GASCONCEPTEN. voor de zichtjaren. Een toekomstvisie op energiebesparingsmogelijkheden in de woningbouw, gebaseerd op gastoepassingen

GASCONCEPTEN voor de zichtjaren

2000

2010

2020

Een toekomstvisie op energiebesparingsmogelijkheden in de woningbouw, gebaseerd op gastoepassingen

Februari 1999 Van Holsteijn en Kemna BV Delftech Park Elektronicaweg 14 2628 XG Delft Ir. R.C.A. van Holsteijn Ir. M.P.W. Tak Ir. W. Li

1998/1999 Opdrachtgever: Novem, LTGO Uitvoering: Van Holsteijn en Kemna Subcontractant: Ecofys

Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

0

Inhoudsopgave 1.

Samenvatting 1.1 Management samenvatting 1.2 Uitgebreide samenvatting

2 3

2.

Inleiding

7

3.

Opdracht en onderzoeksopzet 3.1 Doel van de studie 3.2 Werkwijze 3.3 Referenties voor besparingsberekeningen 3.4 Randvoorwaarden en uitgangspunten

8 8 8 9 12

4.

Gasconcepten en besparingen 2000 4.1 Techniek- en toepassingsontwikkeling 4.2 Gasconcepten voor de bestaande bouw 2000 4.3 Gasconcepten voor de nieuwbouw 2000 4.4 Besparingspotentieel op fossiele brandstof in 2000

13 13 18 19 20

5.


22 22 27 28 29

6.


32 32 37 38 39

7.

Berekeningen energieverbruik op wijkniveau 7.1 Referentie nieuwbouwwijk. 7.2 Toepassing gasconcepten op wijkniveau.

43 43 44

8.

Consequenties voor flexibiliteit

47

9.

Conclusies en aanbevelingen.

49

10.

Bronvermelding

52

Bij deze rapportage behoort een CD-ROM, waarop de verschillende ‘Gasconcepten’ voor een breder publiek op een overzichtelijke en instructieve wijze tot leven worden gebracht. Bijlagen Bijlage I : Verantwoording en berekeningen energieverbruikgegevens op woningniveau (VHK). Bijlage II : Ontwikkelingen op landelijk, wijk en blokniveau; Berekeningen energieverbruik gasconcepten op wijkniveau (Ecofys)


1

1. Samenvatting

1.1 Management samenvatting De opbouw van duurzame energieproductie blijft de pijler voor de lange termijn energievoorziening. Daarnaast is restwarmtebenutting van grote elektriciteitscentrales en grootschalige wkk in de vorm van stadsverwarming energetisch een goede zaak. a.

De verwachting is echter, dat de huidige technologische ontwikkelingen in combinatie met het bestaande fijnmazige aardgasnet, binnen een termijn van vijf tot tien jaar ook kleinschalige toepassingsmogelijkheden voor warmtekrachtkoppeling zullen bieden, die • • •

b. •

c.

d.

e. a. brandstofcel (micro-wkk) b. gaswarmtepomp c. jet-impingent koken d. hot-fill vaatwasser e .intelligente ventilatie/ verwarming

zeer efficiënt zijn in termen van primair energieverbruik en CO2 uitstoot, goedkoop zijn in termen van operationele kosten en investeringen in de infrastructuur, snel te implementeren zijn, omdat de adoptie afhankelijk is van de marktwerking bij de consument en niet van grootschalige, centrale infrastructurele voorzieningen, breed toepasbaar zijn, omdat zij niet alleen bij nieuwbouw en renovatie ingezet kunnen worden, maar bij het hele bestaande woningbestand van 6 miljoen woningen.

Dit is een van de belangrijke conslusies van deze Gasconcepten – studie, die bureau Van Holsteijn en Kemna in opdracht van het Novem LTGO programma heeft verricht. Daarin is onderzoek gedaan naar ontwikkelingen op het gebied van aardgas-installaties en –apparaten. In de studie worden diverse scenario’s ontwikkeld voor de vormgeving van de energievoorziening op woningen bloknivo tot het jaar 2020. De (prijs)technische ontwikkelingen op het gebied van de gasgestookte warmtepomp en met name de brandstofcel voor micro-wkk toepassingen –d.w.z. in de woning—spelen daarbij een hoofdrol. Uitgekiende ventilatiesystemen en een keur aan bestaande en mogelijke huishoudelijke gastoestellen spelen een essentiële bijrol. Het resultaat is een visie op vermindering van de totale primaire energiebehoefte van de woningsector met 60%, met een schets van de concurrerende technologieën en de tussenstappen die daarvoor tussen nu en het jaar 2020 een rol spelen. De externe elektriciteitsvoorziening voor de woningsector kan daarbij tot nul worden gereduceerd, waarbij overigens wel het elektriciteitsnet gehandhaafd moet blijven, niet alleen voor noodgevallen, maar vooral omdat de woningen als netto leverancier van duurzaam opgewekte elektriciteit aan het net moeten kunnen leveren. De warmtekrachtkoppeling op stadsen wijkniveau zal geen eindstation in een energieefficiënte samenleving blijken, maar een tussenstation, gebaseerd op de anno 1999 best beschikbare technieken en inzichten. Van strategisch belang is daarbij dat Nederland haar fijnmazig aardgasnet in stand houdt en dat ze een voedingsbodem voor de technische ontwikkelingen creëert dan wel verder ontwikkelt, waarbij er ook beslist kansen liggen voor de bestaande c.q. nieuw op te starten industrie.

VHK/ Delft. 10 mei 28 december 1999.


2

1.2 Uitgebreide samenvatting Bij de realisatie van nieuwbouwwijken en soms ook grootschalige renovatieprojecten staat de keuze voor de aan te leggen energie-infrastructuur steeds vaker ter discussie. In deze discussie wordt elektriciteit terecht als onmisbaar gezien en voor iedere woning noodzakelijk geacht. Omdat het opwekkingsrendement van elektriciteit in een elektriciteitscentrale nu eenmaal relatief “laag” is, probeert men dit te verbeteren door restwarmte van centrales te gebruiken. Met behulp van een warmtedistributienet wordt deze restwarmte aan woningen toegeleverd ten behoeve van o.a. ruimteverwarming en tapwaterverwarming. Gevolg hiervan is, dat in grootschalige nieuwbouwwijken steeds vaker wordt overwogen om mini-warmtekracht installaties aan te leggen en te combineren met een warmtedistributienet. In de discussie over de Optimale Energie Infrastructuur (OEI) lijkt deze keuze voor warmtenet versus gasnet centraal te staan. Dit terwijl nog onvoldoende bekend is welke besparingsmogelijkheden er zijn wanneer van een gasnet wordt uitgegaan en wanneer huishoudelijke producten en woninginfrastructuur hier zo goed mogelijk op zijn afgestemd. De studie “gasconcepten” moet inzicht geven in de technische mogelijkheden die er op korte, middellange en lange termijn zijn op het gebied van gastoepassingen op woningen blokniveau en welke besparingen hiermee te realiseren zijn. Zowel voor de nieuwbouw als de bestaande bouw dienen de mogelijkheden te worden bekeken. De resultaten van deze studie kunnen vervolgens gebruikt worden bij de discussie over de toekomstige energie-infrastructuur in de woningbouw. In deze samenvatting worden de gastechnieken die nu en in de toekomst mogelijk zijn, inhoudelijk kort toegelicht. Micro-warmtekrachtkoppeling Voor alle huishoudens die over een gasaansluiting beschikken, wordt het wellicht in de toekomst economisch interessant om micro-warmtekrachtkoppeling (micro-wkk) toe te passen. Wanneer de noodzaak voor centrale warmtekrachtkoppeling ontbreekt (er zijn geen grote industriële afnemers die centrale wkk rechtvaardigen), zal micro-warmtekracht op woningniveau in de nabije toekomst een goede manier blijken te zijn om de restwarmte van elektriciteitsopwekking te benutten. Immers, de ideale wkk- unit is er een waarbij een hoog elektrisch rendement wordt gecombineerd met een optimale restwarmte benutting. Bij de grootschalige wkk installaties is het in de regel niet mogelijk de restwarmte optimaal te benutten. Er treden leidingverliezen op, maar ook verliezen als gevolg van verschillen in vraag en aanbod. Een huishouden verbruikt het gehele jaar door elektriciteit, terwijl warmte alleen in het stookseizoen nodig is. Een grootschalig warmtenet - en daarmee de centrale wkk-installatie – is derhalve maar een deel van de tijd operationeel. De micro-warmtekrachtkopppeling die in dit scenario is voorzien, bestaat uit een op elektriciteit gestuurde brandstofcel- / tapboiler -combinatie. De brandstofcel voorziet de woning van de benodigde elektriciteit met een relatief hoog opwekkingsrendement. De daarbij vrijkomende restwarmte wordt het gehele jaar door direct benut voor verwarming van de tapboiler. Het voor de brandstofcel benodigde waterstofgas wordt verkregen vanuit aardgas, dat daartoe door lokale of centrale reformers wordt omgezet in waterstofrijk gas. Een dergelijke micro-wkk/ tapboiler – combinatie werkt nagenoeg geruisloos, en kan bijvoorbeeld nabij de keuken of hal (meterkast) worden geplaatst.

Deze ontwikkeling van brandstofcel en reformer wordt momenteel op brede schaal in de automotive industrie uitgevoerd. Door praktisch alle mondiaal opererende automotive concerns (Daimler Benz (met Shell en Ballard), General Motors, Toyota, Ford, Nissan, Honda, etc.) worden ontwikkelingsprojecten uitgevoerd die tot doel hebben de traditionele verbrandingsmotor te vervangen door een combinatie van brandstofreformer, brandstofcel en elektromotoren. In de ontwikkeling van deze reformers en brandstofcellen voor automotive toepassing worden jaarlijks wereldwijd enkele miljarden guldens gestoken door industrie en overheden. In 1997 is er door de nationale overheden in Japan, USA en Europa tezamen ca. 450 miljoen gulden besteed ter ondersteuning van deze ontwikkeling. Sinds de automotive industrie massaal in deze ontwikkeling is gestapt liggen de totale ontwikkelingsbudgetten (overheid + industrie) vele malen hoger. Als spin-off van deze ontwikkeling komt kleinschalige elektriciteitsproductie ook voor de woningbouw binnen handbereik. Verwacht wordt dat rond 2020 de brandstofcel/reformer techniek zover is uitontwikkeld dat micro-wkk in dat jaar een noemenswaardig aandeel zal hebben in de markt van bestaande- en nieuwbouw woningen. Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

3

Ten opzichte van de huidige situatie levert deze gasgestookte micro wkk-toepassing een besparing van ca. 20% - 25% op de totale primaire energiebehoefte van een gemiddeld gezinshuishouden! De gaswarmtepomp als basis voor een warmtenet op woning of blokniveau Rond 2010 zullen gaswarmtepompen een aandeel in de markt van centrale verwarmingstoestellen hebben veroverd. De absorptiewarmtepomp wordt de grootste kans toegedicht, omdat ten opzichte van de gasmotorwarmtepomp de absorptiewarmtepomp het voordeel heeft dat, afgezien van een cv-pomp, er praktisch geen bewegende delen nodig zijn. Het product bestaat uit een complex buizenstelsel waarin m.b.v. een gasvlam een verdampings- en condensatie-proces op gang wordt gehouden. Ten opzichte van een complete gasverbrandingsmotor zullen de onderhoudskosten aanmerkelijk lager liggen. Bovendien is de geluidsproductie minimaal. Om deze reden wordt de absorptie-warmtepomp al vele jaren toegepast voor minibar-koelkastjes in hotelkamers. Ten opzichte van de elektrische warmtepomp heeft de gaswarmtepomp het voordeel, dat de warmtebron (b.v. bodemspiraal, zonnedak, ventilatielucht) aanzienlijk minder energie hoeft te leveren, waardoor voor dit productonderdeel simpelere en goedkopere constructies mogelijk zijn. In diverse landen wordt gewerkt aan de verdere toepassingsontwikkeling van zowel de gasmotorwarmtepomp als de gasabsorptiewarmtepomp voor zowel ruimteverwarming als koeling. In de Verenigde Staten en Japan is met name de toepassing voor koeling (airconditioning) erg belangrijk, omdat in de huidige situatie de koelvraag gedurende de zomermaanden een enorme wissel trekt op het opgestelde productievermogen voor elektriciteit. Naast overheidsprogramma’s en activiteiten van diverse utilities, lopen er ook ontwikkelingsprojecten bij meerdere grote industriële bedrijven, w.o. Yamaha, Sanyo, Carrier, York, Robur, Nefit Fasto (Buderus), Climaventa, etc. Gaswarmtepompen met grotere vermogens zijn al verkrijgbaar. Onlangs zijn ook enkele kleinere units (voor individuele woningen) op de markt geïntroduceerd; een groter aantal kleinere units is echter nog in ontwikkeling; de komende jaren worden deze op de markt verwacht. Systeemrendementen van 130 – 150% zijn bij lage-temperatuur-verwarmingssystemen (max. ca. 60º C) goed mogelijk. In bestaande woningen kunnen ten opzichte van de HR-ketel besparingen worden gehaald van 500 - 600 m3 gas, ofwel 15% - 20% besparing op de totale primaire energie van een gemiddeld gezinshuishouden.

Minimalisatie van ventilatieverliezen door warmteterugwinning Vermindering van de energiebehoefte van bestaande en nieuwbouwwoning speelt ook in deze studie een belangrijke rol. Isolatie en kierdichtheid van de woning worden geoptimaliseerd en ventilatie-verliezen geminimaliseerd. Bij goed (na)geïsoleerde en kierdichte woningen moet extra aandacht worden besteed aan de ventilatie-voorziening. Doet men dit niet, dan zijn gezondheidsklachten en beschadigingen aan woning en interieur vaak het gevolg. In nieuwbouwwoningen ligt toepassing van een gebalanceerd mechanisch ventilatiesysteem voor de hand, waarbij gebruik wordt gemaakt van een centrale lucht toe- en afvoer. Luchtkokers verspreiden de vers toegevoerde lucht naar de verblijfsruimten, en andere luchtkokers voeren vervuilde lucht van de natte ruimten naar de centrale luchtafvoer. In bestaande woningen zijn centrale gebalanceerde ventilatie-systemen niet altijd realiseerbaar of te ingrijpend. Lokale ventilatie-units met warmteterugwinning zijn dan vaak een betere optie. In de bestaande bouw is de combinatie met cv-radiatoren dan om een aantal redenen te prefereren: elektrische naverwarming kan achterwege blijven, de ventilatie-efficiency wordt geoptimaliseerd, en van visuele verstoring in de woonvertrekken is op deze manier geen sprake meer. Een dergelijke lokale unit voert lucht af uit de ruimte waarin hij is geïnstalleerd en vervangt deze door verse buitenlucht. De afgevoerde lucht draagt daarbij de warmte over aan de toegevoerde verse en meestal koudere buitenlucht. Lokale units hebben het grote voordeel, dat dikke en lange luchttoevoer-leidingen worden voorkomen en het lokale luchttoevoercircuit eenvoudig en goed kan worden gereinigd. Per vertrek kunnen verschillende ventilatie-regelsystemen worden toegepast (timer, luchtvochtigheid-sensor, CO2-sensor). De ventilatie-unit moet tegen de binnenwand van een buitengevel worden gemonteerd en een toe- en afvoer-openingen (muurdoorvoer) in de buitenmuur zijn nodig om luchttransport te realiseren. Meerdere centrale ventilatiesystemen, maar ook lokale ventilatie-units zijn reeds op de markt verkrijgbaar.


4

De rendementen variëren van ca. 60% tot 90%. De te behalen energiebesparing is direct gerelateerd aan het wtwrendement en aan de toegepaste regeling. Besparingen van 250 tot 400 m3 gas per jaar zijn haalbaar. Dit komt overeen met besparingen van 10 - 15% op de totale primaire energie-behoefte van een gemiddeld gezinshuishouden.

Fuel-switch : elektriciteit alleen voor de functies licht, kracht en besturing In deze studie is er naar gestreefd elektriciteit uitsluitend te gebruiken voor de functies waarvoor het bij uitstek geschikt is: licht, kracht en besturing. Naast het feit dat in dit een studie naar “gasconcepten” voor de hand ligt, zijn hiervoor ook energetische argumenten te noemen. Zolang er bij de opwekking van elektriciteit m.b.v. fossiele brandstof een niet te verwaarlozen hoeveelheid restwarmte wordt opgewekt, impliceert elektriciteitsopwekking ook dat er voorzieningen moeten worden getroffen om deze restwarmte efficiënt te benutten. De benodigde infrastructurele kerstboom en desondanks beperkte mogelijkheden voor een efficiënte benutting van deze restwarmte, maakt directe of indirecte gasstook t.b.v. warmte-opwekking een energetisch interessanter alternatief. Zeker wanneer er mogelijkheden zijn, waarbij de benodigde warmte kan worden opgewekt met behulp van een warmtepomp. In de gasconcepten wordt de warmtebehoefte van de diverse witgoedapparaten dus opgewekt door directe of indirecte gasstook, met uitzondering van de koelkast*1. Een tweede belangrijke reden om elektriciteit niet voor verwarming te gebruiken, heeft te maken met het daarvoor benodigde elektrische vermogen. Micro-warmtekracht op woningniveau is economisch eerder haalbaar, wanneer het benodigde elektrische vermogen kan worden verkleind. Met andere woorden, een wkk-unit met een elektrisch vermogen van 2 kW heeft al veel eerder marktkansen, dan een wkk-unit met een vermogen van 5 kW. Concreet betekent fuel-switch in deze studie, dat in het eerste zichtjaar (2000) wordt uitgegaan van een gasgestookte wasdroger en van een hotfill - wasmachine en vaatwasser. In de daarop volgende zichtjaren wordt naast de hotfill vaatwasser, de cv-gestookte wasdroger en wasmachine in de gasconcepten geïntroduceerd. Verder wordt er natuurlijk gekookt op gas. De apparaten zijn hier de gaskookplaat, combigasoven en voor het laatste zichtjaar de jet-impingent gaskookplaat. Bovendien worden verschillende keukenapparaten vervangen door gasgestookte apparaten. Belangrijkste verschil voor de gebruiker hierbij is dat de stekker en het stopcontact wordt vervangen door een gasstekker en een gasstopcontact. In enkele concepten wordt naast deze keukenapparaten ook een tweetal snoerloze gasgestookte apparaten geïntroduceerd, waarbij de stekker en het snoer worden ingeruild voor verwisselbare powerpacks. In totaal kan deze fuelswitch bij witgoed en keukenapparatuur de energiebehoefte van een standaard gezinshuishouden terugbrengen met ca. 6 gigajoule per jaar (bij centrale rendement van 43%) ofwel 7% a 8% op de totale primaire energiebehoefte van een gezinshuishouden. Tegelijkertijd wordt hiermee de termijn verkort, waarop micro-wkk economisch interessant wordt.

*1. In een eerdere studie voor NOVEM (E-scenario, VH&K 1990) werd een gasgestookte koelkast voorgesteld, waarbij de restwarmtebenutting voor tapwater aanzienlijke besparing oplevert. Techniekontwikkeling brengt de micro wkk-tapboiler binnen het zichtveld van deze studie, waardoor besparingen nog verder kunnen toenemen. De gasgestookte koelkast maakt in dit scenario daarom weer plaats voor de (zuinigste) elektrische variant.


