Een systeembenadering van het eindgebruik van energie

Een systeembenadering van het eindgebruik van energie

De optimalisering van het energiegebruik in gebouwen en de industrie vereist een systeembenadering om het volledige potentieel te kunnen benutten. Dit idee wint terrein, zoals blijkt uit het voorstel van de ITRE-commissie van het Europees Parlement om een definitie van "systeemefficiëntie" op te nemen in de richtlijn betreffende energie-efficiëntie. De in eerste instantie voorgestelde definitie is een goed uitgangspunt voor een bezinning over dit onderwerp.

Het concept van een systeembenadering van energie-efficiëntie is niet nieuw, maar werd tot voor kort door de regelgevers in de EU grotendeels verwaarloosd, waarschijnlijk omdat het diverse complexe regelgevingsaspecten met zich meebrengt. Een van de moeilijkheden is het formuleren van een duidelijke en ondubbelzinnige definitie van wat zo'n aanpak eigenlijk inhoudt. In haar ontwerpverslag over het herschikkingsvoorstel voor de EED definieert de ITRE-commissie van het Europees Parlement "systeemefficiëntie" als de keuze voor energie-efficiënte oplossingen wanneer deze ook een kosteneffectief ontkolingstraject, extra flexibiliteit en een efficiënt gebruik van hulpbronnen mogelijk maken[1].

Deze definitie erkent terecht het bestaan van meervoudige beleidsdoelstellingen die tot belangenconflicten dreigen te leiden, bijvoorbeeld tussen energie-efficiëntie en hulpbronnenefficiëntie. Om ervoor te zorgen dat het ideale evenwicht tussen die verschillende doelstellingen wordt nagestreefd, moet optimalisatie tegelijkertijd worden gerealiseerd voor al die doelstellingen en op het niveau van het gehele energiegebruikende systeem.

De efficiëntie van functionele entiteiten

Het gebruik van het woord "oplossing" suggereert dat niet de apparatuur zelf het eindpunt van de energie-efficiëntiemaatregelen moet zijn, maar de levering van bepaalde diensten, zoals ruimteverwarming en -koeling, verlichting, of industriële beweging, om er maar enkele te noemen. Het zou nauwkeuriger zijn deze te definiëren als functionele entiteiten, die dan alle componenten aan de verbruikszijde van de nutsmeters omvatten die nodig zijn om een bepaalde dienst of functie te leveren. Een dergelijke definitie omvat expliciet de stroomcircuits en buizennetwerken die zich tussen de elektriciteitsmeter en het eindgebruik van energie bevinden, en die anders het risico lopen door de mazen van alle regelgeving te vallen.

Met name elektriciteitskabels bevatten een verborgen energiebesparingspotentieel. De meest economische kabeldoorsnede is vaak meer dan het dubbele van het verplichte minimum. De dimensionering van kabels is moeilijk te regelen via een productgerichte aanpak zoals Ecodesign, omdat de optimale kabeldoorsnede afhangt van de belasting. Energetisch gesproken is het elektrische circuit inherent onderdeel van de installatie die het voedt. Daarom moet optimalisatie plaatsvinden op het niveau van het functionele systeem, of het nu gaat om een laadstation voor elektrische voertuigen, een warmtepompsysteem of een PV-dakinstallatie. Vooral in niet-residentiële gebouwen is het energiebesparingspotentieel van economische kabel dimensionering aanzienlijk.

Wanneer optimalisatie wordt nagestreefd op het niveau van functionele entiteiten, maakt de manier waarop energiegebruikende componenten worden gecombineerd, geregeld en bediend inherent deel uit van de vergelijking. Een groot voordeel van een dergelijke aanpak is dat over- of onderdimensionering van apparatuur wordt aangepakt, wat een veel voorkomende oorzaak van energieverlies is en niet onder de regelgeving inzake ecologisch ontwerp van apparatuur valt. Optimalisering op het niveau van functionele entiteiten zal ook mogelijkheden aan het licht brengen om warmteverliezen te recupereren, bijvoorbeeld door ze inkomende waterstromen te laten voorverwarmen. En zij zal ervoor zorgen dat de automatisering en de regeling worden geoptimaliseerd op basis van de bijzondere bedrijfsomstandigheden van elke specifieke locatie.

Figuur 1 - De vermindering van de energie-intensiteit die wordt bereikt door alleen regelmatige energieaudits uit te voeren, vergeleken met de vermindering die wordt bereikt door die audits in te bedden in een energiebeheersysteem (Anton Barckhausen, Juliane Becker, Peter Malodobry, Nathanael Harfst, Ulrich Nissen, Energiemanagementsystem in der Praxis, Umwelt Bundesambt, 2019).

