Nijmegen, fossielvrije stad
Power2Nijmegen Scandic Sanadome, 25 april 2012 Prof.dr.ir. Andy van den Dobbelsteen TU Delft, Faculteit Bouwkunde Afdeling Architectural Engineering + Technology Leerstoel Climate Design & Sustainability Onderzoeksprogramma Green Building Innovation
Het Deense eiland Samsø
Off-shore en on-shore windturbines
1
Het Deense eiland Samsø
High-tech stro-oven voor warmtenet
Samsø Energieakademi
zelfvoorzienend
Zonnecentrale voor warmtenet
Off-shore en on-shore windturbines
Duurzaam is alles wat toekomstige generaties willen erven, gebruiken en onderhouden. [Jón Kristinsson]
2
Duurzaam is alles wat toekomstige generaties willen erven, gebruiken en onderhouden. [Jón Kristinsson]
Toekomstige Toekomst beperkingen voor planning
A. Klimaatverandering water and hitteproblemen B. Grondstoffenschaarste C. Uitputting van fossiele energie
3
Toekomstige uitdagingen voor planning
A. Klimaatrobuustheid B. Circulaire economie C. Energieneutraliteit
Klimaatverandering: water Drie keer watertoename (Wet Wet Wet) – Zeespiegelstijging – Toenemende neerslag – Toenemende zoetwatertoevoer uit de bergen Heeft CO2-vermindering zin om dit te voorkomen? – Nee, niet op korte termijn. De verandering is al ingezet – Beter zorgen dat we het aankunnen onorthodoxe oplossingen
4
Uiterwaarden: overstromingsbestendig
Andy van den Dobbelsteen – Recent studies on sustainability – Aula TU Delft, 9th of September 2008
Maar ook stedelijke opwarming Urban heat island effect Zwarte bitumendaken, gebouwmassa en bestrating Warmte van voertuigen, gebouwen, industrie en air-conditioners Weinig groen
Londen 2050: +9oC Rotterdam 2010: +7oC
Meer mensen zullen sterven
Temperatuur en mortaliteit [Huynen et al., 2001]
5
klimaatgevoelig
Van klimaatgevoelig naar klimaatrobuust
[Laura Kleerekoper]
6
Oprakende grondstoffen
Ecologische Voetafdruk van alle landen op de planeet [Dorling et al. 2009; beschikbaar op www.worldmapper.org]
Materialen uit de circulaire economie Vernieuwbare materialen (ook biokunststoffen) Recycleerbare materialen (100% hoogwaardig herbruikbaar) Schoon en gezond (waarom minder dan 100% goed willen?)
[Paul de Ruiter Architects]
7
Aanpak van energie is enorm urgent We zijn in Nederland voor 98% afhankelijk van niet-duurzame bronnen. Ons eigen aardgas is in 25 jaar op.
Energie-import uit andere regio’s: nogal wat bedenkingen Ethische aspecten Politieke afhankelijkheid Ecologische effecten Economische gevolgen
En dan nog zullen we binnen 75 jaar klaar zijn met fossiel èn uranium. [KEMA/Hoogakker, 2010]
8
Gebruik fossiele energie voor de transitie Niet om het Fossiele Tijdperk te verlengen
Duurzame richtingen Energierenovatie van de bestaande bebouwing Alle nieuwe ontwikkelingen energieneutraal Lokale potenties benutten – Vernieuwbare energie – Restenergie Duurzame transportsystemen Ruimtelijke inrichting essentieel
9
Een stad is een darm
Een stad is een darm Wat als die niet meer wordt gevoed?
