TM april 2011

April 2010 | Jaargang 39 | Nr 4

www.buildingbrains.eu

Thema:

Building Brains

Gebundelde energie

In balans met Smart Grid

Duurzaamheidsambities

JAA

RGA

NG

39 NR

. 4 TVV

L MA

GA

ZINE A

PRIL 2010

TM0411_cover.indd 1 8-3-2011 10:46:01

3

Inhoudsopgave

TVVL MAGAZINE

REVIEWED: Artikelen in TVVL Magazine zijn beoordeeld ‘door gelijken’. De uniforme ‘peer review’ waarborgt de onafhankelijke en kwalitatieve positie van TVVL Magazine in het vak-gebied. Een handleiding voor auteurs en beoordelingsformulier voor de redactieraadleden (‘peer reviewers’) zijn verkrijgbaar bij het redactie-adres.

58

54

28

Project:

exPerIence centre

IntervIew:

roland van der Klauw

energIeneutrale

KantoorrenovatIe

wat je met gebundelde energIe Kunt bereIKenIng. J. (Jaap) Priester 6

StaP voor StaP naar een energIezuInIge wIjKIr. N (Nicolle) Celie, ir. M.R. (Marc Robert) van Luijpen en

ir. M. (Mercedes) Sweeb 10

In balanS met Smart grIdIng. W.J.F. (Willem-Jan) Kooiman 12

duurzaamheIdSambItIeS Ing. L. (Lesly) Ignatius 18

SucceSvolle duurzame renovatIeIng. A.Q.C.M. (Alex) van Doorn, A.A. (Ariane) Kaper MSc,

G.M. (Rob) de Ruyter MSc 22

energIeneutrale KantoorrenovatIe Ir. D. (Diana) Deguelle, ir. M. (Marieke) Krijnen,

Ir. J. (Joost) Heijnis 28

duurzame InnovatIe In de bouwSectorDr. R. (Roald) Suurs,drs. E. (Edgar) van Niekerk,

ing. C. (Carin) van Barreveld, ir. M. (Michael) Urlings 36

een SlImme KoelKaSt voor SlImme nettenDr. ir. M.C. (Maarten) Pennings 42

het ene bIm IS het andere nIet…Ing. J.W. (Jan) Bouwman, ir. H.J. (Hilbert-Jan) Kuijer 46

hoe creëer je een bewuSte bewoner?Ing. M.A.W.M. (Maurice) van de Sande 50

aPrIl 2011

edItorIal 4IntervIew 54ProjectbeSchrIjvIng 58actueel 63uItgelIcht 67regelgevIng 69boeKbeSPreKIng 70InternatIonaal 73nIeuwS 74ProductnIeuwS 76Summary/ voorbeSchouwIng 84agenda 86

TVVL Magazine is het officiele orgaan van TVVL Platform voor Mens en Techniek. De vereniging, opgericht op 26 mei 1959, heeft tot doel de bevordering van wetenschap en techniek op gebied van installaties in gebouwen en vergelijkbare objecten. Als lid kunnen toetreden personen, werkzaam (geweest) in dit vakgebied, van wie mag worden verwacht, dat zij op grond van kennis en kunde een bijdrage kunnen leveren aan de doelstelling van de vereniging. Het abonnement op TVVL Magazine is voor leden en begunstigers van TVVL gratis. De contributie voor leden bedraagt € 111,- per jaar. Informatie over de bijdrage van begunstigers wordt op aanvraag verstrekt.

RedactieRaad: drs.ir. P.M.d. (Martijn) Kruijsse (voorzitter)ir. J. (Jan) aufderheijdeMw. dr. L.c.M. (Laure) itardH. (Henk) LodderG.J. (Geert) LugtMw. drs. c. (carina) Muldering. O.W.W. (Oscar) NuijtenMw. drs.ir. i. (ineke) thieraufing. J. (Jaap) Veermaning. R (Rienk) Vissering. F.J. (Frank) Stouthart (eindredacteur)

Redactie: drs.ir. P.M.d. (Martijn) Kruijsse (voorzitter)ir. J. (Jan) aufderheijdeMw. drs. c. (carina) Muldering. F.J. (Frank) Stouthart (eindredacteur)

Redactie-adReS: tVVL: de Mulderij 12, 3831 NV LeusdenPostbus 311, 3830 aJ Leusdentelefoon redactie (033) 434 57 50Fax redactie (033) 432 15 81 email [email protected]

UitGaVe: Merlijn Media BVZuidkade 173, 2741 JJ Waddinxveen Postbus 275, 2740 aG Waddinxveentelefoon (0182) 631717 email [email protected]

SecRetaRiaat:email [email protected]

aBONNeMeNteN: Merlijn Media BVPostbus 275, 2740 aG Waddinxveentelefoon (0182) 631717email [email protected] Benelux € 107,- Buitenland € 210,- Studenten € 85,- Losse nummers € 18,- extra bewijsexemplaren € 13,-

Het abonnement wordt geacht gecon-tinueerd te zijn, tenzij 2 maanden voor het einde van de abonnementsperiode schriftelijk wordt opgezegd.

adVeRteNtie-exPLOitatie: Merlijn Media BV Ruud Struijk telefoon (0182) 631717 email [email protected]

PRePReSS: Yolanda van der Neut

dRUK: ten Brink, Meppel

iSSN 0165-5523

© tVVL, 2011

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. Publicaties geschieden uitsluitend onder verantwoording van de auteurs. alle daar in vervatte informatie is zorgvuldig gecontroleerd. de auteurs kunnen echter geen verantwoordelijk-heid aanvaarden voor de gevolgen van eventuele onjuistheden.

TM0411_inhoud.indd 3 8-4-2011 14:26:47

editorial

4 TVVL Magazine | 04 | 2011 EDITORIAL

Ing. Jaap Veerman, Redactieraad en Royal Haskoning

Building Brains

Building Brains is een door TNO opgezet samenwerkingsproject

dat op 21 september 2009 officieel van start ging met een grote

‘kick-off meeting’. Ruim 170 medewerkers uit 28 bedrijven en

instellingen werken aan één doel: antwoord geven op de vraag

hoe we tot 2030 ons energiegebruik kunnen halveren. Of be-

ter: hoe maken we de gebouwde omgeving energieneutraal?

De steeds slechter wordende economische situatie, waardoor

de bouw stagneert en ontslag dreigt voor ‘knappe koppen’ in

het bedrijfsleven, maar ook de verkokerde bouwsector met

gebrek aan innovatiekracht vormden de aanleiding voor dit

unieke project. Aan Building Brains is subsidie toegekend in

het kader van de kenniswerkersregeling (zie kader).

De kenniswerkers zijn verdeeld over vier werkpakketten met de volgende onderzoeksthema’s:1. Smart Evaluation en Innovation;2. Smart Buildings/BIM;3. Smart Energy Systems;4. Smart District/Urban Strategy.

Elk van de werkpakketten wordt aangestuurd door een duo, dat bestaat uit een onderzoeksleider van TNO en een kenniswerker van een deelne-mend bedrijf. De onderzoekswerkzaamheden vinden voor het grootste deel plaats op de zogenaamde kennislocaties bij TNO in Delft, Eindhoven en Utrecht. In principe zijn alle kenniswerkers hier vier dagen per week met elkaar werkzaam. Zowel binnen de werkpakketten als tussen de werkpakketten onderling vindt regelmatig en intensief kennisuitwisse-ling plaats tijdens workshops, presentaties en overleg. Op 29 november 2010 zijn de resultaten van dit project tijdens een feestelijk programma aan het publiek bekend gemaakt met 18 presentaties op SS De Rotterdam. Er is veel werk verzet door de kenniswerkers. Dit heeft geresulteerd in meer interessante informatie dan één thema-uitgave van TVVL Magazine kan bevatten. Voor dit themanummer is daarom gekozen voor een zo breed mogelijk resultatenoverzicht, verdeeld over de vier werkpakketten.

