Transitie naar duurzame energie op. Ameland

Transcriptie

1 Kennis & Innovatie Centrum Ameland Transitie naar duurzame op Ameland Ir K.R. Iepema F. Dijkstra H. de Haan S Visser Noordelijke Hogeschool Leeuwarden

2 Transitie naar duurzame op Ameland In opdracht van Kennis & Innovatiecentrum Ameland Ir K.R. Iepema docent Duurzame techniek F. Dijkstra student Human Engineering H. de Haan student Elektrotechniek S Visser student Human Engineering Noordelijke Hogeschool Leeuwarden, sector Techniek, afdeling Engineering Contact adres: Tesselschadestraat 12, 8913 HB Leeuwarden adres: k.r.iepema@tech.nhl.nl Leeuwarden, januari 29 Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 2

3 Inhoudsopgave Voorwoord 4 Samenvatting 5 1. Inleiding 6 2. Energieverbruik op Ameland Transitie naar duurzame volgens de trias energetica 9 4. Energiebesparing Gebouwen Ameland Autoluw Duurzame Thermische zonne Photo voltaische zonne Stromings Golf Wind Geothermische Biomassa Energie-efficiëntie Warmtekrachtkoppeling Mini WKK Micro WKK Warmtepompen W Elektrische mobiliteit Elektrische auto s Elektrische aandrijving veerboten Overzicht maatregelen en uitvoerbaarheid Twee mogelijkheden Nu beginnen Conclusies Bronnen 3 Bijlage: Berekening elektriciteitsgebruik 31 Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 3

4 Voorwoord Dit rapport is de weerslag van een onderzoek dat de Noordelijke Hogeschool Leeuwarden heeft uitgevoerd voor het Kennis en Innovatiecentrum Ameland. Drie studenten (Zie onderstaande foto van links naar rechts) hebben er samen met een docent aan gewerkt: Harold de Haan, student Elektrotechniek derdejaars, heeft aan de opdracht gewerkt als stagiair. Hij heeft zich vooral bezig gehouden met biomassa, zonne- en winning uit aardgaswinning. Voor Freerk Dijkstra, student Human Engineering vierdejaars, was het een afstudeeropdracht. Hij heeft onderzoek gedaan naar golf en stromings. Siep-Anne Visser ook derdejaars student Human Engineering heeft zich als stagiair vooral gericht op mobiliteit en wind. De studenten hebben van februari tot juli 28 aan het project gewerkt. Op 12 juni 28 zijn tijdens een symposium in het natuurmuseum op Ameland de resultaten van het onderzoek gepresenteerd. Het resultaat van het onderzoek van Freerk Dijkstra is te lezen in de rapporten: Het potentieel voor de winning van stromings in de zeegaten van Ameland, Freerk Dijkstra 28. en Het potentieel voor de winning van golfslag in de Noordzee bij Ameland, Freerk Dijkstra 28. Het rapport dat nu voor u ligt is de afronding van het onderzoek. Er worden mogelijkheden geschetst om Ameland geheel onafhankelijk te maken van fossiele brandstoffen. Als vervolg op dit onderzoek werken studenten aan modellen van golf waterkracht voor het nieuwe KIA. Ook wordt aan de programmering van een touch-screen gewerkt waarmee museumbezoekers het effect van duurzame bronnen kunnen onderzoeken. Het doen van dit soort onderzoeken komt ten goede aan het onderwijs. Als kennisinstelling voert de Noordelijke Hogeschool Leeuwarden projecten uit voor bedrijfsleven en overheidsinstellingen op het gebied van duurzame en besparing. Daarnaast geven docenten cursussen op het gebied van duurzame. Kees Iepema, docent duurzame techniek Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 4

