t e c h n i p l a n a d v i s e u rs b v R A A D G E V E N D
I N G E N I E U R S B U R E A U
SIH-103X1-E-MV002A 4 september 2009 blad 1 van 6 Status: CONCEPT
Project
:
Onderwerp :
1.
Hogeschool Windesheim Zwolle
Samenvatting bevindingen Energiescan
Achtergrond De campus van de Hogeschool Windesheim in Zwolle zal in de komende 15 jaar worden herontwikkeld. Een deel van de gebouwen wordt gerenoveerd, een ander deel gesloopt en vervangen door nieuwbouw. De totale omvang is circa 110.000 m2 bruto vloeroppervlak, waarvan bijna 70% nieuwbouw is. De ambitie van de hogeschool is om dit traject tevens te gebruiken om een energieproducerende school te worden, in plaats van een energieverbruikende. Het doel van het uitgevoerde onderzoek was om in kaart te brengen op welke manier deze ambitie kan worden verwezenlijkt en tegen welke inspanningen. In deze notitie wordt een samenvatting van de belangrijkste resultaten van dit energieonderzoek gegeven.
2.
Energieverbruik Het energieverbruik van de Hogeschool Windesheim is op te delen in vier categorieën: warmte, koude, gebouwgebonden elektriciteit en gebruikersafhankelijke elektriciteit. Onder gebouwgebonden elektriciteit valt elektriciteitsvebruik dat kan worden verlaagd via wijzigingen in het ontwerp van het gebouw, denk bijvoorbeeld aan verlichting of energie voor de ventilatoren. Gebruikersafhankelijke elektriciteit is onafhankelijk van het gebouw, hieronder valt bijvoorbeeld elektriciteitsverbruik voor computers of koelkasten. Als alle nieuwbouw volgens de huidige standaard zou worden gebouwd, is het primaire energieverbruik in 2024 gegroeid tot circa 100.000 GJ per jaar, ofwel circa 6,5 Mton CO2 per jaar. Dit is verdeeld over warmte (28%), koude (10%), gebouwgebonden elektriciteit (35%) en gebruikersafhankelijke elektriciteit (27%). initialen + paraaf
SIH-103X1-E-MV002A 4 september 2009 blad 2 van 6
Dit energieverbruik is zelfs gestegen ten opzichte van het huidige energieverbruik. Niet alleen doordat de omvang van de campus is toegenomen, maar ook doordat de eisen ten aanzien van comfort steeds hoger zijn geworden. In de bestaande gebouwen is nog vrijwel geen koeling aanwezig en wordt er geventileerd via raamroosters of te openen ramen. Vanuit dit startpunt zullen mogelijkheden worden gezocht om het energieverbruik van de campus terug te brengen en door duurzame opwekking te veranderen in een energieproducerende campus.
3.
Stappenplan Om vanuit het basisniveau zoals hiervoor omschreven naar een energieproducerende campus te komen, zijn er een aantal stappen die moeten worden genomen (zie ook onderstaande schema): • • • • •
3.1.
Stap 1 Stap 2 Stap 3 Stap 4 Stap 5
Stap 1
Slim duurzaam gebouwontwerp Energiebesparing op gebouwniveau: zowel in de nieuwbouw als in de bestaande bouw Energiebesparing door de gebruikers Duurzame energievoorziening voor warmte en koude Duurzame elektriciteitsopwekking
Slim ontwerpen
Een duurzaam gebouw begint met een slim ontwerp. Vanaf het eerste stadium dient rekening te worden gehouden met duurzaamheid, niet alleen door de technische adviseur, maar juist ook door de architect. Belangrijke aspecten hierbij zijn gebouwvorm en compactheid, oriëntatie op de zon en de indeling van het gebouw.
SIH-103X1-E-MV002A 4 september 2009 blad 3 van 6
Deze aspecten zijn zo specifiek afhankelijk van het gebouw dat de energiebesparingen die hieruit volgen niet kwantitatief zijn meegenomen in het onderzoek.
3.2.
Stap 2
Energiebesparing op gebouwniveau
Per type gebouw (nieuwbouw onderwijs, nieuwbouw sport en de bestaande gebouwen) zijn maatregelpakketten bepaald bestaande uit energiebesparende maatregelen die in 15 jaar terug te verdienen zijn (zie bijlage). Op deze manier wordt 11% bespaard op CO2-uitstoot, de totale meerkosten hiervoor zijn geraamd op € 2,7 miljoen met een terugverdientijd van 11 jaar.