KENNISWERKERSREGELINGHet kabinet verwacht met de Kenniswerkersregeling een overbrug-ging te bieden voor onderzoeksactiviteiten in het bedrijfsleven. Ze wil met de regeling voorkomen dat kenniswerkers als gevolg van de economische crisis worden ontslagen. Daarmee zou waardevolle kennis verloren kunnen gaan (http://regelingen.agentschapnl.nl/content/kenniswerkers).

TM0411_editorial.indd 4 5-4-2011 11:02:54

5TVVL Magazine | 04 | 2011 EDITORIAL

de oplossing voor ontwerpen afstem-mingsproblemen waardoor de faalkosten zullen dalen en de gebou-wen duurzamer zullen worden. De bouwwereld zal zich op het gebied van BIM en virtueel bouwen moeten innoveren. Een doelgerichte definitie van BIM is daarbij onontbeerlijk. De artikelen Innovatie in de bouwsector en Het ene BIM is het andere niet…. werpen licht op deze onderwerpen.

WORDT VERVOLGDHet project Building Brains eindigde officieel op 31 december 2010. Het is een succesvolle formule gebleken en de betrokken bedrijven willen er mee door gaan. Daarom is stichting Building Brains opgericht. Zij zal deze unieke samenwerking continueren en zich richten op de vorming van hét ketenplatform voor de gebouwde omgeving: een kenniscentrum voor een vitale gebouwde omgeving.Ik wil de deelnemers aan Building Brains – ook diegenen die helaas vanwege uiteenlopende omstandigheden de eindstreep niet konden meemaken – hartelijk bedanken voor hun bijdrage aan het gemeen-schappelijke doel. U wens ik natuurlijk een leerzaam leesplezier toe.

SAMENWERKINGVan het project Building Brains kunnen we leren dat bedrijven op een goede manier kunnen samenwerken, ook al zijn er soms tegenstrijdige belangen of zijn de bedrijven actief in zeer uiteenlopende marktsegmen-ten. Het artikel Wat je met gebundelde energie kunt bereiken gunt u een kijkje achter de schermen van werkpakketgroep Smart Energy Systems. In dit artikel leest u hoe deze groep, ondanks ogenschijnlijke belemme-ringen, toch tot een goede samenwerking is gekomen. Gewerkt is aan de ontwikkeling van een nieuw hulpmiddel dat het voor organisaties mogelijk maakt om beslissingen te nemen op weg naar een energiezui-nige wijk. In Stap voor stap naar een energiezuinige wijk wordt de Quick Urban Energy Scan toegelicht.

SMART GRIDHet zal niet lang meer duren of we schakelen onze elektrische apparaten niet meer alleen zelf in of uit. Het elektrisch net van de toekomst zal op een heel andere manier met vraag en aanbod van elektrische energie omgaan. Dit net geeft dan zelf aan òf, en in welke mate, verantwoord en duurzaam energie kan worden geconsumeerd of teruggeleverd. In balans met Smart Grid behandelt de noodzaak, eisen aan en kosten van een Smart Grid-systeem en waarom hierbij een PowerMatcher nodig is. De bijdrage Een slimme koelkast voor slimme netten beschrijft met welke intelligente aanvulling een koelkast kan worden omgevormd tot een apparaat dat kan ‘deelnemen’ aan een Smart Grid en welke voordelen dit biedt voor de gebruiker.

DUURZAAM BOUWEN Op gebouwniveau gaat een aantal artikelen in op de duurzaamsheid-aspecten van gebouwen en de wijze waarop de betrokken partijen daarmee om kunnen gaan. Het artikel Duurzaamheidsambities: Gefundeerd kiezen en vastleggen stelt een methode voor die het mogelijk maakt een eenduidige duurzaamsheidsambitie te formuleren en daarmee min of meer uitstijgt boven de al aanwezige duurzaamheids-meetlatten. De ontwikkelde methode stelt de gebruiker in staat om uit een breed scala van duurzaamheidsaspecten de streefwaarden te formuleren. Het helpt vervolgens bij het omzetten van streefwaarden in concrete maatregelen en geeft inzicht in de energetische en kostenef-fecten van de gekozen maatregel. Maar ook de totale levensduurkosten spelen natuurlijk een rol van betekenis. Al deze aspecten worden door één stuk gereedschap met elkaar in relatie gebracht. Zou dit de optimale aanpak zijn? Is dat genoeg om bijvoorbeeld een succesvolle renovatie te bereiken? Vele andere factoren spelen een rol. Wat moeten we doen om een renovatie ook echt succesvol duurzaam te maken? Maken we wel genoeg gebruik van de ervaringen uit gerealiseerde projecten? Beoordeelt u dit zelf maar na het lezen van Succesvolle duurzame reno-vatie en Energieneutrale kantoorrenovatie.

DUURZAAM GEBRUIKENNa de renovatie begint het pas. Dan zal blijken of duurzaam renoveren ook leidt tot een duurzamer gebruik van het gebouw. Dat de gebrui-ker van een gebouw of woning hierbij de hoofdrol speelt, is algemeen bekend. Elke gebruiker is uniek, met een eigen manier van doen die moei-lijk te beïnvloeden is. Vooraf gecalculeerde energievoordelen blijken in de praktijk niet te worden gehaald. De tijd is rijp om meer te focussen op de gebruiker en de wijze waarop deze kan worden geholpen of beïnvloed bij het terugdringen van het energiegebruik. We moeten ons meer gaan bezighouden met de vraag: Hoe creëer je een bewuste bewoner?, aldus het artikel met deze titel.

INNOVATIE EN BIMBIM is een innovatief begrip in de bouwwereld. Het wordt gezien als

DEELNEMERS BUILDING BRAINSDe 28 deelnemende partijen in Building Brains waren:3D BluePrint Architects & Engineers, Altran, Aluvisions BV, Arup, ASVB, Ballast Nedam, Calduran Kalkzandsteen BV, Cepezed, CRH Building Materials, Deerns Raadgevend Ingenieursbureau b.v., DHV, DLV glas & energie, GXP Green Power eXchanger, Hazcon hazewinkel consult, Hurks groep, KOW Architecten, Kuijpers installaties, LSW Architecten, NXP Semiconductors, Octalix, Priva, Royal Haskoning, Slavenburg, TNO, TU Delft, TU Eindhoven, Volker Wessels, Yacht.

TM0411_editorial.indd 5 5-4-2011 11:03:07

6 TVVL Magazine | 04 | 2011 DUURZAME ENERGIE

Binnen Building Brains heeft de groep Smart Energy gewerkt aan technische

oplossingen voor energieneutrale gebouwen. De samenwerking tussen de

bedrijven is niet gemakkelijk verlopen, maar heeft zeker boeiende resultaten

en inzichten opgeleverd. In energieneutrale gebouwen gaat het niet alleen om

energiebesparing. Net zo belangrijk zijn comfort, kosten en gebruik van duurzame

energiebronnen. Er is gekeken naar slimme oplossingen voor gebouwontwerp,

binnenklimaat, verlichting, elektrische energie en de gebruikersinterface.

Technische automatisering draagt bij aan oplossingen waarin de mens centraal

staat.

Wat je met gebundelde energie kunt bereiken

Ing. J. ( Jaap) Priester, interim professional bij Yacht

FOCUS EN WERKWIJZESmart Energy Systems heeft zich opgesplitst in vier groepen, gebaseerd op de aanwezige expertise en interesse. Die groepen zijn:- Klimaat & Comfort;- Verlichting;- Smart Grid;- Gebruikersinterface.

Overkoepelend werken de groepen aan een gezamenlijk platform voor de bedachte functionaliteit: het Building Control System. De werkzaamheden bestaan uit literatuuron-derzoek, het combineren en vergroten van de aanwezige kennis en het modeleren en simule-ren. Een belangrijk onderdeel is het maken van prototypes. Dit levert de kennis op die nodig is om slimme oplossingen voor energiegebruik te ontwikkelen.

