is dat in eerste instantie niet het doel van het buffervat. Van Bruggen: ‘Het is zeker mogelijk om die buffers in te zetten voor de energieflexibiliteit. Bijvoorbeeld door te schuiven met de aan- en uitschakeltijden. Maar daarbij moet je er wel altijd rekening mee houden dat dit niet ten koste mag gaan van het primaire doel van de warmtepomp.’
Groeiende aandacht
De totstandkoming van rapport KT-42 duurde drie jaar. Tijdens die drie jaar merkten Van Bruggen en Van der Velden dat het onderwerp energieflexibiliteit ook buiten hun eigen werkveld relevant werd, met name door de groeiende problemen op het elektriciteitsnet. Toch heeft die aandacht volgens Van der Velden nog onvoldoende geleid tot het inzetten van energieflexibiliteit als oplossing voor het probleem. Dat heeft drie redenen, zo vertelt hij: ‘Ten eerste denken mensen bij problemen op het elektriciteitsnet al snel aan elektro-oplossingen. Ze zullen eerder hun wasmachine ’s nachts laten draaien dan de flexibiliteit van het gebouw inzetten. Ten tweede zijn mensen zich er vaak helemaal niet van bewust dat ze die energieflexibiliteit al in huis hebben. Tot slot heb je ook slimme apparatuur nodig om deze te ontsluiten. Een regelaar moet vooruit kunnen kijken en voorspellen: hoe gedraagt de temperatuur in een gebouw zich in relatie tot de warmteopwekking? Dat gaat verder dan een gewone thermostaat.’
‘Mensen zijn zich er vaak niet van bewust dat ze energie-flexibiliteit al in huis hebben’
Regelprotocol ontbreekt
Als deze obstakels worden overwonnen kan de thermische opslag, die in de meeste gebouwen al aanwezig is, een belangrijke rol spelen in energieflexibiliteit als oplossing voor netcongestie en de mismatch tussen vraag en aanbod van energie. De gebruiker van een gebouw speelt hier een rol in door bijvoorbeeld een bandbreedte te hanteren. Tegelijkertijd zullen volgens Van Bruggen ook ontwerpers en engineers met een andere bril naar hun gebouwen moeten kijken. ‘In de eerste plaats moeten ze kijken of de flexibiliteit in hun gebouw makkelijk te ontsluiten is. In moderne gebouwen met bijvoorbeeld goede isolatie, een warmtepomp en vloerverwarming, is dit bijna altijd het geval. Dan is automatiseren de volgende stap.’ Dit laatste is volgens hem nog een grote uitdaging. ‘Er is nog geen regelprotocol dat het gebouw en alle installaties optimaal met elkaar laat communiceren ten behoeve van de energieflexibiliteit.’
Tekst: Lars van Mil
Fotografie: iStock