27 energy special A an de TU/e werken we aan de technische kant van de energietransitie, vertelt Harwig. Aan nieuwe intelligente technologieën die het efficiënt en schoon opwekken, distribueren en gebruiken van energie mogelijk maken. Ook onderzoeken we hoe we zo effectief mogelijk kunnen omgaan met die transitie. Ons groene bewustzijn is echter niet geheel gedreven door milieuoverwegingen, ook de porte monnee speelt nadrukkelijk een rol. Naast aandacht voor hernieuwbare energie bronnen zoals wind, biomassa en zon, wordt er aan de TU/e ook op andere terreinen hard gewerkt aan duurzame alternatieven. Harwig: Geothermie bijvoorbeeld; een interessante maar dure optie met een in principe nagenoeg oneindige bron van energie. Ook kernfusie staat op het programma. Een potentiële energiebron die de wereld verbindt: er staat één plant in Zuid Frankrijk (ITER), maar daar werken fysici vanuit de hele wereld en die betalen we gezamenlijk. Diverse facul teiten van TU/e doen ook onderzoek aan kernfusie deelproblemen en dat onderzoek krijgt in 2015 een stevige impuls met de komst van DIFFER, het FOM instituut voor funde rend onderzoek naar duurzame energie. Een andere nieuwe onderzoeksrichting betreft de future fuels; alternatieve brand stoffen die voor het grootste gedeelte bestaan uit water en co2 en die via elektrochemische reacties (synfuels), of elektrochemie gecom bineerd met fotosynthese (sunfuels) worden omgezet in bruikbare, schone brandstoffen. Harwig: Future fuels is een veld waarin de TU/e actief is met uniek onderzoek. We proberen niet diesel of benzine na te maken, maar verkennen juist alternatieve verbindingen. Daarmee maken we het onszelf niet gemakkelijk. Je breekt in op het bestaande en dat maakt de introductie en acceptatie van iets nieuws altijd moeilijker. TekST MIcHIEL DE BOER/TINY POPPE foto S BART VAN OVERBEEKE EN ISTOcKPHOTO nr.10 DeCeMbeR 2014 / MAGAZINe VAN De we zitten in een energietransitie die zich wat aarzelend voltrekt, maar die we hard nodig hebben om komende generaties te kunnen bedienen. aan het woord is rick Harwig, oud-topman van Philips en sinds 2010 aan de tu/e kartrekker en voorzitter van de strategic area energy. Vierhonderd onderzoekers verdeeld over zeven faculteiten en afkomstig uit dertig onderzoeksgroepen leveren een bijdrage aan dit aandachtsgebied. Vaak in samenwerking met het bedrijfsleven. Tu/e is rethinking power Ik kan er met mijn pet niet bij dat we nog steeds kolencentrales bouwen De productie van elektriciteit en het elektri citeitsnetwerk zullen de komende jaren alleen maar complexer worden. Ik denk dat je om te komen tot goede energieoplossingen moet denken in systemen, vertelt Harwig. Uiteindelijk draait het om elektriciteit. De distributiesystemen moeten we opnieuw ontwikkelen en inrichten.