DUURZAAMHEIDDe groep Smart Energy Systems hanteert het principe ‘People, Planet, Profit’ en pakt energieoptimalisatie aan volgens de Trias

Energetica. Energieneutrale gebouwen gaan niet alleen over het verminderen van energie-gebruik. Het energiegebruik is een onderdeel van duurzaamheid. Duurzaamheid is de balans tussen comfort, energie en betaalbaarheid. Naast het besparen van energie maakt het benutten van duurzame energiebronnen onderdeel uit van slimme oplossingen.

INTEGRALE AANPAKIn de huidige praktijk worden systemen in gebouwen los van elkaar ontworpen en geïnstal-leerd. Voorbeelden hiervan zijn verwarming, venti-latie, koeling, verlichting en apparaten. Dit geldt ook voor systemen voor energieopwekking en

-omzetting, zoals bodemwarmte, zonne-panelen, zonneboilers en aansluiting op het elektrische net. Na integratie van de verschil-lende systeemdelen ontstaat een suboptimaal

TM0411_priester_2033k-.indd 6 5-4-2011 11:04:45

7TVVL Magazine | 04 | 2011 DUURZAME ENERGIE

resultaat. Om maximale energie efficiëntie en comfort te behalen is een integralere aanpak nodig, die uitgaat van de behoeften van de mens

DE MENSAan de basis van het energiegebruik in gebou-wen staat de mens. De mens heeft sinds zijn bestaan een aantal behoeften. Dit zijn onder andere de behoefte aan eten, drinken, verwar-ming, koeling en frisse lucht. Maar de mens heeft ook abstractere behoeften, zoals veilig-heid, privacy, sociaal contact en zelfontplooi-ing. Deze behoeften worden tegenwoordig ingevuld door, onder andere, een gebouw om in te wonen/werken met daarin een aange-naam binnenklimaat, verlichting en een grote diversiteit aan apparaten. Maar ondanks alle oplossingen en technieken, blijven we verbon-den met de natuur. We willen graag uitzicht naar buiten, daglicht en hebben nog steeds een bioritme.Als mens streven we naar comfort. Het comfort van de mens is een combinatie van diverse factoren die te maken hebben met het zintuiglijk waarnemen van de omgeving, onze houding/activiteit en onze beleving. Een com-binatie dus van fysica, fysiologie en psycholo-gie. Wanneer we werken aan duurzaamheid (en dus ook comfort) moeten we hiermee rekening houden.

GEBOUWHet gebouw is een belangrijke basis om de behoeften van de mens in te vullen. Het gebouw voorziet (in combinatie met andere zaken) in veiligheid, privacy en binnenklimaat. Voor het verkrijgen van een comfortabel bin-nenklimaat zal een installatie nodig zijn. Vanuit Smart Energy Systems is de vraag gesteld: hoe ontwerpen we een gebouw dat comfortabel en energieneutraal is?Bestaande ontwerpmethodieken, zoals de NEN-ISO 23045, blijken hiervoor niet vol-doende geschikt. Er ontbreekt een metho-diek die toepasbaar is op bestaande bouw, goed omschreven is, implicaties aangeeft en aandacht geeft aan controle op de uitvoe-ringskwaliteit. Smart Energy Systems heeft een ontwerpmethodiek ontwikkeld voor het gebouw en de installatieconcepten die deze behoefte invult en die werkt volgens de Trias Energetica.Als basis voor de ontwerpmethodiek is een case study uitgevoerd naar het optimale gebouw. Locatie en budget zijn buiten beschouwing gelaten. Voor de case study is de ‘GreenShed’ ontwikkeld: een gebouw dat wat betreft indeling en afmetingen zowel een kan-toorfunctie als een woonfunctie kan vervullen.Uitgangspunt voor de bouwkundige para-

meters was het passiefhuis. Het GreenShed-gebouw is als model ingevoerd in een simulatieomgeving. De simulatie geeft inzicht in energiegebruik en thermisch comfort. De simulaties doorlopen verschillende stappen, waarin de parameters gebouworiëntatie, isolatiewaarde, zonwering, glasoppervlak en thermische massa wijzigen.Bij het optimaliseren bleek dat er voor het comfort een klimaatinstallatie nodig is. Deze installatie dient zo te worden ontworpen, dat een minimale hoeveelheid energie nodig is en de energiebehoefte met duurzame bronnen kan worden ingevuld.Over het jaar gezien is het GreenShed-gebouw, inclusief installatie, energieneutraal. Een buffer in de vorm van een net (Smart Grid) is wel noodzakelijk. De Green Shed-methodiek houdt rekening met architectuur, regelgeving en de gebruiker. Een belangrijk aspect van de methodiek is simulatie; automatisering is dus een wezenlijk onderdeel.

IN HET GEBOUWIn het gebouw zijn het binnenklimaat en de verlichting van belang voor het comfort. Voor de besturing van comfort en gebouwgerela-teerde zaken heeft Smart Energy Systems een platform ontwikkeld, dat dient als prototype voor gebouwautomatisering. Het maken van een prototype heeft als doel kennis te verga-ren. Dus, bouwen om te leren of (omgekeerd) leren door te bouwen. De kennis die wordt opgedaan heeft betrekking op de gewenste functionaliteit en de benodigde hardware en software.Op het gebied van gebouwautomatisering is al veel voorhanden, zowel voor kantoren als, in mindere mate, voor woningen. Het nadeel van de huidige oplossingen is vaak de complexiteit, de hoge aanschafprijs, het hoge eigen energie-gebruik en de ingrijpende installatiewerkzaam-heden vanwege de veelheid aan bekabeling. Dit heeft ervoor gezorgd dat de huidige oplos-singen vooral in woningen en renovaties van kantoren/woningen niet vaak zijn toegepast. Een andere reden is dat de installatie en bedie-ning vaak niet gebruiksvriendelijk is.

Dit alles heeft geleid tot de volgende belang-rijke uitgangspunten voor het ontwerp van het platform:- lage investeringskosten;- minimaal energiegebruik;- eenvoudige installatie;- gebruiksgemak;- comfort.

Het maken van een prototype voor de totale gebouwautomatisering vergt veel van de beschikbare middelen (tijd en geld). Bovendien

is het niet nodig voor het verkrijgen van kennis. Dit prototype is gekozen om vooral de verlichting te implementeren en rekening te houden met andere functionaliteiten. Dat is een logische keuze, omdat het aansturen van verlichting relatief goedkoop is en tevens een zichtbaar resultaat geeft. Dit geldt niet voor bijvoorbeeld een klimaatregeling, omdat voor het regelen van klimaat in ieder geval een klimaatinstallatie nodig is. Voor verlichting kennen we een aantal soorten lampen. Van oudsher is er de gloeilamp die nog steeds in gebruik is. Daarnaast zijn er de halogeenlamp, TL-lamp en spaarlamp. En sinds kort heeft de LED-lamp zijn intrede gedaan.De trend in de ontwikkeling van lampen is dat het energiegebruik steeds verder afneemt. Een aankomend verbod op gloeilampen en halogeenlampen zorgt automatisch voor energiebesparing. Met slimme verlichting is daardoor steeds minder energie te besparen. Het financiële voordeel van slimme verlichting door aanwezigheidsdetectie, daglichtafhan-kelijke dimregeling en automatisch gestuurde zonwering is dus niet erg groot. De winst zit meer in comfort en in kostenbesparing door slimme verlichting te combineren met andere besturingen.Kantoren en woningen zijn in het algemeen voorzien van een systeem voor het regelen van de binnentemperatuur. Maar alleen regelen op de gewenste binnentemperatuur geeft niet altijd het gewenste resultaat. Een veelheid van factoren bepaalt het thermisch comfort, zoals de activiteit en kleding van een persoon, lucht-temperatuur, stralingstemperatuur, luchtsnel-heid en luchtvochtigheid.In de praktijk wordt er een vereenvoudiging toegepast: aansturing van een apparaat gebeurt door alleen de luchttemperatuur te meten op één of meer plaatsen. Gevolg is een niet optimaal comfort en onnodig energiege-bruik.Betaalbare en eenvoudig toepasbare sensoren en klimaatregelaars maken het verbeteren van comfort en verminderen van energiegebruik realiseerbaar voor een grote groep mensen. Smart Energy Systems heeft met behulp van modellen en simulatie inzicht verkregen in een beter regelalgoritme, wat resulteert in een beter thermisch comfort.