5 Samenvatting De Waddeneilanden streven ernaar om in 22 geheel zelfvoorzienend te zijn voor. De moet komen uit duurzame bronnen. Ameland heeft nu een relatief hoog verbruik. De eerste stap die genomen moet worden is vermindering van verbruik. 2% besparing is haalbaar. Ook zal nadrukkelijk overwogen moeten worden om Ameland autoluw te maken. De tweede stap is het toepassen van duurzame. Gezien de ligging, het aantal zonuren, en het toerisme dat zich vooral in de zomer afspeelt, ligt het gebruik van zonne- voor de hand. Zonne is direct toepasbaar. Op daken kunnen PV-panelen gelegd worden en collectoren voor zonneboilers. Om zelfvoorzienend te worden is ook grootschalige zonne- nodig. Dit kan door vele hectares weiland vol panelen te leggen of hiervoor de Waddendijk te gebruiken. Voor de verwarming van tapwater zullen zonneboilers ingezet moeten worden. Een goede tweede is wind, maar gezien provinciale regels is grootschalige wind uitgesloten. Wat wel kan zijn kleine windmolentjes in de gebouwde omgeving. Dit draagt bij aan de duurzame uitstraling van Ameland, de bijdrage is echte gering. Windturbines op de Noordzee zijn waarschijnlijk wel haalbaar. Vergisting van biomassa ligt ook direct voor de hand. De opbrengst is relatief klein, maar de techniek is beproefd en uit het oogpunt van duurzaamheid, afval duurzaam inzetten, aan te bevelen. Uit de efficiënte technieken is de toepassing van warmtepompen het meest zinvol. Als er voor gekozen wordt om aardgas van de wal te compenseren met elektriciteitlevering naar de vaste wal is ook warmtekrachtkoppeling aan te bevelen. De andere mogelijkheden, geothermische, golf- en stromings en mobiliteit zijn niet direct toepasbaar. Het zijn technieken die nog in ontwikkeling zijn. Op termijn kunnen ze een grote bijdrage leveren. Vaak zal er ook maatschappelijk draagvlak gezocht moeten worden. De politiek is hier ook nadrukkelijk aan zet. Er moeten keuzes gemaakt worden. Voorlichting en publiekscampagnes zijn hierbij onvermijdelijk. Om de plaatselijke ondernemers, o.a. installateurs en bouwbedrijven, in te kunnen zetten kan het nodig zijn hun kennis op het gebied van duurzame uit te breiden. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 5

6 1. Inleiding De Waddeneilanden hebben de ambitie om in 22 volledig zelfvoorzienend te zijn op het gebied van (duurzame) - en watervoorziening. Gemeente Ameland ondertekende op 11 september 27 het Ambitiestatement Duurzame Waddeneilanden. Er is een Duurzaam Energieteam opgericht dat duurzame projecten opzet. Samen met GasTerra, ENECO en de NAM is op 22 februari 27 het convenant Duurzaam Ameland getekend. Partijen willen van Ameland een proeftuin maken voor duurzame. Het Kennis en Informatiecentrum Ameland heeft wil haar expertise aanwenden voor een duurzaam Ameland. Bezoekers worden hierbij betrokken en kunnen kennisnemen van de ontwikkelingen. Ameland is een Waddeneiland met ca 35 inwoners en ca 18 woonhuizen. In de zomermaanden bevolken tevens vele toeristen het eiland, met pieken van 8.. Jaarlijks bezoeken ca 5. rustzoekers het eiland. Dit heeft gevolgen voor het verbruik, dat relatief hoog is. Hierdoor kost het extra inspanning om zelfvoorzienend te worden. Er zijn ook gunstige omstandigheden. Ameland kent ten opzicht van de rest van Nederland veel zonuren en bovendien loopt de verdeling van de zoninstraling in de pas met de verdeling van het aantal toeristen over het jaar. Ook voor wind is er een gunstig klimaat op de Wadden. Echter grote windmolens zijn taboe in het Waddengebied. Het feit dat er zee is rondom biedt ook kansen. Uit de eb- en vloedstromen en uit de golfbeweging kan gewonnen worden. In dit onderzoek is gekeken naar alle mogelijke duurzame bronnen en de potentie ervan voor de voorziening van Ameland. Nadrukkelijk is ook gekeken naar besparing en efficiëntieverbetering. Er is niet onderzocht hoe de gelijktijdigheid van aanbod en vraag naar zich verhoudt. Er is van uitgegaan dat er een elektriciteitverbinding blijft bestaan met de vaste wal waardoor kan worden uitgewisseld. Wat wel gezegd kan worden is dat bij een mix van duurzame bronnen het aanbod minder zal fluctueren. Het aanbod van zonne- is groot in de zomer als er ook veel toeristen zijn. Er is ook scenario denkbaar waarin aardgas van de wal wordt betrokken dat gecompenseerd wordt door een netto elektriciteitlevering aan de vaste wal. Ook niet onderzocht is welke maatregelen financieel het beste zijn. Niet uit te sluiten is dat forse investeringen nodig zijn die zich in de meeste gevallen, bij de huidige prijzen, pas na lange tijd zullen terug verdienen. Ameland zal hier zeker steun voor nodig hebben van overheden en marktpartijen. Ten slotte: Bij de winning van aardgas kan uit de temperatuur van het gas, ca 8 graden Celsius, gewonnen worden. Hetzelfde geldt voor de druk van het gas. Tot nu toe is dat niet gedaan. Hierdoor is veel nutteloos verspild. Als er in de toekomst op andere plaatsen gas gewonnen wordt op Ameland zal deze bron wel gebruikt moeten worden. In het onderzoek is dit verder niet meegenomen omdat het altijd om een tijdelijke bron zal gaan, die echter wel als overgangsmaatregel naar duurzame bronnen kan dienen. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 6

