Statusrapport Systeembenadering in de gebouwde omgeving Colofon Dit rapport is opgesteld door Piet Heijnen Freek Smedema SenterNovem Swentiboldstraat 21 Postbus 17 6130 AA Sittard 046-420 22 41 p.heijnen@senternovem.nl f.smedema@senternovem.nl Datum 27 december 2007 Kenmerk Status Definitief
Inhoudsopgave 1. Inleiding 3 2. Beschrijving van het werkterrein 5 3. Nederlandse partijen 7 3.1 Universiteiten 3.2 Onderzoeksinstituten 3.3 Ingenieurs- en adviesbureau s 3.4 Industrie: fabrikanten van componenten en deelsystemen 3.5 Overige marktpartijen 3.6 Woningbouwcorporaties 3.7 Brancheorganisaties en stichtingen 4. Huidige stand van de techniek 14 4.1 Inleiding 4.2 Integrale concepten voor gebouwen of wijken 4.3 Innovatieve systemen met hun componenten 5. Lopend lange termijn onderzoek 22 5.1 Inleiding 5.2 Integrale concepten voor gebouwen of wijken 5.3 Innovatieve systemen met hun componenten 6. Buitenlandse activiteiten 26 6.1 Generiek 6.2 International Energy Agency 7. Beleid in Nederland 30 7.1 Energietransitie 7.2 EZ en EOS 7.3 BSIK 7.4 56-wijkenaanpak 7.5 Europese regelgeving Bijlage 1: Literatuur Bijlage 2: Toegekende EOS-projecten op het gebied van systeembenadering Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 2
1. Inleiding In Nederland werkt men binnen het werkterrein van energie en gebouwde omgeving al geruime tijd met het principe van de integrale benadering (integraal ontwerpen). Daarbij is een optimale energievoorziening het uitgangspunt bij het gebouwontwerp, met een optimale afstemming van energiezuinige- en duurzame maatregelen en componenten. Systeembenadering van de energie-infrastructuur is een must om te komen tot een optimale energievoorziening in al haar facetten. Nederland heeft als een van de eerste landen in Europa de stap gemaakt van eisen aan componenten naar eisen aan het totale gebouw (als compleet systeem). Dit blijkt onder andere uit de Energie prestatie Coëfficiënt (EPC), ingevoerd in het Bouwbesluit van 1995, die geldt als integrale energie-eis waaraan een gebouw moet voldoen. Ook via voormalige Novemprogramma s als Optimale Energie-infrastructuur (OEI) is in de jaren 90 veel aandacht besteed aan integrale systeembenadering. Om onderzoek naar energiebesparing en duurzame energie te bevorderen heeft het Ministerie van Economische zaken (EZ) in 2005 het programma Energie Onderzoek Subsidie (EOS) in het leven geroepen. Dit programma is opgesplitst in 5 afzonderlijke regelingen. De regeling EOS-LT richt zich op lange termijn onderzoek waarin fundamenteel en/of industrieel onderzoek wordt uitgevoerd naar technologieën die nog ver van marktintroductie verwijderd zijn. Voor de EOS-LT regeling is een aantal specifieke speerpunten geformuleerd. Systeembenadering in de Gebouwde Omgeving is één van die speerpunten. Hiervoor zijn de volgende onderzoeksdoelstellingen geformuleerd. Gebouwen moeten door een integrale aanpak (ontwerp, innovatieve concepten, intelligente systemen, etc) duurzaam kunnen worden gebouwd of gerenoveerd. Het verbruik aan fossiele brandstoffen voor gebouwgebonden functies (verwarmen, koelen, ventileren) moet dan minimaal zijn. Voor nieuwbouw dient omzetting van gas of elektriciteit naar alleen warmte en koude in het algemeen achterwege te blijven. Bij renovatie dient dit met tenminste 50% te worden gereduceerd. Het elektriciteitsgebruik in nieuwe gebouwen dient voor tenminste 60% lokaal te worden opgewekt uit duurzame bronnen. Voor de gebouwde omgeving als geheel geldt als doelstelling dat ten minste 10% van het elektriciteitsverbruik binnen de Gebouwde omgeving duurzaam wordt opgewekt. Het volledige onderzoeksprogramma is terug te vinden via: http://www.senternovem.nl/eos/financiele_steun/eos_lange_termijn/index.asp Dit rapport geeft een overzicht van de Nederlandse partijen die op een of andere wijze betrokken zijn bij het onderwerp systeembenadering in de gebouwde omgeving. Daarnaast beschrijft het de technische stand van zaken op dit vakgebied en wordt een aantal internationale ontwikkelingen geschetst. Dit rapport is een geheel bijgewerkte en herziene versie van het statusrapport uit januari 2006. Ten opzichte van de vorige versie is een aantal nieuwe technische ontwikkelingen en projecten toegevoegd. Daarnaast is de indeling in onderzoeksterreinen aangepast aan het herziene Lange Termijn EOS-onderzoeksprogramma uit augustus 2007. Verder is in Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 3
deze nieuwe versie een onderscheid gemaakt tussen de beschrijving van de huidige stand van de techniek (hoofdstuk 4) en de beschrijving van lopend onderzoek binnen EOS (hoofdstuk 5). Tot slot is de beschrijving van de betrokken Nederlandse partijen uitgebreid. Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 4
