De transitie naar duurzame warmte

← Terug naar overzicht

Verwarming en koeling in gebouwen en industriële toepassingen zijn verantwoordelijk voor een groot deel van het energieverbruik in de EU. Om de klimaatdoelstellingen te behalen, zullen thermische netten, thermische energieopslag en optimalisatie van gebouwinstallaties een belangrijke rol spelen om de energie-efficiëntie en het aandeel hernieuwbare en restenergie in de stedelijke omgeving te verhogen. 

Digitalisering voor efficiëntere thermische netwerken van de 4e generatie 

 

Waarom thermische netwerken van de 4e generatie?

Een duurzaam toekomstig energiesysteem vereist warmte- en koudenetten. In tegenstelling tot centraal aangestuurde verwarmingsinstallaties leveren thermische netwerken van de 4e generatie verwarming of koeling in een warmtenet en dit door middel van warmtebronnen op lage temperatuur die typisch geschikt zijn voor energiezuinige gebouwen. Restwarmte van industriële processen of van geothermische bronnen kan perfect in het netwerk worden geïntegreerd, wat resulteert in minder warmteverliezen, een hoger rendement en een hoger aandeel hernieuwbare en restenergiebronnen.. 

 

De rol van digitalisering

Digitalisation thermal gridOm ervoor te zorgen dat de comfort- en energievraag van de consument te allen tijde gewaarborgd blijven, is er flexibiliteit nodig om om te gaan met de oncontroleerbare of fluctuerende warmte- en koudeopwekking. Deze flexibiliteit kan worden geboden door de thermische capaciteit in gebouwen of de netwerken zelf, en vervolgens benut worden door digitalisering. De STORM District Energy Controller bijvoorbeeld optimaliseert de warmtevraag van gebouwen of wijken in functie van het aanbod. Om het aandeel hernieuwbare energiebronnen of restwarmte te vergroten, wordt het gebruik van afvalwarmte en hernieuwbare energiebronnen gemaximaliseerd door zelflerende of modelgebaseerde algoritmen. Dit vermindert niet alleen de piekvraag, maar zorgt ook voor een hoger comfort aan een lagere kostprijs.

Naast zorgen voor optimaal beheer kunnen algoritmen ook snel fouten of warmteverliezen in thermische netwerken identificeren. Door intelligentie toe te voegen aan onderstations en/of netwerkcontrollers kunnen inefficiënties in het systeem eenvoudig en van op afstand worden opgespoord, waardoor de operationele en onderhoudskosten voor zowel servicebedrijven als netwerkexploitanten worden verlaagd. Deze algoritmen voor netwerk- en gebouwanalyse worden ontwikkeld in het TEMPO-project.

Optimale ontwerpconcepten en routering

Elk netwerkontwerp hangt af van de context waarin het opereert. Voor een netwerkontwerp met lagere investeringsen operationele kosten en verhoogde energie-efficiëntie zijn optimalisatiestrategieën op specifieke geografische locaties onontbeerlijk. In het D2Grids-project zijn verschillende thermische netwerken ontworpen voor vijf pilootlocaties (Parijs-Saclay (FR), Bochum (DE), Brunssum (NL), Glasgow en Nottingham (VK)). Voor elke individuele locatie worden optimale eigenschappen bepaald. De thermische netwerken zijn gebaseerd op 5e-generatiestadsverwarming en -koeling (5GDHC) omdat ze extra lage temperaturen mogelijk maken.

GeoWatt

 

Thermische opslag
 

EnergyVille focust ook op energieopslagtechnologieën. Bij thermische opslag wordt overtollige warmte of koude opgeslagen om te worden gebruikt wanneer dat nodig is. Dit lost de dagelijkse onbalans op tussen de warmtevraag op huishoudniveau en de warmtevoorziening uit hernieuwbare of restbronnen. Zo onderzocht het MATCHING-project of Organic Rankine Cycles (of ORC’s) gekoeld konden worden met water uit ondiepe grondlagen. Door gebruik te maken van
een specifieke watervoerende laag verkregen we zowel in de zomer als in de winter een voorraad koelwater met een constante temperatuur van 11 °C. Simulatieresultaten van het MATChING project geven aan dat dit een hogere opbrengst van de ORC oplevert. Koelen met grondwater in de zomer levert 3-14% meer elektriciteit op dan met luchtkoeling.

 

Optimalisatie op gebouwniveau – Modelgebaseerde Voorspellende Regeling
(Model Predictive Control of MPC)

ThermostaatNaast warmtenetten bieden ook gebouwen interessante optimalisatiemogelijkheden. Dankzij Modelgebaseerde Voorspellende Regeling of MPC, dat een wiskundig model van een gebouw produceert en daarmee koeling, verwarming en ventilatie optimaal coördineert, wordt het mogelijk om duurzame warmte en koude in gebouwen zo efficiënt mogelijk te gebruiken met een verhoogd gebruikerscomfort. Zelfs weersvoorspellingen en het gedrag van de gebruikers worden in beschouwing genomen om optimale verwarmings- en koelingsprofielen te definiëren. Hoewel het uiteindelijke cijfer afhankelijk is van het specifieke gebouw dat wordt beheerd, verwacht men hiermee een energiebesparing van ongeveer 20 tot 30%,. Dankzij generische modellen zijn de algoritmen bovendien toepasbaar op een breed scala aan gebouwtypen. In het kader van het H2020 hybridGEOTABS-project lopen demonstratiestudies in het ingenieursbureau Fluvius en Boydens in Dilbeek, het bejaardenhuis Ter Potterie in Brugge en het kantoorgebouw Solarwind in Luxemburg. In de nabije toekomst zullen nog meer gebouwen volgen.


Projecten die het volgen waard zijn

    D2Grids  Matching  TEMPO  STORM Controller

Ook het lezen waard

Expert Talk Roll out 4G DH  Green heat

Erik De Schutter

Contact

Erik De Schutter

Business Developer Thermal Energy Systems at EnergyVille/VITO
Lieve Helsen

Contact

Lieve Helsen

Professor Applied Mechanics and Energy Conversion Section at EnergyVille/KU Leuven