ELEKTRISCHE ENERGIEDe huidige elektrische energievoorziening is in grote lijnen onderverdeeld in opwekking, transport, en de distributie naar de afnemers. Opslag van elektrische energie is technisch goed mogelijk. Maar als er op industriële schaal elektrische energie moet worden opge-slagen, blijken de kosten daarvan te hoog en het rendement te laag. Dat is dus geen oplos-


8 TVVL Magazine | 04 | 2011 DUURZAME ENERGIE

sing voor energievoorziening op grote schaal.Vraag en het aanbod van elektrische energie moet in evenwicht zijn. Per definitie is er dus balans. Als die niet aanwezig is, moet er actie worden ondernomen. Bij te weinig vraag zal het aanbod moeten verminderen, bijvoorbeeld door één of meer centrales terug te regelen in capaciteit. Bij te veel vraag zal het aanbod ver-groot moeten worden, bijvoorbeeld door één of meerdere centrales extra te laten leveren. Als noodoplossing kan ook een deel van de vraag worden afgekoppeld. De balans wordt dus principieel gehandhaafd door het aanbod aan te passen op de vraag die er is. Dit werkt goed zolang het aanbod stuurbaar is.Vroeger was er een duidelijke lijn tussen aanbieders en gebruikers van elektriciteit. Het huidige elektriciteitsnet ziet er veel complexer uit, onder andere door de opkomst van decen-trale opwekkers zoals warmte/krachtkoppe-ling, windturbines en zonnepanelen. Een groot deel van deze eigen opwekkers maakt gebruik van duurzame bronnen. Ook verschijnen er steeds meer relatief grote verbruikers op de markt, zoals warmtepompen, elektrische kooktoestellen en elektrische auto’s. Dit alles stelt extra eisen aan de capaciteit en de kwali-teit van het elektriciteitsnet.Energie uit duurzame bronnen, zoals wind en zon, is niet goed stuurbaar. Bij het duurzaam omgaan met elektrische energie zal hiermee rekening moeten worden gehouden. Ook moet de vraag van vooral grote verbruikers stuurbaar zijn, zodat de benodigde capaciteit van het netwerk beperkt kan blijven. Het handha-ven van de balans door de vraag te sturen, zorgt ervoor dat het aanbod van energie uit duurzame bronnen optimaal benut wordt en de benodigde capaciteit beperkt blijft vanwege gelijktijdige vraag.Naast de bestaande elektrische infrastruc-tuur is een ICT-infrastructuur nodig om de gegevens over de energie (vraag & aanbod) te communiceren. De verbruikers moeten dan de benodigde functionaliteit hebben om slim om te kunnen gaan met de aangeboden informa-tie. Smart Energy Systems heeft onderzoek gedaan naar gebruikersprofielen van appara-ten. Als prototype is elektronica ontwikkeld die ingebouwd in een koelkast de energievraag beïnvloedt op basis van aangeboden informa-tie (de prijs) over de energie.

DE GEBRUIKERBewustwording van energiegebruik leidt tot energiebesparing. Energiemeters zijn in huis vaak ergens weggestopt en moeilijk afleesbaar. De meetresultaten worden bovendien weer-gegeven in hoeveelheden gas/elektriciteit/warmte. Slechts één maal per jaar biedt een jaaroverzicht inzicht in het verbruik, uitgedrukt

in geld. Dit overzicht is voor de meeste mensen niet erg overzichtelijk en geeft geen inzicht in het verbruik op apparaatniveau. De bediening van de klimaatregeling en thermostaatkranen is voor de meeste mensen veel te technisch en de gebruikte symbolen zijn niet eenduidig.Literatuuronderzoek wijst uit dat door directe feedback een besparing van 10% zonder meer mogelijke is. Technisch kan er al veel door het inzetten van een slimme energiemeter. De netbeheerder moet dan wel de gegevens beschikbaar maken voor de gebruiker en laagdrempelig presenteren. De kosten zijn de belangrijkste drijfveer voor energiebesparing, dus alles moet worden vertaald van technische eenheden naar euro’s.Smart Energy Systems onderzocht hoe een begrijpelijke interface de bewustwording bij de gebruiker stimuleert. Er is een bestaande methode gevolgd: Human Centred Design. Deze methode richt zich op het gebruik van het systeem en het toepassen van menselijke factoren, zoals ergonomie en kennis van bruik-baarheid. Ook terugkoppeling van potentiële gebruikers is vereist en bijstelling aan de hand van de gegeven verbeterpunten.Persona’s kunnen dit proces vereenvoudigen en versnellen. Een persona is een fictief personage dat is gebaseerd op de kennis van de betref-fende doelgroep en de ervaring en kennis die is opgedaan in andere gebruikersonderzoeken. Een dergelijk personage krijgt gestalte door

een complete invulling van de persoon: naam, leeftijd, geslacht, gezinssituatie, werk, hobby’s en karaktereigenschappen. Voor de ontwerpers zijn het bijna echte klanten.Belangrijke elementen in de bewustwording en dus ook voor de interface zijn:- continu tonen van actueel verbruik en

besparing;- tonen van de eigen historie en vergelijken

met de rest van de buurt;- creëren van een competitie-element;- creëren van diagnosemogelijkheden;

Om de bruikbaarheid en acceptatie van syste-men te vergroten, moet de gebruiker invloed hebben op het functioneren. De gebruiker heeft dus het laatste woord, ondanks de toe-gepaste automatisering. Het bouwen van een prototype heeft de benodigde kennis voor een goede gebruikersinterface opgeleverd.

BEVINDINGENHet bij elkaar brengen van mensen met ver-schillende achtergronden en bedrijfsculturen zorgt voor interactie, die leidt tot ideeën. De mensen moeten wel gemotiveerd worden om kennis te delen en samen te werken. Het bouwen van prototypes en modellen heeft veel kennis opgeleverd. Deze kennis zal op termijn leiden tot innovatieve producten. Ook is er een netwerk gevormd van mensen die goed zijn in hun vak en verder durven te kijken.

Smart Grid


Warmtekracht-koppeling

Zonne-energie HR-ketels Utiliteit& Industrie

Gasabsorptie-warmtepompen

Buderus Blauw is een gevestigd begrip in de utiliteitsmarkt en in de industrie. Buderus staat

voor hoogwaardige en innovatieve verwarmingssystemen. Met jarenlange ervaring in vrijwel

alle landen van Europa. Met een krachtige kennis- en serviceorganisatie voor de juiste onder-

steuning. En met steeds meer focus op toepassing van energiezuinige en duurzame techno-

logie. Meer weten? Ga naar de nieuwe website of bel de Buderus Infolijn: 0570 602200.

Vertrouw op blauw en kies voor de absolute zekerheid van Buderus.

Vertrouw op blauw

www.buderus.nl

47200140 Adv TVVL 210x297.indd 1 20-01-11 09:49TM0411_buderus_09.indd 9 5-4-2011 11:51:18

10 TVVL Magazine | 04 | 2011 DUURZAAM

Duurzaamheid en energiebesparing zijn bijzonder actueel en staan op de agenda

van vrijwel elke organisatie. Toch worstelen veel organisaties met het vertalen van

deze ambitie naar de praktijk. De vertaling van beleidsambities voor duurzaamheid

naar concrete uitvoering van herstructurerings- of nieuwbouwprojecten komt in

veel gevallen nauwelijks tot stand. De reden is vaak een gebrek aan overzichtelijke

en betrouwbare gegevens en specifieke kennis van duurzame energietechnieken.

Er zijn geen instrumenten voorhanden die ondersteuning bieden. Of toch wel? De

Quick Urban Energy Scan biedt uitkomst.