2. Beschrijving van het werkterrein Binnen het onderzoeksprogramma van EOS-LT behandelt het aandachtsgebied Gebouwde omgeving zowel de nieuwbouw als de bestaande woningen en gebouwen. Het programma is in 2004 opgesteld en eind 2006 op een aantal punten geactualiseerd. Het geactualiseerde programma is afgebakend door de volgende onderzoeksterreinen: 1. Systeembenadering in de gebouwde omgeving thema 1: Integrale conceptuele studies naar concepten voor gebouwen of wijken 2. Innovatieve systemen met hun componenten thema 2.1: Innovatieve systemen thema 2.2: PV Zonconversie, nader onderverdeeld in: 2.2.1: Multikristallijn-silicium PV-technologie 2.2.2: Dunne-film PV-technologie inclusief organische cellen Deze rapportage beperkt zich tot de thema s 1 en 2.1. Het onderzoeksterrein Systeembenadering in de gebouwde omgeving kijkt vooral naar de ontwikkeling van nieuwe concepten. De nadruk ligt op de conceptuele behandeling van de totale energie infrastructuur, integraal opgenomen in het wijk- of gebouwconcept. Hierbij valt bijvoorbeeld te denken aan: Potentieelstudies en/of scenariostudies naar wijken of gebouwen voor de toekomst; Nieuwe visies op woningbouw, volkshuisvesting en stedenbouwkundig ontwerp; Integratie van wonen en werken (mobiliteit) en onderzoek naar effecten op leef- en woonconcepten; Inrichting van de ruimte en de consequenties voor mogelijke energie-infrastructuren Conceptuele studies naar intelligente energiesystemen en installaties voor afstemming van vraag en aanbod van energie (o.a. smart buildings); Optimale afstemming van de kwaliteit van het energieaanbod op de kwaliteit van de energievraag en lokale opslag (low-exergiegedachte) Dit onderzoeksterrein heeft veel raakvlakken met het aandachtsgebied Opwekking en netten. Bij opwekking en netten wordt vooral gekeken naar de levering van elektriciteit, inpassing van lokaal geleverde energie en koppeling van netwerken. Dit zijn onderwerpen die invloed hebben op het landelijke elektriciteitsnet. Bij de gebouwde omgeving ligt de focus op technieken, methoden en maatregelen die energiebesparing opleveren op lokaal niveau, bijvoorbeeld een blok van woningen, een kantorencomplex of een wijk. Zij hebben in principe geen consequenties voor het landelijk net. Het onderzoeksterrein Innovatieve systemen met hun componenten kijkt vooral naar innovatieve componenten en hun inpassing in het systeem. De nadruk ligt op het wegnemen van problemen en beperkingen van componenten en technieken, zodat ze te zijner tijd op grote schaal en tegen aanvaardbare kosten inpasbaar zijn. Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 5
Voorbeelden van mogelijke onderwerpen zijn: Compacte, hoog-rendement opslagsystemen voor energie, waardoor een ontkoppeling van vraag en aanbod mogelijk wordt; Energiebesparing en/of vraagbeperking via de aanpak van gebouwdelen, mits dit onderdeel uitmaakt van het systeem. Denk hierbij aan bijvoorbeeld geïntegreerde verlichtingssystemen, geavanceerde isolatiematerialen, etc; Studies naar de vraag welke combinaties van componenten onder welke omstandigheden (kwaliteit, marktsegment, nieuwbouw, bestaande bouw, prijs, etc) het meeste potentieel hebben om verder als fysiek systeem te worden uitgewerkt. Systemen en componenten voor netinpassing van elektriciteitsopwekkers; Inzet van ICT en sensortechniek om de energiebehoefte te reduceren en vraag- en aanbod beter op elkaar af te stemmen; Tot slot is nog een aantal onderwerpen expliciet uitgesloten binnen het onderdeel gebouwde omgeving van EOS-LT: Eind/hergebruik van restwarmte in de industrie en de gebouwde omgeving; Warmte- en koudeopslag met conventionele systemen zoals aquifers; Aardgasconversie via Stirling/micro WKK; Het (door)ontwikkelen van componenten die verder geen deel uitmaken van een beoogd systeem; Transport van personen en goederen; Gebruiksapparaten. Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 6
3. Nederlandse partijen In Nederland is een niet onaanzienlijk aantal partijen actief op het brede gebied van systeembenadering en gebouwde omgeving, van onderzoek tot eerste (grootschalige) praktijktoepassing. We hebben deze groep als volgt onderverdeeld: 1. Universiteiten 2. Onderzoeksinstituten 3. Ingenieursbureaus 4. Industrie 5. Overige marktpartijen zoals projectontwikkelaars en elektriciteitsbedrijven 6. Woningbouwcorporaties 7. Brancheorganisaties en stichtingen Genoemde partijen zijn vrijwel allen in één of meer EOS-projecten betrokken. Samenvattingen van deze projecten zijn terug te vinden via: http://www.senternovem.nl/eos/projecten/index.asp In hoofdstuk 5 van deze rapportage worden alle lopende onderzoeksprojecten binnen het EOS-LT programma behandeld. 3.1 Universiteiten 3.1.1 TUD, prof. Ir. H. Cauberg De TU-Delft heeft, binnen de afdeling Building Technology een programma: Climate Design, dat is onderverdeeld in een drietal subprogramma s: 1) Skins Doel van dit subprogramma is het ontwikkelen van concepten voor energiezuinige adaptieve gevelsystemen en daaraan gerelateerde bouwdelen. Daarbij wordt ook aandacht besteed aan aspecten als akoestiek, thermisch gedrag en binnenklimaat. 2) Exergy Het onderdeel exergy richt zich op de ontwikkeling van nieuwe ontwerpmethoden voor gebouwen, waarbij een optimaal gebruik van primaire energie en duurzame energie voorop staat. Een belangrijk uitgangspunt daarbij is het low-exergy principe, waarbij energie van hoge kwaliteit alleen gebruikt wordt indien dit onontkoombaar is voor de toepassing. Ook in dit subprogramma wordt een relatie gelegd met een gezond binnenklimaat en comfort. 3) Comfort Het programma comfort ontwikkelt methodes waarmee de onderwerpen comfort en een gezond binnenklimaat kunnen worden geïntegreerd in de verschillende stadia van het ontwerpproces. Deze methodes moeten worden afgestemd op specifieke gebouwontwerpen en functioneel ruimtegebruik. Meer informatie over lopende onderzoeken is te vinden op de site van de TU: www.bk.tudelft.nl Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 7
