Integratie van hernieuwbare energie

Transcriptie

1 De nieuwe generatie hout- en pelletkachels heeft een lage schadelijke uitstoot. Ze zijn een interessante manier van verwarmen voor lage-energiewoningen. (doc. Tulikivi) Integratie van hernieuwbare energie De plaats van hernieuwbare energie in moderne woningen Van de noodzaak om hernieuwbare energie toe te passen, hoeft niemand nog overtuigd te worden. De vraag is echter hoe en in welke mate? Volledig overschakelen op hernieuwbare energie is niet voor iedereen weggelegd, ook in nieuwbouw. Het vereist een apart gebouwenconcept en aanzienlijke investeringen. Het is echter veel meer haalbaar om hernieuwbare energie in te passen in een traditioneel systeem. Zo kan men voor een beperkte investering heel wat besparen. De Vlaamse overheid is daarvan ook overtuigd en zal vanaf 2014 een verplicht aandeel hernieuwbare energie opleggen in de EPB regelgeving. In ons volgende overzicht, nemen we die reglementen als basis. Reken op de zon De meest voor de hand liggende oplossing is een zonneboiler. Thermische zonne-energie is de jongste jaren wat naar de achtergrond gedrongen door fotovoltaïsche zonne-energie. Nu de vergoeding voor elektriciteitsproductie door zonne-energie minder riant is, terwijl de steun voor thermische zonne-energie net gestegen is, is deze laatste techniek aan een inhaalbeweging bezig. Sanitair warm water Doorgaans worden thermische zonnepanelen ingezet voor sanitair warm waterproductie. In de zomer kan de behoefte meestal volledig gedekt worden, en ook in het tussenseizoen of in de winter leveren zonnepanelen een duidelijke bijdrage. Als de opbrengst onvoldoende is, zorgt een bijverwarming, hetzij elektrisch, hetzij via een gewone verwarmingsketel, voor de extra energie. Vanuit hygiënisch oogpunt is er in de zomer geen enkel probleem. Boiler- 98

2 nr Februari 2013 V E R W A R M I N G Daarbij houdt de zonnecollector een buffervat op temperatuur. In dat buffervat is een warmtewisselaar aangebracht voor het drinkwater. Als er watername is, stroomt het drinkwater door de warmtewisselaar en wordt zo op temperatuur gebracht. Omdat er met deze methode alleen maar drinkwater wordt opgewarmd als er werkelijk verbruik is, wordt elke stagnatie van warm drinkwater vermeden, wat het legionellarisico uitsluit. Volledig op hernieuwbare energie overschakelen is nog niet voor morgen. Gecombineerde systemen met verschillende energiebronnen zijn daarentegen een haalbare kaart. (doc. ACV) temperaturen van meer dan 60 C worden vlot gehaald. In de winter liggen die lager, wat tot bezorgdheid kan leiden rond Legionella. Gezien het tappatroon van een gemiddeld gezin, is er echter weinig stagnatie, zodat het risico op bacteriegroei verwaarloosbaar blijft. Wie dat risico helemaal wil uitsluiten, kan kiezen voor een doorstroomsysteem voor SWW productie. sondersteuning Thermische zonnepanelen kunnen ook gebruik worden voor verwarmingsondersteuning. Deze toepassing kent een groeiend succes, omwille van twee technische ontwikkelingen. Ten eerste komen er meer en meer zonnepanelen met hoge prestaties op de markt, die maximaal gebruik maken van diffuus licht, wat vooral in de winter van pas komt. Ten Prestige condensatie gaswandketels: een uniek staaltje technologie ACV, 100% Belgisch en de beste technologie die u zich kan wensen Optimaal Sanitair Comfort door ingebouwde inox Tank-in-Tank boiler (Excellence) Uiterst groot Modulatiebereik Vermogens van 18 tot 120 kw 10 jaar garantie stand made in Belgium INFO belgium.info@acv.com 99

