Energieverbruik in kaart brengen voor een Europa zonder fossiele brandstoffen

Energieverbruik in kaart brengen voor een Europa zonder fossiele brandstoffen

Heat Roadmap Europe levert de gegevens die ingenieurs nodig hebben om verwarmings- en koelsystemen koolstofvrij te maken. Maak kennis met het project dat de EMB3R's heeft geïnspireerd en dat onze energiesector opnieuw vormgeeft.

Toen de Deense premier Anders Fogh Rasmussen in 2006 aankondigde dat hij zijn land wilde laten afstappen van fossiele brandstoffen, luisterde de jonge ingenieur Brian Vad Mathiesen.

Vad Mathiesen was al werkzaam als energie- en milieuplanner en zou weldra assistent-professor worden in energieplanning en hernieuwbare-energiesystemen aan de Universiteit van Aalborg. En wat belangrijk is voor de wereld van duurzame energie, hij had een duidelijk idee over hoe te voldoen aan de eisen van Rasmussen.

"Ik herinner me dat ik onze premier hoorde zeggen dat hij af wilde van fossiele brandstoffen en dacht: oké, we moeten een plan maken om dit te doen," zegt hij. "Dat hield in dat we lokaal moesten investeren en synergieën moesten creëren tussen bijvoorbeeld stadsverwarmingssystemen, elektriciteits- en gasnetwerken."

"We hadden ook gezegd dat dit tegen 2050 moest gebeuren, en nu heeft iedereen het erover dat we tegen 2050 een land zonder fossiele brandstoffen moeten hebben," lacht hij.

Maar onderweg had Vad Mathiesen ook gemerkt dat als het ging om duurzame energie in gebouwen, de kennis schaars was. Hij kon geen antwoorden vinden op vragen als: hoeveel moeten we huizen isoleren, wat is een duurzaam gebouw in een toekomstig energiesysteem, en wat voor rol speelt stadsverwarming in zo'n systeem?

Daarom gingen hij en enkele collega's samenwerken met landmeters om het Deense energiesysteem op een kaart uit te zetten. Hiermee wilden ze vragen beantwoorden als hoe de energiedichtheid varieerde over het land en wat de verschillen waren in netwerkkosten, zodat ze konden begrijpen waar ze woningen moesten isoleren en stadsverwarming moesten uitbreiden. Heat Roadmap Europe was geboren.

"In die tijd hielden de ideeën rond energie-efficiëntie in dat gebouwen op grote schaal moesten worden gerenoveerd, wat duur en niet erg praktisch was", benadrukt Vad Mathiesen. "We realiseerden ons dat we een holistische benadering van het energiesysteem nodig hadden, zodat we konden begrijpen welke soorten verwarmingssystemen, isolatie of energie-efficiëntiemaatregelen op de lange termijn haalbaar zouden zijn... en toen zijn we begonnen met het maken van online kaarten voor heel Europa."

Een energiesysteem in kaart brengen

Er is snelvooruitgang geboekt. Heat Roadmap Europe is officieel van start gegaan in 2012 en er zijn nu zo'n 24 partners uit acht Europese landen bij betrokken. Het hart van het project wordt gevormd door de Pan European Thermal Atlas (PETA), een interactieve kaart met gegevens over de vraag naar warmte in de hele EU en, wat nog belangrijker is, de vraag naar en het aanbod van warmte en koeling op lokaal niveau. Als je inzoomt op een willekeurige stad in Europa, geeft PETA gegevens over het energieverbruik, inclusief warm water, de beschikbare afvalwarmtebronnen, het potentieel voor hernieuwbare energiebronnen en informatie over de nabijgelegen voorziening van stadsverwarming en -koeling.

"Verwarming en koeling is voor de meeste mensen een saai onderwerp, maar we zijn steeds meer te weten gekomen over hoe belangrijk het is voor het hele energienetwerk en, wat nog belangrijker is, wat we er lokaal mee kunnen doen," zegt Vad Mathiesen.

Hoewel de sector verwarming en koeling waarschijnlijk de meest diverse sector van het Europese energiesysteem is, is hij ook het minst in kaart gebracht - en PETA heeft daar verandering in gebracht. Van cruciaal belang is dat uit de gegevens van PETA ook naar voren is gekomen dat landen in heel Europa op dit moment over enorme, onaangeboorde overtollige warmtebronnen beschikken, die aan bijna alle verwarmingsbehoeften zouden kunnen voldoen.

"In Denemarken gebruiken we nog steeds maar 5 tot 10% van onze overtollige warmte, maar gezien de recente veranderingen in de wetgeving hoop ik dat dit cijfer binnen de komende vijf jaar zal stijgen tot 40%", zegt Mathiesen. "Ik denk ook dat we in heel Europa tot 30% van de overtollige warmtebronnen zouden kunnen gebruiken - dat is veel en zou energie voor iedereen een stuk goedkoper maken."