3.1.2 TUE, prof. dr.ir. Martin de Wit, prof. ir. Wim Zeiler Prof. de Wit is verantwoordelijk voor de leerstoel Bouwfysica. Deze groep heeft een uitgebreide expertise op een groot aantal fysische aspecten van de gebouwde omgeving, alsmede de integrale samenhang daartussen. Onderzoek richt zich op een integrale benadering van bouwfysische aspecten van gebouwontwerp gekoppeld aan comfort/gezondheid van de mens (bewoners/gebruiker van gebouwen). Op dit punt vindt samenwerking plaats met de Universiteit Maastricht. Prof. Zeiler, faculteit Bouwkunde, heeft als onderzoeksopdracht integraal ontwerpen. Binnen zijn groep lopen de nodige onderzoeken naar integrale aanpak voor ontwerpen van gebouwen. Mens en klimaat staan hierbij centraal. Daarnaast is integraal daglicht een onderwerp dat behandeld wordt door L. Zonneveld en Slimbouw door prof J.Lichtenberg. Meer informatie over onderzoeksprojecten is te vinden op de site: www.bwk.tue.nl 3.1.3 Universiteit Twente, prof. Dr. Geert Dewulf De vakgroep Bouw/Infra van de faculteit Construerende Technische Wetenschappen van de Universiteit Twente is betrokken bij een EOS LT project binnen het thema Systeembenadering, waarbij zij met name het onderzoek naar de economische aspecten van integrale concepten voor haar rekening neemt ( profit ). Binnen de vakgroep Bouw/Infra vindt het onderzoek aansluiting bij reeds gedane en lopende onderzoeken op het gebied van Duurzaam Bouwen. Meer informatie over de vakgroep is te vinden op de site www.cme.ctw.utwente.nl 3.1.4 Rijks Universiteit Groningen, prof. dr. G. de Roo Het onderzoeksinstituut URSI (Urban and Regional Studies Institute) van de Faculteit der Ruimtelijke Wetenschappen kent een jarenlange traditie in het verrichten van onderzoek op het gebied van de fysieke leefomgeving. Zij richt zich daarbij onder meer op thema s als bestuurlijke vernieuwing, decentralisatie, omgevingskwaliteit en -planning, leefbaarheid, gebiedsgericht beleid, regiovorming, stedelijke ontwikkeling en herstructurering, wijkvernieuwing, en interactieve en integrale planvorming. Het gaat bij deze thema s telkens om een combinatie van beleidsinhoudelijke, bestuurlijke en maatschappelijke aspecten die in het planningproces samenkomen. De RUG is betrokken bij een EOS-LT project binnen het thema systeembenadering. Meer informatie is te vinden op de site: www.rug.nl/frw 3.1.5 Universiteit Wageningen, dr. O.D. Braadbaart, prof. dr. J. Koh, De Urban Environment Group van de Leerstoelgroep Sociaal Ruimtelijke Analyse (Departement Omgevingswetenschappen) heeft als doel de integratie te bevorderen van duurzaamheidsprincipes en -beginselen met betrekking tot de gebouwde omgeving en in Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 8
stedelijke ontwerpen, wanneer het gaat om het ontwikkelen van nieuwe aanpakken, concepten en kennis, en het bijdragen aan de wetenschappelijke discussie en begripvorming betreffende environmentally sound building and urban design practice. De Leerstoelgroep Landschapsarchitectuur, binnen het Departement Omgevingswetenschappen van Wageningen Universiteit verzorgt wetenschappelijk onderwijs en het verricht wetenschappelijk onderzoek op het gebied van landschapsarchitectuur en daarop van toepassing zijnde integrale ontwerpprocessen. De leerstoelgroep heeft ervaring met het ontwerp van regionale en stedelijke schaalniveaus, met een sterke focus op de hybride stad en de continue samengroei van stad en landschap. Bij de conceptvorming speelt onder meer duurzaamheid met betrekking tot de thema s water, landbouw en energiehuishouding een rol. Bijzondere aandacht is er voor de mens en zijn waarneming van de omgeving. Met inachtneming van deze thema s wordt ontworpen met een sterke nadruk op het visuele en het belevingsaspect. Ook is er aandacht voor de manier hoe stads- en landschapstransformaties gecommuniceerd kunnen worden. Het thema van de energielandschappen krijgt inmiddels volle aandacht in de ontwerpateliers. Meer informatie op: www.wur.nl ;www.urbanenvironment.nl ;www.dow.wur.nl/uk/cl/org/lar 3.1.6 Universiteit Maastricht, Dr. W. van Marken Lichtenbelt De vakgroep Humane Biologie, binnen de faculteit Gezondheidswetenschappen van de Universiteit Maastricht doet internationaal toonaangevend onderzoek naar de fysiologie van de mens, met name op het gebied van humane thermoregulatie. Dit onderzoek vormt een basis voor een wetenschappelijk gefundeerd inzicht in de comfort beleving en behoeften van mensen en de daarmee samenhangende energiebehoeften in de gebouwde omgeving (en daarbuiten). Meer info is te vinden op de site: www.unimaas.nl 3. 2 Onderzoeksinstituten 3.2.1 TNO en ECN, ir A. de Geus en Mevr. Ir. M. Lafleur Energie Onderzoeks Centrum Nederland (ECN)heeft een afdeling Energie in de Gebouwde Omgeving (EGON) die zich richt op een de volgende specifieke technologische ontwikkelingen: bouwenergetica: het identificeren en ontwikkelen van dominante energiesystemen op niveau van wijk, gebouw of bouwdeel voor een energieneutrale gebouwde omgeving; thermische systemen: warmte opslag en zonthermische opwekking; energie- en comfortmanagement; warmtepompen, microwkk; ECN is altijd nauw betrokken geweest bij de ontwikkeling van MARKAL, een rekeninstrument, waarmee energie-infrastructuren geoptimaliseerd kunnen worden. ECN beschikt verder over een aantal proefwoningen, waarvan er één draaibaar is, zodat de invloed Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 9
