Prof. dr. ir. Andy van den Dobbelsteen Leerstoel Climate Design & Sustainability Onderzoeksgroep Green Building Innovation Afdeling Architectural Engineering + Technology Faculteit Bouwkunde, TU Delft, Nederland
Klaar voor de klimaat- en energiecrisis? Werken aan veerkrachtige steden
Het Deense eiland Samsø
Windturbines op land en op zee
1
zelfvoorzienend
Het Deense eiland Samsø
High-tech stro-oven voor warmtenet
Samsø Energieakademi
Zonnecentrale voor warmtenet
Windturbines op land en op zee
Waarom is dit relevant? Lessen van 2 belangrijke mensen voor mij
We zijn verantwoordelijk voor de aarde Neem niets als vanzelfsprekend de toekomst is altijd onzeker De toekomst maken wij zelf!
Jan Emmen (1910-1998) + Adele Weisser (1910-2002)
2
Toekomstige beperkingen voor de stad Toekomst
wees voorbereid op extreme weersomstandigheden A. Klimaatverandering B. Schaarste van bronnen gebruik materialen uit de circulaire economie C. Uitputting van fossiele energie wordt onafhankelijk van fossiele bronnen
crisis, crisis, crisi, crisem, crise crises, crisium, crisibus, crises, crisibus* Klimaatcrisis Energiecrisis Materialencrisis Voedselcrisis Financiele crisis en zijn vele subcrises Bouwcrisis Kantorencrisis …
*[Vrij naar Jacques Brel]
3
Steden > 50% van de wereldbevolking 75% van alle verontreiniging Engagement voor verandering [Ryan 2012]
Haperende toevoer van Voedsel Water Materialen/producten Energie
Er is niet één zelfvoorzienende stad!
Sao Paulo, 27 June 2012
Den Haag – beoogde energiemixen 2040
Warmte
Elektriciteit
RESTWARMTE GEOTHERMIE
OVERIG
GROEN GAS VAN BUITEN
TOEKOMSTIGE INNOVATIE
BIO-WKK BIOVERGISTING BIO-WKK
HAAGSE WIND OP ZEE
OVERIG
ZONNEPANELEN WKK
TOEKOMSTIGE INNOVATIE GROENE STROOM VAN BUITEN DE STAD
4
Een stad is als een darmstelsel.
Een stad is als een darmstelsel. Wat als ze niet meer wordt gevoed?
5
Onderbroken centrale energielevering Black-out krachtcentrale, New York
Vliegtuig vliegt in hoogspanningsleiding
Poetin sluit Ukraine af van gastoevoer
Terroristen vallen waterkrachtcentrale aan
Melt-down Fukushima na tsunami
De golfoorlogen…
+ marktprijsmechanismes
Werken aan veerkrachtige steden
Robuustheid Incasseringsvermogen Herstellend vermogen Adaptatief vermogen + Anticipatie
6
Model voor energetische veerkracht usage patterns
urban energy system
generation elsew here
generation elsew here
regional generation
generation in the city
reuse exchange cascade store
discharge elsew here
regional exchange
energy saving in the city
city region
discharge elsew here
0. Ken uw cijfers energy usage patterns
0 urban energy system
city region
7
Ken uw klimaat
Ken uw klimaat en respecteer localiteit
8
Start met uw energieboekhouding!
13%
Start met uw energieboekhouding!
