Exergie, wat is dat?!

Exergie, wat is dat?!

Hoe kunnen we de restwarmte van elektriciteitscentrales nuttig gebruiken? Deze (aanbodgerichte) vraag is bijna honderd jaar lang de leidraad geweest bij het ontwikkelen van stadsverwarmingsnetten. Inmiddels is mij duidelijk dat deze vraag maar een deel van de puzzel behelst.

Een belangrijkere, achterliggende vraag is: hoe sluit je vraag en aanbod van energie op elkaar aan? Wat zijn randvoorwaarden? Hoe moet ons energiestelsel er dan uit gaan zien? (En hoe passen elektriciteitscentrales daar in?)

 

Exergie
Op 11 juni had ik de eer om als paranimf bij de promotie van Leo Gommans te mogen optreden. Zijn interessante proefschrift, ‘Gebiedsgerichte energetische systeemoptimalisatie’ (juni 2012, TU Delft) geeft mij veel nieuwe inzichten. Hij onderzoekt in zijn proefschrift de mogelijkheden voor een duurzame regionale energietransitie. Hierbij legt hij veel nadruk op exergie: de kwaliteit van de energie. De eerste hoofdwet van de thermodynamica zegt dan wel dat energie nooit verloren gaat, maar de tweede hoofdwet nuanceert dit meteen. De energie is niet verloren, doch verandert van vorm en kan niet opnieuw voor hetzelfde doel worden gebruikt. De tweede hoofdwet luidt dat daarbij kwaliteit verloren is gegaan (exergie). Wanneer wij spreken over energieverlies, bedoelen we eigenlijk verlies aan kwaliteit, dus exergieverlies.

 

Transport, opslag en conversie
Warmte is een laagwaardige vorm van energie, dus energie met een lage exergie. Bij grote transportafstanden heeft warmte relatief veel verliezen. Elektriciteit heeft een hogere exergie (je kunt er meer arbeid uit halen). Daarnaast kun je het goed transporteren over grotere afstanden zonder veel energieverlies. Opslag van elektriciteit is (in Nederland) wel moeilijk. Fossiele bronnen als aardgas hebben de hoogste exergie. Ook kun je het zonder veel verliezen opslaan en transporteren. Bovendien kun je het ook goed converteren in andere energiesoorten als elektriciteit en warmte. Volgens Leo Gommans zijn de drie bepalende factoren van een energiesysteem de mogelijkheid tot transporteren, opslaan en converteren. Zo bekeken ziet de energiewereld er ineens heel anders uit.

 

Fluctuaties
We hebben alle vormen van duurzame energieproductie nodig, zegt ook Gommans (zie ook mijn eerdere blog over David MacKay). Gommans maakt in zijn proefschrift duidelijk wat de mogelijkheden en randvoorwaarden zijn van elke energietechniek. Elektriciteit uit wind en zon zijn op dit moment nog geen volledig alternatief voor fossiele energie. Het zijn pas reële alternatieven als de elektriciteit kan worden opgeslagen om de fluctuatie van zon en wind te compenseren. En opslag is niet zo makkelijk in het platte Nederland.
Op dit moment worden fluctuaties opgevangen met gascentrales en import van elektriciteit. Steenkool- en kerncentrales zijn niet flexibel in te zetten omdat ze zeer slecht kunnen moduleren. In dit licht bezien kun je op zijn minst vraagtekens zetten bij de bouw van nieuwe steenkool- en kerncentrales in Nederland. Het zou beter zijn om de export van gas te beperken en elektriciteitscentrales op gas te bouwen, volgens Gommans. Op termijn kan aardgas vervangen worden door bijvoorbeeld gezuiverd biogas.

 

Tips
Ook op regionaal en gebouwniveau geeft Gommans praktische richtlijnen om te komen tot een optimale energievoorziening. Ik noem er vijf.

  • Het aanbod van elektriciteit uit zon of wind moet qua tijdstip zoveel mogelijk overeenkomen met de vraag. De combinatie van PV-cellen die vooral in de zomer veel elektriciteit leveren en elektrische warmtepompen voor verwarming in de winter heeft daarom niet de voorkeur.
  • Het dichtvertakte gasnet in Nederland is een kans. Benut dit in de toekomst voor biogas.
  • Warmte en koude lenen zich minder goed om over grote afstanden te transporteren, maar zijn wel goed op te slaan. Breng vraag en aanbod qua locatie zoveel mogelijk bij elkaar en realiseer gebouw- en seizoensopslag van warmte en koude.
  • Voor stedelijke gebieden zijn thermische netwerken rond regionale warmteleveranciers interessant. Maak daar cascades van, van hoge temperatuur- naar lage temperatuurvragers om de exergie zoveel mogelijk te benutten en zo energie te besparen (door beperking van pomp en transmissieverliezen tijdens transport).
  • Ontwerp gebouwen met hoge temperatuurkoeling en lage temperatuurverwarming, dus met lage exergie, zodat laag-exergetische energie gebruikt kan worden en niet als restenergie wordt geloosd.

Op punten is Gommans’ onderzoek nog theoretisch. Kosten zijn niet meegenomen. De wensen van de eindgebruiker komen in het proefschrift nauwelijks voor. De uitdaging wordt om in praktijkvoorbeelden vraag en aanbod bij elkaar te brengen. In twee casestudies heeft Gommans hier al aanzetten voor gedaan.