Stap voor stap naar een energiezuinige wijk

Ir. N (Nicolle) Celie, Deerns; ir. M.R. (Marc Robert) van Luijpen, Yacht;ir. M. (Mercedes) Sweeb, Yacht

De meeste organisaties slagen er nog wel in om hun ambitie op het gebied van lokale duurzame energie te formuleren. Dat kan een vastgestelde energiebesparing zijn of een beoogde beperking van de CO2-uitstoot. Maar de stap van deze ambitie naar integraal ruimtelijk beleid en de uitvoering hiervan blijkt lastig. In het kenniswerkersproject ‘Building Brains Smart Building Smart District: Energy Neutral’ is een programma ontwikkeld door een samenwerking tussen diverse partijen uit de gehele bouwketen: van planvorming op ste-delijke schaal tot installaties in gebouwen. De Quick Urban Energy Scan (QUES) ondersteunt gemeenten en woningbouwcorporaties bij het verkrijgen van inzicht om energiebeleid te maken en dit vervolgens te concretiseren naar herstructurerings- en nieuwbouwprojecten.

GEBRUIKSVRIENDELIJKQUES is een programma dat op elke computer geladen en gebruikt kan worden. Voor het gebruik is geen specifieke technische kennis nodig. Het programma is zo opgebouwd dat de gebruiker snel inzicht krijgt in de materie, zonder daarvoor uitgebreide documentatie

of instructies door te nemen. QUES biedt de mogelijkheid om stapsgewijs verschillende scenario’s voor de energievraag, de middelen voor energiereductie en de inzet van duurzame energietechnieken te fornuleren.Als de gebruiker aan de slag gaat met QUES

wordt er eerst een buurt, wijk of gebied inge-voerd. De gebruiker geeft aan wat de gebieds-eigenschappen zijn. Er hoeven slechts een paar gebiedskenmerken te worden ingevoerd. Om weerdata te kunnen laden selecteert de gebruiker het KNMI-weerstation dat het

-Figuur 1- Resultaten zijn direct in

tabel- en grafiekvorm zichtbaar

TM0411_celie_2033c.indd 10 5-4-2011 11:06:04

11TVVL Magazine | 04 | 2011 DUURZAAM

dichtst bij de gekozen locatie ligt. Daarnaast geeft de gebruiker een aantal andere rudi-mentaire gebiedsgegevens aan, zoals de hoeveelheid vrije ruimte en de oppervlakte van asfaltwegen.

ENERGIEVRAAG EN -REDUCTIE

Nadat de gebruiker de gebiedskenmerken heeft ingevoerd, stelt hij een lijst samen van alle woningen en utiliteitsgebouwen in het aangegeven plangebied. In QUES zijn de meest voorkomende gebouwtypen opgenomen: woningen uit de Voorbeeldwoningen van Agentschap NL en utiliteitsbouw vanuit een aantal andere bronnen. Aan de hand van de ingevoerde gebouwen wordt de energievraag van het aangegeven plangebied berekend. In die vraag komen zowel de woningen als de utiliteitsbouw aan bod. Aan de hand van de ingevoerde gegevens kan het programma een eerste inschatting maken van de energievraag van het plangebied. Dit levert een aantal resultaten op: de totale vraag naar elektrische energie, de vraag naar thermische energie en de totale CO2-uitstoot. Die totalen worden direct berekend en in staafdiagrammen weer-gegeven (zie figuur 1).Als derde stap toont QUES het effect van ener-giebesparende maatregelen door bijvoorbeeld de renovatie van woningen. Per ingevoerd woningtype wordt aangegeven of er vraag-reducerende maatregelen toegepast gaan worden. De gebruiker kan het niveau van de renovatie zelf kiezen.

DUURZAME ENERGIEDe vierde stap is het bepalen van de moge-lijkheden voor het toepassen van duurzame energie. Door het selecteren van één of meerdere technieken (figuur 2) wordt de potentiële opbrengst van de geselecteerde technieken binnen het plangebied berekend. Daarbij worden ook de ruimtelijke invloeden, de CO2-reductie en de financiële aspecten van verduurzaming kort en bondig weergegeven. Bij windenergie bijvoorbeeld geeft QUES aan welke bijdrage één of meerdere windmolens aan de energielevering biedt. Daarnaast laat het programma zien wat de kosten en de ruim-telijke consequenties zijn van het plaatsen van een windmolen in een bebouwd gebied.

ENERGIEMIXERAls laatste stap kan een gebruiker diverse ener-giescenario’s en de gevolgen daarvan bekijken en beoordelen (figuur 3). Die scenario’s komen tot stand door het handmatig aangeven van combinaties en percentages van de energie-technieken. Op deze manier slaat QUES een brug tussen

de vaak abstracte ambities op het gebied van duurzame energiemaatregelen en de toepassing van die middelen in de ruimtelijke planvorming. QUES kan ook geraadpleegd worden wanneer de gebruiker uitvoerige infor-matie over bijvoorbeeld geothermie, opslag, zon, biomassa, energie uit oppervlaktewater of windenergie zoekt.

EXTRA ANALYSEAls er in de wijk ook nieuwbouwprojecten worden uitgevoerd, kan hiervoor een extra analyse uitgevoerd worden: de EMG. De EMG staat voor Energieprestatienorm voor Maatregelen op Gebiedsniveau; de toekom-stige NEN-norm 7125. Deze norm is een aan-vulling op de toekomstige Nederlandse norm Energieprestatie van Gebouwen (EPG), NEN 7120. Het doel van de EMG-rekenregels is om

de energieprestatie van energie-infrastructuur op gebiedsniveau, dus buiten de grens van het gebouwperceel, mee te nemen in de algemene energieprestatie van een gebouw. QUES rekent met vereenvoudigde rekenregels van de EMG. Hiermee biedt het een indicatie van de methodiek. De opgenomen rekenregels zijn gebaseerd op het voornormontwerp (NVN) 7125.

STAND VAN ZAKENEind 2010 is QUES testklaar opgeleverd. Momenteel wordt door stichting Building Brains gezocht naar financiële middelen om het programma verder te ontwikkelen met behulp van enkele pilotprojecten. Informatie over de toekomstige beschikbaarheid van het programma wordt bekendgemaakt op onder andere: www.buildingbrains.eu.

-Figuur 2- Een korte beschrijving van technieken is beschikbaar

-Figuur 3- Met schuifbalken energiescenario’s bepalen

TM0411_celie_2033c.indd 11 5-4-2011 11:06:07

12 TVVL Magazine | 04 | 2011 ENERGIEGEBRUIK

Het begrip ‘Smart Grid’ staat voor: toegevoegde intelligentie en communicatie

voor de verbruikers en opwekkers in ons elektriciteitsnet. Waarom is dit nodig?

Wat moet hiervoor gebeuren? Is het duur? Dit artikel schetst een beeld van de

toekomst van ons elektriciteitsnet. Het beschrijft de context en laat zien hoe in

de gebouwde omgeving effectiever gebruik gemaakt kan worden van duurzaam

opgewekte energie met hulp van toegevoegde intelligentie en communicatie voor

apparaten en opwekkers.

In balans met Smart Grid

Ing. W.J.F. (Willem-Jan) Kooiman, Kuijpers Installaties Helmond

In het onderzoeksprogramma TNO Building Brains is een pad uitgestippeld naar de doelstelling 20/20/20 2020 van de overheid. Deze doelstelling beoogt om voor 2020 20% CO2-reductie, 20% duurzame bronnen en 20% betere efficiëntie t.o.v. 1990 te realiseren Daarnaast is er een universele toevoeging ontwikkeld voor specifieke apparatuur die in een Smart Grid opgenomen kan worden (zie het artikel ‘Een slimme koelkast voor slimme netten’ elders in deze uitgave).