3.3.
Stap 3
Gebruikersafhankelijke energiebesparing
Een behoorlijk deel van het energieverbruik is het gebruikersafhankelijke elektriciteitsverbruik. In de basissituatie maakt dit circa 27% uit van het totale energieverbruik, maar naar mate er meer wordt bespaard op de overige energieposten, zal dit verbruik zwaarder gaan wegen. Het terugbrengen van het gebruikersafhankelijke energieverbruik valt niet binnen het uitgevoerde onderzoek, maar heeft uiteindelijk wel invloed op de duurzame elektriciteit die opgewekt moet worden. Vooralsnog is uitgegaan van het huidige niveau, wanneer door allerlei (gedrags-)maatregelen het verbruik omlaag kan worden gebracht, hoeft er minder duurzame energie te worden opgewekt.
3.4.
Stap Stap 4
Duurzame energievoorziening voor warmte en koude
Vervolgens is een collectief systeem voor de opwekking van warmte en koude ontworpen, bestaande uit warmtepompen en energieopslag in de bodem. Dit blijkt technisch en financieel een zeer goed haalbaar systeem te zijn. Het knelpunt is echter de toestemming vanuit de provincie, aangezien de Hogeschool in een grondwaterbeschermingsgebied ligt. De besparing is circa 50% op de opwekking van warmte en koude, op het totale energieverbruik is dat 18%. De meerkosten ten opzichte van een conventioneel systeem zijn geraamd op €900.000,= met een terugverdientijd van circa 4 jaar.
3.5.
Resultaat stappenplan Door het uitvoeren van bovenstaande maatregelen neemt het primaire energieverbruik af tot minder dan 75.000 GJ per jaar. Dit is een voorzichtige inschatting, want hierbij is nog geen rekening gehouden met energiebesparingen volgens de stappen 1 en 3: Slim ontwerpen en Gebruikersafhankelijke besparingen, deze onderdelen zijn in onderstaade grafiek lichter gekleurd weergegeven. Om een energieproducerende campus te worden, zal dit resterende verbruik duurzaam en op locatie moeten worden opgewekt.
SIH-103X1-E-MV002A 4 september 2009 blad 4 van 6
Meerinvestering Terugverdientijd CO2-besparing
3.6.
Basis Basis n.v.t. Basis
Stap 1 PM PM PM
Stap 2 € 2,7 miljoen 11 jaar 11%
Stap 3 PM PM PM
Stap 4 € 900.000 4 jaar 18%
Duurzame opwekking van elektriciteit De systemen voor elektrische energieopwekking op locatie die zijn beschouwd, zijn: geothermie, PV-cellen en windenergie. In onderstaand overzicht worden beknopt de bevindingen weergegeven. Geothermie Technisch mogelijk Maximale opbrengst (ten opzichte van totale vraag) Investeringsrisico Investeringskosten Terugverdientijd Vergunningen
Weersafhankelijk Overige aspecten
PV-cellen Onzeker 290%
Zeker 20%
Groot ca € 70 miljoen ca 35 jaar Opsporing- en exploitatievergunning benodigd Niet, continue productie Ook warmteproductie
Klein ca € 9 miljoen ca 35 jaar Niet nodig
Windenergie Tamelijk onzeker 100%
Sterk
Matig ca 6,5 miljoen ca 9 jaar Milieu- en bouwvergunning nodig sterk
Onopvallend
Zichtbaar
SIH-103X1-E-MV002A 4 september 2009 blad 5 van 6
Voor duurzame opwekking van elektriciteit lijken twee concepten mogelijk: geothermie of een combinatie van wind en zon. Het voordeel van geothermie is de onafhankelijkheid van de weersomstandigheden en de mogelijkheid om eveneens warmte te produceren (extra interessant wanneer energieopslag in de bodem toch niet mogelijk mocht zijn), het nadeel zijn de hoge kosten en de onzekerheid omdat er nog weinig ervaring is met dergelijke systemen. Een combinatie van wind en zon heeft als voordeel dat het bewezen technieken zijn. De terugverdientijd van windenergie is relatief kort, alleen het moet wel goed worden ingepast op de locatie. Zonne-energie heeft een relatief lange terugverdientijd (hoewel hier ook subsidies voor beschikbaar zijn), maar is wel een techniek met weinig ruimtebeslag en risico. Door de combinatie van wind en zon wordt de afhankelijkheid van het weer iets lager.