28 29 ENERGY SPECIAL www.tue.nl/energy Je kunt eindeloos de verkeerde weg blijven bewandelen, maar elke maand dat je later begint, wordt het duurder Consumenten gaan zelf elektriciteit opwekken en gaan die ook zelf leveren aan het net. Maar ze voelen zich niet verantwoordelijk voor grid-load-balancing en ze willen straks een eerlijke prijs voor hun kilowatt-uren. Ga je daar als energiemaatschappij niet goed mee om, dan gaan ze andere wegen bewandelen. In de Verenigde Staten zie je onder de bezitters van zonne-installaties al een off-grid movement. Mensen die het beu zijn om steeds in opdracht van de energiemaatschappij de stekker uit hun zonne-installatie te trekken omdat er teveel spanning op het netwerk zit. Daar komt het smart-grid in beeld; een manier om vraag en aanbod flexibeler over de netcapaciteit te verdelen met een gunstigere prijs als welkome bijwerking. Steden vormen een bijzondere uitdaging in de transitie naar een schone en duurzame energievoorziening. Veel mensen op een beperkt aantal vierkante kilometers maakt de efficiënte inzet en een efficiënt gebruik van energie vele malen complexer. De TU/e heeft op dit gebied een studierichting met een eigen roadmap: Energy in the Built Environment. Harwig: Eigenlijk gaan we terug naar het systeem van de kasteelheer met zijn landerijen. Als je als stad overschakelt op hernieuwbare energie met gebruikmaking van windmolens, zonnepanelen en waterbekkens, ben je maar beter een goede vriend met je buren. Je moet grilligheid kunnen opvangen en overschotten makkelijk kunnen afvoeren. Er zijn maar weinig mensen die doorhebben wat dat betekent. Ook binnen de Nederlandse politiek. Wil je het goed doen, dan moet je steden, regio s en landen opnieuw inrichten. Energie opwekken waar het nodig is en waar natuurlijke elementen het ondersteunen. Energie moet je efficiënt gebruiken in supergeïsoleerde gebouwen met adaptieve gevels, je moet systemen creëren die de grilligheid in het opwekken en verbruik opvangen, warmte en koude effectief moet je hergebruiken en je moet efficiënte en logische distributie van energie realiseren. Zijn de Denen slimmer dan wij? Harwig maakt zich zorgen over de vele kansen die Nederland op dit gebied laat liggen. Ik kan er met mijn pet niet bij dat we in deze tijd nog instemmen met het bouwen van kolen centrales. We kunnen een voorbeeld nemen aan een land als Denemarken. Daar hebben ze na de oliecrisis in 1973 een rigoureuze keuze gemaakt. Ze zijn hun fossiele brandstoffen gaan verkopen en hebben het geld gestoken in de bouw van schone energievoorziening, met name windenergie. Het Deense Energie Agentschap heeft berekend dat in 2050 het land volledig op hernieuwbare energie kan draaien. Nederland blijft maar zeggen dat windmolens het niet zijn om energie op te wekken. Vorig jaar was het eerste jaar in China dat ze meer nieuw elektrisch vermogen bijplaatsten met wind dan met kolen. Dat hebben ze in vijf tot tien jaar tijd voor elkaar gekregen. En met wie realiseren ze dat? Met de Denen! En nu hebben ze een paar honderd kilometer ten noorden van ons de lat dus weer verlegd: van onafhankelijkheid naar klimaatneutraal. Zijn de Denen dan slimmer dan wij? Harwig is er van overtuigd dat Nederland veel meer kan doen aan hernieuwbare energievoorziening dan het nu doet. Je kunt eindeloos de verkeerde weg blijven bewandelen, maar elke maand dat je later begint, wordt het duurder. We hebben een sterke positie in hightech en dit is bij uitstek een hightech-markt. De energietransitie is niet alleen een milieuverantwoorde ontwikkeling, maar zeker ook een economische kans. Zie de ambitieuze 2020-plannen van de zonnecel-industrie. Ten opzichte van traditionele energiesystemen zal de snelheid van ontwikkeling vele malen hoger zijn, hightech-industrie heeft immers de karakteristiek exponentieel te kunnen groeien. Systemen moeten slimmer, adaptiever en effectiever. Technologie is de belangrijkste enabler en dat zit in ons DNA. Tel onze kennis over water-, wind- en zonne-energie daarbij op en we hebben een sterke positie. Veel hangt af van hoe we ons willen gedragen in dit veld. Ik heb bewondering voor mensen die het piketpaaltje ver weg durven te zetten. Maar dan moet je wel beschikken over goede modellen en scenario s om het op een rij te krijgen. Daar ligt een belangrijke rol voor deze universiteit en die pakken we graag. Bovendien doen we rethinking power niet alleen. We zoeken in toenemende mate de samenwerking met externe partijen om sneller en gerichter te kunnen ontwikkelen, om excellente studenten op te leiden voor de energie-omgeving van morgen en om ervoor te zorgen dat we systeem als geheel blijven overzien.