3 Hoewel zonnepanelen meestal worden gebruikt voor SWW productie, bieden ze ook interessante mogelijkheden voor verwarmingsondersteuning, vooral bij lage-temperatuurverwarming. (doc. Buderus) Een combinatie van een zonneboiler met een condensatieketel onder dezelfde ommanteling is een plaatsbesparende oplossing voor een hybride installatie. (doc. Brötje) De zon kan uiteraard nooit de behoefte aan SWW volledig dekken. Combinatie met een ketel voor naverwarming is dus aangewezen. (doc. Weishaupt) tweede daalt de verwarmingsbehoefte van de woningen, en wordt er meer en meer overgeschakeld op lage-temperatuurverwarming. In een klassieke woning, met een hoge verwarmingsbehoefte en een radiatorinstallatie die aan 70 C of meer werkt, zal een zonnecollector slechts weinig kunnen bijdragen. In een moderne woning, met een verwarmingsbehoefte van 5 à 7 kw in hartje winter, en een lage-temperatuurverwarming met vertrektemperaturen van 45 C of nog lager, ligt de situatie heel anders. Performante zonnecollectoren zijn perfect in staat om voor grote delen van het stookseizoen dergelijke temperaturen te leveren. Natuurlijk zal de bijverwarming regelmatig moeten bijspringen, maar het besparingspotentieel is aanzienlijk groter. De ene vierkante meter is de andere niet Bij de dimensionering moet men er goed op letten waar de opgegeven oppervlaktes precies op slaan. Al te vaak heeft men het over bruto-oppervlak, wat echter geen goede maat is voor de verwachte prestaties. In de EPB regels gaat het VEA daarom uit van de apertuuroppervlak, met andere woorden de netto-oppervlakte van de absorber. Uiteindelijk is het alleen de absorberoppervlakte die het zonlicht omzet in nuttige warmte. Als men zich blind staart op de bruto-oppervlakte, kan de uiteindelijke opbrengst wel eens tegenvallen. Biomassa Biomassa, in de praktijk meestal houtblokken, hakselhout of pellets, heeft als voordeel dat het in principe zo goed als CO 2 neutraal is. Alle koolstof die vrijkomt bij de verbranding hebben de planten immers eerst uit de lucht gehaald tijdens de groeifase. In de praktijk moet nog wel rekening houden met energieverbruik voor ver- 100

4 Bij het beoordelen van zonnepanelen moet men vooral letten op het nuttige absorberoppervlak. Het is immers de absorber die zonlicht omzet in warmte. (doc. Junkers) Thermische zonnepanelen zijn een beproefde manier om warmte van de zon nuttig te gebruiken. (doc. Riello) Om legionellarisico te vermijden kan men de zonneboiler aansluiten op een SWW-module. De boiler fungeert dan uitsluitend voor warmteopslag. (doc. Ivar) Vacuümbuiscollectoren bieden meer rendement dan vlakcollectoren, en zijn dus beter geschikt voor verwarmingsondersteuning. (doc. Elco) werking en transport. Als men echter uitgaat van lokaal hout dat op milieuvriendelijke manier gekweekt werd, is houtstook een goede manier om met een minimale CO 2 uitstoot te verwarmen. Bovendien heeft houtstook alle voordelen van een CV-ketel: de warmte is altijd beschikbaar, en zowel het vermogensgamma als het temperatuursbereik zijn ruim voldoende voor een gemiddelde woning. Voldoende opslagvolume is nodig In vergelijking met stookolie of gas, is hout een minder flexibele brandstof: de opslag neemt meer plaats in, en het transport naar de ketel is omslachti- 102

