Nijmegen, fossielvrije stad

Transcriptie

1 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

2 Het Deense eiland Samsø zelfvoorzienend High-tech stro-oven voor warmtenet Samsø Energieakademi Zonnecentrale voor warmtenet Off-shore en on-shore windturbines Duurzaam is alles wat toekomstige generaties willen erven, gebruiken en onderhouden. [Jón Kristinsson] 2

3 Duurzaam is alles wat toekomstige generaties willen erven, gebruiken en onderhouden. [Jón Kristinsson] Toekomstige beperkingen voor planning A. Klimaatverandering water and hitteproblemen B. Grondstoffenschaarste C. Uitputting van fossiele energie 3

4 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 CO 2 -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

5 Uiterwaarden: overstromingsbestendig Andy van den Dobbelsteen Recent studies on sustainability Aula TU Delft, 9 th 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: +9 o C Rotterdam 2010: +7 o C Meer mensen zullen sterven Temperatuur en mortaliteit [Huynen et al., 2001] 5

6 klimaatgevoelig Van klimaatgevoelig naar klimaatrobuust [Laura Kleerekoper] 6

7 Oprakende grondstoffen Ecologische Voetafdruk van alle landen op de planeet [Dorling et al. 2009; beschikbaar op 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

8 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

9 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

10 Een stad is een darm Een stad is een darm Wat als die niet meer wordt gevoed? 10

11 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

12 Model voor energiecrisisbestendigheid usage patterns generation elsew here energy saving in the city generation in the city urban energy system reuse exchange cascade store discharge elsew here generation elsew here regional generation city region regional exchange discharge elsew here 1. Reduceer de energievraag usage patterns energy saving in the city urban energy system 1 city region 12

13 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 urban energy system city region regional exchange 3 13

14 4. Wek duurzame energie op usage patterns urban energy system generation in the city regional generation 4 city region Grounds for Change en POP Groningen: energieverkenningen Provincie Groningen [Dobbelsteen et al. 2007] Noord-Nederland [Roggema et al. 2006] 14

15 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

16 Warmtekaart voor Rotterdam [Broersma, Fremouw, Dobbelsteen, Rovers 2010] Stedelijke functies hebben totaal verschillende energiepatronen 16

17 Afstemmen van vraag en aanbod Synergetische combinaties van gebouwen Appartementen Hotel Theater Winkelcentrum Schaatsbaan Algenbad Zwembad Evenementenhal [Tillie et al. 2009, beelden door Doepel Strijkers Architecten] 17

18 Warmte-uitwisseling in buurten [Dobbelsteen, Wisse, Doepel, Dorst, Hobma, Daamen 2011] uitwisselingsmachine cascadeermachine REAP (Rotterdamse EnergieAanpak & -Planning) stad vraag verminderen reststromen benutten aansluiten op centrale energienetten met restenergie duurzaam opwekken schoon leveren energie centraal schoon efficient opwekken met fossiele Xbronnen wijk uitwisselen & balanceren of cascaderen van energie op wijkniveau energie duurzaam opwekken op wijkniveau buurt cluster gebouw energievraag voorkomen door bouwkundige maatregelen uitwisselen & balanceren of cascaderen van energie op buurtniveau reststromen hergebruiken op gebouwniveau energie duurzaam opwekken op buurtniveau energie duurzaam opwekken op gebouwniveau energie op gebouwniveau schoon en efficient opwekken Xmet fossiele bronnen TU Delft, GW Rotterdam, ds+v Rotterdam, DJSA 18

19 Amsterdam leert hiervan: LES Leidraad Energetische Stedenbouw [Kürschner et al. 2011] Factsheets 19

20 Analyse van energiepotenties Energieanalyse van stedelijke functies 20

21 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

22 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

23 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: m 3 aardgas = 13,2 MWh th Warmtepomp (die omgevingswarmte gebruikt, COP=3) 4,4 MWh el Electriciteit: 3500 kwh = 3,5 MWh el Totaal: 16,7 MWh Totaal all-electric: 7,9 MWh el Gemiddelde mobiliteit Auto: 13,300 km (8 l/100 km) 1064 l brandstof (34.5 MJ/l) 36,7 GJ = 10,2 MWh Elektrische motor 4 x zo efficiënt 2,5 MWh el Totaalvraag van een huishouden: 26,9 MWh Totale vraag all-electric: 10,4 MWh el 23

