Ook deze Kerst kijken we vooruit naar het nieuwe jaar met de meest kansrijke innovaties in de duurzame bouw, uit de pen van Niels Rood (TKI Urban Energy, Squarewise). Wil jij ook alles weten over verticaal oogsten, boosterwarmtepompen of pleisters op beton? Lees dan nu de razend interessante analyse van Niels Rood.

“Al twee jaar schrijf ik rond de jaarwisseling over de innovaties die boven de markt hangen en in het komende jaar zullen doorbreken. Vorig jaar zat ik met zeven van die trends aardig goed; bij drie was ik te optimistisch. Dit als waarschuwing bij onderstaande tekst: hoe goed we in het programma Uptempo! van TKI Urban Energy het innoverende deel van het bedrijfsleven en de kennisinstellingen ook in de gaten proberen te houden, we hebben helaas geen bijzondere gave waarmee we in de toekomst kunnen zien. Ik kijk eerst nog even terug op 2022, voordat 2023 aan bod komt.

Innovaties 2022

De zeven innovaties die inderdaad doorbraken in 2022:

1. “Grens tussen collectieve en individuele warmte vervaagt”
   Check bijvoorbeeld het warmtepompnet van Itho Daalderop.
   
   
2. “Kleine, betaalbare maatregelen beperken de warmtevraag”
   Alsof ik wist dat Poetin binnen twee maanden Oekraïne zou binnenvallen? Nee, maar nog meer dan ik eind 2021 had kunnen bedenken, is er door de energiecrisis van 2022 belangstelling gekomen voor kleine, snelle maatregelen.
   
   
3. “Aandacht voor een gezond binnenklimaat, maar dan praktisch en goedkoop”
   Decentrale warmteterugwin-units voor ventilatie zijn nu vaak de default.
   
   
4. “Data en digitalisering”
   De consumentenportal verbeterjehuis.smarttwin.nl ging live. Waardoor elke consument een gevalideerd advies kan krijgen en direct kan doorklikken naar offertes.
   
   
5. “Opslag van energie wordt een positieve businesscase voor consumenten”
   Sessy rekent je bijvoorbeeld voor dat in combinatie met een dynamisch prijscontract de terugverdientijd van hun batterij vier tot vijf jaar is.
   
   
6. “Verduurzamen in stappen en de hybride route”
   De consument omarmt massaal warmtepompen die in een hybride opstelling het gasverbruik drastisch terugdringen. Wachtlijsten zijn het gevolg.
   
   
7. “Dit alles. En dan circulair”
   In korte tijd is circulair renoveren het nieuwe normaal geworden.

Calosol: verticale warmtewinning (foto: Emergo).

Innovatietrends 2023

1. Verticaal oogsten

Voor 2023 verwacht ik veel van het benutten van verticale oppervlakten in de gebouwde omgeving. Als het om stroom gaat, wekken we al veel op met zon (we zijn koploper in Europa met zonnepanelen op daken), maar de productie van duurzame elektriciteit moet nog vertienvoudigen. Bovendien is het ook goed mogelijk om warmte te oogsten, naast stroom opwekken. Dat kan op daken, maar ook op verticale vlakken.

OptiSolar oogst veel succes met schuttingen die omgevingswarmte en de warmte van het materiaal benutten. Emergo brengt de TNO-innovatie Calosol (foto boven) op de markt. Schuurtjes en gevelpanelen in elke gewenste kleur warmen op in daglicht en geven die warmte af aan een water-waterwarmtepomp. Een label B-rijwoning kan er moeiteloos het jaar energieneutraal mee doorkomen.

Ook in de utiliteit is de energie die uit verticale gebouwdelen gehaald kan worden een prima mogelijkheid om de behoefte aan gas en netstroom te beperken. Het wordt interessant om te zien wat het meest gekozen gaat worden: warmte oogsten, ‘ouderwets’ stroom produceren met zonnepanelen of met combinaties (PVT-panelen). De laatste zijn terecht populair, maar halen wel veel minder warmte uit het zonlicht dan wat Calosol kan.

2. Zonnepanelen

Die ‘ouderwetse’ stroomproductie uit zonnepanelen, gaat een stormachtige toekomst tegemoet. Voorbij is de tijd dat er daken ‘ongeschikt’ waren om zonnepanelen op te leggen. Daken op het noordwesten die daardoor maar weinig directe instraling pakken, zijn nu rendabel te voorzien van zonnepanelen. De absolute autoriteit op het gebied van zonne-energie, Wim Sinke, deed het en heeft geen enkele spijt van zijn investering, vertelde hij aan Change.inc.