Uit gegevens is ook gebleken dat een koolstofdioxide-uitstoot van nul in heel Europa haalbaar is. Dit zal echter meer dan 21.500 nieuwe stadsverwarmingssystemen vergen om meer warmte te leveren aan meer gebouwen, evenals miljardeninvesteringen in betere gebouwen tot 2050.

"We moeten onze huizen zo veel mogelijk opknappen, maar we moeten ook nieuwe thermische stadsverwarmingsnetten uitrollen die warmte kunnen leveren aan gebouwen, en ons richten op energie-efficiëntie", zegt Vad Mathiesen. "Verwarming en koeling gaan een enorme rol spelen in de energiesystemen van de toekomst, vooral als we ze gaan integreren met andere energiesectoren zoals elektriciteit, gas en vloeibare brandstoffen."

De warmte accentueren

Net als Vad Mathiesen is Dr. Zenaida Mourão er zeker van dat verwarming en koeling van cruciaal belang zullen zijn voor de energiesystemen van morgen. Mourão leidt de Energiegroep bij het in Portugal gevestigde INEGI - Instituut voor wetenschap en innovatie in werktuigbouwkunde en industriële techniek - en is ook coördinator van het EMB3Rs-project.

Zoals zij zegt: "Heat Roadmap Europe toont regio's met een overschot aan warmte en regio's met een grote vraag, en heeft echt duidelijk gemaakt dat er veel overtollige warmte beschikbaar is uit industriële sectoren die elders kan worden gebruikt."

"Dat project bood inspiratie en vormde een deel van onze rechtvaardiging voor EMB3R's, en zal in de toekomst een potentiële bron van gegevens voor ons zijn", voegt ze eraan toe.

Op dit moment is een groot aantal partners van EMB3Rs bezig met het bouwen van een platform om het overschot aan koude/warmte van industrieën te koppelen aan eindgebruikers. Er wordt momenteel gewerkt aan een reeks softwaremodules die vraag en aanbod van thermische energie van verschillende belanghebbenden in kaart brengen en proberen de goedkoopste optie te vinden om gebruikers aan te sluiten.

Eén zo'n module berekent bijvoorbeeld de kosten van het opzetten van een netwerk, rekening houdend met de technologieën die kunnen worden gebruikt om aanbieders van warmte en koude met gebruikers te verbinden. Een andere module bekijkt de verschillende bedrijfsmodellen die kunnen worden gebruikt om een dergelijk geïntegreerd energiesysteem op te zetten.

Volgens Mourão heeft de huidige pandemie van het coronavirus de vooruitgang belemmerd omdat de productie in sommige industrieën is vertraagd, maar ze kijkt ernaar uit om echte resultaten te zien voordat het project in augustus 2022 eindigt. "Ik zie een soort industriële symbiose ontstaan waarbij bijvoorbeeld een industriepark afvalwarmte heeft die door een andere eenheid zal worden gebruikt", voegt ze eraan toe. "We zien steden als levende organismen, waarbij wat door de één niet wordt gebruikt, voor een ander een waardevolle hulpbron is."

Als onderdeel hiervan ontwikkelen Mourão en EMB3Rs collega's een 'serious game', waarin energiebureaus, lokale gemeenten en techniekstudenten duurzame energienetwerken kunnen simuleren op basis van warmtegebruik en -productie binnen een willekeurige stad.

"Ik zou echt willen dat EMB3Rs een portfolio van instrumenten wordt die ingenieursstudenten gebruiken om verschillende manieren te vinden om energiesystemen te plannen, aangezien zij de wereld van morgen zullen bouwen", zegt ze. "Ook het feit dat het platform op zo'n lokaal niveau kan worden gebruikt, mensen in staat stelt lokale beslissingen te nemen om de lokale duurzaamheid te vergroten - dat is echt opwindend."

En Vad Mathiesen is het daarmee eens. Als een van de oprichters van Heat Roadmap Europe vindt hij het bemoedigend om te zien dat parallelle projecten zoals EMB3Rs 'de kennis verspreiden', en hij is er stellig van overtuigd dat lokale kennis van cruciaal belang is voor toekomstige vooruitgang.

"Als je lokale informatie verschaft die concreet genoeg is om actie te ondernemen, dan creëert dat lokale interesse," zegt Vad Mathiesen. "Er is een groot gebrek aan gegevens over verwarming en koeling, maar wij leveren nu de stukjes van de puzzel waar lokale belanghebbenden iets mee kunnen doen."

"Ik heb hier jaren aan gewerkt en ik geloof nu dat lokale inbreng cruciaal is om iets te bereiken", voegt hij eraan toe. "Zonder dat ben ik bang dat we geen verandering zullen zien."

Auteur: Rebecca Pool