24 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) MWh 2240 hh tot 2MW windturbine (7 m/s) 6400 MWh 640 hh tot Turby 1 MWh 0,1 hh tot Mest, per koe 1,5 MWh 0,15 hh tot Afvalwater, per hh 0,300 MWh 0,03 hh tot Huishoudelijk afval, elektriciteit, per hh 0,326 MWh 0,033 hh tot Huishoudelijk afval, warmte, per hh 0,059 MWh 0,006 hh th! (Duurzame) energie = ruimte Jaarlijkse opbrengst per hectare ( m 2 ) grond of dak met Zon, alleen thermisch 3500 MWh 265 hh th! Zon, PV 1200 MWh 120 hh tot Wind, 5MW turbines 275 MWh 28 hh tot Wind, 2MW turbines 278 MWh 28 hh tot Wind, Turby 120 MWh 10 hh tot Biobrandstof, koolzaad 110 MWh 11 hh tot Biobrandstof, suikerbieten 330 MWh 33 hh tot Biobrandstof, algen (theoretisch, maximaal) 1780 MWh 178 hh tot Biomassa, bosonderhoud 189 MWh 19 hh tot Biomassa, snoeimateriaal 47 MWh 5 hh tot 24

25 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 m 2 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

26 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

27 Het jaar 2025 Het ijkpunt voor voorkoming van meer dan 2 o C 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

28 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) gemeentelijke lening voor energiemaatregelen afbetaling = investering/15 + inflatiecorrectie afbetaling = investering/15 + inflatiecorrectie + winstmarge jaar inflatie ~ 2,5% per jaar energielasten bij 50% besparing stijging energieprijs ~ 10% per jaar lasten voor de burger energielasten zonder ingrijpen 28

29 Vlaardingen Green Citizen Fund (voorbeeld) in 15 jaar terugbetaald in 10 jaar terugbetaald na... geinvesteerd terugbetaald jaar dit jaar totaal dit jaar totaal over na... geinvesteerd terugbetaald jaar dit jaar totaal dit jaar totaal over 1 10% 10% 0,0% 0% 90% 2 10% 20% 0,7% 1% 81% 3 10% 30% 1,3% 2% 72% 4 10% 40% 2,0% 4% 64% 5 10% 50% 2,7% 7% 57% 6 10% 60% 3,3% 10% 50% 7 10% 70% 4,0% 14% 44% 8 10% 80% 4,7% 19% 39% 9 10% 90% 5,3% 24% 34% 10 10% 100% 6,0% 30% 30% 11 10% 110% 6,7% 37% 27% 12 10% 120% 7,3% 44% 24% 13 10% 130% 8,0% 52% 22% 14 10% 140% 8,7% 61% 21% 15 10% 150% 9,3% 70% 20% 16 10% 160% 10,0% 80% 20% 17 10% 170% 10,0% 90% 20% percentages uitgedrukt in origineel eigen vermogen elk jaar 10% uitlenen, looptijd 15 jaar na 15 jaar blijft constant 20% vermogen over 1 10,0% 10% 0,0% 0,0% 90% 2 10,0% 20% 1,0% 1,0% 81% 3 10,0% 30% 2,0% 3,0% 73% 4 10,0% 40% 3,0% 6,0% 66% 5 15,0% 55% 4,0% 10,0% 55% 6 15,0% 70% 5,5% 15,5% 46% 7 15,0% 85% 7,0% 22,5% 38% 8 15,0% 100% 8,5% 31,0% 31% 9 20,0% 120% 10,0% 41,0% 21% 10 20,0% 140% 12,0% 53,0% 13% 11 20,0% 160% 14,0% 67,0% 7% 12 20,0% 180% 15,0% 82,0% 2% 13 15,0% 195% 16,0% 98,0% 3% 14 15,0% 210% 16,5% 114,5% 5% 15 15,0% 225% 17,0% 131,5% 7% 16 15,0% 240% 17,0% 148,5% 9% 17 10,0% 250% 17,0% 165,5% 16% 18 10,0% 260% 16,5% 182,0% 22% 19 10,0% 270% 16,0% 198,0% 28% 20 10,0% 280% 15,0% 213,0% 33% 21 0,0% 280% 14,0% 227,0% 47% percentages uitgedrukt in origineel eigen vermogen verkiezingsgestuurde piramidevariant met 4 jaar hetzelfde percentage Gemeentelijk sturing Masterplan voor de duurzame energievoorzieningalhier, 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

30 Nijmegen, fossielvrije stad We weten dat het nodig is. We hebben gezien dat het kan. Nu vooral beginnen. 30