nr.10 december 2014 / MAGAZINE VAN de Verder bouwen aan een duurzame TU/e-campus O m in 2015 te komen tot een klimaatneutrale campus en in een later stadium zelfs tot een energieneutrale campus, gaat er behoorlijk wat veranderen. Zo wordt het arsenaal aan zonnepanelen op het TU/e-terrein uitgebreid met maar liefst achtduizend vierkante meter. De hiermee opgewekte zonne-energie zal gebruikt worden voor het duurzaam opladen van elektrische auto s en voor de energievoorziening in gebouwen. Tevens pakt de TU/e haar gebouwen aan, want vele daarvan zijn nu nog grote energieverslinders. De gebouwen worden in diverse fasen gerenoveerd. Zij krijgen een betere thermische schil en energieefficiënte installaties voor klimaatbeheersing. De uitgangspunten voor nieuwbouw zijn energie-technisch verantwoord. Zo ligt er voor alle aanstaande bouwprojecten op de campus de eis een Energie Prestatie Coëfficiënt (EPC) te halen die veertig procent onder de geldende norm ligt. Thijs Meulen, adviseur Energiemanagement aan de TU/e, zegt hierover: We dagen onze bouwadviseurs en leveranciers echt uit energieverantwoord te denken. Een andere belangrijke stap op weg naar een duurzame campus zijn de Living Labs op de campus. Dat betekent het opzetten en inrichten van onderzoeks- en testomgevingen in real-life situaties. Dit doet de TU/e in nauwe samenwerking met studenten, bedrijven en kennisinstellingen. Zo bouwde start-up Peer+ een prototype van zijn Smart Energy Glass in het Connector-gebouw. Shell leverde aan de faculteit Werktuigbouwkunde een transparant motorblok voor de ontwikkeling van een efficiëntere verbrandings motor. En op het dak van Vertigo, het gebouw van de faculteit Bouwkunde, zijn testgebouwtjes geplaatst waarbij in de dakpanelen en dakpannen zonnecellen zijn verwerkt. Warmte van de TU/e voor passage NS-station Om energievoorziening in de gebouwde omgeving goed aan te pakken, is het denken in systemen van belang. Zo beschikt de TU/e over één van de grootste installaties voor warmte- en koudeopslag (WKO) in Europa. Een systeem waarmee gebouwen in de zomer efficiënt worden gekoeld en in de winter verwarmd. De WKO ligt er al sinds 2002, maar wordt tot op heden nog niet optimaal gebruikt. De TU/e is een onderzoek gestart met de gemeente Eindhoven om te kijken of de overcapaciteit aan warmte op een efficiënte manier kan worden ingezet voor naastgelegen gebouwen. De passage van het NS-station en de huidige bouwontwikkelingen aan de zuidkant van het station bieden hiervoor mogelijkheden. Daarnaast kijkt de TU/e ook naar de ontwikkelingen binnen de regio. Zo zou het aanhaken op de biomassacentrale van de gemeente Eindhoven op Strijp-S/T een mogelijkheid kunnen zijn voor het afnemen van duurzaam opgewekte elektriciteit.