5

Betaalbare PV op dak De zon is een ideale bron voor de opwekking van duurzame energie. Bij de ontwikkeling van de gasconcepten is er voor gekozen om de zonneboiler in het eerste zichtjaar (2000) uitsluitend voor de nieuwbouw toe te passen. De prijzen (zonder subsidie) liggen voor de bestaande bouw nog veel te hoog, om economisch interessant te kunnen zijn. Voor de nieuwbouw liggen de investeringen beduidend lager. In de daarop volgende zichtjaren krijgt de zonneboiler geduchte concurrentie van de gasgestookte warmtepomp en de micro-wkk tapboiler. De voorzichtige verwachting is dat investeringen in de twee laatstgenoemde producten voor de consument in 2010 – 2020 zodanig interessant zullen zijn, dat aanvullende investeringen in een zonneboiler om economische redenen niet meer zal worden overwogen. Meer nog dan nu zullen het voornamelijk de ideologische motieven zijn die de consument doen besluiten een zonneboiler aan te schaffen. De fotovoltaïsche zonne-energie daarentegen zal, wanneer de prijzen zich ontwikkelen zoals aangegeven in het PVconvenant, een economisch interessante optie worden. Woningen kunnen dan de toekomstige producenten worden van duurzame energie. Met name nieuwbouw woningen kunnen tegen acceptabele kosten worden voorzien van PV-daken, waarbij oppervlaktes van 20 m2 of meer geen probleem zijn. Voorwaarde is dat PV-panelen zon-georiënteerd kunnen worden aangebracht. Nieuwbouwwoningen worden daarmee per saldo energie-leveranciers in plaats van energieverbruikers. Gasvoorziening in de toekomst De beschikbaarheid van gas – ook op lange termijn- is een absolute voorwaarde voor de toepassing van de in deze studie voorgestelde technieken. Daarnaast moeten er voldoende mogelijkheden liggen voor toepassing van duurzame energie. Verwacht wordt dat ergens tussen 2025 en 2050 een schaarste zal optreden in de natuurlijke gasvoorraden, en de prijzen dientengevolge zullen stijgen. Vòòr die tijd zullen gasproductie-technieken naar verwachting zover zijn uit-ontwikkeld dat ze op grotere schaal kunnen worden toegepast en – naast de natuurlijke gasvoorraden - in belangrijke mate kunnen bijdragen aan de nationale gasvoorziening. De basis voor de duurzame gasverzorging kan worden gelegd via: - Vergassing van biomassa (groot potentieel). - Rioolgassen en andere methaan-winning - Kolenvergassing - Productie en import van duurzaam opgewekte waterstof (m.b.v. zon-, wind en waterkracht- centrales). - Waterstofproductie uit fossiele brandstoffen - Productie van waterstof uit water middels chemische conversie (katalysatoren) (pas in experimenteel stadium). - Via conversie van waterstof naar het relatief veiligere SNG (Subsitute Natural Gas). Zonder aanpassingen aan gasinfrastructuur en gasapparatuur kan tot ca. 10% waterstofgas worden bijgemengd. Een overschakeling naar een volledige waterstofinfrastructuur is technisch mogelijk, maar kan alleen stapsgewijs worden gerealiseerd. Zowel de infrastructuur als de gasapparatuur moet worden aangepast en de weg der geleidelijkheid is daarbij de enige juiste. Na het jaar 2030 zullen alle oude gasleidingen zijn vervangen en is de infrastructuur in principe geschikt voor grotere percentages waterstofgas. Met name het duurzaam geproduceerde waterstofgas wordt gezien als de lange termijn optie waarmee werkelijk substantiële CO2 reducties worden behaald. In combinatie met de brandstofcel/tapboiler combinatie kan op deze manier een uiterst efficiënte en duurzame energievoorziening in de gebouwde omgeving worden gerealiseerd, waarbij de CO2 uitstoot tot een absoluut minimum kan worden gereduceerd. VHK/ Delft. 10 mei 1999 Alle illustraties (artist impression) en *.avi videofiles op de CD ROM werden vervaardigd door VHK computergraphics ©Van Holsteijn en Kemna 1999


6

2. Inleiding

In deze eerste fase van de studie naar energiebesparingsmogelijkheden op basis van gastoepassingen, dienen de hoofdlijnen te worden beschreven van de huidige technologische ontwikkelingen op het gebied van gastoepassingen en hun mogelijkheden voor energiebesparing in de woningbouw zowel op woning- als op blokniveau. In een tweede fase zal – afhankelijk van de resultaten van fase 1 - gedetailleerder onderzoek worden uitgevoerd naar de meest veelbelovende technologische ontwikkelingen en gastoepassingen. Binnen de randvoorwaarden van dit eerste onderzoek zijn diverse bronnen geraadpleegd en is een inventarisatie gemaakt van technieken die op korte, middellange en lange termijn ingezet kunnen worden ten behoeve van gastoepassingen op woning en /of blokniveau. Vervolgens is op basis hiervan een aantal gasconcepten gegenereerd op het niveau van de individuele woning en op blokniveau, beide zowel voor nieuwbouw als voor bestaande bouw. De gasconcepten zijn gegenereerd voor de zichtjaren 2000, 2010 en 2020, waarbij op basis van de beschikbare literatuur inschattingen zijn gemaakt van de termijnen waarop de technieken economisch haalbaar zijn. In onderliggend rapport worden de gasconcepten voor de verschillende woningtoepassingen en voor de verschillende zichtjaren nader beschreven en toegelicht, evenals de besparingen die daarmee behaald kunnen worden. Aanleiding voor deze studie is het feit dat, bij de realisatie van nieuwbouwwijken en soms ook grootschalige renovatieprojecten de keuze voor de aan te leggen energie-infrastructuur steeds vaker ter discussie staat. In deze discussie wordt elektriciteit terecht als onmisbaar gezien en voor iedere woning noodzakelijk geacht. De voor de woning benodigde warmte kan worden opgewekt met behulp van gas, zoals tot nu toe gebruikelijk, maar ook met behulp van een warmtedistributienet gekoppeld aan (mini) wkk-installaties. In grootschalige nieuwbouwwijken wordt deze variant steeds vaker overwogen. In de discussie over de Optimale Energie Infrastructuur (OEI) lijkt deze keuze voor warmtenet versus gasnet centraal te staan. Dit terwijl nog onvoldoende bekend is welke besparings-mogelijkheden er zijn wanneer van een gasnet wordt uitgegaan en wanneer huishoudelijke producten en woninginfrastructuur hier zo goed mogelijk op zijn afgestemd. Onderhavige studie beoogt deze informatie te verschaffen. In september 1998 heeft NOVEM LTO/GO aan Van Holsteijn en Kemna de opdracht gegeven deze studie uit te voeren. In de maanden september 1998 tot en met januari 1999 is de studie uitgevoerd.


7

3. Opdracht en onderzoeksopzet 3.1 Doel van de studie “gasconcepten” fase 1. De studie “gasconcepten” gaat uit van twee separate onderzoeksfasen: Fase 1: Preliminary survey “Gas concepts”. In de eerste fase dient op basis van een globaal literatuuronderzoek een aantal gasconcepten te worden gegenereerd die toepasbaar zijn voor de korte, middellange en lange termijn. Fase 2: Detailed survey and final proposal “Gas concepts”. De tweede fase van de studie heeft tot doel om de schetsmatig uitgewerkte gasconcepten uit fase 1 te onderwerpen aan een gedegen onderzoek naar technische en commerciële haalbaarheid. Met de term “gasconcepten” wordt in deze studie bedoeld ‘ een configuratie /combinatie van - een infrastructuur op woningen/of blokniveau - gasconversietechnieken en - energieverbruikende huishoudelijke apparatuur. Een gasaansluiting is daarbij altijd aanwezig, hetzij op woningniveau, hetzij op blokniveau. Onderhavige rapportage heeft betrekking op fase 1 van de studie gasconcepten. Met de eerste fase van de studie worden de volgende doelen nagestreefd: a. Inzicht in de energiebesparingsmogelijkheden in de woningbouw (nieuwbouw en bestaande bouw) op middellange en lange termijn, uitgaande van een gasvoorziening. b. Een schetsmatig ontwerp van “gasconcepten” op woning en blokniveau, die nu en op middellange en lange termijn mogelijk zijn. Hierbij dienen de gasconcepten op een zodanig inzichtelijke en instructieve wijze te worden gepresenteerd, dat architecten, energiebedrijven, projectontwikkelaars en adviseurs hiermee hun gedachten kunnen bepalen en inzicht krijgen in de bouwkundige consequenties en de consequenties op het gebied van energieverbruik.

3.2 Werkwijze In deze studie heeft “Van Holsteijn en Kemna” samengewerkt met sub-contractant “Ecofys”, waarmee de volgende taakverdeling is overeengekomen: Stap 1. Deskresearch. Inventarisatie en verwerking van beschikbaar materiaal op het gebied van gasconversie-technieken, infrastructuur, energieverbruikende huishoudelijke goederen, energiezuinige nieuwbouw op woning- c.q. blokniveau (Van Holsteijn en Kemna) en op landelijk en wijkniveau (Ecofys). Stap 2. Ontwerp gasconcepten Ontwerpen en evalueren van gasconcepten op woningen blokniveau (Van Holsteijn en Kemna), berekenen van het besparingspotentieel op woningen blokniveau (Van Holsteijn en Kemna) en berekenen van het besparingspotentieel van deze concepten op wijkniveau (Ecofys). Stap 3. Presentatie Vervaardiging van interactieve Cd-rom presentatie, waarin de gasconcepten en de daarmee te behalen besparingen op inzichtelijke en instructieve wijze worden gepresenteerd voor de door Novem omschreven doelgroep, bestaande uit ‘architecten, energiebedrijven, projectontwikkelaars, adviseurs’ (Van Holsteijn en Kemna). Stap 4. Overleg Novem Bespreking resultaten en conceptrapportage met Novem, en vervaardiging definitieve rapportage.


8

3.3 Referenties voor besparingsberekeningen Om aan te kunnen geven welke besparingen behaald kunnen worden met de te ontwerpen “gasconcepten” dient een aantal referentie-situaties te worden gedefinieerd. In deze studie zullen gasconcepten worden ontwikkeld voor vier verschillende woningtypes: a. Bestaande bouw / Tussenwoning b. Nieuwbouw / Tussenwoning c. Bestaande bouw / Galerijwoning d. Nieuwbouw / Galerijwoning De keuze voor de segmenten ‘Nieuwbouw’ en ‘Bestaande bouw’ spreekt voor zich. De nieuwbouw (ca. 100.000 per jaar) biedt meer mogelijkheden voor de toepassing van nieuwe technieken, en in de bestaande bouw (ca. 6.000.000 woningen) ligt een enorm besparingspotentieel. De keuze voor de twee woningtypes ‘tussenwoning’ en ‘galerijwoning’ is gebaseerd op het feit dat deze twee types het meest voorkomen in het woningbestand. Volgens BAK is 30% van het woningbestand een tussenwoning en 27% een galerij- of flatwoning. Voor een uitgebreide toelichting op de berekeningen van het energieverbruik van de referentie-situaties wordt verwezen naar bijlage I: Energieverbruikgegevens woningniveau. Hieronder wordt volstaan met een compacte overzicht van de energieverbruikgegevens per referentiewoning.

3.3.1 Referentie energieverbruikgegevens Bestaande bouw / Tussenwoning Bouwkundige EPC : niveau nieuwbouw 1985 Toestelspecificaties: gemiddelde van nieuw aangeboden apparatuur Gezinsgrootte : 2,35 personen Toepassing Verwarming & ventilatie Warm tapwater Koken Reinigen

Klein huishoudelijke. Keukenapparaten Overig

Producten - HR-ketel - geen mech. Vent. - combitap - gaskookplaat - combi magnetron - vaatwasmachine - wasmachine - wasdroger - overig - koffiezetter, frituurpan, waterkoker, overig - koelkast - audio /video /comm. - verlichting - divers TOTAAL

Gas [m3] 1428

Elektriciteit [kWh] 323

Totaal [MJprim] 53.334

416

95

15.546

66 231 203 485 93 159

2.218 627 2.195 1.924 4.608 884 1.510

359 485 540 167 3.206

3.411 4.608 5.130 1.586 97.584

63

1.907

Het werkelijke energieverbruik in de gemiddelde Nederlandse woning ligt ca. 10% hoger dan in deze referentie-woning. Omdat echter van de referentiewoning alle benodigde energieverbruikgegevens bekend zijn, is deze woning als vergelijkingsgrondslag gekozen. De in de gasoverzichten genoemde besparingen zullen ten opzichte van het Nederlands gemiddelde ca. 10% dus hoger liggen.


9

3.3.2 Referentie energieverbruikgegevens Nieuwbouw / Tussenwoning Bouwkundige EPC : niveau 1,2 Toestelspecificaties: gemiddelde van nieuw aangeboden apparatuur Gezinsgrootte : 2,35 personen Toepassing Verwarming &ventilatie Warm tapwater Koken Reinigen


Producten - HR-ketel - Gebalanc. mech. Vent. - combitap

Gas [m3] 750

Elektriciteit [kWh] 170 263 95

Totaal [MJprim] 28.015 2.499 15.546

66 231 203 485 93 159

2.218 627 2.195 1.924 4.608 884 1.511

359 485 664 167 3.438

3.411 4.608 6.308 1.586 75.922

Gas [m3] 958

Elektriciteit [kWh] 216

Totaal [MJprim] 35.774

249

75

9.477

66 231 203 485 93 159

2.218 627 2.195 1.924 4.608 884 1.511

359 485 362 167 2.970

3.411 4.608 3.439 1.586 72.264

416

- gaskookplaat - combi magnetron - vaatwasmachine - wasmachine - wasdroger - overig - koffiezetter, frituurpan, waterkoker, overig - koelkast - audio /video /comm. - verlichting - divers TOTAAL

63

1.229

3.3.3 Referentie energieverbruikgegevens Bestaande bouw / Galerijwoning Bouwkundige EPC : niveau nieuwbouw 1985 Toestelspecificaties: gemiddelde van nieuw aangeboden apparatuur Gezinsgrootte : 2,35 personen Toepassing Verwarming & ventilatie Warm tapwater Koken Reinigen


Producten - HR-ketel - geen mech. Vent. - combitap. - gaskookplaat - combi magnetron - vaatwasmachine - wasmachine - wasdroger - overig - koffiezetter, frituurpan, waterkoker, overig - koelkast - audio /video /comm. - verlichting - divers TOTAAL

63

1.270

Het werkelijke energieverbruik in de gemiddelde Nederlandse woning ligt ca. 10% hoger dan in deze referentie-woning. Omdat echter van de referentiewoning alle benodigde energieverbruikgegevens bekend zijn, is deze woning als vergelijkingsgrondslag gekozen. De in de gasoverzichten genoemde besparingen zullen ten opzichte van het Nederlands gemiddelde ca. 10% dus hoger liggen.


10

3.3.4 Referentie energieverbruikgegevens Nieuwbouw / Galerijwoning Bouwkundige EPC : niveau 1,2 Toestelspecificaties: gemiddelde van nieuw aangeboden apparatuur Gezinsgrootte : 2,35 personen Toepassingen Verwarming & ventilatie Warm tapwater Koken Reinigen


Producten - HR-ketel - gebalanc. mech. Vent. - combitap

Gas [m3] 504

- gaskookplaat - combi magnetron - vaatwasmachine - wasmachine - wasdroger - overig - koffiezetter, frituurpan, waterkoker, overig - koelkast - audio /video /comm. - verlichting - divers TOTAAL

63

249

816

Elektriciteit [kWh] 114 185 75

Totaal [MJprim] 19.166 1.758 9.477

66 231 203 485 93 159

2.218 627 2.195 1.924 4.608 884 1.511

359 485 446 167 3.089

3.411 4.608 4.237 1.586 58.069

De referentie-galerijwoning heeft lokale voorzieningen voor verwarming en warm tapwater. In de gasconcepten daarentegen, is de apparatuur voor verwarming en warmwater centraal opgesteld. De besparingen zijn daarmee kleiner dan met lokale voorzieningen mogelijk is. Voor de centrale opstelling in de galerijwoning is gekozen om te illustreren wat met deze aanpak mogelijk is.


11

3.4 Randvoorwaarden en uitgangspunten Bij de uitvoering van deze studie worden de volgende randvoorwaarden en uitgangspunten gehanteerd: a. Er wordt uitgegaan van een gasaansluiting op woningniveau en/of op blok(flat)niveau. De systeemgrens voor de ontwikkeling van ‘gasconcepten’ ligt op woningen/of blokniveau. b. Voor de tussenwoning zal zoveel mogelijk naar individuele en lokale oplossingen worden gestreefd (woningniveau). Als tegenhanger hiervan zal bij de galerijwoning worden gekeken naar centrale oplossing (blokniveau). c. Er zullen gasconcepten worden ontwikkeld voor de korte termijn (2000), de middellange termijn (2010) en de lange termijn (2020) voor zowel de nieuwbouw als de bestaande bouw. d. De gasconcepten die voor de bestaande bouw worden ontwikkeld, dienen praktisch inpasbaar te zijn en moeten een logische vervolg stap zijn op de er aan voorafgaande situatie. e. Bij de ontwikkeling van de gasconcepten dienen er voornamelijk technieken te worden toegepast, waarvan ofwel is aangetoond dat ze technisch en economisch haalbaar zijn (techniek wordt bijvoorbeeld al ergens toegepast), ofwel mag worden verwacht dat ze op genoemde termijn technisch en economisch haalbaar zullen zijn, omdat relevante marktpartijen de research en ontwikkeling ter hand hebben genomen en hierin investeren. f. De te ontwikkelen gasconcepten moeten, indien mogelijk, kansen bieden voor de inpassing van duurzame energie. De toepassing van duurzame technieken mag er in ieder geval niet door worden belemmerd. g. Met name voor de elektrische huishoudelijke apparaten waarbij voor warmte-opwekking een hoofdfunctie is weggelegd zal worden onderzocht welke mogelijkheden er liggen voor directe of indirecte gasstook. Voor de reeds toegepaste gastoestellen zal worden bekeken welke mogelijkheden er liggen voor een verbetering van de efficiency. Daarnaast zal worden gekeken naar de mogelijkheden voor elektriciteitsopwekking op woningen/of blokniveau met behulp van gas. Op woning /blokniveau worden dus de volgende onderwerpen /functies bekeken: - elektriciteitsopwekking - verwarming - ventilatie - tapwater productie - koken - reinigen ((vaat)wassen , drogen) - klein huishoudelijke apparatuur h. Nieuwe technieken worden in een bepaald zichtjaar opgenomen, wanneer verwacht wordt dat ze in dat zichtjaar een noemenswaardig marktaandeel verworven zullen hebben. i. Besparingen zullen worden berekend ten opzichte van de referentie-situaties zoals beschreven in paragraaf 3.3. Besparingen in energiebehoefte zullen worden uitgedrukt in gigajoule primair. De besparingen die worden behaald op fossiele brandstof als gevolg van toepassing van duurzame energie zullen separaat worden vermeld. j. Ofschoon voor de toekomst wordt verwacht dat koeling (airconditioning) een rol zal gaan spelen in de Nederlandse woningbouw, zal hiermee in deze studie geen rekening worden gehouden.


12

4. Gasconcepten en besparingen 2000 4.1 Techniek- en toepassingsontwikkeling Voor het zichtjaar 2000 wordt niet verwacht dat techniekontwikkeling zal leiden tot rigoureuze wijzigingen op het gebied van de verwarmings- en tapwatertoestellen. Er zal wel sprake zijn van een verdere efficiency verbetering van huidige installaties en apparaten. Bovendien zal, met de op stapel staande acties rondom de EPK, ook de warmtebehoefte van de bestaande woning afnemen (verbetering isolatie en kierdichtheid). Ook wordt er bij de gasconcepten voor dit zichtjaar vanuit gegaan, dat de beschikbare technieken op het gebied van directe en indirecte gasstook, zoveel mogelijk worden toegepast. Zo zullen er in de gasconcepten gasgestookte wasdrogers en hot-fill wasmachines en vaatwassers worden gebruikt. In de nieuwbouw zal vanwege de goede isolatie en kierdichtheid centrale gebalanceerde ventilatie met warmteterugwinning worden toegepast en in het galerijblok doet de centrale gaswarmtepomp zijn intrede. 4.1.1 Ruimteverwarming cv-ketels. Op het gebied van de individuele verwarmingsinstallatie zal er - behalve enkele procenten rendementsverbetering (van 90% naar 95% tot 98% op b.w.) - niet veel wijzigen. Het merendeel van de bestaande woningen heeft een cv-ketel en zal deze in de regel vervangen door een ketel met een hoger rendement. Toch kan de zogenaamde “stekkerloze” cv-ketel” er voor zorgen dat de hulpenergie (elektriciteit) die nodig is voor verwarming en tapwater (ca. 325 kWh/hh/jr. voor ventilator, pomp, elektronica) tot nul wordt gereduceerd. Een besparing van ca. 3000 MJ ofwel ca. 80,- per hh/jr (1 kWh = 25ct.). Om dit te realiseren dienen thermo-elektrische elementen in de warmtewisselaar van de cv-ketel te worden ingebouwd. Met de bouw van enkele werkende prototypes heeft Gasunie in 1998 de technische haalbaarheid aangetoond. De extra kosten voor o.a. de thermo-elektrische elementen liggen nu nog te hoog (ca. fl. 20,- per Watt). Voor een vermogen van 120 Watt moet vandaag de dag dus ca. fl. 2400,- worden betaald. Een studie van TNO geeft aan dat bij serieproductie van deze modules een prijs van fl. 2,- per Watt verwacht mag worden. Wanneer men in plaats van tellurium en bismut goedkopere thermo-elektrische materialen toepast kan de prijs nog verder dalen. De commerciële haalbaarheid van stekkerloze HRcombi is dan een feit. Terugverdientijden van ca. 5 jaar zijn dan haalbaar. Naast deze ontwikkeling op het gebied van de HR-ketel, zijn er in de industrie projecten gestart op het gebied van de individuele gasgestookte warmtepomp en de micro-warmtekrachtkoppeling. In het zichtjaar 2000 zullen deze technieken nog geen marktaandeel hebben veroverd (zie zichtjaar 2010 en 2020). Gasgestookte warmtepompen Op blokniveau zijn de ontwikkelingen wat verder, met name waar het gaat over de toepassing van gasgestookte warmtepompen. In nieuwbouw woningblokkken (en utiliteitsgebouwen) lopen diverse experimenten met verschillende gasgestookte warmtepompen (voornamelijk Japen en USA). Een warmtepomp is een apparaat dat warmte verpompt van een laag temperatuurniveau (omgevingswarmte) naar een hoger temperatuurniveau. De hoeveelheid energie die aan de warmtepomp moet worden toegevoerd om het proces in werking te houden, is in de regel kleiner dan de hoeveelheid nuttig vrijkomende energie. Het rendement ligt dus ruim boven de 100%. Hoe kleiner het temperatuurverschil tussen de toegevoerde en de uitgevoerde warmte, hoe hoger het rendement. Afhankelijk van dit temperatuurverschil en de toegepaste warmtebron (lucht, bodem, oppervlaktewater, grondwater) kunnen de rendementen variëren van 120 tot 220 %. De aandrijfenergie kan bestaan uit mechanische energie (verbrandingsmotor) of warmte. In het eerste geval spreken we van een gasgestookte compressie-warmtepomp; in het tweede geval van een gasgestookte absorptie-warmtepomp. Van de absorptie-warmtepomp wordt het meest verwacht omdat bij dit type warmtepomp de benodigde hoeveelheid omgevingswarmte kleiner is, hetgeen de installatie waarmee de omgevingswarmte moet worden gegenereerd vereenvoudigt. Bovendien worden er in een absorptie-warmtepomp nauwelijks bewegende delen toegepast, waardoor het geluidsniveau lager ligt dan bij de gasmotor aangedreven warmtepomp. Ook onderhoudskosten zullen hierdoor worden beperkt. Omdat het rendement van een warmtepomp instort wanneer deze vaak wordt in- en uitgeschakeld, is het verstandig om een zodanig vermogen voor de warmtepomp te kiezen, dat deze bijna continu kan draaien. De piekvermogens kunnen bijvoorbeeld geleverd worden door een HR-ketel met een beperkt vermogen. De installatie van een gas-absorptiewarmtepomp met HR-naverwarmer is vergelijkbaar met een HR-ketel. Er moeten aansluitvoorzieningen worden gemaakt voor elektriciteit, gas, aanvoer en retour cv, condensafvoer en een luchttoevoer /rookgasafvoer kanaal. Belangrijk verschil is dat warmtepomp moet zijn verbonden met uit een zogenaamde warmtebron, Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

