21-02-2019

Geschreven door Stijn Verbeke en Dirk Saelens. Stijn Verbeke is activiteitenleider van het onderzoeksgebied ‘Building and District Energy Performance’ binnen EnergyVille/VITO. Dirk Saelens is professor “Energy in Buildings” aan het departement bouwkunde van de KU Leuven. Net als Stijn Verbeke is hij binnen EnergyVille mee verantwoordelijk voor de academische aspecten van de onderzoeksgroep “Buildings and Districts”.


Ons huidige energiesysteem ondergaat een transitie naar een competitieve, duurzame en koolstofarme toekomst. EnergyVille bouwt mee aan deze transitie en focust daarbij op innovatieve technologieën en toepassingen. Gebouwen spelen hierin een erg belangrijke rol. Vandaag zijn gebouwen verantwoordelijk voor ongeveer 40% van het energieverbruik en 36% van de CO2-uitstoot in de Europese unie, hoofdzakelijk voor hun verwarming en koeling. Deze energievraag zal drastisch naar beneden moeten, tot we gecombineerd met lokale opwekking van hernieuwbare energie uitkomen op energieneutrale gebouwen, en zelfs gebouwen en wijken met een netto energieproductie.

Smart Cities

Om dergelijke omslag mogelijk te maken, dient in de eerste plaats de energievraag van gebouwen drastisch gereduceerd te worden. De technieken hiervoor zijn algemeen gekend; onder meer doorgedreven isolatie, gecontroleerde ventilatie en zeker niet te vergeten: een doordacht ontwerp dat optimaal gebruik maakt van de zon tijdens het stookseizoen, maar in de zomer toch het risico op oververhitting weet te beperken. De energieprestatieregelgeving (EPB) tracht dit mee te sturen door bindende eisen op te leggen aan nieuwe gebouwen en zeer grondige renovatieprojecten. Deze eisen werden de afgelopen jaren stelselmatig verstrengd, met als resultaat een duidelijke verbetering van het nieuwe gebouwenpark in de drie gewesten. In Vlaanderen is het gemiddelde E-peil (maat voor de energieprestatie)  van nieuwbouwwoningen op 10 jaar tijd met een factor 3  gedaald [1]. De kwaliteit van het reeds bestaande gebouwenpark blijft echter nog steeds ondermaats. In vergelijking met omringende landen bouwden we voor 2006 (wanneer de energieprestatieregelgeving geïntroduceerd werd) zowel grotere als slechter geïsoleerde woningen, met een energiegebruik per m² woonruimte dat 52% boven het Europese gemiddelde ligt [2]. Op middellange termijn moet het hele gebouwenpatrimonium aangepakt worden door ambitieuze energetische renovaties, waar nodig door afbraak en herbouw. Het probleem is gekend, maar de grootschalige inhaaloperatie blijft uit ondanks ronkende verklaringen in het Renovatiepact, energieprestatiecertificaten en allerhande renovatiepremies.
 

Woningrenovatie

De grootste belemmering voor een aanzienlijke stijging van energetische renovaties is de matige belangstelling bij de modale gebouweigenaar. Niet verwonderlijk; doorgedreven energetische renovaties vragen doorgaans grote investeringen. We spreken al gauw over budgetten van 50.000€ en meer om een modale woning uit te rusten met een kwalitatieve gebouwschil met voldoende isolatie, hoogrendementsglas, en performante installaties voor verwarming en sanitair warm water. Niet iedereen is bereid of in staat om dit op te hoesten, zeker omdat de marktprijs voor energetisch slecht presterende en oncomfortabele  woningen in België nog relatief hoog is. Bovendien gaan deze investeringen in competitie met andere renovatiewensen zoals een nieuwe keuken of badkamer. Bij woningen die verhuurd worden zijn bovendien de kosten voor de verhuurder en de baten grotendeels voor de huurder. Een verruiming van het blikveld kan hier helpen. De opbrengsten van renovaties zijn niet louter af te lezen van een verlaging van de energiefactuur: meer wooncomfort en een gezonder binnenmilieu zijn ‘onbetaalbaar’, en ook de meerwaarde van het vastgoed kan expliciet in rekening gebracht worden. De huidige prijszetting van diverse energiedragers kan gestuurd worden door de overheid om de terugverdieneffecten van energetische renovaties te versterken. Het is weinig logisch dat de eigenaar van een energiezuinige warmtepomp meebetaalt voor het behalen van klimaatdoelen via groenestroomcertificaten en gebruikers van verbrandingsketels op stookolie of aardgas hier aan ontsnappen. Het inrekenen van de werkelijke maatschappelijke externe kosten (bijvoorbeeld via een CO2 taks) zou dit kunnen verhelpen en tevens eventuele sociale correcties financieren.