AANLEIDINGHet is 10 september 2010. Prof.dr.ir. J.G.(Han) Slootweg vangt zijn inaugurale rede aan als hoogleraar van de nieuw ingestelde leerstoel ‘Smart Grids’ aan de TU/e. Zijn stelling is: “Het verduurzamen van onze energievoorziening is een uitdaging van ongekende proporties”. Vooral door economische belangen en natuurlijke weerstand tegen verandering komt energietransitie maar moeizaam op gang, ondanks alle goede bedoelingen.Energiegebruik moet minder, moet efficiënter, moet anders. Dit is eigenlijk allang bekend, maar velen onder ons zijn nog niet bereid hier welvaart voor in te leveren. De noodzaak is blijkbaar nog niet groot genoeg. De transitie moet echter wel doorzetten, want de fossiele

energie wordt in ras tempo duurder en uitstel zal op lange termijn een bedreiging zijn voor de wereldeconomie. Ondertussen neemt de vraag naar elektriciteit toe en krijgen we te maken met een toename in duurzame elektriciteitsproductie. Deze duurzame elektriciteitsproductie kent een groei van 3,5% per jaar (TenneT, december 2010).Duurzame energie uit de bronnen zon en wind is minder goed beheersbaar dan de energie uit elektriciteitscentrales. Wat zijn de consequen-ties wanneer deze duurzame energiebronnen op grote schaal worden toegevoegd aan ons huidige elektriciteitsnet? Wat moet er gewij-zigd worden wanneer deze energie geleverd wordt vanuit verschillende punten in het net en niet vanaf een centraal punt?Ons huidige elektriciteitsnet wordt gere-geld op een frequentie van 50 Hz. Zakt deze frequentie dan betekent dit voor de elektrici-teitscentrales dat er meer ‘kolen op het vuur’ moeten. Het vliegwieleffect van alle roterende machines bij elkaar zorgt voor voldoende demping van de schommelingen in elektrici-teitsproductie en elektriciteitsconsumptie. De meeste duurzame bronnen kennen geen vliegwiel maar een omvormer die luistert naar

de huidige frequentie en zich hierop aanpast. Bovendien is het aanpassen van de productie-capaciteit van duurzame opwekkers in strijd met de doelstelling.Elektriciteit wordt op dit moment gezien als de energievorm van de toekomst. Logisch, want het heeft gunstige eigenschappen: het is universeel inzetbaar, het kan makkelijk duur-zaam worden opgewekt en het is makkelijk te transporteren.Voor elektriciteit zijn de volgende trends op te maken:- we gaan steeds meer energie (dus ook elek-

triciteit) gebruiken;- we gaan meer elektriciteit duurzaam opwek-

ken;- we verschuiven onze energievraag voor

warmte en mobiliteit van fossiel naar elek-trisch (die overigens met een groot verlies wordt opgewekt uit fossiele energie);

- we gebruiken duurzaam opgewekte stroom steeds effectiever;

- elektriciteit wordt niet meer alleen vanuit de centrale geproduceerd, maar de productie heeft zich over het hele netwerk in alle lagen verspreid.

PRAKTISCHE BENADERINGKan het huidige elektriciteitssysteem omgaan

TM0411_kooiman_2033i-.indd 12 5-4-2011 11:07:19

13TVVL Magazine | 04 | 2011 ENERGIEGEBRUIK

met deze trends? De basis is immers ruim honderd jaar geleden bedacht. Wat gaat er verkeerd en waar moet op worden gestuurd? En op welke wijze? Dit artikel geeft een praktische benadering om een stabiel elektriciteitsnet te behouden. Daarbij wordt ‘ruimte’ gemaakt voor inpassing van minder goed beïnvloedbare duurzame elektriciteitsopwekkers, zoals zon en wind. Om een evenwicht in het systeem te handhaven is het nodig om de (grote) verbruikers te beïnvloeden. Voor deze invloed is flexibiliteit noodzakelijk. Het grootschalig opslaan van elektriciteit is nog steeds niet economisch rendabel om aan deze wensen tegemoet te komen.Afstemmen en evenwicht vragen communi-catie en overleg. De strategie vergt denkwerk. Voor het totaal van netwerk, communicatie en strategisch regelen is het begrip Smart Grid al ingeburgerd.Smart Grid kan gedefinieerd worden als: ‘intel-ligentie toegevoegd ‘in/aan’ de netwerken in samenspraak met gebruikers (interactief) en apparaten die samen onderhandelen over het efficiënt en effectief gebruik van (schaarse) duurzame bronnen en verbindingen’.

EVENWICHTOntwikkelaars van Smart Grids streven naar het zo effectief mogelijk gebruiken van duurzaam opgewekte elektriciteit, zodanig dat nog steeds een evenwicht blijft bestaan tussen vraag en aanbod. Waar nu het aanbod reageert op de vraag, stemmen Smart Grids de vraag af op het aanbod van duurzame elektriciteit. Als neveneffect krijgen we hierdoor piekafvlakking (peakshaving). Hierdoor kan de capaciteit van elektrische netwerken beter worden benut en kunnen uitbreidingsinvesteringen worden uitgesteld. Toch zijn er momenten, waarop een piek ontstaat in het net, die een Smart Grid niet kan wegregelen. Denk bij voorbeeld aan de warmtepompen die op een koude dag niet meer uitschakelen en gedurende 24 uur elek-triciteit nodig hebben. Dit geldt dan voor alle warmtepompen in een gebied. Hiervoor zijn andere maatregelen nodig, zoals een warmte/krachtkoppeling of een sterker net. Uiteraard blijft het belangrijk de warmtepompen zo klein mogelijk te houden volgens de filosofie van de Trias energetica.in Hoogkerk (Groningen) draait momenteel met succes een Smart Grid voor 25 huishou-dens. Dit systeem werkt met PowerMatcher-technologie, bedacht door ECN. In dit proefproject is het Smart Grid nog vrij kostbaar uitgevoerd met computertechnologie (€20.000,- per huishouden). Het kan echter eenvoudiger.

Binnen Building Brains is de ‘Smart Fridge’ ontwikkeld. (zie elders in deze uitgave). Deze standaard koelkast is voorzien van een kleine microprocessor met daarop ‘deeply embed-ded PowerMatcher’. Dit betekent dat de intelligentie en draadloze communicatie is samengebracht op een printplaatje van 2 bij 5 cm. De laboratoriumtests hebben laten zien dat de Smart Fridge mee kan draaien met het systeem van Hoogkerk. Meedoen in een Smart Grid zal naar verwachting veel minder gaan kosten.

FINANCIEEL AANTREKKELIJKWanneer de deelname aan een Smart Grid financieel aantrekkelijk wordt gemaakt, is de drempel om te investeren in Smart Grid nog verder verlaagd. Dit zou bijvoorbeeld mogelijk zijn, wanneer met slimme meters de energiele-veranciers per kwartier gaan afrekenen. Daarbij is voor Smart Grid-deelnemers een kosten-besparing mogelijk. Smart Grid-systemen anticiperen immers op een groot aanbod van duurzaam opgewekte energie tegen een lage prijs en mijden de vraagpieken die een relatief hoge prijs met zich mee brengen.Uit onderzoek blijkt dat niet alle apparaten even geschikt te zijn om aan een Smart Grid te koppelen. Om effectief te zijn in het Smart

Grid, moeten de apparaten aan een aantal voorwaarden voldoen:- spreiding: de elektriciteitsvraag moet

uitgesteld kunnen worden door bijvoor-beeld (thermische) opslag of mogelijkheid tot uitgestelde start van bijvoorbeeld een vaatwasmachine;

- schaalgrootte: de elektriciteitsvraag moet een redelijke vermogensomvang hebben om economische effectief te kunnen zijn. (zie kader koelkast);

- betrouwbaarheid: het proces moet niet ver-stoord worden onder invloed van een Smart Grid (zie kader warmtepomp).