van zonoriëntatie kan worden onderzocht. Voor meer informatie over ECN zie de site : www.ecn.nl/egon ECN met TNO een samenwerkingscontract gesloten: Building Future met als missie : comfortabel, gezond en duurzaam werken en leven in de gebouwde omgeving met minimale energie- en milieubelasting. Op basis hiervan is een gezamenlijk onderzoekstraject uitgewerkt dat aansluit bij speerpunt 2.1 uit het EOS-onderzoeksprogramma. In hoofdstuk 5.3 wordt dit programma nader toegelicht. Informatie is ook terug te vinden via: http://www.buildingfuture.org TNO is actief betrokken bij de ontwikkeling van Europese normen op het gebied van energie; Meer informatie over TNO Bouw en Ondergrond is terug te vinden via: http://www.tno.nl/bouw_en_ondergrond Jan de Wit, werkzaam bij TNO in Apeldoorn, heeft onlangs een lectoraat aanvaard aan de Hanzehogeschool in Groningen. Vanuit het onderzoekprogramma Energietoepassingen richt hij zich op energieverbruik en focust hij op klimatiseren. Studenten van verschillende studierichtingen worden bij de uitvoering van deze projecten ingezet, met als zwaartepunt energietechniek, bouwfysica en installatietechniek en de toepassing hiervan in de vorm van innovatie bij (MKB)-bedrijven. www.hanze.nl 3.3 Ingenieurs- en adviesbureaus Een aantal ingenieursbureaus is actief in de implementatie van optimale energieinfrastructuren: geen lange termijn onderzoeken maar implementatie van nieuwe technieken. Denk hierbij aan ontwikkelingen bij Heerhugowaard (Stad van de Zon), Amersfoort (Nieuwland ), Amsterdam (IJburg), Almere (Poort), Dordrecht (stadswerven), Eindhoven (Meerhoven) etc, waar op grotere schaal o.a. collectieve voorzieningen worden getroffen, om daarmee een optimale energie infrastructuur te realiseren. Ingenieursbureaus die hierbij betrokken zijn, zijn o.a. DHV, Ecofys, G3-advies, DWA, W-E, Boom. Bij de stedenbouwkundige ontwikkelingen en de integrale energie-infrastructuur wordt veel gebruik gemaakt van het door SenterNovem ontwikkelde OEI-rekenmodel. G3 en DWA maken gebruik van een in internationaal verband ontwikkeld reken model (MARKAL) voor een integraal ontwerp van energy- infrastructuur. De wet BAEI (Besluit Aanleg Energie Infrastructuur) heeft er toe bijgedragen dat gemeenten meerdere energieleveranciers kan laten tenderen naar de aanleg van de energie-infrastructuur ten behoeven van een nieuw te bouwen wijk of stadsuitbreiding. Meer informatie over de ingenieursbureaus is terug te vinden via hun sites: www.dhv.nl www.royalhaskoning.nl www.w-e.nl www.ecofys.nl www.g3advies.nl www.dwa.nl Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 10
www.boomdelft.nl www.chri.nl www.installect.nl www.sustainergy.nl www.iftechnology.nl 3.4 De industrie: fabrikanten van componenten en deelsystemen De industrie is beperkt betrokken bij lange termijn onderzoek, maar diverse bedrijven zijn wel bezig om componenten samen te stellen tot systemen of deelsystemen. Onderstaande tabel geeft een overzicht van een aantal belangrijke partijen, waarvan de meeste in één of meerdere EOS-projecten deelnemen. bedrijf Product Web-site Agpo CV-ketels, zonneboilers, www.agpoferroli.nl balansventilatie Itho CV-ketels, klimaatsystemen, www.itho.nl warmteterugwinsystemen Nefit CV-ketels, zonneboilers www.nefit.nl Ecostream Zonneboilers www.ecostream.nl PVTwins Zonneboilers (gecombineerd met zonnecellen) Alusta Ventilatiesystemen (natuurlijke www.alusta.nl ventilatie) Bergschenhoek Ventilatie en luchtbehandeling www.ihb.nl luchtcomfort Brink Climate Ventilatiesystemen (balansventilatie), www.brinkluchtverwarming.com Systems luchtverwarming Climarad Ventilatiesystemen (balansventilatie) www.climarad.nl Fiwihex Ventilatiesystemen www.fiwihex.nl (warmteterugwinning, ademende ramen) Innosource Ventilatiesystemen (vraaggestuurd) www.vraaggestuurdventileren.nl Storkair Ventilatiesystemen (balansventilatie) www.jestorkair.nl Rockwool Isolatiematerialen, toepassingen in www.rockwool.nl o.a. passief huis Optimair Adiabatische koelsystemen www.optimair.nl Oxycom Adiabatische koelsystemen www.oxycom.nl Statiq cooling Adiabatische koelsystemen www.statiqcooling.com Techneco Warmtepompen www.techneco.nl Philips Integrale lichtsystemen www.philips.nl Lemnis Light LED-verlichting www.lemnislighting.nl Kropman Installatietechniek, www.kropman.nl besturingssystemen Besseling Installatietechniek www.besseling.nl Imtech Installatietechniek www.imtech.nl Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 11