Gebouwen enkel energiezuinig bouwen of renoveren zal echter niet volstaan. In een toekomstig energiesysteem gebaseerd op koolstofarme en hernieuwbare energiebronnen zal de rol van gebouwen veranderen. Energiepositieve wijken vragen niet enkel een zuinige gebouwschil en dito installaties, maar hebben ook energieopwekking nodig om de resterende energievraag in te vullen, evenals de nood aan sanitair warm water, energie voor verlichting, huishoudapparaten, elektronica, etc. Deze energievoorziening gaat ook door een transitie. Waar vroeger vooral centrale systemen gebruikt werden, verschuiven we richting decentrale opwekking. Op plaatsen waar er voldoende goedkope warmte beschikbaar is (bijvoorbeeld restwarmte van industrie of datacenters, geothermie, ...) kunnen warmtenetten soelaas bieden. Op andere plaatsen zijn, afhankelijk van de lokale context, diverse oplossingen mogelijk, zoals bijvoorbeeld een warmte-kracht-koppeling (WKK) op basis van biomassa voor een straat of een groep grotere gebouwen, of veeleer individuele warmtepompen met zonneboilers en fotovoltaïsche (PV) zonnepanelen geplaatst op de gebouwen met de meest gunstige georiënteerde daken of gevels. Om energievraag en het diverse aanbod van deze energievoorzieningen af te stemmen is een gecoördineerde aanpak en een nieuwe manier om naar energievoorzieningen te kijken essentieel. Zo plaatsen we de PV-panelen niet zomaar allemaal naar het zuiden: in een energiesysteem dat grotendeels gebaseerd is op hernieuwbare energie met een variabele opbrengst is het nodig voldoende differentiatie in te bouwen. Een oostelijke of westelijke oriëntatie van zonnepanelen zal zorgen voor een gelijkmatiger opwekkingsprofiel, wat ook bereikt kan worden door een combinatie met andere hernieuwbare bronnen zoals wind of water en uitwisseling van energie tussen gebouwen onderling.

Tot slot zal ook opslag een steeds belangrijkere rol gaan spelen. In beperkte mate kan dit gaan om elektrische opslag in thuisbatterijen of zelfs dynamisch laden en ontladen van een elektrische wagen. Binnen een gebouw kan energie gemakkelijk rechtstreeks opgeslagen worden in thermische buffervaten of in de structuur van het gebouw zelf. Dit laat toe om de warmtevraag flexibel gedurende enkele uren of zelfs dagen te verschuiven. De huidige energieprestatieregelgeving voor gebouwen gaat hier aan voorbij. Opslag wordt ten onrechte louter als energieverlies gezien, daar waar dit essentieel wordt voor een stabiel en koolstofarm energiesysteem. De simplistische benadering in de huidige EPB-reglementering waarin energiewinsten van PV-panelen in de zomer virtueel de energievraag van warmtepompen in de winter kan compenseren is ook aan herziening toe;  vraag en aanbod zullen op veel kortere tijdstippen in evenwicht gebracht moeten worden.

Cruciaal bij dit alles is een optimale sturing van gebouwen en hun technische installaties. Een gebouw van de toekomst moet niet enkel energiezuinig zijn, maar ook slim. Het is immers niet haalbaar voor de bewoner om voortdurend te evalueren wanneer energie opgeslagen, gebruikt of verkocht moet worden in functie van marktprijzen en voorspeld verbruik, of extra warmtewinsten nuttig zijn in functie van de te verwachten weersomstandigheden, etc. Een slim gebouw maakt gebruik van een combinatie van digitale sensoren, sturingen (van pompen, kranen, zonweringen, gemotoriseerde vensters,...), slimme algoritmes en dashboards voor controle en monitoring. Samen zorgen die voor een optimale aansturing van het gebouw, waarbij comfort, energiezuinigheid en lage uitbatingskosten hand in hand gaan. De kostprijs van dergelijke slimme toepassingen neemt snel af. Slimme thermostaten zijn al goed ingeburgerd, en vele andere toepassingen die verder gaan dan het dimmen van lampen of veranderen van kleuren zullen spoedig volgen. EnergyVille neemt een leidende rol op in het ontwikkelen van geschikte zelflerende controle-algoritmes voor gebouwen. Op Europees vlak leiden onze onderzoekers de ontwikkeling van een certificaat voor slimme gebouwen, dat moet helpen om de juiste keuzes te maken voor technologieën die betrouwbaar zijn en een echte meerwaarde bieden voor de gebruiker. Zelf kan je bij de bouw of verbouwing van je woning naast de verbetering van de gebouwschil aandacht besteden aan het kiezen voor technologie die klaar is voor de toekomst, door bijvoorbeeld te kiezen voor open data-protocollen door verschillende fabrikanten ondersteund en na te denken over energie-opslag. Ook als je nu nog niet investeert in sensoren, motoren, domotica en batterijen kan je toch reeds de nodige plaats voorzien en data- of voedingskabels klaarleggen. Maar bovenal: een slim en toekomstbestendig gebouw start met een goed doordacht ontwerp van de nieuwbouw of renovatie met aandacht voor uitstekende energieprestaties en comfort voor bewoners. Hernieuwbare energie-opwekking, energie-opslag en slimme sturing zijn dan de kers op de taart.

Key takeaways:

  • Nieuwe gebouwen worden energiezuiniger, maar het bestaande gebouwenbestand hinkt hopeloos achterop.
  • De huidige initiatieven om het bestaande gebouwenbestand energiezuiniger en comfortabeler te maken zijn noodzakelijk maar missen momenteel hun doel.
  • Er zijn vele technologieën voor hernieuwbare energie, warmteopwekking, opslag, … De optimale mix hangt af van de lokale context waarin het gebouw staat.
  • Een gebouw zal in de toekomst niet enkel energiezuinig moeten zijn, maar ook gebruik maken van slimme technologie voor aansturing en uitwisseling van energie.
     

[1] Vlaams Energie Agentschap - Cijfers en statistiek voor EPBaangiften ingediend tot en met 31/12/2017 (2018)

[2] EU Building Stock Observatory - data 2013

 

Stijn Verbeke

Contact

Stijn Verbeke

Researcher Smart Energy and Built Environment at EnergyVille/VITO
Dirk Saelens

Contact

Dirk Saelens

Professor Building Physics at EnergyVille/KU Leuven

Meer weten over ons onderzoek naar slimme gebouwen, wijken, steden en gemeenten?