13% 99%
9
Ken uw energiecijfers
(in dit geval van Nederland)
Gemiddelde woning Warmte: 1500 m3 gas = 13,2 MWhthermisch ≡ 13,2 MWhprimair Warmtepomp (omgevingswarmte, COP=3) 4,4 MWhelektrisch ≡ 9,7 MWhprimair Elektriciteit: 3500 kWh = 3,5 MWhelektrisch ≡ 7,7 MWhprimair Totaal: 20,9 MWhprimair Totaal all-electric: 7,9 MWhelektrisch (of 17,6 MWhprimair als we fossiel blijven) Gemiddelde mobiliteit Auto: 13.300 km (8 l/100 km) 1064 l diesel/benzine 36,7 GJ ≡ 10,2 MWhprimair Elektromotor 4 x zo efficiënt 2,5 MWhelektrisch ≡ 5,5 MWhprimair Trein en ander OV: pro memorem Totale vraag van een huishouden: 31,1 MWhprimair Totale vraag all-electric: 10,4 MWhelektrisch (of 23,1 MWhprimair als we fossiel blijven)
Onthoud dit ‘budget’ van 10 MWh…
Ken uw energiecijfers
(in dit geval van Nederland)
Gemiddelde woning Warmte: 1500 m3 gas = 13,2 MWhthermisch ≡ 13,2 MWhprimair Warmtepomp (omgevingswarmte, COP=3) 4,4 MWhelektrisch ≡ 9,7 MWhprimair Elektriciteit: 3500 kWh = 3,5 MWhelektrisch ≡ 7,7 MWhprimair Totaal: 20,9 MWhprimair Totaal all-electric: 7,9 MWhelektrisch (of 17,6 MWhprimair als we fossiel blijven) Gemiddelde mobiliteit Auto: 13.300 km (8 l/100 km) 1064 l diesel/benzine 36,7 GJ ≡ 10,2 MWhprimair Elektromotor 4 x zo efficiënt 2,5 MWhelektrisch ≡ 5,5 MWhprimair Trein en ander OV: pro memorem Totale vraag van een huishouden: 31,1 MWhprimair Totale vraag all-electric: 10,4 MWhelektrisch (of 23,1 MWhprimair als we fossiel blijven)
Onthoud dit ‘budget’ van 10 MWh…
10
1. Reduceer de energievraag usage patterns
urban energy system energy saving in the city
1
city region
Alle nieuwbouw tenminste energieneutraal
TransPort, Schiphol [Architectenbureau Paul de Ruiter]
11
We kunnen duurzaam nieuwbouwen wat we willen, meer dan 10% duurzamer wordt de gebouwde omgeving er niet van.
Reduceer de vraag in bestaande gebouwen
12
2. Stem af, wissel uit, cascadeer, sla op* usage patterns
urban energy system
reuse exchange cascade store
2 city region
*[vrij naar Ramses Shaffy & Spinvis]
Gebruik de diversiteit in stedelijke functies
W = warmtevraag, K = koudevraag, E = elektriciteitsgebruik, alle per m2 BVO
[beeld: Doepel Strijkers Architects]
13
Energiesynergie in gebouwen en buurten
Flats
Hotel
Retail centre Theater
Schaatsbaan
Algae bath
Zwembad Entertainment hall [Tillie et al. 2009, beeld: Marc Joubert, JA]
[Dobbelsteen, Wisse, Doepel, Dorst, Hobma, Daamen 2011]
3. Interacteer met de stadsregio usage patterns
regional exchange
urban energy system
city region
3
14
Een stad heeft zijn omgeving nodig
Maak van afvalwater een (natuurlijke of technische) nutriënt
Algenbaden voor het A4 energielandschap, Den Haag [Boer, Peijpe, Doepel, Rees, Dobbelsteen, Hoorn 2012]
15
4. Produceer hernieuwbare energie usage patterns
urban energy system
regional generation
generation in the city
4
city region
De wereld is voor 86% afhankelijk van eindige energie.
Met de normale reserves is de wereld binnen 55-75 jaar klaar met fossielen en uranium. [KEMA/Hoogakker 2010, onder vele anderen]
Met schaliegas en teerzand kan dit gerekt worden. Maar dan gaan we op een klimatologische en ecologische milieuramp af. Dan nog is het binnen een paar generaties afgelopen!
Waarom zouden we zoiets willen?
16
Moeten we het nog over de zekerheid van menselijke klimaatverandering hebben?
Overstromingen Queensland
Klimaatwetenschappers zijn het erover eens. Laat u niet in de luren leggen.
Gebruik fossiele energie voor de transitie Niet om het fossiele tijdperk te verlengen
17
Eigen energie eerst!