10
Onderbroken toelevering van energie
We moeten naar resilient cities (bestendige steden)
Engineering resilience: “The rate at which a system returns to a single steady or cyclic state following a perturbation" [Holling 1996]
11
Model voor energiecrisisbestendigheid
usage patterns
energy saving in the city
urban energy system
generation elsew here
generation elsew here
discharge elsew here
regional exchange
regional generation
generation in the city
reuse exchange cascade store
city region
discharge elsew here
1. Reduceer de energievraag
usage patterns
energy saving in the city
urban energy system
1 city region
12
2. Hergebruik, wissel uit, cascadeer, sla op
usage patterns
urban energy system reuse exchange cascade store
2 city region
3. Interacteer met de stadsregio
usage patterns
regional exchange
urban energy system
city region
3
13
4. Wek duurzame energie op
usage patterns
urban energy system
regional generation
generation in the city
city region
4
Grounds for Change en POP Groningen: energieverkenningen
Provincie Groningen [Dobbelsteen et al. 2007]
Noord-Nederland [Roggema et al. 2006]
14
EPM-studie van De Groene Compagnie [Broersma, Dobbelsteen, Fremouw, Stremke 2009]
Energieproducerend uitbreidingsplan
IV: Autarkische kleine buurten
II: Kippenmestappartementen
III: De energiecompagnie
I: Autarkische pioniers
15
Warmtekaart voor Rotterdam [Broersma, Fremouw, Dobbelsteen, Rovers 2010]
Stedelijke functies hebben totaal verschillende energiepatronen
16
Afstemmen van vraag en aanbod
Synergetische combinaties van gebouwen Appartementen
Hotel
Winkelcentrum Theater
Schaatsbaan Algenbad
Zwembad Evenementenhal [Tillie et al. 2009, beelden door Doepel Strijkers Architecten]
17
Warmte-uitwisseling in buurten [Dobbelsteen, Wisse, Doepel, Dorst, Hobma, Daamen 2011]
uitwisselingsmachine
cascadeermachine
REAP (Rotterdamse EnergieAanpak & -Planning) duurzaam opwekken
wijk
buurt cluster
energievraag voorkomen door bouwkundige maatregelen
schoon leveren
energie centraal schoon en efficient opwekken met fossiele bronnen
aansluiten op centrale energienetten met restenergie
stad
gebouw
reststromen benutten
X
uitwisselen & balanceren of cascaderen van energie op wijkniveau
energie duurzaam opwekken op wijkniveau
uitwisselen & balanceren of cascaderen van energie op buurtniveau
energie duurzaam opwekken op buurtniveau
reststromen hergebruiken op gebouwniveau
energie duurzaam opwekken op gebouwniveau
energie op gebouwniveau schoon en efficient opwekken met fossiele bronnen
X
© TU Delft, GW Rotterdam, dS+V Rotterdam, DJSA
vraag verminderen
18
Amsterdam leert hiervan: LES
Leidraad Energetische Stedenbouw [Kürschner et al. 2011]
Factsheets
19
Analyse van energiepotenties
Energieanalyse van stedelijke functies
20
LES uitgetest
Stap 1: Reduceer
Stap 2: Wissel uit
Stap 3: Produceer
Elzenhage-Zuid Amsterdam-Noord origineel plan
LES uitgetest
Stap 1: Reduceer
Stap 2: Wissel uit
Stap 3: Produceer
Elzenhage-Zuid Amsterdam-Noord origineel plan
21
Steden worden intelligente organismen [beeld: Eric Verdult]
Warmte is oplosbaar.
De natuurlijke omgeving kan dienen als bron voor warmte-uitwisseling Er is genoeg zon per hectare om 265 huishoudens te voorzien van warmte De gebouwde omgeving biedt een berg aan laagcalorische (afval) warmte Tegenpatronen van warmte- en koudevraag kunnen worden gebalanceerd Laagcalorische warmte kan seizoenen overbruggen in ondiepe aquifers Heet water kan worden gehaald uit en opgeslagen in diepe aquifers (>2 km)
22
Warmte is oplosbaar.
De natuurlijke omgeving kan dienen als bron voor warmte-uitwisseling Er is genoeg zon per hectare om 265 huishoudens te voorzien van warmte De gebouwde omgeving biedt een berg aan laagcalorische (afval) warmte Tegenpatronen van warmte- en koudevraag kunnen worden gebalanceerd Laagcalorische warmte kan seizoenen overbruggen in ondiepe aquifers Heet water kan worden gehaald uit en opgeslagen in diepe aquifers (>2 km)
Het probleem is elektriciteit.