5 ger. Wie volledig op hout wil stoken, moet dus voldoende ruimte voorzien voor de hout- of pelletvoorraad. Voor pellettoevoer bestaan er handige schroefsystemen, waarbij de pellets automatisch naar de kachel of ketel worden gevoerd. Dergelijke systemen nemen plaats in, en de werking brengt een zekere geluidshinder met zich mee. Zolang de ketel in een stookplaats staat, valt dat best mee, maar voor kachels die in woonruimtes staan opgesteld, ligt dat anders. Van kachel tot condensatieketel Biomassa-installaties gaan van eenvoudige kachels voor directe verwarming tot gesofisticeerde CV-installaties met automatische voeding en zelfs condenserende werking. Gezien de lage warmtebehoefte van moderne Geothermische warmtepompen hebben een hoger rendement dan aerothermische, maar zijn omslachtiger qua installatie. (doc. Vaillant) Warmtepompen hebben het potentieel om de verwarming van de toekomst te worden. (doc. Viessmann) Het installatiegemak van lucht-water warmtepompen maakt ze geschikt voor renovatie. (doc. Chaffoteaux) woningen, is een kachel een interessante oplossing. Er zijn nu tal van kachels op de markt met een watermantel, die kunnen worden aangesloten op een CV-installatie. Ook combinaties met zonneboilers zijn mogelijk. De toekomstige EPB regels in Vlaanderen gaan van een dekkingsgraad van 85% van de totale warmtebehoefte uit. In een moderne woning is dat met een relatief eenvoudige kachel al haalbaar. Warmtepompen Warmtepompen zijn een veelbelovende techniek, en zullen waarschijnlijk de verwarmingsmethode van de toekomst worden. In onze stre- 104

6 Combinatie van warmtepompen met zonne-energie behoort ook tot de mogelijkheden. (doc. Stiebel Eltron) Steeds meer leidingfabrikanten stellen specifieke producten voor warmtenetten voor. (doc. Henco) ken worden ze veelal aangesloten op een watervoerende installatie voor lage-temperatuurverwarming. In de meeste gevallen is dat stralingsverwarming door vloerverwarming, maar een installatie met aangepaste radiatoren of convectoren behoort eveneens tot de mogelijkheden. Lucht of bodem Er zijn twee grote categorieën warmtepompen in het residentiële segment, naargelang de warmtebron: geothermische warmtepompen halen hun warmte uit de bodem, via een captatienet of boringen, aerothermische warmtepompen halen hun warmte uit de lucht, met een buis-vin warmtewisselaar en ventilatoren. Het grote voordeel van geothermische warmtepompen is dat de bodemtemperatuur doorheen heel het jaar door relatief constant blijft. Bij horizontale captatienetten is er wel een kleine schommeling, die kleiner wordt naarmate het net dieper is ingegraven. Voor verticale boringen mag men uitgaan van een gelijkmatige temperatuur. Dat wil ook zeggen dat het vermogen en rendement zo goed als constant blijven het hele jaar door. Er is wel een kleine daling naargelang het stookseizoen vordert, omdat de warmtepompen nu eenmaal energie onttrekken aan de bodem. Bij een goed gedimensioneerde bodemcollector mag dat echter geen probleem zijn. Bij lucht-water warmtepompen varieert het rendement (en in mindere mate ook het vermogen) met de buitentemperatuur. Hoe kouder de omgeving, hoe slechter de verwarmingsprestaties. Een combinatie met bijverwarming in de vorm van een conventionele ketel ligt dan ook voor de hand. Let op het rendement Het beoordelen van de rendementscijfers van warmtepompen vergt enige omzichtigheid. Traditioneel gaat men uit van de COP: de verhouding tussen het energieverbruik van de compressor van de warmtepomp, en de hoeveelheid energie die het toestel levert. Dat cijfer zegt echter niet alles. Om te beginnen is het een momentopname: de COP wordt immers beïnvloed door een aantal werkingsparameters, in de eerste plaats de temperatuur van de warmtebron, de afgiftetemperatuur, en het verschil tussen die twee temperaturen. Naargelang de instellingen zal de COP van een gegeven toestel dan ook variëren. Voor lucht-water warmtepompen, waarbij de temperatuur van de warmtebron (buitenlucht), sterk kan schommelen, kan dat tot aanzienlijke verschillen leiden. Bovendien houdt een COP alleen maar rekening met de compressorwerking. In een warmtepomp zijn er echter nog andere elementen die energie verbruiken, zoals circulatoren voor geothermische warmtepompen en ventilatoren voor aerothermische. Men werkt dus meer en meer met een seizoensprestatiefactor of SPF. Die waarde geeft niet alleen het verschil in werking doorheen het seizoen weer, maar neemt ook hulpenergie zoals het verbruik van circulatiepompen op. Het geeft dus een veel beter idee van de werkelijke prestaties van een warmtepomp. 106