Het toepassen van het mineraal perovskiet wordt al lange tijd aangekondigd als doorbraak die het rendement van zonnepanelen naar 30% gaat tillen. Voor volgend jaar is er nog geen massale toepassing voorzien, maar lang kan het niet meer duren. Wat in 2023 wel doorbreekt zijn tweezijdige zonnepanelen. Daarmee kun je bijvoorbeeld geluid tegenhouden langs snelwegen. In de jaren erna gaan we de introductie van kleurloze en transparante panelen meemaken. Hoeveel zon kun je in stroom omzetten als je alle ramen in de gebouwde omgeving benut, terwijl je er gewoon doorheen kijkt?

3. Thermische netten

Het aantal huishoudens dat aangesloten is op een thermisch net (warmtenet) moet in 2030 zijn verdubbeld. En de bestaande aansluitingen moeten overstappen op duurzame bronnen. Op dit moment is dat nog een beetje een zoektocht, om niet te zeggen dat veel initiatieven aan het worstelen zijn. Maar her en der zien we nu collectieve warmtepompen, die bijna op elke schaal toegepast worden. De stroom die nodig is om de omgevingswarmte te verhogen naar bijvoorbeeld 70°C, wordt tegen grootverbruikerstarief ingekocht. De omgevingswarmte kan de lucht zijn, maar bodemwarmte en oppervlaktewater zijn ook geschikt.

De Warmte Maatschappij is een kansrijke startup: dit bedrijf legt een leidingnetwerk aan op anderhalve meter diepte. Hier en daar worden onder perkjes of parkeerplaatsen spiralen gemaakt, zodat de lengte voldoende is. Of het bedrijf tankt warmte uit (stromend) oppervlaktewater. Diep geboord wordt er in ieder geval niet, zodat het overal toepasbaar is. Het einde van de bodemlussen lijkt nu toch echt nabij, want ook bij nieuwbouw is een ondiep leidingnetwerk vaak handiger dan het slaan van diepere bronnen.

Ik verwacht dat na de ‘ban’ op stook van houtachtige biomassa, thermische netten in 2023 weer in de lift komen dankzij collectieve warmtepompen en zeer lagetemperatuur-netten met individuele boosterwarmtepompen. Dat moet ook wel, want een te zwaar beroep op de netwerkbedrijven voor verzwaring van het elektriciteitsnet, zou rampzalige gevolgen hebben. Het kost simpelweg veel tijd om 300 miljoen meter netwerk op niveau te brengen. Met de uitrol van thermische netten wordt tijd gewonnen om dit voor elkaar te krijgen.

4. Opslag van warmte

De opslag van warmte over de seizoenen heen komt volgend jaar volop in de belangstelling te staan. Dat kan thuis (met een grote kunststof zak in de kruipruimte bijvoorbeeld) of collectief. In het Ecodorp Boekel vindt ’s zomers opslag van warmte plaats voor gebruik in de winter. Die warmte wordt vastgehouden in slakken uit de metallurgische industrie. Een reststroom benutten is ook een idee wat beter in de circulaire economie past dan basalt gebruiken, het oorspronkelijke plan.

Ik weet niet of startup Cellcius er in slaagt om al in 2023 op de markt te komen, maar het is te hopen van wel. Hun warmtebatterij is zelf niet warm en houdt in die zin geen warmte vast, maar is gebaseerd op een natuurkundig principe. Als je zout wilt drogen, kost dat veel warmte. Voeg je later (en na transport desgewenst ook ergens anders) vocht toe, dan komt er evenveel warmte vrij. Dit proces is verliesloos en opent ongekende perspectieven. Rijdt er straks een vrachtwagen met warmte uit Rotterdam, een wijk in Zeewolde binnen? Je kunt het systeem ook heel lokaal benutten, bijvoorbeeld in een woning. Warmte die in de zomer overvloedig aanwezig is, kun je in de winter uit het zout in je berging of kruipruimte halen.

Naast dit alles zal opslag in water ook in beeld blijven, zowel collectief als individueel. Ik hoop dat Sun Tank volgend jaar een schaalstap kan maken. Het bedrijf, dat holle constructieve elementen aanbiedt, waarmee je net als met Lego kunt bouwen, won de eerste prijs op de Dragons Den (Green Buildings Event). In de elementen kun je stroom opslaan, maar ook warmte. Ze zijn niet afgewerkt, zodat er combinaties denkbaar zijn met het oogsten van energie.

5. Groen beton

Groene gebouwen worden meer en meer de norm. CyBe Construction, een zeer succesvolle start-up in Oss, print gebouwdelen die op locatie in elkaar gezet kunnen worden (droog, dus demontabel). De 3D-geprinte gevelelementen kunnen zeer binnenkort worden voorzien van een coating, waardoor er mos op gaat groeien. De printers van CyBe gaan intussen de hele wereld over. Iedereen kan ontwerpen maken en veel van die ontwerpen houden rekening met zwaluwen, vleermuizen en andere soorten die hun weg vonden naar de gebouwde omgeving. Welke ontwikkelaar zet in Almere Oosterwold een paar 3D-geprinte huizen neer, die een positieve bijdrage leveren aan de biodiversiteit in plaats van een nieuwe voetafdruk?