13

zoals bodem, lucht, oppervlaktewater of grondwater. Afhankelijk van deze warmtebron moet de warmtepomp dus worden aangesloten op een bodemspiraal of een ander type warmtewisselaar. Verschillende constructies zijn hier denkbaar. Enkele fabrikanten brengen de gasgestookte warmtepomp voor utilitaire toepassing sinds kort op de markt, waaronder Climaventa (compressie), AWT (absorptie), York Triathlon (compressie) en Sanyo (absorptie). Hoewel het energieverbruik met een gasgestookte warmtepomp (mits juist gedimensioneerd en geïnstalleerd) beduidend lager ligt dan bij een HR cv –installatie is de terugverdientijd ten opzichte van de meer investering nog te lang. Zeker wanneer na installatie nog allerlei kinderziektes opgelost moeten worden, vanwege de gebrekkige ervaring met dergelijke apparatuur. De ontwikkeling van de gasgestookte warmtepomp is momenteel in volle gang. Onder andere in Japan en de USA (GAX-program) worden omvangrijke ontwikkelingsprojecten uitgevoerd met ondersteuning van de overheid en utilities. De kennis en betrouwbaarheid van dergelijke installaties zal toenemen en naar verwachting zal de kostprijs verder dalen. Verwacht wordt dat binnen enkele jaren (nog voor 2005) de gasgestookte warmtepomp voor utilitaire toepassingen en toepassing in woningblokken, een plaats op de markt zal hebben veroverd. Voor toepassingen op het niveau van de individuele woning wordt verwezen naar paragraaf 5.1.2. Mini- warmtekrachtkoppeling (wkk) Eveneens op blokniveau wordt er geëxperimenteerd met mini-warmtekrachtkoppeling. Met deze techniek wordt beoogd het totaalrendement van de bestaande elektriciteitsopwekking te verhogen. Bij de conventionele methode wordt elektriciteit opgewekt en blijft de restwarmte onbenut, hetgeen een totaal rendement oplevert van 40 – 45% (b.w., excl distributieverliezen). Bij warmtekrachtkoppeling wordt zowel de elektriciteit als de opgewekte restwarmte benut en kunnen totaalrendementen van ca. 80 - 85% (b.w.) worden gehaald. De filosofie achter de mini-wkk systemen op blok- en wijkniveau is, dat de aldus (met wkk) opgewekte elektriciteit in de plaats komt van de conventioneel (zonder wkk) opgewekte elektriciteit. Dit bespaart energie. De toegepaste techniek, waarbij voornamelijk gasmotoren, gasturbines en soms ook stirling motoren in combinatie met een generator worden gebruikt, maakt sturing op warmte een voor de hand liggende keuze. Toepassing van deze techniek impliceert dat er –naast een eventuele hulpwarmteketel (HWK) - voor de warmteopwekking geen HR cv-ketels (η>90% op b.w.) worden toegepast, maar een mini-wkk unit met een rendement op warmte-opwekking van ca. 50 % (b.w.). Tegelijkertijd wordt er met de miniwkk unit elektriciteit opgewekt met een rendement van ca. 32% (b.w), die ofwel direct in het woonblok (of wijk) wordt afgenomen, ofwel aan het net wordt teruggeleverd. Hoewel deze techniek inderdaad bespaart op fossiele brandstof, worden er de volgende kanttekeningen geplaatst: a. De besparingen die met deze techniek worden gehaald nemen af, wanneer: - het landelijke centrale rendement toeneemt, - het rendement op separate opwekking van laagwaardige warmte stijgt. (Zie rekenvoorbeeld op de volgende pagina). b. Warmtegestuurde wkk systemen in de woningbouw zijn voornamelijk in het stookseizoen actief. Buiten het stookseizoen moet dus het volledige vermogen aan centraal op te wekken elektriciteit beschikbaar blijven om de woningen van elektriciteit te kunnen voorzien. Dit impliceert dat er een overcapaciteit aan elektrisch vermogen moet worden geïnstalleerd om deze vorm van wkk toe te kunnen passen, hetgeen uiteindelijk weer gevolgen zal hebben voor de prijzen per kWh. c. De economische haalbaarheid van warmtegestuurde wkk-systemen is sterk afhankelijk van de prijzen die kunnen worden gehanteerd voor teruglevering aan het net. Met de vrije elektriciteitsmarkt aan de nabije horizon zal een terugleververgoeding steeds moeilijker te realiseren zijn.


14

Onderstaande tabel geeft een rekenvoorbeeld van de besparingen die worden gerealiseerd met een mini-wkk op blokniveau, ten opzichte van verschillende rendementen voor separate opwekking. Mini-wkk “warmtegestuurd” η warmte = 50% η elektr. = 32% Warmtebehoefte 10.000 m3 gas

Totaal gasverbruik

Gescheiden opwekking η warmte = 90% η elektr. = 39% *

η warmte =95% η elektr. = 50%

η warmte = 140% η elektr. = 50%

Gasverbruik warmte* 23.530 m3 Opgewekte Elektr. 73.600 kWh

Gasverbruik warmte 11.110 m3



Gasverbruik elektra* 19.300 m3



23.530 m3

30.410 m3

25.575 m3

22.190 m3

23%

8%

-6%

Besparing miniwkk tov gescheiden opwekking

Rendementen zijn berekend op bovenwaarde. • De gehanteerde centralerendementen op elektriciteitsproductie (39% en 50% ) zijn inclusief distributieverliezen (overeenkomstig NEN 5128 §15.2). • De gehanteerde rendementen voor een gebouwgebonden mini-wkk komen uit NEN 5128, tabel D.4 • Het systeemrendement voor de collectieve verwarmingsinstallatie wordt gesteld op 85% ( eveneens overeenkomstig NEN 5128 §8.3.2) Uit de tabel blijkt dat bij een stijgend centrale rendement (η elektr. = 50%) de besparingen afnemen, en dat ten opzichte van de toepassing van een gasgestookte warmtepomp het energieverbruik van mini-wkk zelfs hoger ligt. Wanneer bovendien de problematiek van de overcapaciteit en de terugleververgoeding (en daarmee de economische haalbaarheid) nog allerminst is opgelost, zal toepassing van mini-wkk in de woningbouw voorlopig nog problematisch blijven. De discussies omtrent warmtegestuurde mini-warmtekracht in de woningbouw worden nog in alle hevigheid gevoerd en voor korte termijn wordt niet verwacht dat met een breed geaccepteerde en eenduidige visie mini-wkk in de woningbouw (nieuwbouw) toegepast zal worden. In deze studie wordt er van uitgegaan dat voor het zichtjaar 2000, mini-wkk (nog) geen noemenswaardig marktaandeel in de woningbouw zal innemen. 4.1.2. Ventilatie. In een kierdichte en goed geïsoleerde nieuwbouwwoning is ventilatie een essentieel onderdeel geworden in de realisatie van een goed binnenklimaat. Natuurlijke ventilatie door kieren en gaten in de schil van de woning, is tot een minimum beperkt en men zal doelbewust moeten ventileren. Doet men dit niet, dan zijn gezondheidsklachten en beschadigingen aan woning en interieur vaak het gevolg. In de nieuwbouwwoningen ligt toepassing van een gebalanceerd mechanische ventilatiesysteem voor de hand, waarbij gebruik wordt gemaakt van centrale lucht toe- en afvoer langs een eveneens centraal opgestelde warmteterugwinunit. Bij dit systeem verspreiden luchtkokers de vers toegevoerde lucht naar de verschillende verblijfsruimten. Andere luchtkokers voeren de vervuilde lucht via de natte ruimten af naar de centrale luchtafvoer. Bij deze systemen is het belangrijk dat met name het luchttoevoercircuit goed wordt onderhouden omdat anders het risico bestaat dat de verse buitenlucht al vervuilt in het toevoercircuit, voordat deze de verblijfsruimten bereikt. Regelmatige vervanging van het toevoerfilter en zo nu en dan reinigen van de luchttoevoerkokers zijn de consequentie. Een gebalanceerd mechanisch ventilatiesysteem vereist de aanleg van een netwerk van lucht toe- en afvoerkokers. Op het dak moeten een centrale lucht toe- en afvoeropening worden gerealiseerd. De warmteterugwinunit verbindt alle luchtkokers en centrale lucht toe- en afvoeropening aan elkaar. Op dit centrale punt is een stopcontact nodig ten behoeve van de ventilatoren in de warmteterugwin-unit. Bij hoge rendementen (>90%) is ook een condensafvoer nodig. Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

15

Verschillende centrale gebalanceerde ventilatiesystemen zijn op de markt verkrijgbaar. Sinds 1998 zijn er ook enkele verkrijgbaar met een warmteterugwinrendement van 90% of hoger. De energiebesparing is direct gerelateerd aan het wtw-rendement en aan de toegepaste regeling. Besparingen van ca. 300 400 m3 gas (14 GJ) per jaar zijn voor een gemiddelde woning goed mogelijk. De kosten inclusief installatie kunnen per woning verschillen en variëren van ca. fl. 2500,- tot ca. fl. 5000,- per systeem. In een deel van de bestaande en goed na-geïsoleerde woningen is het probleem van de binnenluchtkwaliteit ook al aanwezig, echter voor de meeste bestaande woningen is het probleem nog niet acuut. Voor het zichtjaar 2000 wordt verwacht dat de benodigde ventilatie in de bestaande bouw ofwel natuurlijk, ofwel met behulp van enkele kleine luchtafvoer ventilatoren zal worden gerealiseerd. Een kleinere groep woningen, waar vochtproblemen en gezondheidsklachten weldegelijk een rol speelt, zal extra maatregelen treffen. 4.1.3 Tapwater In de keuken worden de meeste warmwatertappingen verricht. Wanneer het toestel dat warmwater levert (bijvoorbeeld een HR-combi) op zolder staat, is de leidinglengte van keukentappunt tot HR-combi groot (ca. 8 a 10 meter). Leidingverliezen spelen dan een belangrijke rol in het jaarlijkse energieverbruik voor tapwater. Bovendien is vanwege de lange wachttijden het tapcomfort verre van optimaal. Wanneer de HR-combi in de keuken wordt geplaatst, reduceert dit de leidingverliezen en wordt een optimaal tapcomfort verkregen. Het gemiddelde systeemrendement stijgt van ca. 70% tot boven de 90%. Belangrijkste consequentie voor de HR-combi is, dat deze uiterst compact, geruisloos en gemakkelijk te installeren is in een keuken(kastje). Het opwekkingsrendement* van een gemiddeld tapwatertoestel (HR combi-uitvoering) ligt in de regel beneden de 60% . Er zijn toestellen op de markt die condenseren bij de productie van tapwater en dus aantonen dat rendementen van > 90% haalbaar zijn. Helaas zorgen stilstandverliezen (afkoeling warmtewisselaar na iedere tapping) ervoor, dat dit percentage naar beneden moet worden bijgesteld. Een opwekkings-rendement van 75% wordt desondanks haalbaar geacht. In een keuken zijn veel van de benodigde aansluitvoorzieningen voor de combi-ketel al aanwezig, zoals gasleiding (i.v.m. gasfornuis), waterleiding en afvoer. Belangrijkste installatieproblemen die opgelost moeten worden zijn de aansluiting naar het cv-systeem en de aanleg van een rookgasafvoer /-luchttoevoer kanaal (bestaande bouw). In een nieuwbouwwoning vormt dit geen probleem en liggen de installatiekosten voor een keukenopstelling zelfs aanmerkelijk lager dan voor een zolderopstelling. Om visuele verstoring van de keuken te voorkomen, moet de compacte HR-combi bij voorkeur in een keukenkastje geplaatst kunnen worden. In Nederland is voor zover bekend een enkele compacte HR-combi verkrijgbaar met een verhoogd taprendement. Compacte combi’s die in een keukenkastje passen zijn er voldoende. Met name in landen waar installatie in de keuken gebruikelijk is (o.a. Engeland en Italië). Compacte HR-combi’s met bovendien een verhoogd taprendement zijn vooralsnog zeldzaam. Verwacht wordt dat dit aanbod in de komende jaren zal groeien. De verplaatsing naar de keuken (systeemrendement wordt bijv. 92% i.p.v. 70%) en de verhoging van het opwekkingsrendement van 65% naar 75% leveren bij een gemiddeld huishouden van 2,35 personen, al snel een besparing van in totaal ca. 100 m3 gas (3,5 GJ) per jaar. Ten opzichte van het referentieverbruik (ca. 400 m3) is dit een besparing van 25%. Bij een vierpersoons gezin bedraagt de besparing zelfs ca. 150 m3 gas (5,3 GJ) per jaar. Genoemde besparingen zijn exclusief de besparingen die op hulpenergie kunnen worden behaald, wanneer een stekkerloze HR-combi wordt toegepast (zie 4.1.1 onder cv-ketels)

* Het opwekkingsrendement van een toestel voor warmtapwaterbereiding wordt gedefinieerd als het gebruiksrendement van het toestel, waarbij de nuttige warmtelevering direct over het toestel wordt bepaald en waarbij het brandstofverbruik ook de stilstandsverliezen omvat. Het hulpenergiegebruik is in het opwekkingsrendement inbegrepen (zie NEN 5128 § 9.4).


16

Een andere techniek waarmee fossiele brandstof wordt bespaard op tapwaterproductie is de zonneboiler. Uit diverse praktijkmetingen blijkt dat met een zonnecollector op dak (gekoppeld aan een buffervat), gemiddeld ca. 110 m3 aardgas per jaar kan worden bespaard op tapwaterproductie. De extra investeringen voor een dergelijke zonneboiler bedragen voor de bestaande bouw al snel zo’n drie tot vierduizend gulden. Voor de nieuwbouw worden bij seriematige toepassing prijzen verwacht van ca. 2000,-. Toepassing wordt hiermee een stuk aantrekkelijker, echter ook met subsidie blijft de economische haalbaarheid problematisch. De beslissers zullen sterke ecologische motieven moeten hebben, of door wetgeving aangespoord worden om een zonneboiler aan te schaffen. Voor de nieuwbouw wordt verwacht dat de zonneboiler –mede door het overheidsbeleid- een beperkt aandeel zal bemachtigen. In de bestaande woningbouw blijft dit aandeel vooralsnog marginaal. Voor de zonnegascombi, een toestel waarbij de cv-combi wordt gecombineerd met een zonneboiler, ligt de economische haalbaarheid wat gunstiger. Voor dit toestel liggen er mogelijkheden, ook in de bestaande woningbouw. Bij de conceptontwikkeling voor de bestaande bouw anno 2000 wordt echter uitgegaan van de compacte en stekkerloze HRcombi met een verhoogd taprendement die in de keuken wordt geplaatst. Belangrijkste redenen hiervoor is de economische terugverdientijd.

4.1.4 Reiniging. Voor sommige witgoedapparaten wordt nu al een “fuel-switch” – optie aangeboden tegen commercieel acceptabele prijzen. Zo worden gasgestookte wasdrogers aangeboden (Crosslee (Coopra), Miele) voor een meerprijs van enkele honderden guldens. Bij een gasgestookte wasdroger wordt de drooglucht verwarmd door een kleine gasbrander, in plaats van door een elektrisch verwarmingselement. De werking is verder identiek aan de elektrische luchtafvoer droger. Belangrijke voordelen van de gasgestookte wasdroger zijn: 1. De droogtijd is korter, omdat de gasbrander vaak een groter vermogen heeft dan het elektrische verwarmingselement. 2. De gasgestookte wasdroger levert een aanzienlijke besparing op primaire energie en op de energiekosten. De besparingen bedragen bij een gemiddeld gezin ca. 50% op primaire energie, hetgeen neerkomt op 80,- tot 85,- per jaar. (1 kWh = 0,25ct, gezin: 2,35 personen). Zo zijn ook de hot-fill opties voor vaatwasser en wasmachine commercieel interessant. Ze besparen respectievelijk ca. 48% en 25% op primaire energie en vergen geen of slechts een beperkte meerprijs. Bij een hotfill vaatwasser wordt de koudwater aansluiting vervangen door een warmwater aansluiting. Dit warme water is afkomstig van een gasgestookt tapwaterapparaat. De energie die nodig is om het water te verwarmen komt dus niet vanuit de elektrische spiraal die zich in de vaatwasser bevindt maar voor het grootste deel van de tapvoorziening. Dit levert interessante besparingen op primaire energie. Een hotfill wasmachine heeft naast een koudwateraansluiting ook een warmwateraansluiting. Dit warme water is eveneens afkomstig van een gasgestookt tapwaterapparaat. Naast de gangbare aansluitvoorzieningen als stopcontact, afvoer en koudwateraansluiting is er nu dus ook een warmwater aansluiting vereist, komende vanaf een warmtapwatervoorziening. Wanneer de wasmachine en/of vaatwasser in de buurt van een warmwatertappunt wordt geplaatst (badkamer, bijkeuken, keuken) blijven de installatiekosten beperkt.


17

4.2 Gasconcepten voor de bestaande bouw 2000 4.2.1 Bestaande bouw / tussenwoning / 2000 De technisch- en economisch haalbaar geachte opties voor het zichtjaar 2000 worden als volgt toegepast in het gasconcept voor de bestaande tussenwoning: a. Isolatiewaarde & kierdichtheid woning. Deze wordt opgevoerd tot het niveau van de nieuwbouwwoningen uit 1985 (EPK) b. Verwarming: Stekkerloze HR cv-ketel met een opwekkingsrendement van 95% c. Ventilatie: Natuurlijke ventilatie en een enkele kleine afvoerventilator. d. Tapwater: Combitoestel met een hoog opwekkingsrendement op tapwaterproductie (η = 75%) HR-combi verplaatst naar keuken, boven keuken tappunt d. Koken: Gasoven in plaats van elektrische oven e. Reiniging: Hot-fill wasmachine en vaatwasser Gasgestookte wasdroger.

4.2.2 Bestaande bouw / galerijwoning / 2000 Het gasconcept voor de bestaande galerijwoning wijkt alleen af op de functies ‘verwarming’ en ‘tapwater’. Voor wat betreft de overige functies is het concept identiek aan de tussenwoning. Bij de galerijwoning wordt gebruik gemaakt van een centrale voorziening voor verwarming en tapwater. a. Verwarming: Centrale HR ketels in cascade opstelling (cascade vanwege minimalisatie stilstandverliezen) met een opwekkingsrendement van 95%. b. Tapwater: Centrale boiler, optimaal geïsoleerd, en gestookt met behulp van de HR-cascade.

* Het opwekkingsrendement wordt gedefinieerd als het gebruiksrendement van het toestel, waarbij de nuttige warmtelevering direct over het toestel wordt bepaald en waarbij het brandstofverbruik ook de stilstandsverliezen omvat. (zie NEN 5128). Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

18

4.3 Gasconcepten voor de nieuwbouw 2000 4.3.1 Nieuwbouw / tussenwoning / 2000 De technisch- en economisch haalbaar geachte opties voor het zichtjaar 2000 worden als volgt toegepast in het gasconcept voor een nieuwbouw tussenwoning: a. Isolatiewaarde & kierdichtheid woning: Deze wordt opgevoerd tot het niveau van een bouwkundige EPC van 1.0 (Rc = ca. 4,0 en de glaspartijen hebben een isolatiewaarde van tenminste 1,8 [W/m2K]) b. Verwarming: Stekkerloze HR cv-ketel met een opwekkingsrendement van 95% c. Ventilatie: Centrale gebalanceerde ventilatie met warmteterugwinning (η = 90%) c. Tapwater: Gebruik van een zonneboiler . Combitoestel met een hoog opwekkingsrendement op tapwaterproductie (η = 75%) HR-combi verplaatst naar keuken, boven keuken tappunt d. Koken: Gasoven in plaats van elektrische oven e. Reiniging: Hot-fill wasmachine en vaatwasser Gasgestookte wasdroger. 4.3.2 Nieuw bouw / galerijwoning / 2000 Het gasconcept voor de nieuwbouw galerijwoning wijkt alleen af op de functies ‘verwarming’ en ‘tapwater’. Voor wat betreft de overige functies is het concept identiek aan de tussenwoning. Bij de galerijwoning wordt gebruik gemaakt van een centrale voorziening voor verwarming en tapwater. a. Verwarming: Centrale gaswarmtepomp met mini HR cascade als bij- of na-verwarmer (opwekkingsrendement HR-ketel is 95%). b. Tapwater: Centrale boiler, optimaal geïsoleerd, en gestookt met behulp van de gaswarmtepomp en de HR-minicascade.

* Het opwekkingsrendement wordt gedefinieerd als het gebruiksrendement van het toestel, waarbij de nuttige warmtelevering direct over het toestel wordt bepaald en waarbij het brandstofverbruik ook de stilstandsverliezen omvat. (zie NEN 5128). Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

19

4.4 Besparingspotentieel op fossiele brandstof in 2000 4.4.1 Besparingspotentieel gasconcept 2000 in de bestaande bouw. Met de toepassing van het gasconcept zoals omschreven in paragraaf 4.2 kan in de bestaande bouw per tussenwoning een besparing worden gerealiseerd van ca. 15,6 GJ ofwel 16% ten opzichte van de gedefinieerde referentiewoning (zie paragraaf 3.3.1. en 3.3.3). Ten opzichte van het werkelijke gemiddelde energieverbruik in de bestaande bouw (waar de isolatie & kierdichtheid nog niet is verhoogd tot het niveau van 1985) bedraagt de besparing ca. 25,6 GJ ofwel 23%. De te behalen besparing in de bestaande galerijwoning is beduidend minder: 4 GJ ofwel 5%. Belangrijkste reden hiervoor is natuurlijk dat in de referentie galerijwoning wordt uitgegaan van lokale voorzieningen voor verwarming en tapwater, terwijl het gasconcept (vanwege de opzet van het onderzoek) is gerealiseerd met centrale voorzieningen voor verwarming en tapwater. Met dezelfde lokale voorzieningen als toegepast in de tussenwoning zijn dus ook in de bestaande galerijwoning besparingen van ca. 23% haalbaar. Energieverbruik in GJ Referentie Bestaande Tussenwoning GASCONCEPT EPC = 1,36

Vermindering energiebehoefte

Stekkerloze HR-combi η(cv) is > 95% Taptoestel in keuken η (tap) = 75% Gaskookplaat en gasoven Hot-fill wasmachine en Hot-fill vaatwasser Gasgestookte wasdroger Overig (eff. verbetering elektr. app) * Totaal besparingen op energiebehoefte Energiebehoefte referentiewoning met gasconcept Totaal in de woning opgewekte duurzame energie Energieverbruik in GJ fossiel In Referentiewoning met Gasconcept

97,6 EPC= 1,6 Besparingen op fossiel Toepassing duurzaam

Energieverbruik in GJ Referentie Bestaande Galerijwoning GASCONCEPT EPC = 1,64

Vermindering Energiebehoefte

Centrale HR cascade η(cv) is > 95% Centrale tapboiler

5.7

-1.6 Gaskookplaat en gasoven Hot-fill wasmachine en Hot-fill vaatwasser

0.3 1,0 2.2 1.1 15.6 82.0 0.0 82.0

Toepassing duurzaam

1.8

5.3

16%

72.3 EPC = 1,.7 Besparingen op fossiel

Gasgestookte wasdroger Overig (eff. verbetering elektr. app) * Totaal besparingen op Energiebehoefte Energiebehoefte referentiewoning met gasconcept Totaal in de woning opgewekte duurzame energie Energieverbruik in GJ fossiel In Referentiewoning met Gasconcept

0.3 0.1 2.2 1.1 5%

3.9 68.4 0.0 68.4

Het elektriciteitsverbruik in de bestaande referentie tussenwoning is gereduceerd van 3200 kWh tot ca. 1920 kWh (gasconcept). Het gasverbruik is gedaald met ca. 100 m3 van ca. 1900 tot ca. 1800 m3 gas per jaar. In de bestaande galerijwoning is het elektriciteitsgebruik gedaald van 2970 kWh tot ca. 2000 kWh per jaar, het gasverbruik is gestegen van 1270 m3 tot ca. 1395 m3 per jaar. * Voor een uitgebreide toelichting op de berekeningen van het energieverbruik en de besparingen wordt verwezen naar bijlage I van deze studie: “Verantwoording en berekeningen energieverbruiksgegevens woningniveau”. * De in de tabel genoemde besparing onder de titel ‘overig’ (efficiency verbetering elektrische apparaten) is het gevolg van het feit dat in de referentiewoning gebruik wordt gemaakt van elektrische apparaten die qua efficiency het gemiddelde van de nieuw aangeboden toestellen vertegenwoordigen, terwijl bij het gasconcept de marktbeste apparaten worden toegepast. De genoemde energiebesparing (1,1 GJ) wordt grotendeels gerealiseerd door toepassing van de marktbeste elektrische koelkast.


