Roofs 2016-10-22 Energieproducerende gebouwen (premium)
Minisymposium
De gebouwschil wordt steeds meer gebruikt voor de opwekking van energie. Dit is dan ook een gebied waar veel innovaties mogelijk zijn. Diverse partijen zijn hier druk mee bezig. In het kader van de Dutch Green Building Week toonde TNO op 28 september 2016 tijdens het minisymposium ‘Energie producerende gebouwde omgeving’ de laatste ontwikkelingen.
De ambitie is woningen en kantoorgebouwen te ontwikkelen die meer energie produceren dan verbruiken. Daartoe is het nodig om op drie fronten te innoveren, namelijk op het gebied van het minimaliseren van energieverbruik (met behoud van gezond binnenklimaat en comfort), het maximaliseren van de opwekking en het optimaliseren van de opslag. Verschillende sprekers gingen tijdens het symposium in op de nieuwste ontwikkelingen op deze gebieden.
Het minisymposium werd georganiseerd op de Bouwcampus in Delft. Deze ligt op een steenworp afstand van het laboratorium van TNO, waar veel van de systemen worden getest en ontwikkeld. Na het minisymposium wandelden de aanwezigen naar het laboratorium, waar de systemen werden gedemonstreerd en nader toegelicht.
De isolatie ‘in- en uitschakelen’
Om zo zuinig mogelijk met energieverbruik in een woning om te gaan, wordt steeds meer geïsoleerd en wordt alles hermetisch afgesloten van het buitenklimaat. Echter, het buitenklimaat kan ook mede in de energiebehoefte voorzien en daarom zou je soms de isolatie willen ‘uitschakelen’. Chris Geurts van TNO ging daarom in op de ontwikkeling van de zogeheten Adaptiwall. Dit is een innovatief isolatiesysteem dat primair voor toepassing in de gevel wordt ontwikkeld. Het idee achter het systeem is dat de gebouwschil in de winter actief kan helpen om te verwarmen en in de zomer om te koelen. Stel je voor dat je tijdens een hete zomer overdag de warmte kan buitenhouden dankzij een goed geïsoleerde schil, maar dat je ‘s nachts de isolatie kan ‘uitzetten’ zodat de nachtelijke koelte van buiten kan binnenkomen en de warmte van binnen naar buiten kan.
Adaptiwall is een geïntegreerd prefab systeem dat de gevel laagsgewijs opbouwt. De lagen werken respectievelijk als warmtecollector, buffer voor tijdelijke energieopslag en een warmte-terugwin-systeem voor ventilatie. Voor een optimale werking van die componenten zijn materialen ontwikkeld met o.a. behulp van nano-technologie. Hiermee wordt de gebouwgebruiker in staat gesteld de isolatie als het ware ‘aan en uit te zetten’ en aldus warmte (of koelte) van buiten te oogsten. Zo is Adaptiwall een soort warmte-batterij en warmte-wisselaar in de gevel waarbij het beton gebruikt wordt als opslagmedium en er aldus ruimte bespaard wordt omdat er geen extra watertank voor opslag of klimaatsystemen in huis meer nodig zijn. Alles zit in de gevel!
Het systeem wordt momenteel door een consortium met internationale specialisten ontwikkeld en getest op een schaal van 10 m2 gevels. Uiteindelijk kunnen verschillende ontwikkeltrajecten hierin ook samenkomen. Bijvoorbeeld de ontwikkelingen in het FITS project (Façade panel with Invisible Thermal Solar collector) kunnen zorgen voor de architecturele vrijheid. Hierbij wordt een warmtecollector ontwikkeld met een speciale gekleurde coating die gebruik maakt van het onzichtbare deel van zonnestraling. Dit is ongeveer 50% van de totale zonne-energie. Momenteel wordt de stap gemaakt van testen in het laboratorium naar prototypes die in de praktijk worden getest, zodat het rendement ook in de praktijk wordt bepaald. Vervolgens kan de implementatie in de bouwpraktijk worden vormgegeven.
Opslag van zonne-energie en zonnewarmte
Bij de opwekking van zonne-energie is het zaak om de opbrengst te maximaliseren en de toepassing op een esthetisch verantwoorde manier te kunnen laten plaatsvinden. Daartoe is in 2012 door ECN, TNO en Holland Solar het onderzoekscentrum Solar Energy Application Centre (SEAC) in Eindhoven opgezet. Het centrum werkt aan de meest uiteenlopende toepassingen van zonne-energie, waaronder ook die in bijvoorbeeld fietspaden. Men werkt er ook aan de toepassing van gekleurde zonnepanelen en zonnecollectoren voor op daken en gevels, waarmee op een esthetische manier een zo hoog mogelijke opbrengst kan worden gerealiseerd.
De grootste uitdaging in de ontwikkelingen ligt in de opslag van de zonne-energie en zonnewarmte. Immers, we willen het grootste deel van de energie en warmte van de zon op een ander moment inzetten dan wanneer deze wordt opgewekt. De verwarming van een gebouw vormt doorgaans een grote kostenpost, met de inzet van zonnewarmte kan hier op termijn aanzienlijk op worden bespaard. Het Europese project MERITS (More Effective use of Renewables including compact seasonal Thermal energy Storage) wordt uitgevoerd door een groot aantal Europese partners en gecoördineerd door TNO. Doel van het project is het ontwerpen, bouwen en testen van een compact opslagsysteem voor thermische zonne-energie.
Tijdens het minisymposium gingen Christophe Hoegaerts (TNO) en Juliusz Zach (Mostostal Warszawa) hier nader op in. Tevens werd een demonstratiemodel van het MERITS-systeem getoond. Het systeem zorgt voor een verliesvrije opslag van zonnewarmte door gebruik te maken van zouthydraten. Deze worden in het warmteopslagsysteem zodanig toegepast dat ze geschikt zijn voor het (herhaald) opslaan van warmte, zodanig dat deze warmte maanden later zonder enig verlies is in te zetten. Tijdens de rondleiding werd een demonstratieopstelling getoond. De opslag vindt plaats in goed geïsoleerde, kunststof tanks en de vloeistof wordt via geïsoleerde leidingen getransporteerd zodat het kan worden ingezet voor de verwarming en tapwater. De inspanningen zijn er nu op gericht om het systeem compacter, efficiënter en betaalbaar te doen zijn.
Er worden duidelijk belangrijke stappen gezet in de ontwikkeling naar een bouwpraktijk waarin de gebouwen geen energie meer verbruiken, maar daarentegen energie produceren. Het dak kan hier een belangrijke rol in spelen, vooropgesteld natuurlijk dat de industrie de ontwikkelingen oppakt en verder ontwikkelt.