Een budget van 10 MWh, weet u nog? Realistische jaarlijkse opbrengst van een eenheid (NL): Zonnepaneel (1,7 m2) 5 MW windturbine (vav = 7 m/s) 2 MW windturbine (vav = 7 m/s) Stadsturbine (zoals Turby)
0,204 MWh 22400 6400 1,0
0,02 hhtot
MWh 2240 MWh 640 MWh 0,1
hhtot hhtot hhtot
Mest, per koe, via vergisting tot biogas Afvalwater, 1 huishouden, via vergisting tot biogas
1,5 MWh 0,300 MWh
0,15 hhtot 0,03 hhtot
Huishoudelijk afval, 1 huishouden, door verbranding – elektriciteit – warmte
0,326 MWh 0,059 MWh
0,033 hhtot 0,006 hhth!
18
Energie = Ruimte
Energie = ruimte Jaarlijkse opbrengst per hectare (10.000 m2) land of dak met (NL): Zonnecollectoren, alleen warmte! PV-cellen (polykristallijn), elektrisch Wind, 5MW-turbines Wind, 2MW-turbines Wind, kleine stadsturbines Biobrandstof, algen (theoretisch maximum) Biobrandstof, suikerbieten Biobrandstof, koolzaad Biomassa, bosonderhoud Biomassa, snoeimateriaal
3500 MWhth 260 hhth! 1200 MWhel 120 hh 275 MWhel 278 MWhel 120 MWhel
27 hh 27 hh 12 hh
1780 MWhel 330 MWhel 110 MWhel
178 hh 33 hh 11 hh
189 MWhel 47 MWhel
18 hh 4 hh
19
Ken uw energiepotenties
EPM De Groene Compagnie [Broersma, vd Dobbelsteen, Fremouw, Stremke, 2009]
Warmtekaart voor het centrum van Rotterdam [Broersma, Fremouw, vd Dobbelsteen, Rovers 2010]
Produceer hernieuwbare energie in de stad Voldoende oppervlak in de stad maar we gebruiken het nauwelijks…
20
Doe meer met uw dak! Rood: het energiedak – Opwekking van stroom en warmte – Regenwatercollector – Zonnereflector en actieve koeler Groen: het vegetatiedak – regenwaterbuffer en microklimaatverbeteraar – temperatuurmoderator, passieve koeler en bevochtiger – daktuin/parklandschap voor mensen Blauw: het kassendak
Het kassendak: toffe ontwerpopdracht Extra dakisolatie PV-folie op glas Zonnecollector Passieve koeler Regenwateropvang CO2-opvang en afvalluchtfilter Winter-, moes- of schooltuin Huisrestaurant Stedelijke landbouw Algenafvalwaterzuivering Dakterrasbar Onderwijsruimte Vergaderruimte Werkruimte Inspiratieruimte … Happy Healthy School [Kulik et al. 2010] Algenbioreactor, El Paso [Rudy Gutierrez]
21
Het jaar 2025 Als onze manieren dan niet zijn verbeterd is opwarming met >2oC onvermijdelijk is niet genoeg (traditionele) fossiele energie over voor duurzame energietechnologie zullen kosten zo hoog geworden zijn dat verandering niet betaalbaar meer is [King 2009; Keeffe 2008; Ryan 2010]
Consequenties van deze termijn van 2025 1. Minder dan 10% aan duurzame gebouwen kan aan de voorraad worden toegevoegd Alleen rappe e-novatie is effectief. (e-novatie = energierenovatie-innovatie, van bouwelementen, gebouwen, buurten en steden)
22
Consequenties van deze termijn van 2025 1. Minder dan 10% aan duurzame gebouwen kan aan de voorraad worden toegevoegd Alleen rappe e-novatie is effectief. (e-novatie = energierenovatie-innovatie, van bouwelementen, gebouwen, buurten en steden)
Isha (2004) Noé (2002)
2. Kinderen jonger dan 18 kunnen geen significante invloed uitoefenen. Onze generatie, hier aanwezig, moet het doen!
Hoe verantwoord je aan je kinderen en kleinkinderen dat je niet alles hebt gedaan wat je kon, terwijl je wist wat je nu weet? [Jan Terlouw]
23
?
Een simpel beginsel: willen wij een duurzame, energieneutrale of circulaire maatschappij, dan moet ieder individu duurzaam, energieneutraal of circulair leven.
[email protected]
Dank u wel.
24