20

4.4.2 Besparingspotentieel gasconcept 2000 in de nieuwbouw. Met de toepassing van het gasconcept zoals omschreven in paragraaf 4.3 kan in de nieuwbouw per tussenwoning een besparing worden gerealiseerd van ca. 29,3 GJ ofwel 39% ten opzichte van de gedefinieerde referentiewoning (zie paragraaf 3.3.2 en 3.3.4). De te behalen besparing in de nieuwbouw galerijwoning bedraagt – uitgaande van centrale voorzieningen voor verwarming en tapwater - 19.5 GJ ofwel 34%. Het aandeel duurzame energie bedraagt respectievelijk 8% en 6%. Energieverbruik in GJ fossiel Referentie Nieuwbouw Tussenwoning GASCONCEPT EPC = 0,62


Verbetering isolatiewaarde en kierdichtheid. Bouwk. EPC=1.0 Stekkerloze HR-combi η(cv) is > 95% Centrale ventilatie +wtw η (wtw) = 90% Taptoestel in keuken + zonneboiler η (tap) = 75% Gaskookplaat en gasoven Hot-fill wasmachine en Hot-fill vaatwasser Gasgestookte wasdroger Overig (eff. verbetering elektr. app) * Totaal besparingen op energiebehoefte Energieverbruik referentiewoning met gasconcept Totaal in woning opgewekte duurzame energie Energieverbruik in GJ fossiel In Referentiewoning met Gasconcept

Totaal besparing op fossiel

75.9 EPC = 1,2 Besparingen op fossiel Toepassing duurzaam

9.6 3.1 1.9 6.2

3.9

0.3 1,0 2.2

GASCONCEPT EPC = 0,58

25.4 50.5 8%

58.1 EPC = 1,2 Besparingen op fossiel


Verbetering isolatiewaarde en kierdichtheid. Bouwk. EPC=1.0 Centrale gaswarmtepomp met HR bijstook Centrale ventilatie +wtw η (wtw) = 90% Centrale tapboiler +GWP bijstook: η (tap) = 90% Gaskookplaat en Gasoven Hot-fill wasmachine en Hot-fill vaatwasser Gasgestookte wasdroger Overig (eff. verbetering elektr. app) * Totaal besparingen op energiebehoefte Energieverbruik referentiewoning met gasconcept

1.1 33%

Energieverbruik in GJ fossiel Referentie Nieuwbouw Galerijwoning

Toepassing duurzaam

6.4 2.3

2.5

1.4 2.3 0.3 0.8 2.2 1.1 29%

16.8 41.3

3.9

6%

46.6

Energieverbruik in GJ fossiel In Referentiewoning met Gasconcept

39% 29.3


2.5

68.4

34 % 19.5

Het elektriciteitsverbruik in de nieuwbouw referentie-tussenwoning is met het gasconcept gereduceerd van 3440 tot ca. 2290 kWh. Het gasverbruik is gedaald van ca. 1230 tot ca. 816 m3 gas per jaar. In de nieuwbouw galerijwoning is het elektriciteits-gebruik gedaald van 3090 kWh tot ca. 2065 kWh per jaar, het gasverbruik is gedaald van 815 m3 tot ca. 615 m3 per jaar. * Voor een uitgebreide toelichting op de berekeningen van het energieverbruik en de besparingen wordt verwezen naar bijlage I van deze studie: “Verantwoording en berekeningen energieverbruiksgegevens woningniveau”. * De in de tabel genoemde besparing onder de titel ‘overig’ (efficiency verbetering elektrische apparaten) is het gevolg van het feit dat in de referentiewoning gebruik wordt gemaakt van elektrische apparaten die qua efficiency het gemiddelde van de nieuw aangeboden toestellen vertegenwoordigen, terwijl bij het gasconcept de marktbeste apparaten worden toegepast. De genoemde energiebesparing (1,1 GJ) wordt grotendeels gerealiseerd door toepassing van de marktbeste elektrische koelkast.


21

5. Gasconcepten en besparingen 2010

5.1 Techniek- en toepassingsontwikkeling In 2010 heeft technieken marktontwikkeling er toe geleid dat de gaswarmtepomp zowel op individueel woningniveau als op blokniveau een substantieel marktaandeel heeft veroverd. Met name in de bestaande bouw, wordt de HR-ketel niet langer vervangen door een nieuw HR-ketel maar door een gasgestookte warmtepomp. De acties rondom EPK hebben er toe geleid dat transmissie en ventilatieverliezen in bestaande woningen zodanig zijn geminimaliseerd en dat er ook in de bestaande woningbouw ventilatie met warmteterugwinning wordt toegepast. Naar verwachting zullen dit voornamelijk lokale ventilatieunits zijn. De toepassing van de warmtepomp maakt indirect gestookte drogers en wasmachines en energetisch interessante optie. Met een verbeterde gasinfrastructuur in de woning wordt ook de toepassing van direct gestookte klein huishoudelijke apparatuur een aantrekkelijk alternatief, wanneer tevens gebruik wordt gemaakt van gasstopcontacten. Ontwikkelingen vanuit de automotive industrie zorgen ervoor dat op blokniveau de brandstofcel geleidelijk aan zal worden toegepast in op elektriciteit-gestuurde mini-wkk systemen, waarmee de distributieverliezen worden geminimaliseerd en het rendement op elektriciteitsopwekking wordt gemaximaliseerd.

5.1.1 Opwekking elektriciteit In de mini-warmtekrachtkoppeling die voor dit zichtjaar is voorzien, wordt gebruik gemaakt van een brandstofcel die het woonblok voorziet van de benodigde elektriciteit met een opwekkingsrendement van ca. 50 – 55%. De daarbij vrijkomende restwarmte wordt direct benut voor verwarming van de centraal opgestelde tapboiler. Het voor de brandstofcel benodigde waterstofgas wordt verkregen vanuit aardgas, dat daartoe door een eveneens centraal opgestelde reformer wordt omgezet in waterstofrijk gas. In de brandstofcel vindt een chemische reactie plaats waarbij dit waterstofgas reageert met de in de lucht aanwezige zuurstof. Het eindproduct is water en bij de chemische reactie komt elektriciteit vrij. Er zijn verschillende typen brandstofcellen in ontwikkeling, maar de grootste kansen zijn weggelegd voor de Solid Polymer Fuel Cell (SPFC). Dit type brandstofcel werkt bij lage temperaturen (80 - 90ºC) en reageert uitermate snel op wisselingen in de krachtvraag. Met pure waterstof zijn rendementen van 55% haalbaarheid. Wanneer waterstofrijk gas wordt gebruikt liggen de rendementen in de buurt van de 45-50%. Nadeel van de SPFC is het feit dat deze gevoelig is voor koolmonoxide; veel ontwikkelingswerk wordt momenteel verricht ter vermindering van deze koolmonoxide-gevoeligheid. Deze ontwikkeling van brandstofcel en reformer wordt momenteel op brede schaal in de automotive industrie uitgevoerd. Door praktisch alle mondiaal opererende automotive concerns (Daimler Benz (met Shell en Ballard), General Motors, Toyota, Ford, Nissan, Honda, etc.) worden ontwikkelingsprojecten uitgevoerd die tot doel hebben de traditionele verbrandingsmotor te vervangen door een combinatie van brandstofreformer, brandstofcel en elektromotoren. In de ontwikkeling van deze reformers en brandstofcellen voor automotive toepassing worden jaarlijks wereldwijd enkele miljarden guldens gestoken door industrie en overheden. In 1997 is er door de nationale overheden in Japan, USA en Europa tezamen ca. 450 miljoen gulden besteed ter ondersteuning van deze ontwikkeling. Sinds de automotive industrie massaal in deze ontwikkeling is gestapt liggen de totale ontwikkelingsbudgetten (overheid + industrie) vele malen hoger. Als spin-off van deze ontwikkeling komt kleinschalige elektriciteitsproductie ook voor de woningbouw binnen handbereik. Verwacht wordt dat rond 2010 de brandstofcel /reformer techniek zover is uitontwikkeld dat mini-wkk in dat jaar een aandeel zal hebben in de markt van de nieuwbouw woningblokken. Omdat de vermogens die voor de automobiel industrie worden ontwikkeld voor zowel reformer als brandstofcel voor het merendeel boven de 50 kW zullen liggen, lijkt toepassing op blokniveau eerder mogelijk dan toepassing op woningniveau. Belangrijkste problemen die nog opgelost moeten worden zijn de levensduur, een optimalisatie van het reform- proces en – product, en de kostprijs. Vanuit de automotive industrie worden bij massaproductie kostprijs-projecties gemaakt van f50,- tot f70,- per kW. , de prijs waarbij de brandstofceltechniek concurrerend wordt met de techniek van de verbrandingsmotor. Dit zou dan gelden voor fuel-cell stacks met vermogens van ca. 50 kW.


22

Natuurlijk zijn er in 2010 meerdere uitvoeringsvormen van de mini-wkk op de markt. Naast de brandstofcel zijn er de gasmotor aangedreven generatoren, de stirlingmotor en de gasturbine aangedreven generatoren. In dit scenario wordt voor de techniek van de brandstofcel gekozen omdat: 1. de projecties voor de kostprijsontwikkeling bij massaproductie er beduidend gunstiger uitzien 2. de elektrische rendementen bij de brandstofcel hoger liggen 3. de PEM brandstofcel snel kan reageren op wisselende krachtvraag, zonder dat dit ten koste gaat van het rendement; de kosten voor buffering kunnen hierdoor worden beperkt. Onderstaande tabel geeft een rekenvoorbeeld van de besparingen die worden gerealiseerd met een op elektriciteitgestuurde mini-wkk op blokniveau, ten opzichte van verschillende rendementen voor separate opwekking (voor het gemak wordt er van uitgegaan dat ook de centraal opgewekte elektriciteit met gas wordt gerealiseerd). Mini-wkk

Gescheiden opwekking

η warmte = 35% η elektr. = 50% Restwarmte in aardgas equivalenten 3.570 m3







Elektriciteitsbehoeft e 50.000 kWh/jaar

Gasverbruik 10.200 m3




Totaal gasverbruik Besparing mini-wkk tov gescheiden opwekking

10.200 m3

17.060 m3

13.950 m3

12.750 m3

40%

27%

20%

Rendementen zijn weergegeven op bovenwaarde De gehanteerde centralerendementen op elektriciteitsproductie (39% en 50%) zijn inclusief distributie-verliezen en overeenkomstig • NEN 5128 § 15.2.

Uit de tabel blijkt dat deze vorm van mini-wkk altijd bespaard ten opzicht van separate opwekking, ook bij een centrale rendement van ηelektr. = 50%, en bij gebruik van een warmtepomp 5.1.2 Ruimteverwarming Gasgestookte warmtepomp Naast de gaswarmtepomp met de grotere vermogens (blokniveau), zijn er sinds 1998 ook ontwikkelingen aan de gang op het gebied van de kleine gaswarmtepompen voor toepassing in individuele woningen. Ook bij deze kleinere warmtepomp is het zo dat de aandrijfenergie kan bestaan uit mechanische energie (verbrandingsmotor) of warmte. In het eerste geval spreken we van een gasgestookte compressie-warmtepomp; in het tweede geval van een gasgestookte absorptiewarmtepomp. Van de absorptie-warmtepomp wordt het meest verwacht omdat bij dit type warmtepomp de benodigde hoeveelheid omgevingswarmte kleiner is, hetgeen de installatie waarmee de omgevingswarmte moet worden gegenereerd vereenvoudigt. Bovendien worden er in een absorptie-warmtepomp nauwelijks bewegende delen toegepast, waardoor het geluidsniveau lager ligt dan bij de gasmotor aangedreven warmtepomp. Dit is een belangrijk aspect wanneer toepassing in de woning wordt overwogen. Ook onderhouds-kosten zullen hierdoor worden beperkt. Omdat het rendement van een warmtepomp instort wanneer deze vaak wordt in- en uitgeschakeld, is het verstandig om een zodanig vermogen voor de warmtepomp te kiezen, dat deze bijna continu kan draaien. De piekvermogens kunnen bijvoorbeeld geleverd worden door een HR-ketel met een beperkt vermogen. In de bij dit onderzoek behorende Cd-rom wordt een “artist-impression” gegeven van een 4 kW diffusie-absorptie-warmtepomp, gecombineerd met een ca. 12 kW HRcombi.


23

De installatie van een diffusie-absorptie-warmtepomp met HR-naverwarmer is vergelijkbaar met een HR-combi ketel. Er moeten aansluitvoorzieningen worden gemaakt voor elektriciteit, gas, koud- en warmwater, aanvoer en retour cv, condensafvoer en een luchttoevoer /rookgasafvoer kanaal. Belangrijk verschil is dat warmtepomp moet zijn verbonden met uit een zogenaamde warmtebron, zoals bodem, lucht, oppervlaktewater of grondwater. Afhankelijk van deze warmtebron moet de warmtepomp dus worden aangesloten op een bodemspiraal, een warmtewisselaar op dak of elders buiten op een zonnige plek. Verschillende constructies zijn hier denkbaar. De ontwikkeling van de gasgestookte warmtepomp is momenteel in volle gang. Verwacht wordt dat rond 2010 dit product een acceptabele penetratiegraad zal hebben, en dan met name in de bestaande bouw, omdat daar de absolute besparingen in geld beduidend hoger zijn dan in de nieuwbouw. In de nieuwbouw zal een verscherpte EPN voor een redelijk marktaandeel moeten zorgen. Een grote Europese fabrikant is in 1999 een fieldtest gestart met enkele tientallen diffusie-absorptie-warmtepompen met HR-naverwarmers in de bestaande woningbouw. Om de prijs op een aantrekkelijk niveau te krijgen, zal de aandacht zal nu worden gericht op de keuze en ontwikkeling van de productie en assemblage -technieken. Ook in Japan en de USA (GAXprogramma) worden omvangrijke ontwikkelingsprojecten uitgevoerd op het gebied van de individuele gaswarmtepomp. Bij een temperatuurniveau van 60°C (aanvoer CV) en een bodemspiraal als warmtebron wordt uitgegaan van een systeemrendement van 140%. Een bestaande woning (EPC niveau 1985) verbruikt jaarlijks 1425 m3 gas voor ruimteverwarming. Met de hier voorgestelde absorptie-warmtepomp verstookt dezelfde woning slechts 925 m3 gas per jaar, een besparing van 500 m3 gas ofwel ca. 17.6 GJ per jaar! Bij een gasprijs van 50ct / m3 en een gewenste terugverdientijd van maximaal ca. 10 jaar, betekent dit dat een absorptie-warmtepomp + 12 kW naverwarmer geïnstalleerd en al maximaal 2500,- meer mag gaan kosten dan een geïnstalleerde HR-combi van ca. 24 kW. De extra besparingen die op tapwaterproductie worden gehaald kunnen de terugverdientijd verder verkorten. De toepassing van een warmtepomp levert weliswaar aanzienlijke energiebesparingen, maar de mogelijkheden voor koelen (airconditioning) komen daarmee ook een stap dichterbij. Verwacht wordt dat de continu stijgende comfort-eisen rond het zichtjaar 2010 ook zullen zorgen voor de introductie van de airconditioningsinstallaties op woningniveau. De energiebesparingen op verwarming kunnen daarmee weer teniet worden gedaan. Echter, als de trend naar koeling zich inderdaad ontwikkelt, kan deze maar beter met behulp van een gasgestookte warmtepomp worden ingevuld. 5.1.3 Ventilatie In 2010 zijn de bestaande woningen nageïsoleerd en kierdicht gemaakt. Bovendien is de problematiek rondom gebrekkige ventilatie en de gevolgen voor het binnenklimaat en de daarin wonende mensen zodanig bekend, dat in de meeste bestaande woningen nieuwe ventilatie-voorzieningen met warmteterugwinning zijn gerealiseerd. In bestaande woningen zijn centrale gebalanceerde ventilatie-systemen niet altijd realiseerbaar of te ingrijpend, vanwege het feit dat nogal forse luchtkokers door het hele huis aangebracht moeten worden. Lokale ventilatie-units met warmteterugwinning zijn dan een goede optie. Een dergelijke lokale unit voert lucht af uit de ruimte waarin hij is geïnstalleerd en vervangt deze door verse buitenlucht. De afgevoerde lucht draagt daarbij de warmte over aan de toegevoerde verse en meestal koudere buitenlucht. Lokale units hebben het grote voordeel, dat lange luchttoevoerleidingen worden voorkomen en het lokale luchttoevoercircuit eenvoudig en goed kan worden gereinigd. Per vertrek kunnen verschillende ventilatie-regelsystemen worden toegepast (timer, luchtvochtigheidsensor, CO2-sensor). De ventilatie-unit moet tegen de binnenwand van een buitengevel worden gemonteerd. Toe- en afvoeropeningen (muurdoorvoer) in de buitenmuur zijn nodig om luchttransport te realiseren. Een stopcontact is nodig om de ventilatoren van stroom te voorzien.


24

Meerdere lokale ventilatie-units zijn sinds 1997 op de markt verkrijgbaar. Met verschillende wtw-rendementen en voor verschillende prijzen. De prijzen variëren van ca. 450,- tot ca. 900,- (excl. installatiekosten). In het gasconcept ‘bestaande woning/2010’ wordt een lokale ventilatie-unit toegepast die is gecombineerd met de radiatoren van het centrale verwarmingssysteem. Deze combinatie van cv-radiator en lokale ventilatie-unit komt niet voort uit de wens, om in deze gasconcepten studie een combinatie te maken met een gasgestookt verwarmingssysteem, maar is het gevolg van de meerwaarde die deze combinatie biedt voor de gebruiker en zijn reeds bestaande cv-installatie. De variant heeft het grote voordeel dat bij koude buitentemperatuur de voorverwarmde ventilatielucht altijd nog wordt naverwarmd door de radiator, en dat de unit onzichtbaar achter de radiator verdwijnt. Door gebruik te maken van de thermische convectie is de ventilatie-efficiency bij deze variant bovendien optimaal. Bij vervanging van de inmiddels meer dan 30-jaar oude radiatoren kan dus tevens de ventilatieproblematiek worden opgelost en kunnen de radiatoren worden gedimensioneerd op systemen met laagwaardige warmte (vanwege gebruik van een gaswarmtepomp). De energiebesparing die hiermee wordt gerealiseerd is direct gerelateerd aan het wtw-rendement en aan de toegepaste regeling. Voor een gemiddelde woning zijn besparingen van ca. 300 - 400 m3 gas (14 GJ) per jaar zijn goed mogelijk; hiervoor zijn ca. 4 a 5 lokale units nodig. Bij een gasprijs van 50ct. betekent dit in geld een besparing van ca. 200,- per jaar. 5.1.4 Tapwater Toepassing van een mini-wkk unit op blokniveau genereert restwarmte. Zoals reeds aangegeven wordt in dit gasconcept voorgesteld om de restwarmte te benutten voor verwarming van een centraal opgestelde tapboiler. Hiervoor is gekozen omdat enerzijds de hoeveelheid vrijkomende restwarmte aardig in de buurt komt van de energie die dagelijks nodig is voor tapwaterproductie. Anderzijds kan op deze manier de restwarmte gedurende het hele jaar worden benut, het geen niet het geval is wanneer de restwarmte voor ruimteverwarming wordt benut. Ten opzichte van de huidige situatie in een nieuwbouw woonblok, levert deze gasgestookte mini- WKK toepassing een besparing van ca. 20% - 25% op de totale primaire energiebehoefte van een gemiddeld gezinshuishouden! Op individueel woningniveau zijn - vanwege de leidingverliezen - voor het zichtjaar 2000 de taptoestellen in de tussenwoning zoveel mogelijk in of nabij de keuken geplaatst. Ook voor het zichtjaar 2010 wordt hiervan uitgegaan. Omdat voor de verwarming wordt uitgegaan van een absorptie gaswarmtepomp in combinatie met een HR-naverwarmer, ligt het voor de hand dit toestel ook geschikt te maken voor tapwaterproductie. De HR-naverwarmer wordt dus een HR-combi naverwarmer. De gaswarmtepomp wordt gebruikt voor het voorverwarmen van het tapwater, de HR-combi verzorgt de benodigde naverwarming. Wordt in 2000 nog uitgegaan van een taprendement van 75%, in 2010 wordt, bij toepassing van de gaswarmtepomp-combi, het taprendement verhoogd tot ca. 90%. Vanwege de afmetingen van het toestel, kan deze niet meer in de keuken worden geplaatst. In de referentie-woning wordt het toestel daarom in een verdiepinghoge en 30 cm. diepe kast geplaatst in de hal. Omdat in de referentie-woning de hal naast de keuken ligt, blijft de leidingafstand van taptoestel tot tappunt in de keuken kleiner dan twee meter. 5.1.5 Reiniging Wanneer voor verwarming gebruik wordt gemaakt van een warmtepomp (η = 140%) wordt het energetisch interessant om ook de wasdroger en wasmachine te voorzien van warmte vanuit de gaswarmtepomp. Beide apparaten moeten daartoe een wijziging ondergaan, waarbij de elektrische verwarmingsspiraal wordt vervangen door een warmtewisselaar waar het cvwater doorheen kan stromen. In opdracht van een aantal Nederlandse energiebedrijven verenigd in EnergieNed, heeft Van Holsteijn en Kemna in 1997/1998 een tiental wasdrogers en wasmachines omgebouwd waarbij de elektrische spiraal is vervangen door een warmwater-voerende warmtewisselaar. In 1998 is hiermee een veldexperiment gestart, waarbij een deel van de omgebouwde witgoedapparaten op stadsverwarming is aangesloten en een ander deel op een cv-installatie. Naar verwachting zal medio 1999 dit veldexperiment worden afgerond en geëvalueerd. De technische haalbaarheid is inmiddels aangetoond en ook commercieel lijkt een dergelijke uitvoering van de witgoedapparaten haalbaar.