3.5 Overige marktpartijen Er is een beperkt aantal projectontwikkelaars actief die zich als koplopers profileren op het gebied van duurzaam bouwen. Dit zijn vooral de leden van het consortium Duurzame energie projectontwikkeling Woningbouw (DEPW), waaronder zich ook een aantal grote Nederlandse bouwbedrijven bevinden. Deze groep heeft een visie over toekomstontwikkelingen en deze vastgelegd in een businessplan. In het 'Business Plan Projectontwikkelaars realiseren woningen met Duurzame energie' geven de leden van de Projectgroep Duurzame Energie Projectontwikkeling Woningbouw (vooraanstaande projectontwikkelaars en corporaties) hun visie op de wijze waarop substantieel meer woningen kunnen worden voorzien van een duurzaam klimaatsysteem. Het centrale uitgangspunt is in het plan als volgt geformuleerd: Om duurzame energie daadwerkelijk in de main stream van de bouwprojecten toe te passen, is een gedeelde visie nodig op meer duurzame woningconcepten die: iedere projectontwikkelaar en bouwer zonder problemen kan bouwen, de woonkwaliteit voor de bewoner verbeteren, de kostprijs van de woning niet al te fors beïnvloeden. Vanuit deze visie is gestart met het ontwikkelen van de Toolkit duurzame woningbouw, terug te vinden via: www.toolkitduurzamewoningbouw.nl. Inmiddels is ook gestart met de ontwikkeling van een toolkit voor de utiliteitsbouw. Meer informatie over de activiteiten van de projectgroep en haar leden is terug te vinden via: www.depw.nl Elektriciteitsbedrijven zoals NUON, ESSENT, ENECO en NRE zijn door de ontwikkelingen rondom de liberalisering beperkt in het participeren in LT-onderzoek, maar spelen een belangrijke rol bij de implementatie van (nieuwe) technieken. www.nuon.nl www.eneco.nl www.essent.nl www.nre.nl Gasunie (Deelnemingen & Ontwikkeling); de divisie Deelnemingen & Ontwikkeling richt zich op het ontwikkelen van nieuwe zakelijke activiteiten en deelname in internationale projecten. Het is de dochteronderneming Gasunie Engineering & Technology, die zich bezighoudt met consultancy, research & development en engineering services. Gasunie is inmiddels betrokken bij een binnen EOS gehonoreerd project. Daarnaast vormt Gasunie samen met de RuG het onderzoeksinstituut Energy Delta, dat energieonderzoek uitvoert, onder andere in de gebouwde omgeving. Het onderdeel Trade and Supply is verzelfstandigd en gaat verder onder de naam Gasterra www.nvnederlandsegasunie.nl www.energydelta.nl Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 12
www.gasterra.nl Kiwa Gastec Technology heeft een goede reputatie op het gebied van gastechnologie. Dit omvat aardgas, LPG, Biogas en waterstof. KGT is actief op het gebied van gaslevering, distributie en gebruik. KGT heeft specialisten op het gebied van consultancy, engineering, software, productontwikkeling, etc. www.gastectechnology.com www.kiwa.nl 3.6 Woningbouwcorporaties Een aantal Nederlandse woningcorporaties loopt voorop als het gaat om het toepassen van duurzame concepten in nieuwbouw- en renovatieprojecten. De volgende partijen zijn betrokken bij één of meer demonstratieprojecten die worden gefinancierd vanuit de EOS- Demo en EOS-UKR regelingen. De Woonplaats, Enschede Rochdale, Amsterdam Wonen zuid, Kerkrade Nieuw Wonen Friesland, Leeuwarden Woonwaard, Alkmaar Vestia, Delft Nijestee, Groningen Weller Wonen, Heerlen Stichting Stadswonen, Rotterdam Woningstichting GoedeStede, Almere Aramis, Roosendaal www.de-woonplaats.nl www.rochdale.nl www.wonenzuid.nl www.nieuwwonenfriesland.nl www.woonwaard.nl www.vestia.nl www.nijestee.nl www.wellernet.nl www.stadswonen.nl www.goedestede.nl www.aramiswonen.nl In de projecten waaraan deze partijen deelnemen wordt nieuwe technologie voor de eerste maal gedemonstreerd in een concreet bouwproject, zowel bestaande bouw als nieuwbouw. 3.7 Brancheorganisaties en stichtingen Verschillende brancheorganisaties bevorderen de toepassing van specifieke duurzame energietechnieken en concepten. Meer informatie is terug te vinden op de volgende websites: Stichting warmtepompen Stichting Passief bouwen Stichting BEL (duurzaam bouwen) Stichting ecologisch bouwen Energiecentrum Stichting LT-verwarming Nederlands-Vlaamse bouwfysica ver. Isso (kennisinstituut installatiesector) Stichting Bouw Research Stichting Platform Geothermie Stichting Passief Huis Holland www.stichtingwarmtepompen.nl www.passiefbouwen.nl www.stichting-bel.nl www.ecologisch-bouwen.nl www.energiecentrum.nl www.stichtingltv.nl www.nvbv.org www.isso.nl www.sbr.nl www.geothermie.nl www.passiefhuis.nl Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 13
4. Huidige stand van de techniek 4.1 Inleiding Dit hoofdstuk geeft een overzicht van de stand der techniek in Nederland, onderverdeeld naar de twee thema s uit het LT-onderzoeksprogramma. Beschreven worden zowel de gangbare technieken en systemen als een aantal recente nieuwe ontwikkelingen die op demonstratieschaal worden toegepast. 4.2 Integrale concepten voor gebouwen of wijken 4.2.1 Integrale concepten voor gebouwen Huidige situatie nieuwbouw In Nederland is in 1995 in het bouwbesluit de Energie prestatie Coëfficiënt (EPC) ingevoerd als maatstaf, waaraan een nieuwbouwwoning moet voldoen bij aanvraag van de bouwvergunning. De EPC benadering is, zoals elders al genoemd, het eerste beleidsterrein waar één eis wordt gesteld aan een integrale benadering voor nieuwbouw. Niet de component is maatgevend, maar het totaal. In 1995 is de EPC ingevoerd en de toen geldende waarde van 1.4 betekende globaal een energieprestatie verbetering van ca 10% t.o.v. de gangbare bouwmethoden. In de loop der tijd is deze EPC aangescherpt: sinds 1 januari 2006 geldt een EPC van 0.8 als maximum. In de Toolkit Duurzame Woningbouw staat een 25-tal energieconcepten beschreven voor verschillende type woningen die samen een goede doorsnee zijn van de Nederlandse woningbouwmarkt. Dit boek beschrijft bouwkundige en installatietechnische concepten, die EPC s opleveren die variëren van 0,8 tot 0,44. De concepten met EPC van 0,6 geven een goed beeld van de huidige stand der techniek, hoewel deze nog niet als standaard geldt. Verder heeft SenterNovem een publicatie uitgegeven met als titel: Woningen met een EPC < 0,8. ( Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 14