30 31 ENERGY SPECIAL www.tue.nl/energy Zonnestroom langs de snelweg Het Nederlandse wegennet en spoornet wordt geflankeerd door zo n vijf miljoen vierkante kilometer aan geluidsschermen. Als die schermen massaal vervangen zouden worden door doorzichtig gekleurd plexiglas kan hiermee een gigantische hoeveelheid groene stroom opgewekt worden. Binnenkort worden bij Den Bosch testschermen geplaatst die moeten uitwijzen of die droom van TU/e-onderzoeker dr. Michael Debije, expert op het gebied van luminescent solar concentrators (LSC s), ooit in vervulling kan gaan. Debije probeert al jaren geld los te krijgen voor een serieuze praktijkstudie naar de toepassing van deze alternatieve zonnepanelen om energie op te wekken in de openbare ruimte. Dat is lastig gebleken: aan de ene kant omdat zo n project precies valt in het gat tussen chemie en bouwkunde, anderzijds omdat al snel de vergelijking wordt gemaakt met de uiterst succesvolle siliciumzonnecellen. Die hebben onder ideale omstandigheden een hoger rendement, dat is waar, zegt Debije. Maar die vergelijking gaat mank. Je moet de zonne-geluidsschermen vergelijken met gewone geluidsschermen. En die laatste hebben nu een rendement van nul. Met een subsidie vanuit de Topsector Energie worden binnenkort onder leiding van bouwbedrijf Heijmans langs de westring van Den Bosch twee schermen van vijf meter breed en vier meter hoog geplaatst, gemaakt van oranje en rode semi-transparante platen van PMMA (beter bekend onder de merknamen plexiglas en perspex). Behalve de alternatieve plastic zonnepanelen van Debije, worden er ter vergelijking ook geluidsschermen met conventionele siliciumcellen geïnstalleerd. Bij deze Solar Noise Barriers (SONOB) zijn behalve de TU/e en Heijmans ook geluidsschermfabrikant Van Campen Industries, Dutch Space en de kennisinstellingen ECN en SEAC betrokken. Vanuit de TU/e wordt voor het project, dat begin 2015 start gaat en minimaal een jaar loopt, een PDEng-student aangesteld, die niet alleen zal kijken naar de energieopbrengst, maar ook naar de acceptatie van de schermen door weggebruikers en omwonenden. Die acceptatie is essentieel, legt Debije uit: Siliciumzonnecellen zijn inmiddels rendabel, maar je ziet ze minder dan je zou hopen. Dat komt deels omdat ze gevoelig zijn voor externe invloeden, maar ook doordat lang niet iedereen ze mooi vindt staan op hun dak. Een groot voordeel van de nieuwe, modulaire zonne-geluidsschermen is dat ze van vrijwel hetzelfde materiaal zijn gemaakt als veel van de huidige geluidsschermen. Debije: Er zijn nauwelijks aanpassingen nodig in de constructie. Er moet alleen wat elektra aangelegd worden aan de randen van de platen en in het frame. Bundeling van zonlicht maakt de schermen relatief goedkoop Want alleen langs de twee centimeter dikke randen van de schermen worden strips van zonnecellen aangebracht. Het zonlicht dat op de schermen valt, wordt namelijk door de fluorescente kleurstofmoleculen in het plastic opgevangen en omgezet in oranje of rood licht, dat naar de randen van de solar concentrator wordt weerkaatst. Die bundeling van zonlicht maakt het schermen naar verwachting relatief goedkoop, legt Debije uit. Het oppervlak aan zonnecellen dat je nodig hebt, is een fractie van de totale grootte van het scherm. Je bent maar een paar euro aan kleurstof kwijt per scherm van vijf bij vier meter. En omdat je licht van een specifieke kleur overhoudt, kun je bovendien zonnecellen kiezen die precies bij die kleur een hoog rendement hebben. Daarnaast is PMMA een beproefd bouwmateriaal, dat tegen een stootje kan. Opspattend grind, maar ook vogelpoep, graffiti en schaduw zijn voor LSC s een minder groot probleem dan voor iliciumcellen. Het principe van de LSC is al decennia bekend, vertelt Debije. Tijdens de energiecrisis in de jaren zeventig van de vorige eeuw is er veel onderzoek naar gedaan, maar toen de olieprijs weer daalde, is dat nagenoeg gestopt. Toen de belangstelling naar zonne-energie weer toenam in de jaren negentig, kwamen de siliciumcellen vooralsnog als winnaar uit de strijd. Vanwege die voorgeschiedenis zijn er op dit moment niet zo veel groepen in de wereld die aan LSC s werken, maar in Nederland is relatief veel kennis aanwezig. Op het gebied van siliciumcellen hebben we de strijd van China verloren. Het zou zonde zijn als we hier ook met LSC s de boot missen.