Energiegebruik: waar hebben we het over? Gemiddelde Nederlandse woning Warmte: 1.500 m3 aardgas = 13,2 MWhth Warmtepomp (die omgevingswarmte gebruikt, COP=3)
4,4 MWhel
Electriciteit: 3500 kWh = 3,5 MWhel Totaal: 16,7 MWh Totaal all-electric: 7,9 MWhel Gemiddelde mobiliteit Auto: 13,300 km (8 l/100 km) 1064 l brandstof (34.5 MJ/l) Elektrische motor 4 x zo efficiënt 2,5 MWhel
36,7 GJ = 10,2 MWh
Totaalvraag van een huishouden: 26,9 MWh Totale vraag all-electric: 10,4 MWhel
23
Energie per stuk Een Nederlands huishouden (hh) heeft all-electric dus ongeveer 10 MWh nodig Realistische jaarlijkse opbrengsten van een eenheid: 5MW windturbine (7 m/s) 2MW windturbine (7 m/s) Turby
22400 MWh 6400 MWh 1 MWh
2240 hhtot 640 hhtot 0,1 hhtot
Mest, per koe Afvalwater, per hh
1,5 MWh 0,300 MWh
0,15 hhtot 0,03 hhtot
Huishoudelijk afval, elektriciteit, per hh Huishoudelijk afval, warmte, per hh
0,326 MWh 0,059 MWh
0,033 hhtot 0,006 hhth!
(Duurzame) energie = ruimte Jaarlijkse opbrengst per hectare (10.000 m2) grond of dak met… Zon, alleen thermisch Zon, PV
3500 MWh 1200 MWh
265 hhth! 120 hhtot
Wind, 5MW turbines Wind, 2MW turbines Wind, Turby
275 MWh 278 MWh 120 MWh
28 hhtot 28 hhtot 10 hhtot
110 MWh 330 MWh 1780 MWh
11 hhtot 33 hhtot 178 hhtot
189 MWh 47 MWh
19 hhtot 5 hhtot
Biobrandstof, koolzaad Biobrandstof, suikerbieten Biobrandstof, algen (theoretisch, maximaal) Biomassa, bosonderhoud Biomassa, snoeimateriaal
24
Dus we hebben veel oppervlak nodig. Vraag reduceren - Voorkomen stand-by standen - Slimme schakelingen (daglicht-, aanwezigheids- en/of veegschakeling) - Zuinige elektrische apparatuur - Minder stroom verbruiken (minder luxe?) - Minder vervoersbewegingen, of deze meer baseren op menskracht Elke m2 nuttig gebruiken voor opwekking - Horizontaal (dak) en verticaal (gevels) - Lokale energiecoöperatie met eigen opwekking en opslag in vervoermiddelen - Steden gaan samenwerking aan met hun ommelanden Investeren in duurzame opwekking elders - Adopteer je eigen windturbine - Word aandeelhouder van de Saharacentrale o.i.d.
Duurzame mobiliteit Ontwikkeling: steeds meer elektrisch individueel vervoer – Beste maatregel tegen fijnstof in de stad – Elektrische auto’s, scooters, fietsen, steps en nog veel meer – Wel een aandachtspunt: batterijen, vanwege schaarste aan metalen Vooral geschikt voor licht vervoer; zwaar vervoer beter op biodiesel/waterstof Stedelijke maatregelen – Moeten we het niet gewoon verplichten, elektrisch binnen stadsringen? – Model-Londen+: tol aan de ring en snel OV de steden in? – Andere goederentoe- en afvoer: metro/tram vanaf overslagplekken?
25
Duurzame mobiliteit
Trots op Nederlandse kracht die geen stroom nodig heeft > Koester de fietscultuur: menskracht stimuleren, aanleg fietssnelwegen naar forenzensteden Maar moeten we ook niet kijken naar de oorzaak van de meeste mobiliteit?
Het nieuwe werken op stadsschaal (eigen schets uit 2003)
Bijna alle mensen werken mobiel Het basiskantoor: thuis of in een buurtcafé Algemene voorzieningen voor vergaderingen e.d. businessknooppunten Het resulterende centrale kantoor is veel kleiner clubgebouwkantoor
‘Station 2 Station’: NS werkt aan verschillende knooppuntoplossingen [Sebastiaan de Wilde, 2011]
26
Het jaar 2025 Het ijkpunt voor voorkoming van meer dan 2oC opwarming een tijdige verschuiving van investeringen in duurzame energietechnologie [King, 2009; Keeffe, 2008]
Consequenties hiervan In 13 jaar tijd kan minder dan 10% worden bijgebouwd aan (duurzame) nieuwbouw. Alleen snelle e-novatie zal effectief zijn. Kinderen nu jonger dan 17 kunnen in deze periode geen significante bijdrage leveren. Wij moeten het doen.