25

Naar aanleiding van dit Nederlandse experiment, heeft ook Denemarken (Energy Saving Trust) interesse getoond en zijn er contacten met diverse witgoed-fabrikanten. Naast de gangbare aansluitvoorzieningen (elektriciteit, afvoer) heeft een cv-gestookte wasmachine en wasdroger een aansluiting nodig op de warmtepomp. Bovendien moet er een voorziening worden getroffen voor de aansturing van de warmtebron (eenvoudige aan /uit -schakelaar). Wordt er een ringleiding gebruikt met een constante temperatuur, dan is een dergelijke aansturing niet nodig. Een gemiddeld huishouden (2,35 personen) verbruikt met een nieuwe elektrische wasmachine ca. 203 kWh per jaar en met een nieuwe elektrische wasdroger ca. 480 kWh. Totaal is dit 683 kWh/jaar ofwel 6.5 GJ. Wanneer de cv-installatie gebruik maakt van een gaswarmtepomp, gebruiken cv-gestookte varianten tezamen ca. 3.4 GJ per jaar: een besparing van 3.1 GJ per huishouden per jaar. Dit komt overeen met ca. 330 kWh per jaar (ηelektr.= 39% b.w. incl. distributieverliezen) of 88 m3 gas per jaar. Bij een vierpersoons gezins-huishouden ligt de besparing ongeveer 80% hoger

5.1.6 Klein huishoudelijke apparatuur Een aantal klein huishoudelijke apparaten leent zich uitstekend voor directe gasstook. Bij het koffiezet-apparaat, de waterkoker en de frituurpan bijvoorbeeld, kunnen de elektrische verwarmingselementen worden vervangen door kleine gasbrandertjes. Voor de installatie is een gasaansluiting vereist. Deze gasaansluiting moet bij voorkeur worden gerealiseerd met behulp van een flexibele gasslang, een gasstopcontact en een gasstekker. Bij keukenrenovatie of nieuwbouw kunnen deze voorzieningen worden aangebracht. Dergelijke gasstopcontacten en stekkers worden reeds op de markt aangeboden. Daarnaast wordt onderzocht wat de mogelijkheden zijn, om met extra dunne flexibele leidingen (polyethyleen), verbindingsstukken, stekkerdozen en stekkers een gasinfrastructuur in een huis te realiseren die net zo gemakkelijk is aan te leggen en te gebruiken als de elektrische infrastructuur. Hierbij wordt tevens gedacht aan een verhoging van de gasdruk in de woning, zodat het beschikbare vermogen bij ieder aansluitpunt voldoende groot is. Voor huishoudelijke toepassing zijn genoemde gasgestookte producten niet op de markt verkrijgbaar. In de professionele markt en de ‘leisure’ markt (campingartikelen) worden beperkte ontwikkelingen op dit gebied uitgevoerd. De technische haalbaarheid wordt niet als probleem gezien. Stimuleringsmaatregelen zijn nodig om een dergelijke ontwikkeling voor huishoudelijke toepassing op gang te brengen, en te onderzoeken wat de economische haalbaarheid van deze producten is. Het koffiezetapparaat, de frituurpan en de waterkoker verbruiken jaarlijks 135 kWh. Voor een vierpersoonshuishouden ligt dit ca. 30% hoger. In primaire energie betekent dit ca. 1.3 GJ per jaar (ηelektr.= 39% b.w. incl. distributieverliezen). De gasgestookte varianten verbruiken gezamenlijk in totaal ca. 0.4 GJ primair per jaar. Een besparing van 0.9 GJ per jaar. Dit komt overeen met ca. 95 kWh per jaar of 25 m3 gas per jaar. Het besparingspotentieel op landelijk niveau bedraagt daarmee jaarlijks 150 miljoen m3 gas, 570 miljoen kWh of 5,4 miljoen gigajoule.


26

5.2 Gasconcepten voor de bestaande bouw 2010

5.2.1 Bestaande bouw / tussenwoning / 2010 De technisch- en economisch haalbaar geachte opties voor het zichtjaar 2010 worden als volgt toegepast in het gasconcept voor de bestaande tussenwoning: a. Isolatiewaarde & kierdichtheid woning. Deze wordt opgevoerd tot het niveau van de nieuwbouwwoningen uit 1985 (EPK) b. Verwarming: Gaswarmtepomp met HR bijstook. c. Ventilatie: Lokale ventilatie met warmteterugwinning (ηwtw = 80%). d. Tapwater: Tapwatertoestel nabij keuken,. Tapwater voorverwarmd door gaswarmtepomp (ηtap = 90%) d. Koken: Gaskookplaat Combigasoven i.p.v. elektrische combi oven. e. Reiniging: Hot-fill wasmachine en vaatwasser Gasgestookte wasdroger. f. Klein huishoudelijke apparaten: Gasgestookte koffiezetter, waterkoker en frituurpan (m.b.v. gasstopcontact) 5.2.2 Bestaande bouw / galerijwoning / 2010 Het gasconcept voor de bestaande galerijwoning wijkt alleen af op de functies ‘verwarming’ en ‘tapwater’. Voor wat betreft de overige functies is het concept identiek aan de tussenwoning. Bij de galerijwoning wordt gebruik gemaakt van een centrale voorziening voor verwarming en tapwater. a. Verwarming: Centrale gaswarmtepomp met HR-bijstook (mini-cascade) b. Tapwater: Centrale boiler, optimaal geïsoleerd, en gestookt met behulp van de gaswarmtepomp en de HR-mini-cascade.


27

5.3 Gasconcepten voor de nieuwbouw 2010

5.3.1 Nieuwbouw / tussenwoning / 2010 De technisch- en economisch haalbaar geachte opties voor het zichtjaar 2010 worden als volgt toegepast in het gasconcept voor een nieuwbouw tussenwoning: a. Isolatiewaarde & kierdichtheid woning: Deze wordt opgevoerd tot het niveau van een bouwkundige EPC van 1.0 (Rc = ca. 4,0 en de glaspartijen hebben een isolatiewaarde van tenminste 1,8 [W/m2K] b. Verwarming: Gaswarmtepomp met HR –bijstook. c. Ventilatie: Centrale gebalanceerde ventilatie met wtw (η = 90%) c. Tapwater: Tapwatertoestel nabij keuken: Tapwater voorverwarmd door gaswarmtepomp (ηtap = 90%) d. Koken: Gaskookplaat : Combigasoven in plaats van elektrische combi oven e. Reiniging: Cv-gestookte wasmachine Cv-gestookte droger Hot-fill vaatwasser. f. Klein huishoudelijke apparaten: Gasgestookte koffiezetter, waterkoker en frituurpan (m.b.v. gasstopcontact) 5.3.2 Nieuw bouw / galerijwoning / 2010 Het gasconcept voor de nieuwbouw galerijwoning wijkt alleen af op de functies ‘verwarming’ en ‘tapwater’. Voor wat betreft de overige functies is het concept identiek aan de tussenwoning. Bij de galerijwoning wordt gebruik gemaakt van een centrale voorziening voor verwarming en tapwater. a. Verwarming: Centrale gaswarmtepomp met mini WKK bijstook of na-verwarmer b. Tapwater: Centrale boiler, optimaal geïsoleerd, en gestookt met behulp van de gaswarmtepomp en de Mini-wkk.


28

5.4 Besparingspotentieel op fossiele brandstof in 2010 5.4.1 Besparingspotentieel gasconcept 2010 in de bestaande bouw. Met de toepassing van het gasconcept zoals omschreven in paragraaf 5.2 kan in de bestaande bouw per tussenwoning een besparing worden gerealiseerd van ca. 38,3 GJ ofwel 39% ten opzichte van de gedefinieerde referentiewoning (zie paragraaf 3.3.1. en 3.3.3). Ten opzichte van het werkelijke gemiddelde energieverbruik in de bestaande bouw (waar de isolatie & kierdichtheid nog niet is verhoogd tot het niveau van 1985) bedraagt de besparing ca. 48,3 GJ ofwel 45%. De te behalen besparing in de bestaande galerijwoning bedraagt 24,5 GJ ofwel 34% ten opzichte van de gedefinieerde referentiewoning. In de verschillende woningtypes bedraagt het aandeel duurzame energie 13% respectievelijk 11%. Energieverbruik in GJ Referentie Bestaande Tussenwoning GASCONCEPT EPC = 0,9


Toepassing duurzaam

7.3

9.2

Gaswarmtepomp met HR-bijstook Lokale ventilatie met wtw ηwtw = 80% Taptoestel gecombineerd met GWP nabij keuken ηtap = 90% Gaskookplaat en combigasoven Hot-fill wasmachine en Hot-fill vaatwasser Gasgestookte wasdroger Gasgestookte klein huishoudelijke apparaten Overig (eff. verbetering elektr. app)* Totaal besparingen op energieverbruik ref.woning Energiebehoefte referentie woning met gasconcept Totaal opgewekte duurzame energie Energieverbruik in GJ fossiel In Referentiewoning met Gasconcept Totaal besparing op fossiel

97,6 EPC = 1,6 Besparingen op fossiel

9.8 6.5 0.3 1,2 2.2

38.4


29.2 68.4 13%

9,2



Toepassing duurzaam

5.0

5.8

Centrale gaswarmtepomp met HR-bijstook η(cv) is > 95% Lokale ventilatie met wtw ηwtw = 80% Centrale tapboiler met GWP en HR-bijstook ηtap = 90% Gaskookplaat en gasoven Hot-fill wasmachine en Hot-fill vaatwasser

59.2

1.1

39%


Gasgestookte wasdroger Gasgestookte klein huishoudelijke apparaten Overig (eff. verbetering elektr. app)* Totaal besparingen op energieverbruik ref.woning Energiebehoefte referentie woning met gasconcept Totaal opgewekte duurzame energie Energieverbruik in GJ fossiel In Referentiewoning met Gasconcept

0.8

30%

Energieverbruik in GJ Referentie Bestaande Galerijwoning

7.0 1.5 0.3 0.8 2.2 0.8 1.1 26%

18.7 53.6 11%

5.8

47.8 34 %

24.5

Het elektriciteitsverbruik in de bestaande referentie tussenwoning is gereduceerd van 3200 kWh tot ca. 2250 kWh (gasconcept). Het gasverbruik is gedaald van ca. 1900 tot ca.1335 m3 gas per jaar. In de bestaande galerijwoning is het elektriciteitsgebruik gedaald van 2970 kWh tot ca. 2010 kWh per jaar, het gasverbruik is gedaald van 1270 m3 tot ca. 980 m3 per jaar. * Voor een uitgebreide toelichting op de berekeningen van het energieverbruik en de besparingen wordt verwezen naar bijlage I van deze studie: ”Verantwoording en berekeningen energieverbruiksgegevens woningniveau”. * De in de tabel genoemde besparing onder de titel ‘overig’ (efficiency verbetering elektrische apparaten) is het gevolg van het feit dat in de referentiewoning gebruik wordt gemaakt van elektrische apparaten die qua efficiency het gemiddelde van de nieuw aangeboden toestellen vertegenwoordigen, terwijl bij het gasconcept de marktbeste apparaten worden toegepast. De genoemde energiebesparing (1,1 GJ) wordt grotendeels gerealiseerd door toepassing van de marktbeste elektrische koelkast.


29

5.4.2 Besparingspotentieel gasconcept 2010 in de nieuwbouw. Met de toepassing van het gasconcept zoals omschreven in paragraaf 5.3 kan in de nieuwbouw per tussenwoning een besparing worden gerealiseerd van ca. 36.4 GJ ofwel 48% ten opzichte van de gedefinieerde referentiewoning (zie paragraaf 3.3.2 en 3.3.4). De te behalen besparing in de nieuwbouw galerijwoning bedraagt – uitgaande van centrale voorzieningen voor verwarming en tapwater - 35,5 GJ ofwel 61%. Het aandeel duurzame energie in de energiebehoefte van de woning bedraagt respectievelijk 19% en 25%. Energieverbruik in GJ fossiel Referentie Nieuwbouw Tussenwoning GASCONCEPT EPC = 0,42


Verbetering isolatiewaarde en Kierdichtheid. Bouwk. EPC=1.0 Gaswarmtepomp met HRbijstook η(cv) is > 140% Centrale ventilatie +wtw η (wtw) = 90% Taptoestel nabij keuken, GWPvoorverwarmd η (tap) = 90% Gaskookplaat en Combigasoven Cv-gestookte wasmachine Cv-gestookte wasdroger


Toepassing duurzaam

9.6 2.8

4.4

1.9 7.3 0.3 2.6

Hot-fill vaatwasser Gasgestookte klein huishoudelijke apparaten. Overig (eff. verbetering elektr. app) * 4 m2 PV** Totale besparing op energieverbruik ref.woning Energiebehoefte referentie woning met gasconcept Totaal opgewekte duurzame energie Energieverbruik in GJ fossiel In Referentiewoning met Gasconcept


0.8

1.1 4.8

39.5 36.4


27.2

19%

9.2



Verbetering isolatiewaarde en kierdichtheid. Bouwk. EPC=1.0 Centrale gaswarmtepomp met HR bijstook Centrale ventilatie +wtw η (wtw) = 90% Centrale tapboiler + mini-wkk & GWP bijstook: η (tap) = 90% Gaskookplaat en gasoven Cv-gestookte wasmachine Cv-gestookte wasdroger

4 m2 PV** Totale besparing op energieverbruik ref.woning Energiebehoefte referentie woning met gasconcept Totaal opgewekte duurzame energie Energieverbruik in GJ fossiel In Referentiewoning met Gasconcept

48.7

48%


Toepassing duurzaam

6.4 2.1

2.9

1.4 12.7 0.3 2.6

Hot-fill vaatwasser Gasgestookte klein huishoudelijke apparaten Overig (eff. verbetering elektr. app) *

0.8

36%


0.4 0.8 1.1 4.8 48%

27.8 30.3 25%

7.7

22.6 61 %

35.5

* Voor een uitgebreide toelichting op de berekeningen van het energieverbruik en de besparingen wordt verwezen naar bijlage I van deze studie: ”Verantwoording en berekeningen energieverbruiksgegevens woningniveau”. * De in de tabel genoemde besparing onder de titel ‘overig’ (efficiency verbetering elektrische apparaten) is het gevolg van het feit dat in de referentiewoning gebruik wordt gemaakt van elektrische apparaten die qua efficiency het gemiddelde van de nieuw aangeboden toestellen vertegenwoordigen, terwijl bij het gasconcept de marktbeste apparaten worden toegepast. De genoemde energiebesparing (1,1 GJ) wordt grotendeels gerealiseerd door toepassing van de marktbeste elektrische koelkast. ** De opbrengst van de PV-panelen is gebaseerd op de substitutie van centraal opgewekte elektriciteit met een opwekkingsrendement van 46%e op bw.


30

Het elektriciteitsverbruik in de nieuwbouw referentie-tussenwoning is met het gasconcept gereduceerd van 3440 kWh tot ca. 2310 kWh. Het gasverbruik is gedaald van ca. 1230 tot ca. 760 m3 gas per jaar. In primaire energie is dit een daling van 27 gigajoule ofwel 775 m3 aardgas-equivalenten! In de nieuwbouw galerijwoning is het elektriciteitsgebruik gedaald van 3090 kWh tot ca. 1950 kWh per jaar, het gasverbruik is gedaald van 815 m3 tot ca. 498 m3 per jaar. Aan het woningblok wordt geen elektriciteit meer geleverd. De mini-wkk wekt de in het woonblok benodigde elektriciteit op en gebruikt hiervoor aardgas. We zouden dus voor de galerijwoning ook kunnen zeggen dat de extern toegeleverde elektriciteit is gedaald van 3090 kWh tot 0 kWh per jaar en dat het gasverbruik is gestegen van 815 m3 tot 858 m3 per jaar. In primaire energie is dit een daling van 28 GJ ofwel 792 m3 aardgasequivalenten per jaar !


31

6. Gasconcepten en besparingen 2020

6.1 Techniek- en toepassingsontwikkeling In 2020 heeft technieken marktontwikkeling er toe geleid dat er – naast de toepassingsmogelijkheden op blokniveau - er nu ook goede mogelijkheden liggen voor micro-wkk op woningniveau. Voor alle woningbezitters die tevens over een gasaansluiting beschikken, is het economisch interessant om een van de op de markt aangeboden micro-wkk units aan te schaffen. Verwacht wordt dat een groot deel van de woningbezitters dit anno 2020 al daadwerkelijk zal hebben gedaan. De gaswarmtepomp heeft een nog groter marktaandeel verkregen, en een groot deel van zowel de bestaande als de nieuwbouw woningen zijn voorzien van ventilatie-units of systemen met warmteterugwinning. Naast de gasgestookte huishoudelijke apparaten die met een gasstekker op het gasstopcontact kunnen worden aangesloten, zijn er ook inmiddels enkele “snoerloze” varianten van klein huishoudelijke apparaten op de markt. Navulbare gas- en methanol patronen en miniatuur branders en brandstofcellen vergoten zo het gebruiksgemak van de kleinere energieverbruikende apparaten, waaronder de haardroger en strijkijzer, alsmede de apparaten die met oplaadbare batterijen werken (portable telefoon, portable computer, divers gereedschap, etc.) Bij de keuze voor deze ‘met brandstof gestookte’ varianten van bestaande producten, speelt energiebesparing een ondergeschikte rol. Gebruikscomfort, snelheid en gebruiksduur zijn de redenen waarom een deel van de markt hiervoor zal kiezen. Overeenkomstig het PV-convenant is 2020 naar verwachting ook het jaar, waarin fotovoltaïsche zonne-energie een economisch haalbare techniek is geworden. In de nieuwbouw wordt daarom gebruikgemaakt van zogenaamde PV-daken; in de bestaande bouw worden units van 4 m2 geïnstalleerd. Het overschot aan deze duurzaam opgewekte elektriciteit wordt aan het net geleverd. 6.1.1 Opwekking elektriciteit Micro-warmtekrachtkoppeling is de logische vervolgstap in de trend naar steeds kleinere en efficiëntere energieopwekking. De ultieme wkk-oplossing is er een waarbij op woningniveau elektriciteit wordt opgewekt en de restwarmte het gehele jaar door kan worden benut. Omdat laagwaardige warmte in dit scenario ook met de gaswarmtepomp wordt opgewekt met een veel hoger rendement (ca. 140%), is het energetisch verstandig om de warmteproductie vanuit de micro-wkk unit beperkt blijven tot die welke vrijkomt vanwege de noodzakelijke elektriciteitsopwekking ten behoeve van de functies licht, kracht en besturing. In de “artist-impression” (zie Cd-rom ‘gasconcepten’) is een micro-wkk unit uitgebeeld, die is opgebouwd uit een reformer en een solid polymer (PEM) brandstofcel, gekoppeld aan een voorraadboiler. In de reformer wordt aardgas omgezet in een waterstofrijk gas. Het waterstofgas reageert in de brandstofcel met de in de lucht aanwezige zuurstof, waarbij elektriciteit en water ontstaat. Er zijn verschillende typen brandstofcellen in ontwikkeling, maar de grootste kansen zijn duidelijk weggelegd voor de Solid Polymer Fuel Cell (SPFC). Dit type brandstofcel werkt bij lage temperaturen (80 - 90ºC) en reageert uitermate snel op wisselingen in de krachtvraag. Met pure waterstof zijn rendementen van 55% haalbaarheid. Wanneer waterstofrijk gas wordt gebruikt liggen de rendementen in de buurt van de 45-50%. Meerdere bedrijven werken momenteel aan de ontwikkeling van micro- WKK units. Aan de ene kant zijn daar de gasmotor (en stirling-motor) en gasturbine aangedreven generatoren. Aan de andere kant is er de ontwikkeling van de brandstofcel in combinatie met een brandstofreformer. In dit gasconcepten-scenario is voor de laatste optie gekozen. Ten eerste omdat de projecties voor de kostprijsontwikkeling voor de brandstofcel er gunstiger uitzien (in 2020 fl. 50 – 70,- per kW). Ten tweede omdat de elektrische rendementen hoger liggen dan bij de gasmotoren gasturbine varianten. Ten derde omdat de PEM brandstofcel snel kan reageren op wisselende krachtvraag zonder dat het rendement hier al te zeer onder lijdt. De kosten voor buffering kunnen hierdoor worden beperkt. Momenteel wordt er in de automotive industrie wereldwijd hard gewerkt aan de ontwikkeling van deze PEM-brandsofcel en brandstofreformer. De verwachting is dat in 2005 de eerste brandstofcel aangedreven auto’s commercieel verkrijgbaar zijn. Een spin-off naar de woningbouw-sector ligt voor de hand. De installatie van een micro-wkk tapboiler vereist een gasaansluiting, koud en warmwater aansluiting, een rookgasafvoer en luchttoevoer, en in het geval van de brandstofcel een waterafvoer. Verder zijn er de nodige elektrische converters nodig om woning van de juiste spanning te voorzien.