nr.10 december 2014 / MAGAZINE VAN de Meest duurzame en energiezuinige bedrijfsgebouw van Europa D at het meest duurzame en energiezuinige bedrijfsgebouw van Europa in het Brabantse Eersel staat, is voor een groot deel te danken aan Jos Lichtenberg, hoogleraar Product ontwikkeling aan de faculteit Bouwkunde en grondlegger van Slimbouwen. Deze methode, die het traditionele bouwproces wil resetten, richt zich op gebouwen die gezond en betaalbaar zijn en die voldoen aan de wensen van de huidige én toekomstige gebruiker. Grondstoffen en materialen moeten verantwoord worden toegepast en het gebouw moet meer energie opleveren dan nodig is voor eigen gebruik. Bij deze integrale ontwerpmethode wordt het bouwproces in vier stukken opgedeeld: casco, schil, installaties en afbouw. Bij het bouwproces zijn flexibiliteit, reductie, efficiëntie, duurzaamheid en transparantie de belangrijkste uitgangspunten. De gouden regel is dat de kabels en leidingen te ontsluiten moeten zijn, vertelt Lichtenberg. Ze worden dus niet in beton gestort, maar komen bijvoorbeeld in een holle ruimte in de vloer te liggen. Bij een verbouwing of aanpassing hoeft dan alleen de vloerplaat eraf gehaald te worden. Volgens Lichtenberg sluit zijn methode naadloos aan bij de missie van de TU/e om met onderzoek een directe bijdrage te leveren aan het oplossen van maatschappelijke problemen. De Venco Campus in Eersel is een van de vele bouwprojecten waarbij Lichtenberg betrokken is geweest. Nadat Cor van de Ven, eigenaar van de Vencomatic Group, het boek over Slimbouwen had gelezen, wilde hij zijn bedrijfspand volgens deze filosofie bouwen. Slimbouwen gaat uit van de behoefte van de gebruiker en dat sprak me erg aan, aldus Van de Ven. Ons gebouw is zeer flexibel vanwege de gemakkelijk te verplaatsen wanden en de dubbele computervloeren waar alle contactpunten inzitten. Hierdoor kunnen de ruimtes ook klimaat-technisch eenvoudig worden aangepast aan de behoeften van de gebruikers. De duurzaamheid van het gebouw zit onder andere in de goede isolatie én de 5.712 zonnepanelen op het dak die 1,63 Megawatt elektriciteit opwekken. Die elektriciteit wordt gebruikt voor de warmtepompen. Deze maken, middels geothermie, gebruik van de warmte uit de aarde en verwarmen hiermee het hele gebouw. Daarnaast wordt de elektriciteit ook gebruikt voor de verlichting en het wagenpark, inclusief de heftrucks van het bedrijf. Deze integrale aanpak zou de standaard moeten worden in de bouwwereld Van de Ven is zeer te spreken over de samenwerking met Lichtenberg en de TU/e. Dit gebouw is niet onder een traditionele aannemer gebouwd, maar in eigen beheer met een beperkt aantal onderaan nemers. Een team van vier architecten heeft het pand ontworpen, waarbij een van hen speciaal belast was met duurzaamheid. Deze integrale aanpak zou de standaard moeten worden in de hele bouwwereld, aldus Van de Ven. Volgens Van de Ven zijn architecten vaak wel belast met de bedrijfs voering maar ze kijken vooral naar het esthetische aspecten. Volgens hem zouden ze meer naar de functionele aspecten moeten kijken. Ze zouden ook opener moeten staan voor nieuwe ontwikkelingen, zoals de Slimbouwen-methode. Want als iedereen zich alleen maar bezighoudt met zijn eigen discipline, lopen we veel kansen mis. Dit gebouw is het bewijs: we hebben dertig procent bespaard op de bouwkosten, het pand is zeer energiezuinig en het biedt ook nog optimaal comfort.