De meest toegepaste technieken zijn: Schilisolatie (Rc= 5 bij EPN 0.8); Gebalanceerde ventilatie met hoog rendement warmteterugwinning, bij 80% van de nieuwbouw; Lage temperatuur verwarming (LTV); Zonneboilers bij 10% van de nieuwbouw. Meer informatie over de toolkit is terug te vinden op: www.aeneas.nl/toolkit Op de door SenterNovem uitgegeven CD-ROMs Alle 13 goed: inspirerende nieuwbouw kantoren en Unplugged, met het oog op de toekomst staat een groot aantal voorbeelden van bouwconcepten voor nieuw te bouwen kantoren, die een goed overzicht geeft van de huidige stand der techniek. Huidige situatie bestaande bouw Voor de bestaande woningbouw zijn er in de Nederlandse regelgeving nog geen eisen ten aan zien van het energieverbruik. In Nederland is wel het Energie Prestatie Advies ontwikkeld om de energiekwaliteit van en bestaande woning te kunnen kwantificeren. De EPA berekening levert een Energie-index op die een maat is voor de energieprestatie van een woning. Daarnaast wordt vanaf 1 januari 2008 een energielabel verplicht voor alle woningen en utiliteitsgebouwen. Verder maakt het Platform Gebouwde Omgeving zicht sterk voor een verbetering van de energieprestaties binnen de bestaande bouw. Juni 2007 is hiervoor een plan van aanpak gepresenteerd met als titel Meer met minder www.senternovem.nl/epadesk/index.asp www.energielabelgebouw.nl www.senternovem.nl/energietransitiego Door SenterNovem is een brochure opgesteld waarin een 27-tal woningen voor de bestaande bouw zijn beschreven. Deze woningen geven een goed beeld van de variatie in de Nederlandse woningvoorraad. Per type is aangegeven met welke technieken verbeterstappen te maken zijn. Te denken valt aan maatregelen als: (verbeterde) vloer, dak en gevelisolatie; verbeterde kierdichtheid, met name in oudere woningen; HR++ glas; HR-ketel, zonneboiler, WKK voor collectieve voorzieningen (flats). Meer informatie op: www.senternovem.nl/kompas/woningbouw Recente ontwikkelingen Vanuit het EOS-Demo programma en het UKR-programma is vanaf 2005 een aantal projecten gehonoreerd waarin vernieuwende concepten voor het eerst in Nederland worden toegepast. Onderstaand volgt een overzicht van de belangrijkste ontwikkelingen. De genoemde voorbeeldprojecten zijn terug te vinden via de EOS-website: www.senternovem.nl/eos Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 15
Vraagbeperking door verbeterde schilisolatie, Passief Huis Ondanks de verbeterde technieken om het binnenklimaat te beheersen zal altijd aan de eerste stap van de Trias Energetica moeten worden voldaan: (energie)vraagbeperking. We zien vooral in het buitenland de doorontwikkeling van de schilisolatie. In de huidige bouwpraktijk, bij een EPC van 0.8 zien we Rc-waarden van 4 a 5. Bij de verdere doorontwikkeling, waarbij het Passief huis als voorbeeld hanteren, zien we RC-waarden van 10 en hoger. Kenmerkend van het Passief huis is dat de warmtevraag voor ruimteverwarming sterk is gereduceerd. Een EPC van 0,44 is haalbaar. In Nederland wordt momenteel op kleine schaal geëxperimenteerd met dit type ontwerp, onder meer in Enschede (appartementen), Groenlo (15 woningen), Almere (60 woningen) en Roosendaal (3 huizen in skeletbouw). In Roosendaal wordt een renovatieproject opgezet op passief huis niveau (254 woningen). Karakteristieken van het passief huis zijn, naast een hoge isolatiewaarde, een goede zonoriëntatie, een koudebrugvrije constructie, efficiënte verwarming en warmteterugwinning uit ventilatielucht. Meer informatie over passief bouwen is terug te vinden op de website www.passiefbouwen.nl en in het boek Passiefhuizen in Nederland dat via deze site verkrijgbaar is. Duurzame concepten: energieneutrale woningen en gebouwen De stap naar energieneutraal bouwen zal steeds meer worden bevorderd door de toenemende vraag naar duurzaamheid in de brede zin (energie en materialen/water, gezondheid), leveringszekerheid van energie en de stijging van de energieprijzen. Energiebalanswoningen, of 0-energiewoningen, zijn woningen die op jaarbasis de energiebehoefte volledig duurzaam opwekken. Dat kan door gebruik te maken van onder andere zonne-energiesystemen, vraaggestuurde ventilatie en warmtepompsystemen met bodemwarmtewisselaars. Ook het gebruik van een windturbine is een optie. Het grootste energiebalansproject in Nederland wordt uitgevoerd in Diever, waar 70 woningen worden gerealiseerd. Andere voorbeeld, op wijkniveau, zijn de Stad van de zon in Heerhugowaard en de bouw van een energieneutrale straat in twee dorpen in Zeeland. http://www.heerhugowaard.nl/web/show/id=78631/stad_van_de_zon. http://provincie.zeeland.nl/milieu_natuur/duurzame_energie/co2_neutraal In Nieuwegein wordt een energieneutraal kantorencomplex ontwikkeld, waarin onder andere gebruik gemaakt wordt van een PV-gevel, windturbines, een warmtepomp en warmte/koudeopslag. Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 16