4.
Vervolgtraject Met de energiescan is een eerste stap gezet op weg naar een energieproducerende campus. In het vorige hoofdstuk is een stappenplan weergegeven, in dit hoofdstuk worden de concrete acties voor het vervolg verwoord. Voor het gehele vervolgtraject geldt dat eerst dient te worden vastgesteld welke ambitie moet worden behaald tegen welke financiële en organisatorische randvoorwaarden. Hierdoor worden kaders gecreëerd waarbinnen de verdere uitwerking plaats kan vinden. Onderdeel hiervan is ook het zoeken van ondersteuning, bijvoorbeeld vanuit de gemeente of provincie. Daarnaast kunnen de vervolgacties heel goed per stap volgens hoofdstuk 3 worden ingedeeld, zoals onderstaand weergegeven. 1 Slim ontwerp Met behulp van de handreikingen uit de energiescan kunnen taakstellingen worden meegegeven aan het ontwerpteam. Actie uit te voeren op het moment dat er wordt gestart met het eerste ontwerp van een nieuw gebouw. 2 Gebouwgebonden besparing Het onderzoek voor de bestaande bouw in de energiescan is gebaseerd op aangeleverde informatie over het gebouw. Aanvullend kunnen mogelijke energiebesparingen nader worden onderzocht via een EPA-maatwerkadvies. De aanbevelingen uit de energiescan en eventueel verder onderzoek kunnen worden verwerkt in de onderhoudsplanning en op ‘natuurlijke momenten’ uitgevoerd. Uit het onderzoek voor nieuwbouw volgen een aantal aanbevelingen die kunnen worden meegenomen in het ontwerp van een nieuw gebouw. Dit zal afzonderlijk per gebouw verder moeten worden uitgewerkt. Gezien de lange looptijd van het project, zullen de aanbevelingen steeds geactualiseerd dienen te worden wanneer het ontwerp van een nieuw gebouw start. Voor alle nieuwbouw geldt dat het verstandig is het gebouw geschikt te maken voor laag temperatuur verwarming en hoog temperatuur koeling, zodat er flexibiliteit is om aan te sluiten op allerlei typen thermische energieopwekking.
SIH-103X1-E-MV002A 4 september 2009 blad 6 van 6
3 Gebruikersafhankelijke besparing De energiescan heeft zich gericht op gebouwgebonden energiebesparingen. Daarnaast kunnen ook de mogelijkheden worden onderzocht om het gebruikersafhankelijke energieverbruik te beperken door bijvoorbeeld gedragsmaatregelen. Voor de bestaande bouw kan dit worden gecombineerd met een EPA-maatwerkadvies. 4 Duurzame warmte/koudeopwekking Duurzame warmte/koudeopwekking is technisch en financieel zeer goed haalbaar, maar niet zonder meer toegestaan vanwege de locatie in een grondwaterbeschermingsgebied. Er zal met de provincie in overleg dienen te worden getreden over de mogelijkheden voor grondwaterverbruik. Een dergelijk traject is ooit al eens opgestart in samenwerking met geohydrologisch adviesbureau IF Technology. Indien uit deze gesprekken blijkt dat een dergelijk systeem wordt toegestaan, kan verder uitwerking in een technisch ontwerp plaatsvinden. Hierbij is van belang dat er rekening wordt gehouden met de fasering (zie bijvoorbeeld hoofdstuk 4.1 uit de energiescan). 5 Opwekking duurzame elektriciteit Om een keuze te kunnen maken uit de mogelijke technieken, dienen er nog wat zaken nader te worden onderzocht. Afhankelijk van de ambitie kan er worden gekozen welk traject in eerste instantie gaat worden ingeslagen. Om een geothermiesysteem te realiseren zal er overleg moeten worden gepleegd met de provincie en eventuele omliggende gebouweigenaren voor ondersteuning en samenwerking. Daarnaast zal er ook een haalbaarheidsonderzoek dienen te worden uitgevoerd naar de geschiktheid van de grond op deze locatie en de te verwachten opbrengsten. De eerste stap om tot een wind- en zonneenergiesysteem te komen, bestaat uit het uitvoeren van een windonderzoek op de locatie, waaruit volgt welke opbrengsten er mogelijk zijn, hoeveel windturbines daadwerkelijk kunnen worden geplaatst en wat de overige aandachtspunten zijn.