32

De besparingen die met dit product gerealiseerd kunnen worden zijn aanzienlijk. Een gemiddeld huishouden verbruikt anno 1998 ca. 3300 kWh elektriciteit per jaar en verstookt jaarlijks ca. 400 m3 gas voor warmtapwater. Dit is totaal 45 GJ per jaar (ηelektr.= 39% b.w. incl. distributieverliezen). Met een micro-wkk tapboiler wordt grofweg 675 m3 gas verstookt om dezelfde hoeveelheid elektriciteit op te wekken, maar de voor tapwater benodigde warmte krijgt men er “gratis” bij. In totaal verbruikt de micro-wkk daarmee 23 GJ voor de productie van elektriciteit en tapwater. Een besparing van 22 GJ, ofwel ca. 625 m3 gas per jaar. In geld betekent dit voor de consument een besparing van ongeveer fl. 700,- per jaar (1 kWh = 25ct. 1 m3 gas = 50ct.) Bij een gewenste terugverdientijd van minder dan 10 jaar zou de meerprijs van een micro-wkk tapboiler t.o.v. een ander tapwatertoestel beneden de ca. fl. 7000,- moeten liggen. Bij een lager elektriciteitsverbruik (zoals bij dit gasconcept) en bij een stijgend centrale rendement dalen de absolute besparingen. Onderstaande tabel geeft een rekenvoorbeeld van de besparingen die globaal kunnen worden gerealiseerd met een op elektriciteitgestuurde micro-wkk op woningniveau, ten opzichte van verschillende rendementen voor separate opwekking (voor het gemak wordt er van uitgegaan dat ook de centraal opgewekte elektriciteit met gas wordt gerealiseerd).

Elektriciteitsbehoeft e 3000 kWh/jaar Totaal gasverbruik Besparing microwkk t.o.v. gescheiden opwekking • •

Micro-wkk

Gescheiden opwekking

η warmte = 35% η elektr. = 50% Restwarmte in aardgasequivalenten 215 m3

η tap = 60% * η elektr. = 39%

η tap = 75% η elektr. = 50%

η tap = 90% η elektr. = 50%

Gasverbruik tapwater

Gasverbruik tapwater 257 m3

Gasverbruik tapwater 216 m3

Gasverbruik

613 m3

Gasverbruik elektra* 787 m3



613 m3

1085 m3

870 m3

829 m3

44%

30%

26%

298 m3

rendementen zijn berekend op bovenwaarde. De gehanteerde centralerendementen (30% en 50%) zijn inclusief distributieverliezen en overeenkomstig NEN 5128.

Uit de tabel blijkt dat deze vorm van micro-wkk altijd bespaard ten opzicht van separate opwekking, ook bij een centrale rendement van η elektr. = 50%, en bij hoge taprendementen Alhoewel de automotive industrie stellig verwacht in 2005 de eerste commerciële versies van de reformer /brandstofcel auto’s op de markt te hebben, en hoewel er reeds in 1999 proefprojecten zullen starten, waarbij op woningniveau elektriciteit wordt opgewekt, wordt in deze studie het jaar 2020 aangehouden als het jaar waarin deze techniek een deel van de markt zal hebben veroverd. De geschiedenis leert dat de commerciële toepassing van nieuwe technieken altijd langer op zich laat wachten dan geprognosticeerd.


33

6.1.2 Ruimteverwarming Het marktaandeel van de gaswarmtepomp is verder gestegen en wellicht zijn ook de COP’s nog iets toegenomen. Naast de absorptiewarmtepomp wordt er gewerkt aan de commercialisatie van andere warmtepomp principes, waaronder het principe van de distillatie en omgekeerde distillatie, ofwel omgekeerde rectificatie. De indirect gestookte witgoedapparaten (wasdroger en wasmachine) worden aangesloten met behulp van flexibele kunststof leidingen, water- stopcontacten en –stekkers, die ook door de consument zelf kunnen worden geïnstalleerd. 6.1.3 Ventilatie Alle nieuwbouwwoningen en het meerendeel van de bestaande woningen zijn voorzien van ventilatiesystemen met warmteterugwinning. De wtw-rendementen van de nieuwste producten op dit gebied zijn nog iets toegenomen en de regelingen zijn intelligenter geworden. Met behulp van CO2-sensoren, vochtsensoren, etc. wordt de binnenluchtkwaliteit gemeten. Op basis hiervan worden de luchttoevoer-ventilatoren aangestuurd (Zie ook paragraaf 5.1). 6.1.4 Tapwater Zie paragraaf 6.1.1. Opwekking elektriciteit. Omdat opwekking van elektriciteit het gehele jaar door in de woning plaatsvindt, wordt er ook het gehele jaar door restwarmte opgewekt. Hiervoor moet een nuttige bestemming worden gevonden. Het enige product dat gedurende het gehele jaar door ‘warmte’ nodig heeft is de tapwatervoorziening. Ingeschat wordt dat de relatie tussen tapwaterbehoefte en elektriciteitsbehoefte wel eens een goede zou kunnen zijn. Een groter gezin verbruikt meer elektriciteit, maar ook meer tapwater. Is er niemand in de woning aanwezig, dan beperkt het elektriciteitsverbruik zich tot de 50 – 70W aan stilstandverliezen, waarmee de boiler - voor zover nodig - keurig op temperatuur kan worden gehouden en bij goede isolatiewaarden van de boiler zelfs nog kan worden bijverwarmd. De combinatie van de brandstofcel met een tapboiler is daarmee de optimale wkk-installatie. In de voorraadboiler bevindt zich een spiraal die de restwarmte van de elektriciteitsopwekking aan de boiler overdraagt. Een tweede (elektrische) spiraal is toegevoegd om een eventuele extreme tapvraag te kunnen honoreren. In dat geval stopt de micro-wkk unit zowel de elektrische energie als de restwarmte direct in de boiler. Net als in de voorgaande gasconcepten wordt de micro-wkk tapboiler nabij de keuken geplaatst. De leidingverliezen zijn dan minimaal, evenals de wachttijd bij het meest gebruikte keukentappunt. Een platte torus-vormige boiler zorgt ervoor dat de micro-wkk tapboiler in een verdiepinghoge 35 cm. diepe kast kan worden geplaatst, naast de gaswarmtepomp (zie Cd-rom ‘gasconcepten’) De plaatsing naast de gaswarmtepomp maakt het mogelijk om op daarvoor geschikte tijden, de warmtepomp ook te gebruiken voor verwarming van het tapwater. 6.1.5 Reiniging Een verhoogde penetratie van de warmtepomp zal er tevens voor zorgen dat de toepassing van indirect gestookte witgoed apparatuur toeneemt (zie ook paragraaf 5.1). De indirect gestookte wasdroger en wasmachine zullen hoe langer hoe meer worden aangesloten met behulp van flexibele kunststof leidingen, water- stopcontacten en –stekkers, die ook door de consument zelf kunnen worden geïnstalleerd (Zie ook paragraaf 5.1)


34

6.1.6 Snoerloze (klein huishoudelijke) apparatuur Voor een aantal klein huishoudelijke apparaten (koffiezetapparaat, waterkoker en frituurpan) is het geen probleem dat de benodigde energie wordt verstrekt via snoer en stekker. In diverse gasconcepten zijn deze producten dan ook voorgesteld met gas –snoer en –stopcontact (zie ook paragraaf 5.1). Voor een tweetal apparaten, de haardroger en het strijkijzer, kan het energetische voordeel van gasstook worden aangevuld met een gebruiksvoordeel, door deze apparaten snoerloos uit te voeren. Gedacht kan worden aan de toepassing van (navulbare) gaspatronen of aan de toepassing van miniatuur brandstofcellen in combinatie met navulbare methanolpatronen. De laatste optie is met name interessant voor de haardroger omdat hiervoor naast warmte ook elektrische energie nodig is voor de ventilator. Ook veiligheidsaspecten spreken hier in het voordeel van de miniatuur brandstofcellen. De miniatuur brandstofcellen wordt in de toekomst veel verwacht. Ze zullen naar alle waarschijnlijkheid de oplaadbare batterijen gaan vervangen die nu in een breed scala van draagbare apparaten worden gebruikt (gsm, portable pc, organizer, handgereedschap, radio’s, cd-spelers, walkmans, etc.) Bij de keuze voor deze ‘brandstof-gestookte’ varianten van bestaande producten, speelt energiebesparing een ondergeschikte rol. Gebruikscomfort, snelheid en gebruiksduur zijn de redenen waarom een deel van de markt hiervoor zal kiezen. Momenteel is uitsluitend een strijkijzer beschikbaar. Dit is echter geen stoomstrijkijzer en er wordt gebruik gemaakt van aanstekergas. Dit product voldoet niet aan hedendaagse veiligheid en comfort -eisen. Voor wat betreft de beschikbaarheid van miniatuur brandstofcellen is bekend dat deze recentelijk op de markt beschikbaar zijn gekomen en voor testdoeleinden kunnen worden aangeschaft. Onduidelijk is of er vermogens gerealiseerd kunnen worden die passend zijn voor apparaten als de haardroger en het strijkijzer. Voor zover bekend worden er op dit moment geen ontwikkelingen op het gebied van genoemde twee klein huishoudelijke apparaten uitgevoerd. Stimuleringsmaatregelen zijn nodig om een dergelijke ontwikkeling op gang te brengen. De haardroger is bij een gemiddelde gezinsgrootte van 2,35 personen verantwoordelijk voor een elektriciteitsverbruik van 8,7 kWh per jaar (ofwel 73 MJprimair bij ηel= 39% b.w. inclusief distributiverliezen); het verbruik voor een snoerloze variant met een miniatuur brandstofcel wordt ingeschat op circa 1,1 m³ aardgasequivalent per jaar (=39 MJprimair). Het verbruik voor een 4-persoonshuishouden ligt factor 1,3 hoger. Het strijkijzer is bij een gemiddelde gezinsgrootte van 2,35 personen verantwoordelijk voor een elektriciteitsverbruik van 23,4 kWh per jaar (=196 MJprimair); het verbruik voor een snoerloze variant met een miniatuur brandstofcel wordt ingeschat op circa 3,5 m³ aardgasequivalent per jaar (=123 MJprimair). Het verbruik voor een 4-persoonshuishouden ligt factor 1,8 hoger. De totale besparing voor beide apparaten komt daarmee op circa 270 MJprimair per huishouden per jaar; het landelijk besparingspotentieel bedraagt daarmee 1.6 miljoen GJprimair. 6.1.7 Fotovoltaïsche zonne-energie Overeenkomstig het PV-convenant is 2020 naar verwachting ook het jaar, waarin fotovoltaïsche zonne-energie een economisch haalbare techniek is geworden. In de nieuwbouw wordt daarom gebruikgemaakt van zogenaamde PV-daken; in de bestaande bouw worden units van 4 m2 geïnstalleerd. Het overschot aan deze duurzaam opgewekte elektriciteit wordt aan het net geleverd. In het PV-convenant wordt uitgegaan van de volgende ontwikkeling op het gebied rendement, opbrengst en kosten. jaar

instraling [W/m2]

η [%]

vermogen [Wp/m2]

opbrengst [Wh/Wp]

opbrengst [kWh/m2/jr]

Systeemprijs [fl/Wp]

Kosten [fl/m2]

2000

1000

0.12

120

800

96

11,80

1416,-

2010

1000

0.18

180

800

144

4,30

774,-

2020

1000

0.30

300

800

240

1,60

480,-

Verwacht wordt dat de kosten per m2 in 2020 zullen dalen tot ca. 480,-. De opbrengsten die daarbij worden verwacht liggen in de buurt van de 240 kWh per jaar. Na 10 jaar bedragen de besparingen bij een prijs van 25ct. per kWh. ongeveer fl. 600,. PV is uitermate geschikt voor decentrale toepassing en integratie in de gebouwde omgeving. In een dichtbevolkt land als Nederland heeft PV een enorm potentieel. Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

35

In het algemeen bestaat er bij toepassing van PV een mis-match tussen vraag en aanbod. Inpassing in het net van zeer grote PV-vermogens is daarom geen eenvoudige zaak. Voorlopig zal net-inpassing geen bottleneck zijn omdat de vermogens in absolute termen nog hanteerbaar zijn. De in de tabel aangegeven verbetering in prijs /prestatie -verhouding is alleen mogelijk door gelijktijdige technologie- en marktontwikkeling. Met name met betere productietechnologieën is het mogelijk de kosten te verlagen. Een substantiële verlaging van de kostprijs kan echter alleen worden bereikt met de verdere ontwikkeling van de dunne-filmcel van amorf silicium, polikristallijn silicium of organische cellen . Verwacht wordt dat een dergelijke cel op een termijn van 5 tot 10 jaar gereed zou kunnen zijn voor industriële productie. Andere belangrijke onderzoeksgebieden hebben betrekking op een verlaging van de zogenaamde BOS-kosten en op een verbetering en kostprijsreductie van de benodigde inverters.


36

6.2 Gasconcepten voor de bestaande bouw 2020 6.2.1 Bestaande bouw / tussenwoning / 2020 De technisch- en economisch haalbaar geachte opties voor het zichtjaar 2020 worden als volgt toegepast in het gasconcept voor de bestaande tussenwoning: a. Isolatiewaarde & kierdichtheid woning. Deze wordt opgevoerd tot het niveau van de nieuwbouwwoningen uit 1985 (EPK) b. Verwarming: Gaswarmtepomp met micro wkk-bijstook. c. Ventilatie: Lokale ventilatie met warmteterugwinning (ηwtw = 90%). d. Tapwater: Micro-wkk tapboiler nabij keuken. Tapwater voorverwarmd door gaswarmtepomp (ηtap = 90%) d. Koken: Jet-impingent Gaskookplaat Combigasoven i.p.v. elektrische combi oven. e. Reiniging: Cv-gestookte wasmachine droger Hot-fill vaatwasser. f. Klein huishoudelijke apparaten: Gasgestookte koffiezetter, waterkoker en frituurpan (m.b.v. gasstopcontact) 6.2.2 Bestaande bouw / galerijwoning / 2020 Het gasconcept voor de bestaande galerijwoning wijkt alleen af op de functies ‘verwarming’ en ‘tapwater’. Voor wat betreft de overige functies is het concept identiek aan de tussenwoning. Bij de galerijwoning wordt gebruik gemaakt van een centrale voorziening voor verwarming en tapwater. a. Verwarming: Centrale gaswarmtepomp met mini-wkk bijstook (mini-cascade) b. Tapwater: Centrale tapboiler, optimaal geïsoleerd, en gestookt met behulp van de gaswarmtepomp en de mini-wkk unit.


37

6.3 Gasconcepten voor de nieuwbouw 2020 6.3.1 Nieuwbouw / tussenwoning / 2020 De technisch- en economisch haalbaar geachte opties voor het zichtjaar 2010 worden als volgt toegepast in het gasconcept voor een nieuwbouw tussenwoning: a. Isolatiewaarde & kierdichtheid woning: Deze wordt opgevoerd tot het niveau van een bouwkundige EPC van 1.0 (Rc = ca. 4,0 en de glaspartijen hebben een isolatiewaarde van tenminste 1,8 [W/m2K] b. Verwarming: Gaswarmtepomp met micro-wkk bijstook. c. Ventilatie: Centrale gebalanceerde ventilatie met wtw (η = 90%) c. Tapwater: Micro-wkk tapboiler nabij keuken,. Tapwater voorverwarmd door gaswarmtepomp (ηtap = 90%) d. Koken: Jet-impingent Gaskookplaat Combigasoven in plaats van elektrische combi oven e. Reiniging: Cv-gestookte wasmachine Cv-gestookte droger Hot-fill vaatwasser. f. Klein huishoudelijke apparaten: Gasgestookte koffiezetter, waterkoker en frituurpan (m.b.v. gasstopcontact) g. Snoerloze huishoudelijke apparaten: Haardroger Strijkijzer 6.3.2 Nieuw bouw / galerijwoning / 2020 Het gasconcept voor de nieuwbouw galerijwoning wijkt alleen af op de functies ‘verwarming’ en ‘tapwater’. Voor wat betreft de overige functies is het concept identiek aan de tussenwoning. Bij de galerijwoning wordt gebruik gemaakt van een centrale voorziening voor verwarming a. Verwarming: Centrale gaswarmtepomp met HR-bijstook b. Tapwater: Lokaal opgelost met behulp van de micro-wkk tapboiler, nabij het keukentappunt.


38

6.4 Besparingspotentieel op fossiele brandstof in 2020 6.4.1 Besparingspotentieel gasconcept 2020 in de bestaande bouw. Met de toepassing van het gasconcept zoals omschreven in paragraaf 6.2 kan in de bestaande bouw per tussenwoning een besparing worden gerealiseerd van ca. 58 GJ ofwel 59% ten opzichte van de gedefinieerde referentiewoning (zie paragraaf 3.3.1. en 3.3.3). Ten opzichte van het werkelijke gemiddelde energieverbruik in de bestaande bouw (waar de isolatie & kierdichtheid nog niet is verhoogd tot het niveau van 1985) bedraagt de besparing ca. 68 GJ ofwel 70 %. De te behalen besparing in de bestaande galerijwoning bedraagt 43.2 GJ ofwel 60% ten opzichte van de gedefinieerde referentiewoning. Het aandeel duurzame energie in de totale energiebehoefte van de woning met dit gasconcept is respectievelijk 27% en 30%. Energieverbruik in GJ Referentie Bestaande Tussenwoning GASCONCEPT EPC = 0,62


Toepassing duurzaam

6.9

8.2

Lokale gaswarmtepomp met Micro-wkk bijstook Lokale ventilatie met wtw ηwtw = 90% Micro-wkk tapboiler bij keuken met GWP bijstook (ηtap = 90%) (incl. besparing op elektra) Jet impingent gaskookplaat en combigasoven Cv-gestookte wasmachine Cv-gestookte wasdroger

11.6 18.3 1.0 2.6

Hot-fill vaatwasser Gasgestookte klein huishoudelijke apparaten Overig (eff. verbetering elektr. app)* 4 m2 PV Totaal besparingen op energiebehoefte Energiebehoefte referentiewoning met gasconcept Totaal opgewekte duurzame energie Aan de woning geleverde hoeveelheid duurzaam Energieverbruik in GJ fossiel in Referentiewoning met Gasconcept Totaal besparing op fossiel

97,6 EPC = 1,6 Besparingen op fossiel

0.8

1.1 6.7

39.6 58.0


43.1

14.9 27%

14.9



Toepassing duurzaam

4.8

5.4

Centrale gaswarmtepomp met Mini-wkk bijstook Lokale ventilatie met wtw ηwtw = 90% Centrale mini-wkk tapboiler met GWP bijstook (ηtap = 90%) (incl. besparing op elektra) Jet impingent gaskookplaat en combigasoven Cv-gestookte wasmachine Cv-gestookte wasdroger

4 m2 PV Totaal besparingen op energiebehoefte Energiebehoefte referentiewoning met gasconcept Totaal opgewekte duurzame energie Aan de woning geleverde hoeveelheid duurzaam Energieverbruik in GJ fossiel in Referentiewoning met Gasconcept

54.5

59%


8.4 12.0 1.0 2.6

Hot-fill vaatwasser Gasgestookte klein huishoudelijke apparaten Overig (eff. verbetering elektr. app)*

0.8

44%

Energieverbruik in GJ Referentie Bestaande Galerijwoning

0.4 0.8 1.1 6.7 43%

31.1 41.2 12.1 30%

12.1

29.1 60%

43.2

* Voor een uitgebreide toelichting op de berekingen van het energieverbruik en de besparingen wordt verwezen naar bijlage I van deze studie: “Verantwoording en berekeningen energieverbruiksgegevens woningniveau”. * De in de tabel genoemde besparing onder de titel ‘overig’ (efficiency verbetering elektrische apparaten) is het gevolg van het feit dat in de referentiewoning gebruik wordt gemaakt van elektrische apparaten die qua efficiency het gemiddelde van de nieuw aangeboden toestellen vertegenwoordigen, terwijl bij het gasconcept de marktbeste apparaten worden toegepast. De genoemde energiebesparing (1,1 GJ) wordt grotendeels gerealiseerd door toepassing van de marktbeste elektrische koelkast.


39

Het elektriciteitsverbruik vanuit het openbare net is in de bestaande referentie tussenwoning gereduceerd van 3200 kWh tot 0 kWh (gasconcept). Het gasverbruik is gedaald van ca. 1900 tot ca. 1550 m3 gas per jaar. Met deze 1550 m3 gas wordt tevens de in de woning benodigde 2250 kWh/jaar opgewekt. Op primaire energie wordt er per tussenwoning een besparing behaald van 58 GJ per jaar, hetgeen neerkomt op 1645 m3 aardgas-equivalenten. In de bestaande galerijwoning is de extern toegeleverde elektriciteit eveneens gedaald van 2970 kWh tot 0 per jaar, het gasverbruik is gedaald van 1270 m3 tot ca. 1170 m3 per jaar. Met deze hoeveelheid gas wordt tevens de jaarlijks benodigde 2000 kWh aan elektriciteit opgewekt. Op primaire energie wordt er per tussenwoning een besparing behaald van 43,2 GJ per jaar, hetgeen neerkomt op 1227 m3 aardgas-equivalenten.