REAL-TIME GARANTIEHet is niet de bedoeling dat duurzame opwek-king van zon en wind wordt uitgeschakeld wanneer overbelasting van een lokaal net dreigt. Deze stroom dient zo veel mogelijk het net in te stromen en effectief geconsumeerd te worden. Eventueel kan decentrale warmte/krachtkoppeling een lokale piek in de vraag (een lokaal tekort in de productie) opvangen.Voor de regelstrategie van Smart Grid is het belangrijk te weten hoeveel vermogen (en energie) op een bepaald moment ter beschik-king komt. Uit onderzoek is gebleken dat de productie van zon- en windenergie redelijk

POWERMATCHERPowerMatcher is niet het enige uitgewerkte Smart Grid-systeem. Maar de ontwikkeling van het systeem is al ver gevorderd. Het is op alle fronten compact en heeft haar effectiviteit inmiddels in praktijktests bewezen.

-Figuur 1- Schema powermatcher

Powermatcher is gebaseerd op het handhaven van een balans op basis van een virtuele prijs. De prijs ontstaat door de vraag- en aanbodcurves van alle deelnemende apparatuur bij elkaar op te tellen. Dit gebeurt in stappen die flexibel te maken zijn. Apparatuur geeft een biedcurve of vraagcurve door aan de verzamelaar. Deze telt de curves alvast bij elkaar op en stuurt het resultaat door naar de veilingmeester die van alle verzamelaars de vraag- en biedcurves ontvangt. Op basis van het snijpunt van beide curves ontstaat een actuele virtuele prijs. Deze prijs is losgekoppeld van de werkelijke prijs, zoals die op de APX ontstaat. Deze virtuele prijs wordt naar alle aangesloten apparatuur doorgegeven. Op basis van de eigen bied- of vraagcurve bepaalt de apparatuur zelf of hij aangaat en hoeveel vermogen hij van het net betrekt. De intelligentie is dus niet centraal opgesteld maar zit in de apparatuur zelf. Dit geeft de mogelijkheid om geavanceerde programma’s te maken voor bijvoorbeeld warmtepompen die tegen overmatig schakelen dienen te worden beschermd. Voor meer informatie zie www.powermatcher.nl.

Toepassing: PowermatcherToepassing: Powermatcher

Veiling meester

Verzamelaar

Verzamelaar

TM0411_kooiman_2033i-.indd 13 5-4-2011 11:07:44

14 TVVL Magazine | 04 | 2011 ENERGIEGEBRUIK

goed voorspelbaar is. Bij toepassing van slimme meters komt deze informatie ook ter beschikking aan Smart Grids. Deze ontwikke-ling biedt de mogelijkheid om een real-time garantie af te geven op feitelijke levering van groene stroom.Een Smart Grid biedt de mogelijkheid om inzichtelijk te maken hoeveel en welke energie wordt gebruikt tegen welke prijs. Hiervoor is binnen het Building Brains-programma een gebruiksvriendelijk informatie- en bedienings-paneel ontwikkeld (Feedback and Control panel Cermit).

INFRASTRUCTUURDe volgende partijen spelen een rol bij het realiseren van een informatie-infrastructuur voor Smart Grid:- consumenten;- energieleveranciers;- netwerkbeheerders: het faciliteren van de

centrale ‘veilingmeester’ bij ieder verdeel-station;

- ICT-netwerkbeheerders: het faciliteren van internetverbindingen (deze rol kan overigens ook worden ingevuld door de elektriciteits-netbeheerders of kabelexploitanten);

- apparatenfabrikanten: het inpassen van de Smart Grid-schakelingen met ingebouwde intelligentie, zoals vaatwassers, wasmachi-nes, warmtepompen maar ook bijvoorbeeld inverters van zonnesystemen;

- computerapparatuurfabrikanten: het inpas-sen van een draadloos Smart Grid-protocol in de huishoudelijke communicatieappara-tuur, zoals de homebridge van NXP;

- overheid: op diverse niveaus regulering en controle.

In dit rijtje blijken de hoofdstructuren voor een Smart Grid gemeengoed te zijn: consu-

OPSLAG ELEKTRICITEITDe kosten van opslag van elektriciteit zijn hoog. De kosten van stroom uit een loodaccu bedragen ongeveer €0,15/kWh, rekening houdend met het maximaal aantal laadcycli, laad- en ontlaadverlie-zen. Wanneer extra investeringen in PV worden meegenomen ter compensatie van het energieverlies in accu’s, zou de prijs stijgen naar €0,36/kWh. In vergelijking met de all-in stroomprijs van €0,27/kWh voor huishoudens zou dit onrendabel zijn. Voor de elektriciteits-leveranciers- of producenten die met een kostprijs onder de €0,05 rekenen, is opslag al helemaal niet interessant.Andere accu’s maken gebruik van kost-bare materialen die de prijs per kWh niet ten goede komen.

GEBRUIKSPROFIEL KOELKASTDe figuren 2 en 3 tonen energieprofielen van twee verschillende koelkasten. Figuur 2 is het energieprofiel van een A-label inbouwkoelkast, figuur 3 die van een dubbeldeurs ‘Amerikaanse’ koelkast met gekoeldwaterdispenser en ijsblokjesmaker.Uit figuur 2 is het volgende opmaken: het maximale elektriciteitsverbruik van deze koelkast is 60 W. De compressor draait maar enkele minuten en is daarna de rest van de uurlijkse interval uitgeschakeld. Deze intervalperiode is regelmatig, ondanks het geregeld openen van de koelkast. De piek is de inschakelpiek van de compressor. Deze is bij toeval gemeten. Deze piek duurt maar ongeveer 0,1 seconde en is normaal voor elektromotoren.De ‘Amerikaanse’ koelkast verbruikt veel meer stroom, tot bijna 300 W. Dit verbruik is vrij constant, zonder intervallen. Voor het maken van ijsblokjes wordt de ijskast in een hogere stand geschakeld, die te zien is als piek.Uit beide grafieken valt op te maken dat de impact van het energiegebruik van een koelkast zeer gering is vergeleken met bijvoorbeeld dat van een warmtepomp. Het aanbrengen van intelligentie die het stroomverbruik afstemt op het stroomaanbod voor de A-label koelkast is daarom alleen zinvol wanneer het alle koelkasten betreft. Daarnaast moet de thermische accumulatie sterk uitgebreid worden met bijvoorbeeld PCM’s (Phase Change Materials) om beter te kunnen sturen.De effectiviteit van intelligente schakelsystemen voor de ‘Amerikaanse’ koelkast is veel groter dan van de A-label koelkast. De ‘Amerikaan’ blijft constant veel stroom verbruiken. Om dit gedrag te beïnvloeden is het aanbrengen van een ‘koudeaccu’ van bijvoorbeeld PCM’s noodzakelijk. Hierdoor gaat het gevraagde vermogen wel omhoog om dezelfde hoeveelheid energie om te zetten per tijdseenheid.

-Figuur 2- Energieprofiel van een A-label inbouwkoelkast

-Figuur 3- Energieprofiel van een ‘Amerikaanse’ dubbeldeurs koelkast (zonder label)

TM0411_kooiman_2033i-.indd 14 5-4-2011 11:07:49

15

ENERGIEPROFIEL ELEKTRISCH GEDREVEN WARMTEPOMPDe warmtepomp van figuur 4 staat opgesteld in een energiezuinige eengezinswoning met een inhoud ongeveer 300 m3. De warmtepomp wordt gestuurd op basis van ruimtetem-peratuur en tapwatervraag. De piek in het verbruik is onderdeel van het anti-legionellapro-gramma, dat het vat ‘opstookt’ tot boven de 60 °C. In de grafiek is alleen de doorwarming van de cv-leiding te zien, omdat de tapwatertemperaturen niet gemeten zijn. Op het moment van meten was het gebouw nog niet bewoond, zodat tapwatereffecten niet zijn meegenomen.De buitentemperatuur is in deze periode gemiddeld ongeveer 8 °C geweest. Deze warmte-pomp blijft relatief lang in bedrijf. Dit komt mede door het 150 liter buffervat. Met het ver-groten van de buffer kunnen de intervallen worden vergroot, wat meer flexibiliteit geeft voor Smart Grid-toepassingen. Zo zou theoretisch een periode van meerdere dagen overbrugd kunnen worden met de warmte-inhoud van een buffervat. In een extreem koude periode zou de elektriciteitsvraag gereduceerd kunnen worden. Zo trekken niet alle warmtepompen in de wijk continu 2 kW uit het elektriciteitsnet, los van de andere verbruikers. Hierop is het net in de oudere wijken meestal niet berekend.Erg praktisch is een dergelijk systeem niet, omdat een vat van 12 m3 nodig is voor het opslaan van de benodigde warmte voor een koude dag. Dit vat moet dan op de warmere dagen in ‘dubbel tempo’ weer gevuld worden, wat een extra belasting geeft. Een opslag over meerdere dagen is noodzakelijk en die is gelijk aan de lengte van de vorstperiode.Door PCM of TCM (thermochemical materials) toe te passen, is een verkleining van het volume mogelijk. Hiervoor moet vanwege de temperatuursprong (verschil tussen laad- en ontlaadtemperatuur) een exergieverlies voor lief worden genomen.