Bijlage: Gebouwgebonden energiebesparende maatregelen
t e c h n i p l a n a d v i s e u rs b v R A A D G E V E N D
I N G E N I E U R S B U R E A U
SIH-103X1-E-MV002A-BIJLAGE 4 september 2009 blad 1 van 3 Status: CONCEPT
Project
:
Onderwerp :
1.
Hogeschool Windesheim Zwolle
Overzicht gebouwgebonden energiebesparende maatregelen
Maatregelpakket bestaande bouw Afkomstig uit de Energiescan, hoofdstuk 3.2. De te nemen maatregelen zijn: •
toepassen hoogfrequente verlichting met daglichtdimregeling:
alleen voor de gebouwen E, F en G; uit te voeren op het moment dat de huidige armaturen aan vervanging toe zijn; •
toepassen hoogfrequente verlichting met spiegelarmaturen en daglichtdimregeling;
alleen voor gebouw T; uit te voeren op het moment dat de huidige armaturen aan vervanging toe zijn; •
warmteterugwinning toepassen in ventilatielucht:
alleen voor gebouw T waar al mechanische ventilatie aanwezig is. Dit pakket kan mogelijk worden uitgebreid met het toepassen van ademende ramen. Aangezien deze momenteel nog in ontwikkeling zijn, is er nog niet voldoende over de werking en kosten bekend, maar het lijkt een goede mogelijkheid te zijn om nog meer energie te besparen.
Meerinvestering totaal Indicatie jaarlijkse energiekostenbesparing Indicatie terugverdientijd Indicatie terugverdientijd met stijging energieprijs van 5% per jaar Besparing CO2-uitstoot
Bestaande bouw € 420.000 € 62.00 Circa 7 jaar 5 à 6 jaar 60 ton/jaar
initialen + paraaf
SIH-103X1-E-MV002A-BIJLAGE 4 september 2009 blad 2 van 3
2.
Maatregelpakket nieuwbouw onderwijs onderwijs Afkomstig uit de Energiescan, hoofdstuk 3.3. De te nemen maatregelen zijn: • energiezuinige verlichting van 11 naar 9 W/m2; • toerenregeling op de ventilatoren; • hoogrendement ventilatoren. • warmteterugwinning ventilatie 80%; • verhogen isolatiewaarde dichte schil naar 5,0 m2K/W; • verlagen U-waarde raam naar 1,5 W/m2K 1; • glas toepassen met extra lage zontoetredingsfactor (0,27).
Meerinvestering totaal Indicatie jaarlijkse energiekostenbesparing Indicatie terugverdientijd Indicatie terugverdientijd met prijsstijging EPC- verlaging Besparing CO2-uitstoot
per m2 BVO 43 €/m2 3,30 €/m2 ca 13 jaar ca 10 jaar 26 %
Totaal Windesheim € 1.800.000 € 140.000 ca 13 jaar ca 10 jaar 400 ton/jaar
3.
1 De mogelijkheid voor verlaging van de U-waarde hangt af van de dimensionering van de gevel. Grotere ramen
met
relatief weinig kozijnoppervlak bereiken eenvoudiger een gunstige U-waarde.
SIH-103X1-E-MV002A-BIJLAGE 4 september 2009 blad 3 van 3
4.
Maatregelpakket nieuwbouw Sport Afkomstig uit de Energiescan, hoofdstuk 3.4. De te nemen maatregelen zijn: • • • • • • • •
energiezuinige verlichting met van 11 naar 9 W/m2; toerenregeling op de ventilatoren; hoog rendement ventilatoren; aanwezigheidsdetectie verlichting; verbeterde warmteterugwinning ventilatielucht. isolatie thermische schil verhogen naar Rc=5,0 m2K/W; warmteterugwinning douchewater; automatische zonwering op zuid- en westgevel.
Meerinvestering totaal Indicatie jaarlijkse energiekostenbesparing Indicatie terugverdientijd Indicatie terugverdientijd met prijsstijging EPC- verlaging Besparing CO2-uitstoot
per m2 BVO 39 €/m2 3,80 €/m2 ca 10 jaar ca 8 jaar 26%
Totaal Windesheim € 490.000 € 50.000 ca 10 jaar ca 8 jaar 270 ton/jaar
