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

Kennis? Kennissen!

Kennis? Kennissen!

22 aug 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 »

Ons Bouwbesluit is crimineel

Ons Bouwbesluit is crimineel

19 aug om 15:30 uur
timer 3 min

Onno Dwars: Het Bouwbesluit is crimineel en daarom wordt het hoog tijd dat het ouderwetse model flink op de schop gaat. We ...

Lees verder »

Gezond binnen zitten

Gezond binnen zitten

24 jul om 08:00 uur

Marjolein van Gelder: Uit diverse onderzoeken in Westerse landen blijkt dat we gemiddeld 90% van onze tijd binnen besteden. Deze tijd ...

Lees verder »

Het geluid van lucht/water-warmtepompen: is de wetgever horende doof?

Het geluid van lucht/water-warmtepompen: is de wetgever horende doof?

13 jun om 15:30 uur
timer 8 min

Rudy Grevers: Zoals zo vaak volgt de wetgeving de actualiteit, maar veelal wordt beleid ten aanzien van nieuwe thema`s (veel) ...

Lees verder »

Afscheidsbrief aan mijn hartverwarmende vriend

Afscheidsbrief aan mijn hartverwarmende vriend

29 mei om 11:00 uur
timer 4 min

Jan-Maarten Elias: Exact 60 jaar na de ontdekking van 'Slochteren', schrijven wij jou deze afscheidsbrief. Het gaat ons aan het hart, ...

Lees verder »

Energietransitie: ik heb het nog nooit gedaan, dus ik denk dat ik het wel kan

Energietransitie: ik heb het nog nooit gedaan, ...

28 mei om 13:00 uur
timer 5 min

Selina Roskam: Een stoere quote van Pippi Langkous als ze aan iets nieuws begint. En hoe meer we aan de energietransitie in de ...

Lees verder »

Waterstof draagt niet bij aan de CO2-doelen van 2030

Waterstof draagt niet bij aan de CO2-doelen ...

9 mei om 00:00 uur
timer 8 min

Jan Willem van de Groep: Laat ik aan het begin van deze blog even helder zijn: ik heb niets tegen waterstof. Het is een energiedrager die ...

Lees verder »

De architect anno 2019 moet geen trend nalopen

De architect anno 2019 moet geen trend nalopen

26 apr om 15:30 uur

Thomas Bögl: Sinds een jaar of drie maakt de bouw- en vastgoedsector zich opeens bijzonder druk over de circulariteit van onze ...

Lees verder »

Nieuwe verdienmodellen in de bouw- en vastgoedsector?

Nieuwe verdienmodellen in de bouw- en vastgoedsector?

8 apr om 10:00 uur
timer 10

As a service, at your service: met diensten en abonnementen in plaats van producten kun je andere inkomstenbronnen ...

Lees verder »

Polderen over circulaire bouw

Polderen over circulaire bouw

3 apr om 15:30 uur
timer 3 min

Hoe geef je de circulaire bouw vorm? Daarover spreek ik samen met diverse experts uit de bouw in CB’23 (circulaire ...

Lees verder »

Klimaatakkoord is een rechtse hobby

Klimaatakkoord is een rechtse hobby

19 mrt om 15:30 uur
timer 1 min

Onno Dwars: Het klimaatakkoord wordt vaak gezien als een linkse hobby. GroenLinks, Partij voor de Dieren en D66 zijn partijen ...

Lees verder »

Transitievisie warmte opstellen: de voor- en nadelen per aanpak

Transitievisie warmte opstellen: de voor- en ...

18 mrt om 15:30 uur
timer 1 min

Marjet Rutten: Een week geleden publiceerden we een expertpost van Duurzaam Gebouwd-expert Marjet Rutten, die inging op de mogelijkheden ...

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