TVVL Magazine | 04 | 2011 ENERGIEGEBRUIK

-Figuur 4- Elektrisch gedreven warmtepomp: elektriciteitsverbruik, in en uitgaande temperaturen

Elektrisch vermogen en temperatuur WarmtePomp

45

50

14

16


35

40

45

50

10

12

14

16

Tem

pera

tuur

(oC)


"PM2 WP El"

20

25

30

35

40

45

50

6

8

10

12

14

16

Tem

pera

tuur

(oC)

Ver

mog

en (k

W)


"PM2 WP El"

E1 WP CV uit

E2 WP CV in

E5 WP grond in

E6 WP grond uit

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

2

4

6

8

10

12

14

16

Tem

pera

tuur

(oC)

Ver

mog

en (k

W)


"PM2 WP El"

E1 WP CV uit

E2 WP CV in

E5 WP grond in

E6 WP grond uit

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

2

4

6

8

10

12

14

16

12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00

Tem

pera

tuur

(oC)

Ver

mog

en (k

W)


"PM2 WP El"

E1 WP CV uit

E2 WP CV in

E5 WP grond in

E6 WP grond uit

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

2

4

6

8

10

12

14

16

12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00

Tem

pera

tuur

(oC)

Ver

mog

en (k

W)

Tijd (h) op 11 & 12 mei 2010


"PM2 WP El"

E1 WP CV uit

E2 WP CV in

E5 WP grond in

E6 WP grond uit

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

2

4

6

8

10

12

14

16

12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00

Tem

pera

tuur

(oC)

Ver

mog

en (k

W)

Tijd (h) op 11 & 12 mei 2010


"PM2 WP El"

E1 WP CV uit

E2 WP CV in

E5 WP grond in

E6 WP grond uit

menten, leveranciers, internet en overheid. De netwerkbeheerders en apparatenfabri-kanten dienen nog een slag te maken. Om de informatiestroom te beperken en niet een nieuw netwerkprobleem te veroorzaken, is het principe van de PowerMatcher even eenvoudig als effectief. Dit systeem maakt de informatie al enigszins anoniem, waardoor deze minder privacygevoelig is. Bij aansluiting op een bestaand communicatiesysteem is het wenselijk dat de data niet wordt verminkt of misbruikt of op een andere manier verloren gaat. Ook dient sabotage door bijvoorbeeld de gebruiker te worden voorkomen. Voor de privacy en veiligheid is binnen Building Brains een richtlijn geschreven. In eerste instantie is deze bedoeld voor slimme meters, maar hij is ook geschikt voor de Smart Grid-communicatie.

LITERATUUR1. Intelligent Infrastructures, R. Negenborn,

Zofia Lukszo, Hans Hellendoorn, 2010.2. Sustainable energy without hot air, David

Mac Kay, 2008.3. Smart Energy Strategies, vdf

Hochschulverlag AG an der ETH Zürich, 2008.

4. Transparantie voor onbalanssystematiek, Dienst Toezicht Energie (DTE) en Tennet, 2004.

5. Het grote energieboek voor duurzaam wonen kwestie van organiseren en doen!, Teus Van Eck, 2010.

6. NL krijgt nieuwe energie, CDA Duurzaamheidsberaad, ChristenUnie TPC Duurzaamheid, 2010, Voor welvaart en welzijn in de 21e eeuw, D66 Platform Duurzame Ontwikkeling, GroenLinks

Milieunetwerk, Een partijoverstijgend voorstel voor een Deltaplan Nieuwe Energie, PvdA Landelijke Werkgroep Milieu & Energie, SGP WI Werkgroep Energie, VVD Commissie Milieu & Duurzaamheid.

7. Op weg naar intelligente netten in Nederland, Taskforce, Ministerie van Economische zaken, 2010.

8. Barriers for innovation, Leo van der Geest, Lars Heuts.

9. 100715 interview Essent Smart Grid Hoogkerk, Atelier stakeholders Building Brains WP4 interviews DLEB SG, Mercedes Sweeb en Sander Akerboom, 2010.

10. 100721 interview SG Alliander, Atelier stakeholders WP4 interviews DLEB SG, Mercedes Sweeb en Nicolle Celie, 2010.


45

50

14

16


35

40

45

50

10

12

14

16

Tem

pera

tuur

(oC)


"PM2 WP El"

20

25

30

35

40

45

50

6

8

10

12

14

16

Tem

pera

tuur

(oC)

Ver

mog

en (k

W)


"PM2 WP El"

E1 WP CV uit

E2 WP CV in

E5 WP grond in

E6 WP grond uit

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

2

4

6

8

10

12

14

16

Tem

pera

tuur

(oC)

Ver

mog

en (k

W)


"PM2 WP El"

E1 WP CV uit

E2 WP CV in

E5 WP grond in

E6 WP grond uit

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

2

4

6

8

10

12

14

16

12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00

Tem

pera

tuur

(oC)

Ver

mog

en (k

W)


"PM2 WP El"

E1 WP CV uit

E2 WP CV in

E5 WP grond in

E6 WP grond uit

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

2

4

6

8

10

12

14

16

12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00

Tem

pera

tuur

(oC)

Ver

mog

en (k

W)

Tijd (h) op 11 & 12 mei 2010


"PM2 WP El"

E1 WP CV uit

E2 WP CV in

E5 WP grond in

E6 WP grond uit

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0

2

4

6

8

10

12

14

16

12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00

Tem

pera

tuur

(oC)

Ver

mog

en (k

W)

Tijd (h) op 11 & 12 mei 2010


"PM2 WP El"

E1 WP CV uit

E2 WP CV in

E5 WP grond in

E6 WP grond uit

TM0411_kooiman_2033i-.indd 15 5-4-2011 11:07:59

39SQ39SQ

AiroStar Luchtbehandeling: plug & play met €co effi ciency

Compleet. Dat is een typerend kenmerk van de nieuwe AiroStar 39SQ

luchtbehandelingskast met WTW. Ontworpen voor maximale ef-

� ciency en verkrijgbaar in 3 typen warmteterugwinning met lucht-

hoeveelheden variërend van 737 tot 18.000 m3/h en rendementen

oplopend tot 90 %. De geïntegreerde Pro-Dialog regeling combineert

superieure intelligentie met gebruiksvriendelijkheid voor onder meer

volume- en temperatuurregeling, zomer-/nachtventilatie en CO2 rege-

ling. Standaard uitgevoerd met toerengeregelde plugventilatoren en

� lters, een optionele voor- en naverwarmer en ingebouwde koeler

om iedere gewenste binnentemperatuur te garanderen. Alle com-

ponenten zijn reeds bedraad en indien langer dan 3 meter is de unit

ter plaatse deelbaar en dat maakt de AiroStar ‘easy to install’ wat past

in onze visie om het leven comfortabeler te maken. Dus, voor élke

klimaatoplossing: turn to the experts. Carrier. Do you turn?

www.carrier.nl/39SQ

398car adv210x297.indd 1 20-09-10 14:28TM0411_16_17_intergas_carrier.indd 16 5-4-2011 11:55:45

TM april 2011

Documents

Transcript of TM april 2011