Er komt beton uit de printers van CyBe, maar door toepassing van ander dan gangbaar cement en veel minder materiaalverbruik, is dit maar 20% van de normale uitstoot ten opzichte van bouwen met regulier beton.

En de gebouwen die er al staan dan? Start-up Respyre levert niet alleen betonblokken, maar ook een pleister die op gebouwen kan worden aangebracht. Binnen no-time is het gebouw groen, wat koeling scheelt, een bijdrage levert aan koelere steden, graffiti onmogelijk maakt en mooi oogt. Het wachten is … nergens op. Breekt ongetwijfeld door in 2023.

6. Innovatieve warmtepompen

Volgend jaar wordt het jaar van Vincent. Als het niet in marktdominantie is, dan toch als voorbeeld voor andere fabrikanten. Vincent is een warmtepomp die warmte uit ventilatielucht haalt, maar alleen als je ventileert. De rest komt uit de buitenlucht. Hij past in slecht geïsoleerde huizen perfect in een hybride opstelling. Er zit geen buitenunit aan, maar twee dakdoorvoeren waar de welstandscommissie blij mee zal zijn.
Is het huis geïsoleerd, dan kan de CV eruit. Er zit hoge ISDE-subsidie op en gas verbranden was nog nooit zo impopulair als nu. Kortom, de norm is gezet. Op het gebied van kostenniveau moeten alle andere oplossingen voor duurzame warmte zich richten op dit niveau. Aan producent Itho Daalderop de taak om de volgende versie wat stiller te maken.

Dat kan bijvoorbeeld met een BlueHeart-binnenkant (foto boven, bron: BlueHeart), een disruptieve innovatie waar Nederland trots op mag zijn. Deze gebruikt geen compressie en koelmiddel, maar akoestische golven. Begrijpen doe ik het niet echt, maar het werkt en als ik heel eerlijk ben: ik begrijp de helft van de apparaten in mijn huis niet. De BlueHeart heeft grote voordelen: hij is stil, heeft een hoog efficiency-bereik (kan dus van lage naar hoge temperatuur zonder te veel efficiency te verliezen) en er zit geen koelmiddel met milieugevaren in.

7. Batterijen

Lang werd gedacht dat je voor de ontwikkeling van de markt voor thuisbatterijen in België moest zijn. Dankzij salderen - je weet wel: die regeling die om goede redenen eigenlijk helemaal niet mag van Brussel - zouden batterijen om thuis stroom in op te slaan geen business case zijn voor de consument. Maar steeds meer mensen stappen over op energiecontracten met dynamische prijzen. Dagelijks om drie uur worden de prijzen voor de volgende dag gepubliceerd. Zodra het waait of de zon schijnt, wordt stroom voor die klanten enorm goedkoop. De afgelopen twaalf maanden bespaarden de gebruikers met een dynamisch contract gemiddeld 24,6 procent aan stroomkosten en 9 procent aan gaskosten ten opzichte van Nederlanders met een vast of variabel contract, stelt Zonneplan. Dat praat zich rond op verjaardagen.

Een startup als Sessy rekent het voor je uit: met een dynamisch contract daalt de terugverdientijd van hun thuisbatterij naar vier jaar. Daarom durf ik de voorspelling wel aan dat er eind 2023 een stuk meer batterijen bij mensen staan dan nu. Op de iets langere termijn gaat de batterij in de auto dit natuurlijk grotendeels overnemen. Die kun je prima dubbel gebruiken, maar daarvoor moeten nog wel wat gestandaardiseerde protocollen worden afgesproken.

8. Van circulair denken naar doen

Naast de energietransitie zijn we met zijn allen natuurlijk ook druk bezig met een materialentransitie. We komen (vrij letterlijk) om in afvalstromen die het gevolg zijn van eenmalig gebruik. In 2022 viel het kwartje overal tegelijk en gingen de knoppen om. Wie raakte er niet vertrouwd met cascadering van toepassingen? Het komende jaar zal je dat overal terugzien in de gebouwde omgeving. Demontabel bouwen, bouwen met hout, isoleren met duurzaam geproduceerde materialen (zoals ‘groene’ isolatieparels en biobased panelen van bijvoorbeeld grown.bio).