Het beoordelen van de energie- en kostenefficiëntie van een functionele entiteit moet onafhankelijk van de gebruikte energiebron of technologie gebeuren, waarbij het primaire energiegebruik als technologieneutraal criterium wordt gebruikt. Op die manier wordt de potentiële winst van het overschakelen op een andere technologie of energiebron in aanmerking genomen.

Een andere vraag die uit de ITRE-definitie naar voren komt, is de precieze betekenis van de term "kosteneffectief". Het zou goed zijn te verduidelijken dat het gaat om de levenscycluskostenefficiëntie van de onderzochte maatregelen. Hoewel total cost of ownership (TCO) en life cycle costing (LCC) gangbare besluitvormingsinstrumenten zijn, is het gebruik ervan nog verre van systematisch. Eenvoudige terugverdienpercentages (PBT) zijn een meer gangbaar criterium voor investeringen, maar hebben als nadeel dat geen rekening wordt gehouden met eventuele economische besparingen nadat de investering volledig is terugverdiend. Regelgevende stimulansen zouden kunnen helpen om de praktijk te verschuiven in de richting van TCO en LCC.

Van meting naar besluitvorming

Een duidelijke en ondubbelzinnige definitie van systeemefficiëntie is een belangrijke eerste stap, maar kan een optimalisatie op systeemniveau daadwerkelijk in de praktijk worden gebracht? Een uitdaging van de systeembenadering is het inzicht dat zij vereist in de energiestromen van een organisatie.

Figuur 2 - Het in kaart brengen van de energiestromen is een eerste stap naar de optimalisatie van functionele domeinen zoals verlichting of perslucht (Auteur: Jinho Jung, gelicenseerd onder Creative Commons CC BY-NC-SA 2.0).

In het verleden werd het in kaart brengen van de energiestromen door middel van een monitoringcampagne nauwelijks uitgevoerd buiten grote industriële sites, maar de laatste jaren zijn eenvoudig te installeren, plug-and-play energiemonitoringsystemen op de markt gekomen, waardoor het verzamelen en aggregeren van gegevens toegankelijk is geworden voor kleine organisaties. Overheidsprikkels die de installatie van dergelijke systemen stimuleren, kunnen een belangrijke hefboom zijn voor een systeembenadering van energie-efficiëntie en het koolstofvrij maken van de economie.

Zodra de meet- en monitoringresultaten binnenstromen, zal de noodzaak om ze te verwerken op natuurlijke wijze leiden tot een vorm van energiebeheer. Dit beheer structureren en formaliseren is de volgende belangrijke stap die nodig is om de kloof tussen producten en systemen te overbruggen en een einde te maken aan de split-incentives tussen aankoopkosten en bedrijfskosten. Een geformaliseerd energiebeheer wordt steeds meer toegepast in grote industriële omgevingen via het ISO 50001-formaat, maar is zo goed als onbestaande in kleine en middelgrote ondernemingen (KMO's). Een op het mkb toegesneden norm voor "lite-energiebeheer", idealiter gecombineerd met regelgevingsprikkels, zou een welkome stimulans zijn.

Een alomvattende definitie

Nu de technologische ontwikkelingen energiemonitoring toegankelijker hebben gemaakt, is de tijd rijp om de systeembenadering op te nemen in de richtlijn betreffende energie-efficiëntie. Rekening houdend met alle hierboven geformuleerde argumenten zou de volgende definitie nauwkeuriger kunnen zijn: "systeemefficiëntie" betekent de efficiëntie van een functionele entiteit, met inbegrip van alle onderdelen ervan aan de verbruikszijde van de meters van nutsbedrijven, inclusief de wijze waarop deze onderdelen worden gecombineerd en geëxploiteerd, beoordeeld over de gehele levenscyclus van het systeem en onafhankelijk van de energiebron of -technologie, waardoor een kosteneffectief koolstofarmmakingstraject, extra flexibiliteit en een efficiënt gebruik van energie en hulpbronnen mogelijk worden.

Een meer gedetailleerde bespreking is te vinden in de whitepaper 'Een systeembenadering van energie-eindgebruik'.

[1] EP ITRE Ontwerpverslag over de richtlijn energie-efficiëntie (22/02/2022) (2021/0203(COD)). Link: PR_COD_1recastingam (europa.eu)