7 2. Energieverbruik op Ameland Ameland kent een hoog verbruik. Door studenten van de Hanzehogeschool Groningen is hier in opdracht van de gemeente Ameland in 27 onderzoek naar gedaan 1 ). De uitkomsten hiervan zijn, afgerond, uitgangspunt in dit onderzoek op de uitkomsten van elektriciteit na. Het werkelijke elektriciteitsverbruik blijkt aanzienlijk hoger te liggen dan de geschatte waarde uit het onderzoek van de Hanzehogeschool: 23.. kwh i.p.v. 1.. kwh. Dit is gebleken uit gegevens van NUON. Zie voor de berekening de bijlage. In tabel 2.1 staat het globale verbruik op Ameland in 27. Bij brandstof auto s gaat het om op Ameland getankte brandstof, waarbij ook de bussen voor het openbaar vervoer zijn meegenomen. Wat hierin niet is meegenomen is de op de vaste wal getankte brandstof die toeristen in hun auto s meenemen. Propaan en butaan wordt in cilinders aangevoerd en vooral op campings en in zomerhuisjes gebruikt. Omdat het relatief weinig is, is het in het verder onderzoek niet meegenomen. Energieverbruik Ameland Elektriciteit Aardgas Brandstof voor de veerboten Autobrandstof Propaan / Butaan Verbruik 23.. kwh 7.. m liter 2.3. liter 45. m3 Soort voornamelijk Hoogwaardig = kracht Laagwaardig = warmte Hoogwaardig = kracht Hoogwaardig = kracht Laagwaardig = warmte Benodigde primaire Vergelijkbaar aantal huishoudens Tabel 2.1 Energieverbruik Ameland in 27. Energie is nog op een andere manier in te delen: laagwaardige, dit is de gebruikte warmte die voornamelijk uit aardgas komt, en hoogwaardige, ook wel kracht genoemd. Onder kracht kunnen we de verstaan die opgewekt wordt in elektriciteitscentrales en de uit brandstoffen die voor de voortstuwing van voertuigen gebruikt wordt. Om de verschillende categorieën met elkaar te kunnen vergelijken zijn de hoeveelheden omgerekend naar de hoeveelheid primaire (in dit geval uit fossiele ) die er voor nodig is. Voor de brandstoffen worden de hoeveelheden vermenigvuldigd met de verbrandingswaarde van de brandstof. Voor de elektriciteit is ook het gemiddelde opwekkingsrendement meegenomen. De gebruikte omrekeningsgetallen staan vermeld in tabel Final report on sustainable Ameland project Bamigbola en Reintke, Hanzehogeschool Groningen Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 7

8 Aardgas 33 MJ/m3 Brandstof veerboten 31 MJ/liter Auto brandstof 31 MJ/liter Propan / Butaan 3 MJ/m3 Opwekkingsrendement elektriciteit 4 % Tabel 2.2 Gebruikte waarden voor de omrekening naar primaire Ten slotte is voor elektriciteit en gas nog de vergelijking gemaakt met het aantal gemiddelde huishoudens dat eenzelfde hoeveelheid verbruikt. Ter vergelijking, op Ameland staan ca 18 woningen die particulier bewoond worden. Het hoge verbruik heeft natuurlijk alles met toerisme te maken. In figuur 2.1 is de hoeveelheid primaire in een grafiek uitgezet. primaire elektriciteit aardgas brandstof boot brandstof auto's propaan / butaan Figuur 2.1 Grafiek primair verbruik Ameland in 27 Wat hierin opvalt, is de hoge vraag van de veerboten en het autoverkeer op Ameland. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 8