Valkuil is een enorm praatcircuit. Wat is circulairder gedacht? Schapenwol verbranden, zoals nu gebeurt, of dat benutten als isolatiemateriaal? Ik denk het laatste, maar op de site van MilieuCentraal volgen ze een andere redenering. Omdat er geen tijd is om te verdoen met praten, zou ik zeggen: elke stap vooruit ten opzichte van de huidige situatie is er één. En als het niet past in een eindbeeld, is het een tussenstap. Dat lijkt ook de opstelling die de overheden nu kiezen. Hoe dan ook, in 2023 wordt circulair de norm en zul je het moeten uitleggen als je niet meedoet.

9. Industry 4.0

In de auto-industrie is het al heel normaal dat individueel maatwerk dankzij digitalisering en open platformen niet leidt tot een hogere inzet van arbeid. Zie daar de opkomst van Industry 4.0. Je wilt een sportstuurtje en panoramadak? Maar geen notenhouten afwerking? Vanaf de website komt zonder logistieke problemen het gewenste karretje voorbij in de assemblagehal. In dat proces wordt er door niemand gemaild en er worden geen lijstjes bijgehouden in Excel. Noch wordt er druk gebeld door de afdeling inkoop, om alles in goede banen te leiden.

Lange tijd liet de bouwsector deze ontwikkeling aan zich voorbij gaan. Zolang er gewerkt wordt in projecten en de verticale keten bestaat uit leveranciers, aannemers en onderaannemers, functioneert het toch? Dat de proceskosten zo’n achtduizend euro per woning toevoegen aan de kosten om dat huis aan te sluiten op een warmtenet, neemt iedereen voor lief. Logisch: je concurrenten zijn het ook kwijt.

Een bouwbedrijf als Van Wijnen dacht: dit moet wél anders kunnen en is vrij ver met het automatiseren van allerlei processtappen. From-file-to-factory kennen we al uit de nieuwbouw van cataloguswoningen, maar kan het ook in de verduurzaming van de gebouwschil en het vervangen van de isolatie?

Met een groot aantal anderen werk ik aan een project dat wordt gesubsidieerd door het ministerie van BZK. In dat project wordt de infrastructuur ontworpen waarin de bedrijven tot gezamenlijke platforms en vooral verbindingen tussen de bestaande platforms kunnen komen. In 2023 worden hiervan de eerste resultaten zichtbaar.

Het is opvallend dat een bedrijf als Van Wijnen nauw contact onderhoudt met een partij als VDL. Die overigens moesten onderkennen dat renovatie een stuk ingewikkelder is dan het bouwen van een Mini. Op het congres Gamechangers in de Bouw & Infra (13 februari 2023), is er ruim aandacht voor deze ontwikkeling.

10. Slimme transfers van energie

In het energiesysteem van de toekomst is er een groot aantal nuttige omzettingen mogelijk tussen moleculen, elektronen en graden (temperatuur). Het gaat dan niet meer alleen om power-to-gas (elektriciteit > waterstofgas) of power-to-heat, maar om everything-to-everything. Soms is gas de goedkoopste oplossing, bijvoorbeeld als het nauwelijks waait en de zon niet schijnt. Soms is opslag nodig, soms onttrekking uit opslag. Ook kun je in een lokaal distributienetwerk van thermische energie stroom met een negatieve prijs afnemen om water te verwarmen.

Marktmechanismen (zoals veilingen en dynamische prijzen) zorgen dat er efficiency in het systeem van omzettingen komt. Er is daarbij alleen nog regulering nodig om de consument te beschermen en voor kwaliteitsborging. De algoritmes die steeds de meest voordelige keuze moeten maken, zijn daarbij erg belangrijk. Google zet zwaar in op deze ontwikkeling en combineert die met data over de consument. Hoe lang vinden we dat een goed idee? Google heeft de thermostaat, de kalender en verslimt voor lokale overheden het distributienet. Dat is wel heel veel macht voor een enkele commerciële partij.

Ook thermische netten worden intelligent. Warmtenetten op zeer lage temperatuur kunnen het elektriciteitsnetwerk ontlasten door de ene boosterwarmtepomp eerder aan te schakelen dan die van de buurman. De extra kosten daarvan moeten dan wel verrekend kunnen worden. Opslag, omzetting en direct gebruik vereisen ook in thermische netten dat er geautomatiseerd rationele beslissingen genomen worden.

Ik hoop dat de ministeries regels gaan bedenken die goed aansluiten op de technische ontwikkelingen op dit gebied. Want eerlijk gezegd belemmeren veel regels nu al het optimaal functioneren van de markt. Als het straks veel minder overzichtelijk en minder centraal gestuurd wordt (in een systeem met veel weersafhankelijke bronnen), is er nog meer behoefte aan een goede, actuele ordening. Wat dat betreft voorspel ik voor 2023 veel ambtelijke overuren…”

Tekst: Niels Rood
Afbeelding (boven): Shutterstock