40

6.4.2 Besparingspotentieel gasconcept 2020 in de nieuwbouw. Met de toepassing van het gasconcept zoals omschreven in paragraaf 6.3 kan in de nieuwbouw per tussenwoning een besparing worden gerealiseerd van ca. 59.3 GJ ofwel 78% ten opzichte van de gedefinieerde referentiewoning (zie paragraaf 3.3.2 en 3.3.4). De te behalen besparing in de nieuwbouw galerijwoning bedraagt – uitgaande van centrale voorzieningen voor verwarming en een lokale voorziening voor tapwater - 46.4 GJ ofwel 80%. Het aandeel duurzame energie bedraagt in beide concepten bedraagt respectievelijk 53% en 57%. Beide typen woningen leveren bij het voorgestelde gasconcept jaarlijks een overschot aan duurzaam opgewekte elektriciteit aan het net. Energieverbruik in GJ fossiel Referentie Nieuwbouw Tussenwoning 1,2 GASCONCEPT EPC = -0,28

9.6 2.8

4.4

1.9 19.6 1.0 2.6

Hot-fill vaatwasser Gasgestookte klein huishoudelijke apparaten. Snoerloze klein huishoudelijke Apparaten. Overig (eff. verbetering elektr. app) *

Totaal besparing op fossiel Overschot duurzaam (elektriciteit)


EPC =

Besparingen op fossiel Vermindering Toepassing energiebehoefte duurzaam

Verbetering isolatiewaarde en Kierdichtheid. Bouwk. EPC=1.0 Lokale gaswarmtepomp met micro-wkk bijstook. Centrale ventilatie +wtw η (wtw) = 90% Micro-wkk tapboiler bij keuken met GWP bijstook (ηtap = 90%) (incl. besparing op elektra) Jet impingent gaskookplaat Combigasoven Cv-gestookte wasmachine Cv-gestookte wasdroger

20 m2 PV Totaal besparingen op energiebehoefte Energiebehoefte referentiewoning met gasconcept Totaal opgewekte duurzame energie Aan de woning geleverde hoeveelheid duurzaam Energieverbruik in GJ fossiel In Referentiewoning met Gasconcept

75.9

0.8

0.2 1.1 33.6 40.4 35.5 38.0 53%

18.9

16.6 78%

Besparingen op fossiel Vermindering Energiebehoefte

Verbetering isolatiewaarde en kierdichtheid. Bouwk. EPC=1.0 Centrale gaswarmtepomp met HR bijstook Centrale ventilatie +wtw η (wtw) = 90% Micro-wkk tapboiler bij keuken (ηtap = 85%) (incl. besparing op elektra) Jet impingent gaskookplaat Combigasoven Cv-gestookte wasmachine Cv-gestookte wasdroger

59.3 19.1

20 m2 PV Totaal besparingen op energiebehoefte Energiebehoefte referentiewoning met gasconcept Totaal opgewekte duurzame energie Aan de woning geleverde hoeveelheid duurzaam Energieverbruik in GJ fossiel In Referentiewoning met Gasconcept Totaal besparing op fossiel Overschot duurzaam (elektriciteit)

Toepassing duurzaam

6.4 2.3

3.2

1.4 14.6 1.0 2.6

Hot-fill vaatwasser Gasgestookte klein huishoudelijke apparaten Snoerloze klein huishoudelijke Apparaten. Overig (eff. verbetering elektr. app) *

0.8

53%

GASCONCEPT EPC = -0,67

58.1 EPC = 1,2

0.6 0.8 0.2 1.1 33.6 53%

31.0 27.1 36.8 57%

15.4

11.7 80 %

46.4 21.4

* Voor een uitgebreide toelichting op de berekingen van het energieverbruik en de besparingen wordt verwezen naar bijlage I van deze studie: “Verantwoording en berekeningen energieverbruiksgegevens woningniveau”. * De in de tabel genoemde besparing onder de titel ‘overig’ (efficiency verbetering elektrische apparaten) is het gevolg van het feit dat in de referentiewoning gebruik wordt gemaakt van elektrische apparaten die qua efficiency het gemiddelde van de nieuw aangeboden toestellen vertegenwoordigen, terwijl bij het gasconcept de marktbeste apparaten worden toegepast. De genoemde energiebesparing (1,1 GJ) wordt grotendeels gerealiseerd door toepassing van de marktbeste elektrische koelkast. Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

41

Het elektriciteitsverbruik vanuit het openbare net is in de nieuwbouw referentie tussenwoning gereduceerd van 3440 kWh tot 0 kWh (gasconcept). Het gasverbruik is gedaald van ca. 1230 tot ca. 1110 m3 gas per jaar. Met deze 1110 m3 gas wordt tevens de in de woning benodigde 2240 kWh/jaar opgewekt. Op primaire energie wordt er per tussenwoning een besparing behaald van 59.3 GJ per jaar, hetgeen neerkomt op 1685 m3 aardgas-equivalenten. In de nieuwbouw galerijwoning is de extern toegeleverde elektriciteit eveneens gedaald, en wel van 3090 kWh tot 0 per jaar. Het gasverbruik is gedaald van 816 m3 tot ca. 775 m3 per jaar. Met deze hoeveelheid gas wordt tevens de jaarlijks benodigde 1950 kWh aan elektriciteit opgewekt. Op primaire energie wordt er per tussenwoning een besparing behaald van 46,4 GJ per jaar, hetgeen neerkomt op 1318 m3 aardgas-equivalenten.


42

7. Berekeningen energieverbruik op wijkniveau

Op woningen blokniveau zijn de besparingmogelijkheden van de verschillende gasconcepten al uitgebreid aan bod geweest. Voor de volledigheid wordt in dit hoofdstuk een berekening gemaakt van het energieverbruik en CO2 uitstoot op wijkniveau. De berekeningen zijn uitgevoerd door Ecofys volgens de door Ecofys ontwikkelde modellen (zie ook bijlage II). 7.1 Referentie nieuwbouwwijk De standaard nieuwbouwwijk die in deze berekeningen als referentie zal worden aangehouden ziet er als volgt uit: - 60 gestapelde woningen - 340 eengezinswoningen De bebouwingsdichtheid bedraagt 33 woningen per hectare. De energie-infrastructuren die in deze standaard nieuwbouw als referentie zullen dienen voor de drie gasconcepten zijn de volgende: a. Alle woningen hebben en gasaansluiting en een aansluiting op het elektriciteitsnet. De woningen zijn voorzien van individuele HR-combi. De bouwkundige EPC van de woning en het apparatenpakket is als opgegeven in referentie 3 (zie ook paragraaf 3.3) en dus vergelijkbaar met de gasconcepten. b. Alle woningen hebben een aansluiting op het elektriciteitsnet en een aansluiting op een warmtenet, dat afkomstig is van STEG-centrale De bouwkundige EPC van de woning en het apparatenpakket is als opgegeven in referentie 3 (zie ook paragraaf 3.3) en dus vergelijkbaar met de gasconcepten. c. Alle woningen hebben een aansluiting op het elektriciteitsnet en een aansluiting op een warmtenet dat afkomstig is van een of enkele warmtekracht-eenheden in de wijk. De bouwkundige EPC van de woning en het apparatenpakket is als opgegeven in referentie 3 (zie ook paragraaf 3.3) en dus vergelijkbaar met de gasconcepten. Uitgangspunten STEG warmtedistributie De STEG wordt gebouwd als een moderne elektriciteitscentrale met een elektrisch rendement van 54%. De restwarmte is bij normaalbedrijf van een te lage temperatuur om nuttig ingezet te kunnen worden. Door wel bruikbare warmte van een hogere temperatuur uit het systeem te betrekken, daalt het elektrisch rendement. Om dezelfde hoeveelheid elektrisch vermogen te kunnen leveren, moet meer brandstof ingevoerd worden. Deze extra input wordt bijstook genoemd. De biijstook wordt uitgedrukt in de gederfde E-productie gedeeld door de afgetapte W-productie. Deze verhouding ligt op 0,20. Met andere woorden, voor elke gigajoule warmte moet dus 0,2 gigajoule aan elektra worden ingeleverd. In de gebouwde omgeving is de energiebehoefte grofweg als volgt verdeeld: ca. 25% van de energievraag heeft betrekking op elektriciteit en ca. 75% heeft betrekking op (laagwaardige) warmte. Deze verhouding geldt grofweg ook voor geheel Nederland (dus incl. industrie). Het kan dus nooit zo zijn dat alle woningen in Nederland van warmte voorzien kunnen worden via restwarmte van elektriciteitscentrales. De warmtevraag is hiervoor te groot. De besparingen die worden behaald met STEG- warmtedistributie wordt in de regel toeberekend aan de woonwijk die gebruik maakt van dit warmtedistributienet. Helaas onstaat hierdoor wel eens de misvatting dat in iedere woonwijk wkk mogelijk is met besparingen van vergelijkbare omvang. De maximale besparingen die per woning behaald kunnen worden met STEG-warmtedistributie moeten dus eigenlijk berekend worden over het gehele verzorgingsgebied van de elektriciteits-voorziening van de betreffende STEG-centrale. In de berekeningen die Ecofys heeft uitgevoerd zijn de besparingen die worden gerealiseerd met de STEGwarmtedistributie, toeberekend aan de woonwijk die met deze warmtevoorziening is uitgerust.


43

Uitgangspunten warmtekracht op wijkniveau Omdat het in de meeste nieuwbouwwijken niet voor de hand ligt een nieuwe STEG-centrale met grootschalige elektriciteitsproductie en warmtedistributie te bouwen, worden in vinex-nieuwbouwwijken andere wkk-oplossingen overwogen. De bouw van een warmtegestuurde warmtekrachtunit (gasmotor of gasturbine) die op wijkniveau warmte produceert en elektriciteit aan het net levert is de meest voor de hand liggende optie. Het rendement op warmteopwekking van deze WKK bedraagt ca. 50%; het rendement op elektriciteitsopwekking bedraagt ca. 35%. Gedurende het stookseizoen is de WKK unit ingeschakeld en produceert dus warmte voor de betreffende nieuwbouwwijk. De gelijktijdig opgewekte elektriciteit wordt aan het net geleverd en wordt eveneens in de betreffende wijk, of door afnemers buiten de wijk gebruikt. Buiten het stookseizoen wordt de wkk-unit uitgeschakeld. De elektriciteit is nu afkomstig van de conventionele centrales, omdat deze met een hoger rendement elektriciteit opwekken, dan de wkk-unit op wijkniveau. Op deze manier wordt in het stookseizoen een deel van de centraal opgewekte elektriciteit zonder WKK vervangen door middels wkk opgewekte elektriciteit. Dit geeft besparingen op primaire energie. Belangrijk nadeel van deze optie is, dat in principe dubbele productie-capaciteit nodig is, dus ook dubbele investeringen. Dit zal de kWh-prijs onder druk zetten. Een ander nadeel van de toepassing van deze wkk-oplossing in een vinex nieuwbouwwijk is, dat de nieuwbouwwijk pas na enkele jaren zijn volledige omvang zal hebben bereikt, terwijl de wkk installatie al vanaf het begin operationeel moet zijn. Realisatie vereist een gedegen technische en financiële planning. De besparingen van de wkk op wijkniveau nemen af, zowel bij stijgende centrale rendementen als bij stijgende rendementen voor directe warmteopwekking (HR en Gaswarmtepomp).

7.2 Gasconcepten op wijkniveau Het energieverbruik van de hiervoor omschreven referentiewijk a, referentiewijk b en referentiewijk c, wordt afgezet tegen het energieverbruik van eenzelfde wijk die is uitgerust met de verschillende gasconcepten. De gasconcepten zijn hierbij ontdaan van de PV-bijdrage, omdat deze toepassing niet specifiek is voor het gasconcept. PV kan in principe overal worden toegepast. Verder heeft ook de bouwkundige EPC in alle situaties dezelfde waarde, namelijk EPC = 1.0 De volgende berekeningen zijn uitgevoerd: Zichtjaar

Centrale Rendement [%]

Energieverbruik Referentiewijk [GJ]

2000

44

Ref. a

Ref. b

Ref. c

Gasconcept 2000

2010

46

Ref. a

Ref. b

Ref. c

Gasconcept 2010

2020

54

Ref. a

Ref. b

Ref. c

Gasconcept 2020


44

Energieverbruik Wijk met gasconcept [GJ]

7.2.1. Zichtjaar 2000 GJ primair

25000

22416

20994

20000

17382

16342

15000 10000 5000

1376

0

1404

0

1907

873

0

1065

0 Indiv. HR Primair energieverbruik

STEG

WKK-wijk

Duurzame energie

Gasconcept

CO2-uitstoot [ton/jaar]

De wkk-oplossing op wijkniveau verbruikt anno 2000 de minste energie en heeft dus ook de minste CO2-uitstoot. Deze wkk op wijkniveau verbruikt ca. 6% minder dan het gasconcept 2000. Het verschil wordt echter kleiner wanneer bij het gasconcept op blokniveau eveneens individuele oplossingen voor verwarming en tapwater worden gekozen i.p.v. de nu toegepaste centrale oplossing. 7.2.2 Zichtjaar 2010 GJ primair

25000

21944

20207

20000

16512

16248

15000 10000 5000 0

0

1304

Indiv. HR Primair energieverbruik

1273

0

STEG Duurzame energie

0

1699

873

WKK-wijk

1007

Gasconcept

CO2-uitstoot [ton/jr]

In 2010 verbruikt de wijk met het gasconcept net zoveel primaire energie als de referentiewijk met de wkk-infrastructuur.


45

7.2.3 Zichtjaar 2020 GJ primair

25000 20406 17641

20000

17065 13147

15000 10000 5000 0

1145

0 Indiv. HR Primair energieverbruik

988

0 STEG

Duurzame energie

0

1949

956

WKK-wijk

739 Gasconcept

CO2-uitstoot [ton/jaar]

In 2020 zorgt de introductie van de micro-wkk ervoor dat de wijk, die is uitgerust met het gasconcept aanzienlijk (ca. 23%) minder primaire energie verbruikt dan de referentiewijk met de wkk-infrastructuur. Het algehele beeld spreekt voor zich. Op de korte termijn zijn er in vinex-nieuwbouwlocaties besparingen te realiseren met behulp van een wkk-infrastructuur op wijkniveau. Op de middellange en lange termijn zorgt technieken toepassingsontwikkeling ervoor, dat o.a. met micro-wkk (op woningniveau) het energieverbruik nog verder kan dalen. Ook wordt uit deze grafieken duidelijk dat de besparingen, die met behulp van WKK op wijkniveau worden gerealiseerd, afnemen wanneer het centrale rendement toeneemt. Enkele van de in de gasconcepten toegepaste technieken kunnen natuurlijk ook in de referentie-wijken worden toegepast, waardoor ook hier het energieverbruik nog wat kan dalen. De micro WKK op woningniveau zal echter altijd enkele belangrijke energetische voordelen behouden ten opzichte van de warmtegestuurde wkk op wijkniveau; deze zijn: 1. De distributieverliezen en stilstandverliezen zijn afwezig of geminimaliseerd. 2. De opgewekte restwarmte van de micro-wkk tapboiler kan het hele jaar door worden gebruikt, in tegenstelling tot de warmtegestuurde wkk op wijkniveau, die alleen in het stookseizoen operationeel is. 3. De in deze studie voorgestelde micro-wkk tapboiler kan in principe toegepast worden in alle woningen (bestaand en nieuw). Het besparingspotentieel heeft dus betrekking op alle 6 miljoen woningen in Nederland, in tegenstelling tot de wkk op wijkniveau, die bij voorkeur in nieuwbouwwijken wordt toegepast (ca. 100.000 woningen per jaar).


46

8. Consequenties voor flexibiliteit In de afrondingsfase van de onderhavige studie werden door de opdrachtgever vragen gesteld naar gevolgen voor de flexibiliteit van de Nederlandse energiehuishouding op het gebied van brandstofinzet. Hoewel dit geen onderdeel is van de opdracht, wordt hier toch kort een eerste impressie gegeven van de mogelijke gevolgen. Deze impressie zou in een integrale vervolgstudie uiteraard uitgewerkt moeten worden. Als illustratie wordt het DE-scenario van ECN voor 2020 [bron: Nationale Energie-verkenningen 1995-2020, ECN, maart 1998] gebruikt. In bijlage I deel 4 wordt de brandstofinzet en het energieverbruik bij dit scenario vergeleken met een scenario waarbij 40% van de woningen gebruik maakt van gaswarmtepomp, micro-wkk en fuel-switch opties zoals die in de Gasconcepten studie zijn aangegeven. De 40% penetratie is aangehouden als voorzichtige schatting; bij een gerichte ontwikkeling en stimulering zou in 2030-2040 al een penetratie van 70-80% mogelijk zijn. Als referentie is in de bijlage I deel 4 eveneens de situatie in 1995 opgenomen (vlgs. ECN opgave). Het effect van 40% penetratie Gasconcepten ten opzichte van het ECN-scenario is, op de energievraag van huishoudens in 2020: • Reductie van de warmtevraag met ruim 25% (251 PJ i.p.v. 333 PJ) • Ongeveer 25% van de gevraagde “warmte” (gas) (60 PJ) wordt ingezet voor micro-wkk • Reductie van de vraag naar elektriciteit van het openbare net met ruim 50% (54 PJ i.p.v. 112) • Ongeveer 30% van de totale elektriciteitsbehoefte (25 PJ) wordt verzorgd door micro-wkk. op de totale Nederlandse elektriciteitsvraag in 2020: • Besparing van 8% op de totale vraag (382 PJ i.p.v. 415, vergelijk 1995: 315 PJ) • Toename van 10% van het via wkk opgewekte vermogen (251 PJ i.p.v. 226, vergelijk 1995: 86 PJ)* • Vermindering van het conventioneel, centraal vermogen met ruim 40% (68 PJ i.p.v. 126, vergelijk 1995: 180 PJ) Zoals gezegd, kunnen in een evenwichtssituatie (2030-2040) de bovengenoemde besparingsgetallen bijna verdubbeld zijn. Energiebesparing, praktisch in welke vorm dan ook, gaat in eerste instantie altijd ten koste van de flexibiliteit van de bestaande, grootschaligere energieverzorgers. Flexibiliteit is daarbij te zien niet alleen in technologische zin (brandstofinzet), maar ook in economische zin (vastleggen van de koers door hoge investeringen met lange terugverdientijden). Belangrijker is de vraag of er op lange termijn een evenwichtige, duurzame energiehuishouding kan ontstaan, met voldoende flexibiliteit en reserves. In het laatste diagram van bijlage I deel 4 wordt een schets gegeven van een pluriforme energiehuishouding in Nederland met verschillende routes voor de duurzame gas- en elektriciteitsverzorging.

**Hier is sprake van een arbitraire keuze. Omdat de achtergronden van de wkk-projekties van ECN niet bekend zijn, is het ook mogelijk dat door omstandigheden de micro-wkk deels ten koste gaat van de voorspelde wkk en dat toch een kleinere reductie van het conventioneel centraal vermogen optreedt. Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

47

Met name voor de duurzame gasverzorging via SNG (Substitute Natural Gas) wordt de basis gelegd • via import van duurzaam opgewekte waterstof geproduceerd door zon-, wind-, en --beperkt-- waterkracht-centrales in daardoor van nature zeer geschikte gebieden (denk ook aan de globale taakverdeling 1e, 2e en 3e wereld op energiegebied). * • via conversie van waterstof naar het relatief veiligere SNG (=ca. methaan) • via vergassing van biomassa bij voorkeur onder invloed van waterstof, door ECN en anderen aangemerkt als de potentieel grootste duurzame energiebron voor Nederland. • via rioolgassen en andere methaan-winning • via kolenvergassing (niet duurzaam, wel grote voorraden en in deze vorm schoon) • via elektrolyse van water door elektriciteitsbedrijven met elektriciteit die is opgewekt via afvalverbranding, centrale windparken dan wel teruggeleverd wordt door de eindafnemers(zon PV, wind, wkk met bodemwarmte, etc.) • via aardgas als laatste reserve. Over het algemeen zullen fossiele brandstoffen alleen worden ingezet voor nietenergetische toepassingen in de industrie In die zin moeten de huidige voorraden voldoende zijn voor een lange periode. Daarbij kunnen met name de specifieke karakteristieken van de micro-wkk (zie eerste diagram in bijlage 5) ervoor zorgen dat een dergelijk scenario snel en zonder veel investeringen kan ontstaan. Het diagram en de tabellen in de bijlage I deel 4 bevatten uiteraard, zoals iedere voorspelling, veel speculatieve elementen. Hier is alleen getracht een eerste visie te schetsen en een aanzet voor vervolgstudie te geven.

*

Waterstof is de meest compacte gasvormige energiedrager (vergelijk 150 MJ/m³ versus 35 MJ/m³ voor aardgas), en daardoor ideaal geschikt als opslag- en transportmedium voor duurzaam opgewekte elektriciteit in gebieden waar veel energie-aanbod en weinig energie-vraag is: op zee via golf-/wind-energie, in woestijngebieden met PV zonne-energie, in arctische gebieden met veel waterkracht, etc.. Productie van waterstof vindt dan plaats door elektrolyse van water. Duurzame energiewinning van – uiteindelijk-- waterstof in derde wereld landen kan ook helpen bij het totstandbrengen van een meer evenwichtige globale welvaartsverdeling en een voorbeeldfunktie vormen voor energievoorziening van de economie in de zich ontwikkelende gebieden. Nederland, met zijn gematigde zeeklimaat, is in een internationale energie-taakverdeling op termijn eerder geschikt als importeur van duurzame energie, waarbij het zich door de ruime en brede beschikbaarheid van de grondstof (zon/wind) niet snel in een afhankelijkheidssituatie zal bevinden. Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

48

9. Conclusies en aanbevelingen

9.1 Conclusies 1. De onderzochte nieuwe productconcepten voor huishoudelijke gasapparatuur hebben een besparingspotentieel voor het primair energieverbruik van ca. 60% ten opzichte van de gemiddelde huidige woning. 2. Ten opzichte van de efficiënte nieuwbouwwoning (EPC=1,2) is het besparingspotentieel meer dan 40%. 3. Het berekende potentieel per woning kan worden gerealiseerd met concepten die in de periode 2000-2005 technisch marktrijp zijn en in 2005-2020 commercieel volwassen worden. Maximale marktpenetratie kan in 2030-2040 zijn gerealiseerd. Dit alles onder voorwaarden van een stimulerend en doelgericht beleid. 4. In de aanloopperiode tot 2020 zullen een aantal gasconcepten een rol spelen, die onderling concurreren en voor hun specifieke marktsegment ook qua efficiency interessant blijven. Desalniettemin zijn er uiteindelijk een viertal producten c.q. productclusters die een hoofdrol zullen spelen: a. Micro-wkk op basis van de kleine brandstofcel (KB): < 10 kW voor elektriciteitsproductie en met warmtebenutting voor de warmwaterverzorging in de woning). b. Gas Absorptie Warmtepomp (GAWP) voor de ruimteverwarming. c. Fuel –Switch Opties (FSO) voor verschillende, nu elektrische huishoudelijke apparaten (voornamelijk reinigingsapparaten en keuken-apparatuur). d. Gasbesparingsopties (GO), zoals intelligente lokale ventilatie. 5. De Gasconcepten voor de individuele woning zitten de opties voor duurzame energieproductie niet in de weg. Ook zal restwarmtebenutting van grote elektriciteitscentrales en grootschalige wkk in de vorm van stadsverwarming gewoon doorgang kunnen vinden. 6. Ook ten aanzien van de flexibele inzet van energiedragers in Nederland zullen de mogelijkheden eerder toe- dan afnemen, hoewel de vorm van die flexibiliteit een lichtelijk ander karakter zal dragen dan in veel tot nu toe gepubliceerde scenariostudies. 7. Maar met name voor de huidige trend van stadsverwarming vanuit door warmtebehoefte gestuurde wkk-eenheden op stadsen wijkniveau zullen nieuwe technologische ontwikkelingen in combinatie met het bestaande fijnmazige aardgasnet binnen 5 tot 10 jaar alternatieven bieden die • • • •

efficiënter zijn in termen van primair energieverbruik en CO2 uitstoot, goedkoper zijn in termen van operationele kosten en investeringen in de infrastructuur, sneller te implementeren zijn, omdat de adoptie afhankelijk is van de marktwerking bij de consument en niet van grootschalige, centrale voorzieningen, breder toepasbaar zijn, omdat zij niet alleen bij nieuwbouw en renovatie ingezet kunnen worden, maar bij het hele bestaande woningbestand van 6 miljoen woningen.