9 3. Transitie naar duurzame volgens de Trias Energetica Het overschakelen op uit duurzame bronnen kan het best volgens drie stappen gebeuren. Ze volgen uit de Trias Energetica, een strategie ontwikkeld door de TU Delft. Zie figuur 3.1. De nadruk ligt hier op de volgorde van de stappen. De stappen worden opeenvolgend genomen, zodanig dat eerst zoveel mogelijk maatregelen uit stap 1 worden genomen; kan dit niet meer verantwoord gedaan worden, dan zoveel mogelijk maatregelen uit stap 2 en tenslotte een eventuele restvraag met stap 3: Stap 1. Beperk de vraag, dus verminder de vraag naar, populair gezegd besparing. Dit is de goedkoopste en gemakkelijkst uit te voeren stap. Het is ook economische het aantrekkelijkst, door de vaak korte terugverdientijd van de investeringen. Stap 2. Haal de resterende vraag zoveel mogelijk uit duurzame bronnen. Stap 3. Als daarmee (nog) niet in alle gevraagde wordt voorzien rest nog om de benodigde fossiele brandstof zo efficiënt mogelijk te benutten. Het principe van deze trias is, dat stap 1 de meest duurzame stap en stap 3 relatief de minst duurzame. Figuur 3.1 De Trias Energetica (bron senternovem) In volgende paragrafen wordt hier nader op ingegaan. Voor een transitie naar duurzame is het dus uiterst belangrijk eerst de vraag naar te verminderen. In hoofdstuk 4 worden enkele mogelijkheden gegeven. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 9

10 4. Energiebesparing. 4.1 Gebouwen Als het verbruik van een gebouw of openbare ruimte wordt geanalyseerd blijkt altijd dat er op vele fronten kan worden bespaard. Een besparing van 2 % is niet ondenkbaar. Maatregelen die genomen kunnen worden zijn: Na-isolatie. Vaak zijn bestaande gebouwen slecht geïsoleerd. Met relatief geringe investeringen is hier veel mogelijk. Energiezuinige verlichting. Gloeilampen dienen vervangen te worden door spaarlampen. Met sensoren kan voorkomen worden dat licht onnodig blijft branden. Stand bye verliezen beperken Gedrag veranderen. Het ander gedrag van de gebruikers van een gebouw speelt ook een grote rol. In figuur 4.1 is aangegeven wat een besparing van 2 % voor effect heeft op het verbruik van Ameland. Hierin is tevens een besparing van 2 % in het eigen autoverkeer meegenomen Figuur 4.1 Effect 2 % besparing. Zonder gericht beleid zal het verbruik blijven stijgen. Dit heeft onder andere te maken met steeds meer eisen aan comfort. Ook op Ameland is dat niet anders. Een trend van de laatste jaren is terrasverwarming. We zien een scala van infraroodstralers tot complete open gasvuren in de open lucht. Het zal duidelijk zijn dat dit niet bijdraagt tot besparing. Om tot besparing te komen zal eerst dit soort ontwikkelingen omgebogen moeten worden. Dit eist een verandering in denken en een nieuwe bewustwording. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 1

11 4.2 Ameland autoluw Veel toeristen nemen hun auto mee naar het eiland. De hoeveelheid die dit kost voor de veerboten is aanzienlijk. Een schatting is dat zonder autovervoer minimaal de helft van de voor de veerboten bespaard kan worden. Door meer openbaarvervoer op Ameland zal het brandstof gebruik hier wel enigszins toenemen. Uitgegaan is van een verdubbeling van het busvervoer. Uiteindelijk zal de uitstraling van Ameland als autoluw eiland veel duurzamer worden. Om aan het gemak van toeristen tegemoet te komen kan de bagageafhandeling verbeterd worden. Men zou bijvoorbeeld de bagage moeten kunnen afgeven op de parkeerplaats bij de pier waarna deze op het vakantieadres weer afgeleverd wordt. Het gevolg van deze maatregel is te zien in figuur Figuur 4.2 Effect van een autoluw Ameland Figuur 4.2 geeft het effect van alle hiervoor genoemde maatregelen op het verbruik. De totale vermindering door deze besparingen is 25 %! Figuur % minder te halen door besparing Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 11