 

Door zijn proefschrift is mij duidelijk geworden dat ‘all electric’ wijken niet de oplossing zijn. Ik voorzie een toekomst waarin per gebied een optimale mix van energie wordt gemaakt, met smart grids voor elektriciteit en wellicht ook biogas als landelijke dragers. Dit onderzoek biedt perspectief op de weg naar duurzame regionale energievoorziening. Het is aan ons, praktijkprofessionals, om er praktische invulling aan te geven.

 

Bestellen

  • Papieren exemplaar bestellen via mail; 49 Euro ISBN 978-90-5269-406-1.
  • Gratis downloaden en zoek op ‘systeemoptimalisatie’. Tevens samenvatting in Nederlands en Engels aanwezig.

 

Op dinsdagmiddag 10 juli vindt er een minisymposium plaats rond het proefschrift, in de Wijk van Morgen te Heerlen. Deelname gratis, wel even aanmelden via de website. Zie de bijlage voor meer informatie.

 

Gerelateerde artikelen, events & downloads

c21 c54 c244
Total Material Recall

Total Material Recall

25 feb om 15:30 uur
timer 7 min

Thomas Bögl: De laatste tijd lees en hoor je steeds meer dat we af moeten van eigendom en alleen voor service of use moeten ...

Lees verder »

c21 c54
Bokito of Bonobo?

Bokito of Bonobo?

8 jan om 12:30 uur
timer 3 min

Harm Valk: Je komt in de markt nogal wat ego’s tegen. Mensen en bedrijven die primair acteren vanuit eigen producten, ...

Lees verder »

c21 c54
Adaptief samenwerken: wel getrouwd, maar nóg niet verliefd

Adaptief samenwerken: wel getrouwd, maar nóg ...

6 jan om 08:00 uur
timer 4 min

De wereld om ons heen verandert steeds sneller en de hoeveelheid informatie die we moeten verwerken groeit exponentieel. ...

Lees verder »

c21 c54
Emissieloze bouw

Emissieloze bouw

6 jan om 07:00 uur

Daan Bruggink: Het klinkt als een prachtige utopie. Geen stikstof, geen CO2, geen fijnstof: dat moet een onmogelijk werkelijkheid ...

Lees verder »

c21 c54
Begeleid facilitair managers naar de beste oplossing

Begeleid facilitair managers naar de beste oplossing

28-11-2019 om 15:30 uur

Marc Kooij: Een facilitair manager krijgt veel op z’n bordje. De eisen die aan een modern gebouw gesteld worden, stijgen ...

Lees verder »

c21 c54
Samenwerkende Eilanders omarmen duurzame veenweide

Samenwerkende Eilanders omarmen duurzame veenweide

13-11-2019 om 13:00 uur
timer 6 min

Hoe een koffietafel van private eilandbezitters hun gedrag duurzaam veranderde.

Lees verder »

c21 c54
Laat spreeuwen bomen planten (in plaats van kersen eten)

Laat spreeuwen bomen planten (in plaats van ...

08-11-2019 om 15:30 uur

Marten Valk: Stakingen in het kader van stikstofoxiden. Handhaving van de Pfas-normering. De kreten van Greta Thunberg. Elon ...

Lees verder »

c21 c54 c243
Weg met de norm, leve de standaard

Weg met de norm, leve de standaard

08-11-2019 om 08:00 uur
timer 4 min

Harm Valk: We hebben een probleem met normen, zeker in de bouw- en vastgoed. Daarom moeten we ervan af. De bouw wordt er ...

Lees verder »

c21 c54 c243
Regie over innovatie

Regie over innovatie

04-11-2019 om 11:00 uur
timer 3 min

Ik heb al eens eerder over hem geschreven; Bart Bossink, hoogleraar aan de Vrije Universiteit Amsterdam. Hij was ...

Lees verder »

c21 c54 c243
Labs om verduurzamingsmaatregelen te testen

Labs om verduurzamingsmaatregelen te testen

27-09-2019 om 15:30 uur
timer 7 min

Marjet Rutten: Een paar weken terug vroeg ik mijn netwerk wie er een lab-omgeving kent waar je verduurzamingsmaatregelen voor ...

Lees verder »

c21 c54
Stap uit de comfortzone

Stap uit de comfortzone

23-09-2019 om 07:00 uur
timer 4 min

Marten Valk: Na mijn sabbatical kijk ik met nieuwsgierigheid naar het spanningsveld tussen mijn vakgebied ‘bouwfysica’ ...

Lees verder »

c21 c54 c243
Kennis? Kennissen!

Kennis? Kennissen!

22-08-2019 om 16:00 uur
timer 3 min

Harm Valk: Vakantie, mooie tijd. Je ziet nieuwe plekken en doet nieuwe indrukken op, of hernieuwt het contact met plekken ...

Lees verder »

Reacties

Interessant. Ben benieuwd wie de handschoen oppakt om juist de consument ook te betrekken in deze discussie en ben benieuwd naar de kansen van Biogas voor heel Nederland. Zolang de consument niet centraal staat bij de energie oplossing zal duurzaamheid niet in een stroomversnelling komen. Ik vrees dan ook voor te veel opportunisme van collectieve duurzame systemen welke tot op heden niet het voordeel hebben bewezen voor de eindgebruiker.

Reactie plaatsen

keyboard_arrow_up