27
Investeer in je eigen burgers! Huidige situatie Gemeenten en provincies hebben eigen reserves Die worden ergens in een fonds belegd Fondsen renderen de laatste jaren belabberd Regering neemt handen af van duurzaamheidsinvesteringen Veel beter Gemeenten en provincies maken van eigen vermogen een revolving fund Een deel ervan kan jaarlijks worden gestoken in energiemaatregelen Die worden in 10 of 15 jaar terugbetaald, met inflatiecorrectie en een marge Zo investeren gemeenten en provincies in haar bewoners en eigen duurzaamheid
Win-win-win (people-planet-profit)
afbetaling = investering/15 + inflatiecorrectie afbetaling = investering/15 + inflatiecorrectie + winstmarge gemeentelijke lening voor energiemaatregelen
0
5
10
15
20 jaar inflatie ~ 2,5% per jaar energielasten bij 50% besparing
stijging energieprijs ~ 10% per jaar lasten voor de burger
energielasten zonder ingrijpen
28
Vlaardingen Green Citizen Fund (voorbeeld) in na... jaar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
15
10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10%
in
jaar terugbetaald
geinvesteerd dit jaar totaal 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 110% 120% 130% 140% 150% 160% 170%
terugbetaald dit jaar totaal
over
na... jaar
0,0% 0,7% 1,3% 2,0% 2,7% 3,3% 4,0% 4,7% 5,3% 6,0% 6,7% 7,3% 8,0% 8,7% 9,3% 10,0% 10,0%
90% 81% 72% 64% 57% 50% 44% 39% 34% 30% 27% 24% 22% 21% 20% 20% 20%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
0% 1% 2% 4% 7% 10% 14% 19% 24% 30% 37% 44% 52% 61% 70% 80% 90%
percentages uitgedrukt in origineel eigen vermogen
10
jaar terugbetaald
geinvesteerd dit jaar totaal
terugbetaald dit jaar totaal
over
10,0% 10,0% 10,0% 10,0% 15,0% 15,0% 15,0% 15,0% 20,0% 20,0% 20,0% 20,0% 15,0% 15,0% 15,0% 15,0% 10,0% 10,0% 10,0% 10,0% 0,0%
0,0% 1,0% 2,0% 3,0% 4,0% 5,5% 7,0% 8,5% 10,0% 12,0% 14,0% 15,0% 16,0% 16,5% 17,0% 17,0% 17,0% 16,5% 16,0% 15,0% 14,0%
90% 81% 73% 66% 55% 46% 38% 31% 21% 13% 7% 2% 3% 5% 7% 9% 16% 22% 28% 33% 47%
10% 20% 30% 40% 55% 70% 85% 100% 120% 140% 160% 180% 195% 210% 225% 240% 250% 260% 270% 280% 280%
0,0% 1,0% 3,0% 6,0% 10,0% 15,5% 22,5% 31,0% 41,0% 53,0% 67,0% 82,0% 98,0% 114,5% 131,5% 148,5% 165,5% 182,0% 198,0% 213,0% 227,0%
percentages uitgedrukt in origineel eigen vermogen
elk jaar 10% uitlenen, looptijd 15 jaar na 15 jaar blijft constant 20% vermogen over
verkiezingsgestuurde piramidevariant met 4 jaar hetzelfde percentage
Gemeentelijk sturing Masterplan voor de duurzame energievoorziening alhier, in combinatie met een ruimtelijk energieplan of energetisch ruimtelijk plan Definitie van energieneutrale stadswijken Coordinatie van het gebruik van de ondergrond Participatie faciliteren met de markt en belanghebbenden Het kan alleen worden bereikt in goede samenwerking
29
Nijmegen, fossielvrije stad We weten dat het nodig is. We hebben gezien dat het kan. Nu vooral beginnen.
[email protected]
30