4.2.2 Integrale concepten op wijkniveau Achtergrond In Nederland is in het verleden (1997) een factor ontwikkeld om de energie prestatie van een wijk of stadsdeel in een getal uit te drukken: de Energie Prestatie op Locatie (EPL). Met deze factor wordt het hele energiesysteem beoordeeld, van opwekking tot eindgebruiker. Wijken, die geen fossiele energie meer gebruiken scoren volgens deze methode een 10, wijken die niet meer doen dan het wettelijk vereiste (EPC 0,8) scoren een 6,6. Door Senternovem is jaarlijks een EPL monitorringonderzoek uitgevoerd en als laatste publicatie is er EPL monitors 1998 2003 in perspectief; energieprestatie van nieuwbouwlocaties 1. Enkele conclusies: De gemiddelde EPL van nieuwbouwlokaties is 6,95. Dit is bijna een punt hoger dan de EPL van locaties met woningen die volgens het toenmalige Bouwbesluit zijn gebouwd (EPL=1). De EPL is voor ruim de helft van de locaties nog een ambitie. De stap naar een hogere EPL wordt nog weinig gemaakt. De omschakeling van vraagbeperking en efficiencyverbetering (EPL<7,5) naar inzet van duurzame energie (alleen daarmee is een EPL > 7,5 te halen) lijkt nog moeilijk te maken. Locaties met een infrastructuur voor Warmte en Elektriciteit hebben een hogere EPL dan locaties met een infrastructuur voor Gas en Elektriciteit. In de Senternovem studie EPL monitor 2004; herstructureringslocaties worden voorbeelden gegeven van locaties met hun behaalde EPL en de daarbij toegepaste technieken. Voorbeeld: 1 EPL monitors 1998 2003 in perspectief; energieprestatie van nieuwbouwlocaties.; W/e rapport 6227; januari 2005 2 EPL Monitor 2004; herstructureringslocaties; WE rapport, januari 2005 Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 17
Deellocatie Tannhauser in Apeldoorn bereikt een EPL van 8,28 door de aanleg van een warmte en Elektriciteitsnet, woningen extra te isoleren, warmte terugwinning en levering van warmte uit een WKK (Fibroned). De energievoorziening van de locaties is de combinatie van energiedragers in die locatie (gas, warmte en elektriciteit) en de toegepaste technieken (warmtekracht, zonneboiler, warmtepomp, PV). www.senternovem.nl/gemeenten/aandeslag/epl/index.asp Decentrale energieopwekking Op het gebied van energieopwekking zien we ontwikkelingen bij de decentrale energieopwekking in de gebouwde omgeving. Onderzoeken richten zich op het realiseren van gebieden die in hun eigen energie kunnen voorzien en nog maar een klein gedeelte afhankelijk zijn van het landelijke net. Duurzaam opgewekte energie is het uitgangspunt. Onderstaand volgt een overzicht van de belangrijkste ontwikkelingen op het gebied van lokale duurzame energieopwekking. Een deel van de genoemde voorbeeldprojecten is gesubsidieerd vanuit EOS en terug te vinden op: www.senternovem.nl/eos Energie uit biomassa Op een aantal plaatsen in Nederland lopen initiatieven voor het gebruik van biomassa in de energievoorziening van een woonwijk. Zo werd de wijk Hoogveld in Sittard van warmte en stroom voorzien door middel van een snoeihoutgestookte energiecentrale met een Organic Rankine Cycle (www.energieprojecten.nl/pr_hoogveld.htm). Deze installatie is helaas inmiddels afgebrand. In Veenwouden realiseert Seinen Projectontwikkeling de woonwijk van de toekomst waar een WKK op biobrandstoffen wordt geïnstalleerd voor de energievoorziening. In Eindhoven worden in de toekomst 1500 woningen van warmte voorzien met een snoeihoutgestookte warmteketel, wat leidt tot een EPL van 7,0. In Apeldoorn zullen 2500 nieuwe woningen groen warmte krijgen die afkomstig is van een rioolwaterzuiveringsinstallatie. In het project Polderwijk voor Poldergas wil men WKK realiseren die draait op biogas, afkomstig van vergister op een nabijgelegen landbouwbedrijf. Gebruik van geothermische energie (aardwarmte) Geothermie is het gebruiken van de warmte van de aarde om huizen, kantoren of kassen te verwarmen. Om de warmte uit de grond te winnen wordt gebruik gemaakt van het warme water dat ligt opgeslagen in watervoerende lagen in de ondergrond, op diepten waar de temperatuur hoog genoeg is. Deze watervoerende lagen zijn in grote gebieden in de ondergrond van Nederland aanwezig. De eerste boring voor een geothermische bron in Nederland is inmiddels uitgevoerd. Het ziet er naar uit de een tomatenkweker in Bleiswijk binnenkort de eerste gebruiker is van geothermische warmte. In Heerlen wordt een project ontwikkeld waarbij mijnwater wordt gebruikt voor de verwarming en koeling van woningen, winkels en kantoren. De diepste (warme) bron ligt op 825 meter. Daarnaast is besloten om een Haagse stadswijk te voorzien van geothermische warmte, die wordt aangeboord op een diepte van 2000 tot 2500 meter. Verder worden verkennende onderzoeken uitgevoerd in onder andere Drenthe, Flevoland, Venlo, de regio Haaglanden en Apeldoorn. Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 18