7 Bij micro-wkk wordt tegelijk warmte en elektriciteit opgewekt, in dit geval door de combinatie van een gaswandketel en een stirlingmotor. (doc. Remeha) De verdeelinstallatie van een hybride installatie vergt specifieke aanpassingen. Fabrikanten van armaturen leveren daar het gepaste materiaal voor. (doc. Caleffi). Door de invoering van lage-temperatuurverwarming, zoals vloerverwarming, zijn de toepassingsmogelijkheden van hernieuwbare energie vergroot. (doc. Uponor) De SPF is van doorslaggevend belang voor de rendabiliteit van een installatie. Warmtepompen werken op elektriciteit, dus moet men het rendement van de elektriciteitsopwekking in de berekening meenemen. Over het algemeen gaat men ervan uit dat een SPF minimaal 2,5 tot 3 moet bedragen om ook daadwerkelijk primaire energie te besparen. Dan is er nog de economische overweging. Energieprijzen vergelijken is een hachelijke zaak, door de vele prijsformules op de markt. Over het algemeen kan men toch stellen dat een kwh elektriciteit een veelvoud kost van een kwh gas of stookolie. Als de SPF niet hoog genoeg is om dat prijsverschil te compenseren, zal de warmtepomp misschien wel energie besparen, maar toch tot hogere stookkosten leiden. In combinatie met de hoge investering, leidt dat dan tot een financiële kater voor de eigenaar. In die context kan een hybride installatie zinvol zijn. Op de ogenblikken wanneer het rendement van de warmtepomp het laagst is, schakelt men over op een goedkopere fossiele brandstof. Om te gelden als groene energie, gaat VEA voor alle warmtepompen uit van een minimaal seizoensrendement van 4. Dat is een bijzonder ambitieuze waarde, en is heel moeilijk te halen voor lucht-water warmtepompen. Andere methodes De voorgaande methodes gaan uit van een traditioneel concept van installatie, aangevuld met een of meerdere duurzame technieken. Er zijn echter nog andere mogelijkheden om duurzaam te verwarmen. 108

8 Warmtenetten Een idee dat terug opgang maakt, is het gebruik van warmtenetten. Daarbij bedient een centrale stookplaats een wijk of een groep gebouwen. Zo kunnen aanzienlijke schaalvoordelen gerealiseerd worden. Het vermogen van een centrale stookplaats is immers aanzienlijk kleiner dan het totale geïnstalleerde vermogen als men elke woning van een individuele ketel zou voorzien. Bovendien is het gemakkelijker om een enkele grote stookplaats te onderhouden, dan tientallen kleine. Ook de regeling kan geoptimaliseerd worden. In energiezuinige woningen is een afdoende ventilatie een noodzaak. (doc. Renson) Ook met radiatoren kan men een energiezuinige lage-temperatuurverwarming realiseren. (doc. Radson) Met een warmtepompboiler kan de warmte uit de afvoerlucht benut worden voor sanitair warm water. (doc. Atlantic) Een dergelijk concept is ook gemakkelijker uit te rusten met meer onderhoudsintensieve technieken, zoals WKK of houtstook. Een van de complicaties van houtstook is dat er op regelmatige tijdstippen vrij grote volumes brandstof moeten worden toegevoerd. Met een centrale stookplaats kan dat veel vlotter worden georganiseerd. Warmtekrachtkoppeling of WKK staat voor het gelijktijdig opwekken van warmte en elektriciteit, wat een bijzonder efficiënte manier van brandstofgebruik is. Daarbij wordt doorgaans gebruik gemaakt van motoren, die onderhouden moeten worden. In een centrale stookplaats kan dat beter beheerd worden. Warmtenetten bieden ook interessante mogelijkheden om restwarmte uit de industrie of afvalverwerking nuttig te gebruiken. Warmtenetten zijn natuurlijk geen nieuw idee. Al tientallen jaren geleden werden er installaties voor stadsverwarming aangelegd, waarvan de meeste ondertussen alweer buiten gebruik zijn gesteld. Men kan zich dus terecht afvragen waarom het deze keer wel zou lukken. De techniek heeft echter niet stilgestaan. Een eerste factor is de lagere warmtevraag van gebouwen. Door een betere isolatie en diverse interne en externe warmtewinsten (elektrische apparaten, bezonning...) is de warmtebehoefte zo laag geworden, dat het niet altijd zin heeft om een ketel per woning te voorzien. Die zou een groot deel van het stookseizoen aan zijn minimaal vermogen moeten werken, wat nadelig is voor het rendement. Verder is er heel wat vooruitgang geboekt op het vlak van sturing en meet- en regeltechniek. De werking van de centrale stookplaats kan soepel worden aangepast aan wisselende omstandigheden, door toerentalge- 110