12 Auto s op de boot en in het straatbeeld op Ameland 5. Duurzame 5.1 Thermische zonne- Voor Ameland is zonne- om twee redenen een voor de handliggende bron. De aantal zonne-uren is op Ameland relatief groot, zie figuur 5.1. In de zomer is de zoninstraling het meest intens. Door het toerisme is de vraag ook dan juist groot. Zie figuur 5.2 en jan mrt mei jul sept nov bron: gemeente Ameland Figuur 5.2 Verdeling zonne- over het jaar Figuur 5.3 Verdeling toerisme over het jaar Een manier om uit zonlicht te halen is door het zonlicht om te zetten in warmte, thermische zonne-. Deze kan gebruikt worden voor tapwaterverwarming en voor ruimteverwarming. Gebruik voor tapwater (zonneboiler) ligt voor de hand, door het toerisme is hier juist in zomer veel behoefte aan. Bij een goedwerkende zonneboiler is de opbrengst 1,4 GJ per m2. Bij 1. m2 zonnecollector, bijvoorbeeld verdeeld over 3 gebouwen, hotels, (zomer)huizen en toiletgebouwen, is de jaaropbrengst 14. Dit geeft een besparing van 5. m3 gas. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 12

13 Figuur 5.1 Het aantal zonuren in Nederland 5.2 Photo voltaische zonne- Een andere manier om uit zonlicht te halen is de omzetting naar. Hiervoor is een Photo Voltaïsche-installatie nodig, die bestaat uit PV-panelen, ook wel zonnepanelen genoemd. De opbrengst per jaar is ca 1 kwh per vierkante meter. Deze kan eenvoudig via het elektriciteitnet verspreid worden. Zonnepanelen kunnen op daken geplaatst worden, maar ook op bijvoorbeeld de Waddendijk of in een weiland. Bij een oppervlak van 5. m2, bijvoorbeeld verspreid over 3 daken is de opbrengst 5.. kwh. De besparing op primaire brandstof is hierdoor: 5. x 3,6 /,4 = 45.. MJ = 45. In figuur 5.2 is het effect hiervan te zien, samen met de besparingen genoemd in hoofdstuk Figuur 5.2 Effect besparing plus zonne- op daken. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 13

14 Een bescheiden begin met zonne- op Ameland Een andere mogelijkheid is om een grote PV-zonnecentrale in een weiland te plaatsten. In figuur 5.3 is als voorbeeld een gebied van 2 ha ingetekend in de Ballumerbocht. De opbrengst van een dergelijk systeem is ca 2.. kwh. De besparing op primaire is hierdoor 18. Hiermee kan Ameland bijna in het hele huidige elektriciteitsverbruik voorzien.,2 km 2 zonnepanelen Figuur 5.3 Omvang PV-centrale Een 8 meter brede strook PV-panelen op de gehele waddendijk geeft de zelfde opbrengst. In de figuren 5.3 en 5.4 is dit gevisualiseerd. Figuur 5.5 geeft het effect hiervan weer op het Amelander verbruik. Figuur 5.4 Zonnepanelen op de waddendijk Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 14

15 Figuur 5.5 Effect van 2 ha zonnepanelen Op een camping in Nes staan onderstaande toiletgebouwen. s Nachts branden er constant 2 tl lampen. Met bewegingscensoren is hier veel te besparen. Ook lenen deze gebouwtjes zich prima voor zonne-, zie montagefoto s. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 15

16 5.3 Stromings Tussen de Waddeneilanden is voortdurend de stroming van eb vloed. Hieruit is duurzame te winnen. Zie hiervoor ook het betreffende NHL rapport 2 ). De opbrengst van 5 onderwaterturbines in het Borndiep kan ca 1.6. kwh per jaar bedragen. Hiermee kan 14 primaire bespaard worden. Zie figuur Figuur 5.6 Effect van 5 stromingsturbines in het Borndiep 5.4 Golf De voortdurende golfbeweging op de Noordzee kan ook een bron van duurzame zijn. Met behulp van golfboeien kan deze gewonnen worden. Zie hiervoor ook het betreffende NHL rapport 3 ). De opbrengst van 6 golfboeien met een diameter van 3 meter is bijvoorbeeld ca kwh per jaar. Hiermee 15 primaire bespaard worden, zie figuur 5.6. Momenteel worden vooral golfboeien ontwikkeld, of beter WEC s (Wave energy converters), voor het golfklimaat van oceanen. Voor het golfklimaat van de Noordzee bij Ameland zijn op dit moment geen WEC s beschikbaar. Golf heeft veel potentie, maar zal voor Ameland pas op termijn in beeld komen. 2 Het potentieel voor de winning van stromings in de zeegaten van Ameland, Freerk Dijkstra Het potentieel voor de winning van golfslag in de Noordzee bij Ameland, Freerk Dijkstra 28. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 16