www.geothermie.nl www.minewaterproject.info Duurzame koeling Met name in de utiliteitsbouw is er in de zomer een grote vraag naar koeling, die in de meeste gevallen wordt geleverd met airconditioningsystemen. Aan de Zuidas in Amsterdam is medio 2006 een alternatief in gebruik genomen waarbij water uit het Nieuwe Meer wordt gebruikt om via een warmtewisselaar koelwater uit het distributienetwerk wordt afgekoeld. Vervolgens wordt het koelwater (indien nodig) nagekoeld met een compressiekoelmachine tot een temperatuur van 5-6 C, waarna het aan een reeks kantoorpanden wordt geleverd. Warmte uit kassen In kassen wordt een overschot aan warmte opgewekt dat traditioneel door het openen van dakluiken wordt geloosd. Als alternatief kan deze warmte met warmtewisselaars worden afgevoerd en opgeslagen, waarna ze in de koude periode gebruikt kan worden voor verwarming van kassen en woningen. In het Zuid Hollandse Nieuwveen wordt een nieuwbouwwijk gerealiseerd waarin 83 woningen worden voorzien van overtollige warmte, afkomstig van een rozenkwekerij. Voor de opslag wordt gebruik gemaakt van een aquifer. In de zomer kan hetzelfde systeem gebruikt worden voor levering van koude. 4.3 Innovatieve systemen met hun componenten Installatieconcepten kunnen we onderscheiden voor verwarming, ventilatie, koeling en verlichting. Ontwikkelingen zien we op het gebied van integratie van de afzonderlijke systemen binnen één gebouw. Vernieuwingen bevinden zich vaak op het vlak van de optimalisatie van de afzonderlijke technieken. Onderstaand wordt een aantal recente technologische ontwikkelingen geschetst, waarvan er een aantal ook weer vanuit verschillende EOS-programma s zijn gesubsidieerd. In hoofdstuk 3.4 is reeds een (niet uitputtend) overzicht gegeven van leveranciers van dergelijke systemen met verwijzingen naar hun websites. Verwarming Bij verwarming zien we een verschuiving van HR-opwekking naar vormen van duurzame opwekking, gecombineerd met energieopslag. Te denken valt bijvoorbeeld aan warmtepompen in combinatie met warmtewisselaars, koude /warmteopslag in de bodem en Lage Temperatuur verwarming. De toepassing van warmtepompen in de woningbouw is in Nederland nog beperkt vanwege de hoge systeemkosten, met name waar het gaat om kleinschalige projecten. Recente ontwikkelingen zijn onder andere de Hoge Temperatuur warmtepomp, de combinatie van CV en warmtepomp en de gasgestookte warmtepomp. Verder zien we de ontwikkeling van nieuwe opslagsystemen in de constructie en heipalen. Voor utiliteitsgebouwen zijn warmtepompen inmiddels een algemeen toegepaste techniek, onder andere door de grote koudevraag van dergelijke panden. Voorbeelden van concepten in de utiliteitsbouw zijn terug te vinden op; www.warmtepompwijzer.nl Micro WKK Gasterra (voorheen Gasunie Trade and Supply) is begonnen met de introductie van de HREketel of micro WKK, als opvolger van de traditionele HR-ketel. Deze ketel levert warmte en elektriciteit met behulp van een Stirling motor. Een eerste veldtest met 50 huishoudens is Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 19
uitgevoerd in 2006. Gasterra kondigt grootschalige praktijkproeven aan voor 2007 en 2008. De inpassing van dergelijke decentrale systemen in het elektriciteitsnetwerk is een onderwerp dat binnen het aandachtsgebied opwekking en netten van EOS-LT uitgebreid aan de orde komt. www.gasterra.nl www.smartpowersystem.com Zonneboilers De toepassing van zonneboilers is in de nieuwbouw al redelijk gebruikelijk. Nieuwe ontwikkelingen zijn het plaatsen van een spiegel achter de zonneboiler, het gebruik van kunststoffen, vacuümbuis collectoren en een combinatie van een zonneboiler met een PVsysteem, het zogeheten PVT-systeem. Alle technieken moeten leiden tot een betere kostenbatenverhouding Ze worden op dit moment gedemonstreerd in verschillende EOS-Demo projecten. Warmteopslag Lange termijn opslag van warmte is een cruciale techniek om een grote bijdrage van duurzame energie te krijgen. Het belangrijkste onderzoek hiernaar loopt nu in het IEA Solar Heating and Cooling programma, waar in taak 32 (energy storage) diverse technieken voor warmteopslag vergeleken worden. Hieruit blijkt dat opslag in water goed voldoet, maar minder geschikt is voor lange termijnopslag. Opslag in PCM s (Phase Changing Materials) blijkt in de praktijk niet veel minder ruimte te vragen dan water. Het perspectief voor chemische opslag is beter, maar dit staat nog in de kinderschoenen. Koeling Als alternatief voor traditionele airconditioningsystemen zijn de laatste jaren installaties op de markt gekomen die werken met het principe van adiabatisch koelen (dauwpuntkoeling). Daarbij warmte onttrokken aan de binnenkomende ventilatielucht door water te laten verdampen in de luchtstroom. Het nadeel van dergelijke systemen is dat het koelvermogen afneemt met toenemende relatieve vochtigheid van de buitenlucht. Bij drukkend weer werken ze dus minder goed. Fabrikanten claimen een energiebesparing van circa 75% ten opzichte van traditionele airco s. Ventilatie Bij ventilatie zien we een verschuiving van integrale WTW-installatie naar hybride vormen van ventilatie (combinatie van mechanisch en natuurlijke ventilatie), sensorgestuurde ventilatie (regeling op CO 2 gehalte of luchtvochtigheid), of hr-ventilatietechnieken met warmteterugwinning voor afzonderlijke vertrekken. De mogelijkheid tot nachtkoeling is voor WTW-installaties tegenwoordig gangbaar. Een bijzondere vorm van ventilatie met warmteterugwinning is het ademende raam, waarbij in een kozijn een dunne draad warmtewisselaar en twee ventilatoren zijn verwerkt. Dit systeem wordt op dit moment gedemonstreerd in een woningbouwproject in Deventer, met ondersteuning vanuit het EOS- Demo programma. Verlichting Op het gebied van verlichting zien we dat spaarlampen (op basis van gasontlading) langzaam ingeburgerd raken in Nederland. Een nieuwe ontwikkeling is de verlichting met LED s., die de laatste jaren een steeds hogere lichtopbrengst kennen. Statusrapport systeembenadering gebouwde omgeving 20