9 regelde pompen en intelligente regelventielen. De satellietstations in de woningen kunnen ook voorzien worden van meters met draadloze uitlezing, zodat het verbruik van elke woning precies kan bepaald en gefactureerd worden. Micro-WKK Warmtekrachtkoppeling is hoofdzakelijk beperkt tot grotere toepassingen, zoals industrie of utiliteiten. Recent zijn er toestellen op de markt voor WKK op schaal van een individuele woning, zoals een gaswandketel in combinatie met een stirlingmotor. Deze toestellen zijn ongetwijfeld interessant voor renovatie. Deze techniek staat nog echter in zijn kinderschoenen, dus het is wachten op meer praktijkervaring om te weten of het werkelijk een interessante oplossing is. Veel zal afhangen van de manier waarop deze techniek behandeld wordt in de EPB-wetgeving en welke steunmaatregelen er zijn. In Vlaanderen komt deze techniek voorlopig niet in aanmerking op te voldoen aan het verplichte aandeel hernieuwbare energie. Dat zal zeker nadelig zijn voor de investeringsbereidheid van bouwers en verbouwers. Compact bouwen De combinatie van balansventilatie met een geothermische warmtepomp staat garant voor een energiezuinige verwarming (doc. Zehnder) Men kan het ook over een totaal andere boeg gooien, en energie besparen door een goede isolatie en een slim ontwerp. Het komt daarbij aan op een compacte woning, een doorgedreven isolatie met aandacht voor koudebruggen, en vooral voor een goede luchtdichtheid. Dat veronderstelt natuurlijk een zorgvuldige afwerking. Op die manier kan men een woning realiseren die de passiefhuis standaard dicht benadert. Dat is meteen ook voldoende om de strengere EPB eisen van 2014 te halen, ook zonder gebruik van alternatieve technieken. Voor de verwarming kan men volstaan met een traditionele gaswandketel met een snel reagerend afgiftesysteem, zoals lage-temperatuur radiatoren. Ventileren voor een gezond binnenklimaat De ventilatie mag dan niet uit het oog verloren worden. Voor een goed binnenklimaat moet er voldoende verse lucht in de woning komen. Door een combinatie van een goede luchtdichtheid van de bouwschil en een geregelde ventilatiesysteem, komt er precies genoeg verse lucht in de woning, zonder te grote ventilatieverliezen. Op de vraag of een systeem met alleen mechanische afvoer (systeem C) te verkiezen is boven een systeem met balansventilatie met warmteterugwinning (systeem D), moet geval per geval een antwoord gegeven worden. Balansventilatie met warmteterugwinning zal altijd tot lagere warmteverliezen leiden: de afgezogen lucht warmt immers de binnenkomende lucht op. Anderzijds is het een omslachtigere installatie dan systeem C, zowel in plaatsing, inregeling als onderhoud. Hoewel de winst van een systeem D tegenover een systeem C relatief groot blijft, zal dat in een goed geïsoleerde woning in absolute cijfers slechts een paar kw vertegenwoordigen. De winst in euro blijft dan ook beperkt, zodat het dan aan de bouwheer is om te beslissen of de extra kosten voor balansventilatie verantwoord zijn. Belangrijk is in elk geval dat het gaat om een vraaggestuurd systeem. De grootste energiebesparing ligt immers in het afstemmen van het ventilatiedebiet op het gebruik. 112