17 Figuur 5.6 Effect van 6 golfboeien in de Noordzee. 5.5 Wind Een zeer beproefde vorm van duurzame opwekking is wind. Ook voor de Waddeneilanden een logische keuze, gezien de hoge gemiddelde windsnelheden, zie figuur 5.7. Probleem hierbij is echter dat politiek hiervoor geen draagvlak is. Grote windmolens zijn in het Waddengebied niet toegestaan. Toch is in dit onderzoek wind meegenomen, al was het alleen maar om te kunnen vergelijken met andere duurzame bronnen. Een eventuele mogelijkheid is de windturbines in de Noordzee boven Ameland te plaatsten. Een andere mogelijkheid, die wel haalbaar lijkt op Ameland, is het plaatsen van kleine molentjes in de gebouwde omgeving. De bijdrage hiervan is echter gering, maar zeker de moeite waard om te overwegen. Een grote turbine met de wiekendiameter van 8 meter zal op Ameland ongeveer 5...kWh Figuur 5.7 Gemiddelde windsnelheden in Nederland kunnen opwekken per jaar. Dit komt overeen met 5 primaire. In figuur 5.8 is het effect van 4 van dergelijke molens te zien. Het blijkt dat hier bijna alle benodigde op te wekken is. Kleine windmolentjes zijn bedoeld om geplaatst te worden in de gebouwde omgeving. Ze hebben veel wind nodig. Ze zouden geplaatst kunnen worden op hoge gebouwen, bij de pier op de Waddendijk en in de jachthaven. Opbrengsten variëren van 1 5 kwh per jaar. 1 van dergelijke molentjes Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 17

18 zouden 4 primaire fossiele kunnen besparen. Figuur 5.9 geeft in en montagefoto een impressie van dergelijke molentjes in de jachthaven Figuur 5.7 Effect van 4 grote windturbines op de vraag Figuur 5.9 Impressie klein windmolens in de jachthaven Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 18

19 5.6 Geothermische Op enkele kilometers diepte bevindt zich water van ongeveer 12 graden Celsius. Door dit water op te pompen kan hier uit gehaald worden. Het hierdoor afgekoelde water moet terug gepompt worden in de aarde. Deze kan voor een klein deel in kracht (elektriciteit) worden omgezet. De carnotfactor bedraagt ca,12. Het rendement bij omzetting naar elektriciteit is hierdoor maximaal 12 %. Als hierdoor het water wordt afgekoeld van 12 naar 8 graden is de opbrengst 4,19 x 4 x,12 kj per liter opgepompt water. Wordt er bij voorbeeld 1 m3 per uur opgepompt dan levert dit maximaal 1. x 4,19 x 4 x,12 x 24 x 365 / 1 = MJ op. Dit komt overeen met kwh. Het water kan dan nog verder afgekoeld worden, van 8 naar 4 graden voor de verwarming van woningen. Dit levert dan nog 1. x 4,19 x 4 x,8 x 24 x 365 / 1 = MJ aan thermische op wat equivalent is met m3 aardgas. Figuur 5.8 toont het effect hiervan op de Amelander situatie Figuur 5.8 Effect van geothermische bij 1 m3 opgepompt water per uur. 5.7 Biomassa Onder biomassa wordt verstaan uit planten en organisch afval. Op Ameland is dit aanwezig in de vorm van mest, GFT en rioolslib. Door vergisting, een op dit moment veel toegepaste techniek, wordt gas verkregen. Dit kan verbrand worden in een WKK-installatie, zie hoofdstuk 6, en zo zowel elektriciteit als warmte opleveren. Als alle beschikbare mest, GFT en rioolslib wordt ingezet levert dit op jaarbasis 5 besparing op en 5 besparing op aardgas. Zie hiervoor ook de presentatie van Harold de Haan. Het effect is te zien in figuur 5.1. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 19