In de aanloopperiode tot 2010-2020 is de zogenaamde warmtegestuurde “mini-wkk” echter nog steeds wel een energetisch aantrekkelijke optie. Uit dien hoofde zullen zij dan ook een marktaandeel kunnen opbouwen. Daarnaast zullen de nieuwe technieken vooral van invloed zijn op de hoogte van de gasafzet en de omvang van het conventionele (centrale) vermogen van de elektriciteits-opwekking.


49

8. Huishoudelijke elektriciteitsbesparing en een reductie van het totale gevraagde elektrische piekvermogen per woning zijn belangrijk, omdat er –afgezien natuurlijk van het direct verband met de energiebehoefte-- een correlatie is tussen de prijs van de genoemde technieken zoals de brandstofcel en de gasgestookte warmtepomp in guldens en hun capaciteit/ vermogen in kW: Hoe kleiner (minder kW), hoe goedkoper en eerder economisch voor de consument. Daarnaast is handhaving en uitbreiding van de woning-isolatie inspanningen niet in strijd met de hier voorgestelde apparatuur-concepten, die typisch juist beter functioneren bij een laag gevraagd warmte-vermogen (bv. GAWP). 9. De nieuwe concepten scheppen mogelijkheden voor bestaande (bv. GAWP) en nieuwe industrie, alsmede mogelijkheden voor export vanuit een sterke thuismarkt, bij een doelgericht en visionair beleid.

9.2 Aanbevelingen 1. Voor de realisatie van de nieuwe mogelijkheden is het handhaven van de fijnmazige gas-infrastructuur van groot strategisch belang. In die zin verdient het aanbeveling, met name voor nieuwbouwgebieden, in alle gevallen een basisstructuur, bijvoorbeeld op hoofdleidingen-niveau te blijven voorzien. 2. Om de mogelijkheden van lokale productie van duurzame elektriciteit (PV) zo goed mogelijk te kunnen benutten is teruglevering aan het elektriciteitsnet gewenst. De elektriciteitsaansluiting dient derhalve voor iedere woning in stand te worden gehouden, niet alleen als back-up voorziening voor woningen met micro-wkk, maar ook ten behoeve de benutting van het landelijke PV-potentieel. 3. Gasconcepten geeft een visie op mogelijke techniek-ontwikkeling bij gasapparaten in de woningsector voor de periode tot 2020. Dit kan aanleiding zijn voor de opzet van: a. een Aktieprogramma met beleidsmaatregelen b. een Beleidsontwikkelingsprogramma voor verbreding en verdieping van de thema’s 4. Het Aktieprogramma kan bestaan uit a. acties voor kennisoverdracht van de resultaten van deze studie naar actoren in de markt. (energiebedrijven, industrie, etc.). b. acties voor doelgerichte marktontwikkeling voor technieken die marktrijp zijn, gecentreerd rond de in conclusie 4 genoemde thema’s. c. acties voor doelgerichte productontwikkeling voor technieken die in de periode 2000 tot 2005 over economisch geproduceerde basiscomponenten zullen kunnen beschikken. d. acties voor doelgericht onderzoek en ontwikkeling van de basiscomponenten (kleine brandstofcel, absorptiecircuit) al dan niet in EU-verband, inclusief het opzetten van adequate testfaciliteiten voor deze componenten en afgeleide producten. 5. Het Beleidsontwikkelingsprogramma kan bestaan uit: a. Organisatie van een platform van actoren (stuurgroep, werkgroep) om draagvlak te creëren en (de uitkomsten van) het actieprogramma en vervolg-beleidsstudies te volgen. b. Vervolg-beleidsstudies: Technische verdieping in een, overigens door Novem eerder al aangeduide, tweede fase is nuttig als onderbouwing van besparingspotentieel, duidelijkere inventarisatie van nog op te lossen knelpunten en de in Nederland aanwezige knowhow. Deze studie kan ook de eerste stap zijn in het actieprogramma Studie Elektrische en Warmte-Concepten (vergelijkbaar qua vorm met Gasconcepten) voor het ontwikkelen van een evenwichtige visie op de energievoorziening in de woningsector. Studie Update van de Nationale Energie-verkenningen tot 2020, waarbij de in hoofdstuk 8 geschetste impressie verder wordt uitgewerkt in het kader van een onderbouwde visie op de totale Nederlandse energievoorziening


50

6. In te zetten middelen voor het Aktieprogramma zijn: ad a. (kennisoverdracht) verspreiden CD-ROM aan energie-sector, milieubeweging, etc.. opnemen samenvatting (+bestelgegevens) op Novem website Tv-journaal “leader” filmpje maken (vgl. luchthaven in zee of TGV-tracé) op basis van huidige modellering in Gasconcepten, persbericht, e.e.a. evt. in samenhang met verschijnen beleidsnota Gasunie voorlichtingsactiviteiten ad b. -

(marktontwikkeling) Afhankelijk van het stadium waarin zich de concepten bevinden moet een evenwichtig pakket van maatregelen worden samengesteld, te kiezen uit bv. product-subsidies (GAWP/FSO/GO 2000) consumentenvoorlichting (GAWP/FSO/GO 2000) technology procurement (GO/GAWP 2001, KB 2004) industrie-ontwikkeling (gerichte startsubsidies voor oprichten nationale industrie, dan wel gericht vestigingsbeleid bij vooraanstaande buitenlandse industrie die een vestiging in de EU willen)

ad c.

(productontwikkeling) Doelstelling: Van lab via nulserie naar massaproduct. (Actoren: VHK, ECN, Gastec, TNO, etc.; in eindstadium: industrie)

-

Meerjaren-programma ontwikkeling brandstofcel-toepassingen; deelonderwerpen: warmwaterboiler, combiproducten (met GAWP en HR als booster) Meerjaren-programma doorontwikkeling GAWP; deelonderwerp bv. kostprijs- en technische optimalisatie absorptie-circuit. Meerjaren-programma Fuel-Switch opties (door)ontwikkeling; deelonderwerpen droger /wasmachine, klein huishoudelijk. Meerjaren-programma Gasbesparingsopties (door)ontwikkeling; deelonderwerp: intelligente lokale ventilatie units e.d.

-

Elk meerjarenprogramma is in principe een rechtlijnig proces waarin de volgende stadia zijn te onderscheiden: analyse en programma van eisen (rapport), voorontwikkeling (deelmodellen, mock-ups, concepten) ontwikkeling (maatschetsen, eerste prototypes) engineering (toeleveranciers, kostprijsberekeningen, technische tekeningen (CAD files), prototypes, testrapport) technische veldtests (met prototypes of een deel van de nulserie, test/meetrapporten), meestal bij bedrijfsmedewerkers. [parallel: Productie-ontwikkeling] nulserie en grootschaligere tests bij consumenten [parallel: Marketingontwikkeling] productie/ marktintroductie ad d.

(onderzoek) Doelstelling: Toegepast onderzoek voor oplossing knelpunten en productontwikkeling (voor massaproductie) van componenten, alsmede het opzetten van testfaciliteiten en procedures (CEN-werk e.d.) voor de componenten. Mogelijke onderwerpen:

-

Kleine brandstofcel <10 kW Reformers (conversie fossiel naar waterstof) Absorptie-circuit (voor toepassing in GAWP) Navulbare aardgas-patronen (vulinstallatie) Deze en aanverwante onderwerpen zijn bij uitstek geschikt voor een combinatie van een nationale aanpak en een internationale aanpak, bijvoorbeeld in het kader van het EU 5tht Framework Program.


51

10. Bronvermelding

10.1 Algemeen Energie- en Milieuspectrum, maart 1998. Het huis van de nabije toekomst (dr. W. Gilijamse, H. Kaan, ECN) Energy and Buildings 24, 1996. Impac of appliance efficiency and fuel substitution on residential end-use energy consumption in Canada. (V. Ismet Ugursal, Alan S. Fung, Dep. Of Mechanical Engineerig, Techical University of Nova Scotia, Halifax, NS, Canada). http://www.eia.doe.gov/oiaf/aeo96/resident.html Residential Demand Van Holsteijn en Kemna, 1993. ‘E-scenario, een middellange termijn concept voor 80% elektriciteitsbesparing in het Nederlandse gezinshuishouden. Gas, juni 1997. Bouwregelgeving beperkt de toepassing van gastoestellen (drs. A.W.E. de Boer). The Japan Gas Association (JGA). Greater role of natural gas in cooling and heating: contribution to the environmental and energy conservation (dr. Koza Ueda, executive vice president, Osaka Gas Co., Ltd.) Ministerie van Economische Zaken, 1996. Derde Energienota. Ministerie van Economische Zaken, april 1998. Energiebesparingsnota. ECN-Beleidsstudies, maart 1998. Nationale Energie Verkenningen 1995 – 2020. Energie- en Milieuspectrum, november 1997. Eerst voorkomen, dan genezen (dr. W. Gilijamse, ir. C. Zydeveld). Gasunie Research, mei 1998. Natutal Gas in the House of Tomorrow (W.v. Gemert, P. Bartholomeus, GERG) Gas, oktober 1997. Duurzame energiebronnen in kaart (dr. E.A. Polman, gastec). Energie- en Milieusprectrum, mei 1997. Duurzame energie wordt big business, maar is het nog niet (R.d. Vos). http://www.dpie.gov.au/info Biomass newsletter, july 1997. Universiteit Utrecht, Vakgroep Natuurwetenschap en samenleving, december 1994. Duurzaem warmtevoorziening: systeemstudie van technologische opties voor de warmte-infrastruktuur (M.E. Ossebaard, M.T.van Wees, A.J.M.van Wijk). CE Delft, 1998. EPL-Energie Prestatie op Locatie. 10.2 Verwarming Productdocumentatie ISH 1997. Productdocumentatie VSK 1998. ISSO Publicatie 38, Handboek Warmtepompen, januari 1996. http://www.ornl.gov/ONRLReview/rev28_2/text/gas.htm New Gas-fired Heat Pump Technologies Help Chill Greenhouse Effect (B. Cabage). Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

52

http://www.ornl.gov/ORNL/Energy_Eff/Success/GAXhacts.html Tecnology Development; National Gax Program. http://www.itd.anl.gov/foothold/econ.html CRADA partner sets world record for heat pump performance. http://www.battelle.org/commercial/ntrgas.html Natural Gas Heat Pump http://www.osakagas.co.jp/kankyo/Pages/English/Ti-e.htm Reducing NOx emissions http://kuchosys.sanyo.co.jp/eng/product2.html Sanyo Assures Comprehensive Air Conditioning Technology. http://www.yamaha-motor.co.jp/ghp/pp5a50.html Gas Heat Pump http://www.eren.doe.gov/buildings/consumer_information/heatpump/pumpabout.html About Heat Pump Efficiency, updated February 12, 1998 http://www.eren.doe.gov/buildings/building_equipment/heat_pump.htm Office of Buildings Equipment; Heat Pump & Desiccant Technology Program, updated 7 April 1998 http://www.york.com/north-america/upg/products/heatpump/triathlon.html Residential Heat Pumps Transaction of the ASME, Volume 115, december 1993. Environmental and Energy Efficiency Evaluation of Residential Gas and Heat Pump Heating (Prof. A.R. Ganji, Division of Engineering, San Francisco State University) Energie- en Milieuspectrum, juli 1997. Absorptiewarmtepompen rijp om cv-ketels te vervangen (uit IEA Heat Pump Centre Newsletter, januari 1997). Techneco Energiesystemen. Brochure “ Warmtepompen”. ASHRAE Transactions: Symposia. Residential Gas Heatpump Assesment: a market-based approach (P.J. Hughes, P.E., Member ASHRAE) Energietechniek, januari 1998. Warmtepomp laat op zich wachten (P.M.G. Bartholomeus, U.R. Huisman, S.W.F. Omta, RUG) Energie- en Milieuspectrum, april 1996. Elektrische warmtepomp gaat HR-ketel verdringen in nieuwbouwwoningen (P. Voorter). Gas, april 1998. Nieuw onderzoek gasgestookte warmtepomp (R. Knoppers) Zonneboilers, Stand van zaken begin 1998, maart 1998. ISBN:90-75780-03-6 Energie- en Milieuspectrum, februari 1996. Lagere watertemperaturen bij verwarming spaart energie Gas, april 1996. Vooral middelgrote warmtepompen gooien hoge ogen (Ing. C. Jansen, Gastec) Energie- en Milieuspectrum, augustus 1997. De beste warmtepomp is nog niet goedkoop genoeg (drs. M. Philippens) Energie- en milieuspectrum, september 1997. Liever warmte pompen dan koppelen aan kracht (dhr. W. Wiemer, Stork Ketels). Gas, oktober 1998. Onderzoek moet knelpunten vóór introductie opheffen (drs.ing. Bartholomeus, EnergieNed). Gas, juni 1998. Prototype ‘stekkerloze HR-ketel’ functioneert (Ing. T.J. Helmerhorst, ir. G. van Pijkeren). Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

53

Gas, augustus 1998. Zonnegascombi overtuigt gebruikers (Ing. J. de Graaf, ing. J. Overdiep). http://www.fiz-karlsruhe.de/peu/izw Waermepumpe, energiesparung und umweltschutz. http://www.tokyo-gas.co.jp/techno Residential Gas Engine-Driven Heat Pumps.

10.3 Ventilatie Productdocumentatie ISH 1997. Productdocumentatie VSK 1998. Novem, december 1995. Inventarisatie van ventilatiesystemen voor energie-efficiente woningen (ir. P. Op ’t Veld, CaubergHuygen R.I.) Fourth Indoor Air Quality Conference, june 1996, Cambridge. Uitgave Stichting HR Ventilatie. HR Ventilatie, gezond binnenmilieu en energiebesparing door gebalanceerde ventilatie. Van Holsteijn en Kemna, 1995. Ventilation in houses: Standardization Aspects. Landbouw Hogeschool Wageningen, 1985. Air pollution in Dutch homes (Erik Lebret). TNO- gezondheidsonderzoek, 1993. Gezondheidsproblemen en het binnenmilieu in woningen (J.v. Dongen, A. Steenbekkers). ACEEE, 1989. Residential Indoor Air Quality & Energy Efficiciency (Peter du Pont, John Morrill). Diverse internationale ventilatie normen GGD/GSO, 1996. Binnenmilieu-Luchtweg Onderzoek EUR 16367 en, report No. 17, 1996. Indoor Air Quality and the Use of Energy in Buildings. LBL, summer 1998. A Survey: Indoor Air Quality in Schools. 10.4 Tapwaterproductie Productdocumentatie ISH 1997. Productdocumentatie VSK 1998. Energie- en Milieuspectrum, november 1997 Warmwatertoestel in of nabij keuken plaatsen. http://ralenti.co.nz/rinnai Rinnai hot water systems. -


54

10.5 Elektriciteitsproductie Productdocumentatie Nationale Uitvoerdersbijeenkomst NOZ-PV 1998. Energie- en Milieuspectrum, november 1997. Eerste organische zonnecel op plastic film. PV-convenant, april 1997. N.V. Nederlandse Gasunie, juni 1997. Micro-CHP knocking on the door. http://www.eva.wsr.ac.at/opet/fcstrategy.htm A Fuel cell research, development and demonstration strategy for fuel cell technology up to 2005. Hydrogen & Fuel Cell Letter (volumes 1998 en 1999). Appliance manufacturer, june 1998. Small Power Package Holds Big Promise (Victor D. Chase). http://www.nrcan.gc.ca/es/etb/cetc/facts/cetc02jb.htm CANMET Energy Technology Centre: Fuel Cells. http://www.calstart.org CALSTART News Notes. http://194.178.172.86/newsdesk/nw397_04.htm Hydrogen fuel cells – An innovation for the 21st century. Energy Engineering, volume 94, No.2 1997. Fuel Cell System Technologies and Application Issues (Clint D. Christenson, Oklahoma State University Stillwater). Journal of Power Sources 61, 1996. Fuel Cell co-generation: the future of co-generation (Ton van der Does, projectburo W/K) Journal of Power Sources 61, 1996. The changing nature of the power generatin market – does it create opportunities for fuel cells ? (C.T. Cragg, Energy Economist). The Electrochemical Society, Fall 1997. Is a Fuel Cell in Your Futute ? (Thomas F. Fuller). Gas, augustus 1998. Brandstofcel als wk-centrale (B. Vermeer). http://www.gate.net/~h2_ep Energy partners’ fuel cell introduction. http://www.denora.it PEM (Polymer Electrolyte Membrane) Fuel Cells http://www.ttcorp.com/fccg The entry market for fuel cells. http://www.ecn.nl/unit_fb/fuelcell Brandstofcellen; De taak van ECN. http://www.fuelcells.org http://www.ballard.com http://www.pnl.gov/fta Natural Gas Fuel Cells Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

55

Cogen Nederland. Diverse brochures. http://www.energy.rochester.edu/cogen_europe “ Decentralised Cogeneration and The Climate Change Challenge “(october 1997). “ A community strategy to promote combined heat and power and to dismantle barriers to its development” (october 1997) Journal of Power Sources, 49, 1994. Competing power generation technologies for the 21st century (G.K. Troost, Brandstofcel Nederland BV). http://www.dwv-info.de Wasserstof-Spiegel, Neues von Wasserstof und Brennstoffzelle. 10.6 Kookapparatuur Productdocumentatie Domotechnica 1997 en 1999. Gas, januari 1997. Katalytische kokplaat biedt comfortt zonder emissies (H. Ikink). http://www.osama.com Best Quality Kitchenware Van Holsteijn en Kemna, 1995. State-of-the-art wit- en bruingoed. Van Holsteijn en Kemna, 1996. Energieverbruik van kooktoestellen. Van Holsteijn en Kemna, 1997. Strategiebepaling voor het stimuleren van energie-efficient koken. TU Delft, 1998. Kooktoestellen vergeleken op energie-efficientie en milieu-effecten (dr.ir. Remmerswaal e.a.). Applied Energy 39, 1991. Improving the Thermal Performances of Domestic Electric Ovens (C. Scarisbrick e.a.). Test, juni 1996. Gasherde, schnell, sicher und preiswert http://www.gri.org/pub/abstracts Advanced Four-Burner Cooktop. Save Study on Ovens, september 1998. Interim Report for Task 3: Technical Analysis of Design Options (B.M. Shaughnessy e.o.). International Gas Research Conference 1983. Energy Conservation Aspects of Cooking Appliances (J. Flood, T. Enga). 10.7 Witgoed Productdocumentatie Domotechnica 1997 en 1999. http://www.ges.ca/images Propane Gas Operated Refrigerators. GEA, june 1995. Long-term efficiency Targets, Technical and Economical Analyses (Volume III). Van Holsteijn en Kemna, 1995. State-of-the-art wit- en bruingoed. Van Holsteijn en Kemna, 1994. Stadsverwarmingskeueken, technische en economische haalbaarheidsstudie Erdgas, 1996. Warmwasser aus dem Gasgeraet fuer Spuelautomat und Waschmaschine. Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

56

10.8 Klein huishoudelijke apparatuur Productdocumentatie Domotechnica 1997 en 1999. Gas, augustus 1997. Hr-friteuse klaar voor de opmars (Ing. J. Heimeriks, Gastec). http://www.sciencedaily.com Scientist Creates Tiny Fuel Cell For Portable Electronics (january 1998). http://www.ise.fhg.de/Press_Info/PI298.html Fraunhofer ISE presents a new development: Notebook operates for ten hours on a fuel cell. 10.9 Infrastructuur (woning /blok /wijk -niveau) Productdocumentatie ISH 1997. Productdocumentatie VSK 1998. Algemene Energieraad, juli 1997. Optimale Lokale Energievoorziening, advies aan de minister van economische zaken. Energie- en Milieuspectrum, februari 1998. EPL, de energiemaatlat voor nieuwbouwwijken (F. Rooijers, L. Boels, e.a.) Energie- en Milieuspectrum, oktober 1997. Energieprestatienorm voor bestaande bouw (EPB) ontwikkeld. Gas, april 1996. Na wk-kwantiteit komt wk-kwaliteit (B. Holwerda). Cogen projects, 1997. Warmtedistributie inde woningbouw. AES-Vol.36, Proceedings of the ASME 1996. Exergy-economics of a district heating system (R. Cornelissen, G. Hirs e.a.) http://www.eu-dhc.org/dhc District Energy. Energietechniek, september 1998. Zonnige toekomst met gelijkstroom ? (ir. J. Pellis, ir. P. v.d. Rijt). Energie- en Milieusprectrum, december 1995. Verschillend gedacht over rentabiliteit warmtedistributie (ir. P. Voorter). http://www.popsi.com/content/hometech/news New Outlet: It’s a Gas http://www.aga.com/gio/ag6csst.html A More Flexible Attitude http://www.uniongashk.com/geengbcmain1.htm Built-in Safety Fuel Gas Cock. http://www.permapipe.com/lowtemp Low temperature piping systems. http://www.krausind.mb.ca Compressed Natural Gas Dispensers. Fuelmaker, januari 1993. Voortuig Tank Installatie (voor compressed natural gas), installatie en service handleiding. Brochures KZ, Gas Uit Stopcontact (handleiding). Gasconcepten | VHK for NOVEM | Eindrapportage| 10-05-1999

57

Brochures Rinnai, Gasstopcontacten. Gas, januari 1998. Toekomst voor hogedruk binnenleidingen en brandstofcellen (A. d. Boer). 10.10 Divers Novem, juni 1997. EPC = 1,0 en lager in de woningbouw. Stichting Research Rationalisatie Bouw, mei 1997. Invloed EPN op ontwerp en bouwkosten. BEK en BAK energieverbruiksgegevens. NNI, februari 1998. Ontwerp NEN 5128, Energieprestatie van woningen en woongebouwen. -


58

GASCONCEPTEN. voor de zichtjaren. Een toekomstvisie op energiebesparingsmogelijkheden in de woningbouw, gebaseerd op gastoepassingen

Recommend Documents