20 Figuur 5.1 Effect biomassa Ameland 6. Energie-efficiëntie 6.1 Warmtekrachtkoppeling Bij -efficiëntie gaat het er om, om zo efficiënt mogelijk te benutten. Hiervoor moet eerst zoveel mogelijk kracht, hoogwaardige, uit de brandstof gehaald worden. Wat dan overblijft is warmte, laagwaardige. Deze kan dan gebruikt worden voor de verwarming van ruimtes en tapwater. Dit wordt warmtekrachtkoppeling genoemd. WKK s hebben brandstof nodig, in de meeste gevallen is dit aardgas. Als Ameland helemaal wil overgaan op duurzame dan is grootschalige WKK niet aan de orde tenzij aardgas gecompenseerd wordt door extra levering van elektriciteit aan de vaste wal. Op kleine schaal kan het dan wel toegepast worden bij gebruik van biogas en houtstook Mini WKK Zogenaamde mini Wkk s worden ingezet bij zwembaden, hotels en andere grote gebouwen. Het thermisch rendement van deze WKK s ligt rond 6 %, het elektrisch rendement rond 3 %. Als we uitgaan van een warmtevraag waarvoor 1. m3 gas nodig is die opgewekt wordt met een ketel met een rendement van 9 %, dan is bij gebruik van een WKK 1. x,9 /,6 = 15. m3 gas nodig. Dit is 5. m3 meer dan bij gebruik van de gasketel. Dit komt overeen met een toename van 1,6. Echter er wordt ook opgewekt uit 15. m3 gas met een rendement van 3 %. Dit komt overeen met 1,44. Als deze opgewekt had moeten worden met een elektriciteitcentrale dan kostte dat 3,6. Het totale voordeel is dus 2. Figuur 6.1 geeft het effect van 25 mini WKK s. Er is een extra hoeveelheid gas nodig van 4. De besparing op is echter 9 GJ, een totaal voordeel van 5. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 2

21 Figuur 6.6 Effect van 25 mini WKK installaties Micro WKK Micro WKK s werken in principe hetzelfde als mini WKK s. Ze hebben echter een veel kleiner vermogen. Ze kunnen in woonhuizen de gasketel vervangen. Door het geringe elektrisch vermogen in verhouding tot het thermisch vermogen wordt in de praktijk slechts ongeveer 5 % van het toegevoerde gas omgezet in en 85 % in warmte. Dit blijkt uit de voorlopige resultaten van een onderzoek door de NHL in Leeuwarden waar in 18 huurhuizen een micro WKK is geplaatst. Als er 5 micro WKK s op Ameland geplaatst zouden worden die elk een gasketel vervangen die een verbruik van 1 m3 heeft dan is het totale voordeel Het gasverbruik neemt toe met 9 en er wordt 21 bespaard op de elektriciteitopwekking. Zie figuur Figuur 6.2 Effect van 5 micro WKK s Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 21

22 6.2 Warmtepompen Een warmtepomp gebruikt warmte uit de omgeving, bijvoorbeeld uit de bodem, voor ruimteverwarming. Hiervoor wordt de onttrokken warmte op een hogere temperatuur gebracht. Hiervoor is wel nodig. Voor 1 deel produceert een warmtepomp 4 tot 6 delen nuttige warmte. Deze factor wordt de COP, = coëfficiënt of performance, genoemd. Als een gasketel, die 1 m3 gas per jaar verbruik, vervangen door een WP met een COP van 5, dan moet deze 1 x,9 x 32 = 288 MJ warmte leveren. Hiervoor is 288 / 5 = 576 MJ nodig. Dit komt overeen met 16 kwh. Er wordt hierdoor dus 1 m3 gas, =32 MJ bespaard tegen en extra primair verbruik voor elektriciteit van 144 MJ. De benodigde kan op Ameland duurzaam worden opgewekt. Warmtepompen kunnen dus heel goed bijdragen aan de transitie naar duurzame. Als bijvoorbeeld 5 gasketels, met een verbruik van 1 m3 ga elk, vervangen worden door warmtepompen dan bespaart dit 5. m3 gas. Het extra elektriciteitgebruik is 1.6. kwh. In primaire : een besparing van 16 en een extra verbruik van 72. In figuur 6.3 is dit grafisch weergegeven Figuur 6.3 Effect van 5 warmtepompen 6.3 Elektrische mobiliteit Mobiliteit is nu afhankelijk van fossiele brandstoffen. Door over te gaan op aandrijving kan hiervoor duurzaam opgewekte elektriciteit gebruikt worden. Bovendien kan er een efficiëntiewinst geboekt worden, vooral al als bij gebruik van fossiele brandstoffen of biobrandstoffen de restwarmte nuttig gebruikt wordt. Zie paragraaf 6.1. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 22

23 6.3.1 Elektrische auto s Het rendement van verbrandingsmotoren in auto s is ca 2 %. Bij elektrisch aangedreven auto s is het rendement ongeveer 7 %, inclusief het verlies van het laden en ontladen van de accu s. Daar komt dan nog wel het opwekkingsrendement van de elektriciteit bij, 4 %, wat het totale rendement uit brandstof brengt op 28 %. Als alle auto s en bussen op Ameland zouden omschakelen op aandrijving dan bespaart dat 71 op autobrandstof. Het elektriciteitgebruik zal echter met 71 x,2 /,28 = 5,7 toenemen. Daarbij is nog niet gerekend met het feit dat auto s in het algemeen kleiner en lichter zijn en een lagere snelheid hebben. Daardoor zal het voordeel alleen maar groter worden. Figuur 6.4 geeft het effect op het primaire verbruik op Ameland als alle eigen autoverkeer op Ameland elektrisch aangedreven wordt Figuur 6.4 Effect elektrisch aangedreven eigen Amelander auto s Hier enkele voorbeelden van elektrisch aangedreven voertuigen. De eerste twee lenen zich voor verhuur aan toeristen. De andere zijn een prima alternatief voor Amelanders Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 23

24 6.3.2 Elektrische aandrijving veerboten De veerboten maken nu gebruik van fossiele brandstoffen. Technisch is het mogelijk ook deze elektrisch aan te drijven. Omdat de grote motoren in de boten een hoger rendement hebben dan automotoren zal er netto nauwelijks winst zijn als de uit fossiele brandstof wordt opgewekt. Het biedt echter wel de mogelijkheid de duurzaam op Ameland op te wekken. Ook als voor de opwekking WKK wordt toegepast is er winst. Figuur 6.5 geeft de verschuiving aan van brandstof naar Figuur 6.5 Effect aandrijving veerboten. Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 24

25 7 Overzicht maatregelen en uitvoerbaarheid In voorgaande hoofdstukken zijn diverse maatregelen beschreven om Ameland zelfvoorzienend te maken voor. Niet alle maatregelen zijn even effectief. Ook zijn niet alle maatregelen direct toe te passen omdat de benodigde technieken nog niet voldoende beproefd zijn. Het toepassen van de maatregelen eist vaak politieke beslissingen. Hier moet wel draagvlak voor zijn. In onderstaande tabel, tabel 7.1, zijn alle maatregelen nog eens op een rijtje gezet met daarachter een indicatie van bovengenoemde aspecten. Tevens is getracht de bijdrage aan een duurzame uitstraling van Ameland aan te geven. Hierbij speelt vooral de zichtbaarheid en de beleving een rol. maatregel Verwacht Maatschappelijk /politiek draagvlak Direct toe te passen met bestaande techniek Effect op transitie naar duurzame Bijdrage aan duurzame uitstraling Ameland 2 % besparing XXX XXXX X X Ameland autoluw X XXXX X XXXX Thermische zonne- XX XXXX X XXXX PV op gebouwen XX XXXX XX XXXX PV in weiland of op Waddendijk XXX XXX XXXX XXXX Stromings X - X X Golf XXX - X XX Grote windmolens op zee X XXXX XXXX XX Grote windmolens op land - XXXX XXXX XXXX Kleine windmolens X XX X XXXX Geothermische XXX - XXXX X Biomassa XX XXX X XX Mini WKK XXXX XXXX XX X Micro WKK XXXX X X X Warmtepompen XXXX XXXX XXXX X Elektrisch aangedreven auto s X X XX X X X X Elektrisch aangedreven veerboten XXXX - X X X X X Energiebesparing Duurzame Energie- efficiëntie Tabel 7.1 Overzicht maatregelen met diverse aspecten Noordelijke Hogeschool Leeuwarden 25