‘Smart grids’ verminderen de noodzaak van netuitbreiding

Hoe beperken we de dure verzwaring van het elektriciteitsnet? Helemaal zal zeker niet lukken, maar verstandig beheer van het huidige net helpt, neem de aanleg ‘smart grids’. Hierover gaat deze blogpost.

De aanleg van een ‘smart grid’ heeft meer met digitalisering te maken dan met extra kabels. Een ‘smart grid’ is een energiesysteem meestal binnen een buurt waarbij PV-panelen, elektrische auto’s, warmtepompen, huishoudelijke apparaten en vormen van energieopslag met elkaar zijn verbonden en communiceren. Dat betekent dat als een overschot van energie op het net dreigt, boilers worden aangezet, auto-accu’s en andere batterijen worden geladen en de levering van elektriciteit van zonnepanelen even wordt stopgezet. De idee is dat zo veel mogelijk elektriciteit binnen de buurt blijft en zo weinig mogelijk van of neer het ‘grote net’ wordt getransporteerd.

De uitwisseling van gegevens tussen huishoudens en netwerk heeft dus veel privacyaspecten; de netbeheerder krijgt invloed op wat zich ‘achter de meter’ afspeelt. Niet iedereen wil dat. Een tussenlaag tussen huishoudens en netwerk biedt dan uitkomst. We spreken dan van een microgrid. Een aantal huishoudens wordt daarbij aangesloten op een afzonderlijk deel van het elektriciteitsnet. Tussen hoofdnet en micronet zit een soort schakelaar, waarmee het microgrid bij een storing zelfs tijdelijk autonoom kan functioneren, dankzij de zonnepanelen en de opgeslagen stroom.

In een microgrid kunnen huishoudens hun overschotten en tekorten aan stroom onderling uitwisselen zonder directe tussenkomst van de netbeheerder of de elektriciteits-producenten. Deze hebben alleen te maken met de overschotten en tekorten van het hele microgrid, waarmee de noodzaak om te interfereren in de mini-netten van individuele huishoudens vervalt. Dankzij het feit dat stroomproductie en -consumptie real-time wordt gevolgd, kan de prijs van de elektriciteit van minuut tot minuut worden vastgesteld. De huishoudens die onderdeel zijn van het microgrid kunnen bijvoorbeeld afspreken om zo veel mogelijk stroom in te kopen als de prijs laag is, omdat het hoofdnet tegen overcapaciteit aanloopt. Op zulke momenten kunnen thuisbatterijen, elektrische auto’s, de eventuele buurtbatterij en boilers en warmwatervaten worden opgeladen en opgewarmd. Dit kan volledig geautomatiseerd worden uitgevoerd. Bijvoorbeeld door de Powermatcher, een door TNO ontwikkelde open source toepassing, waarmee inmiddels 1000 mensen in Nederland werken. Deze videoillustreert dit.

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. 

Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorziening

Hoezo, even een paar kerncentrales bouwen?

De argumenten tegen kernenergie zijn minder principieel dan een halve eeuw geleden. Maar dan nog blijft de vraag of het een verstandige keus is. Hierover gaat deze blogpost.

Mijn generatie was gewoon tegen kernenergie. Dat was zelfs nog voor Tsjernobyl. De reden was het gevaar van een melt-down en anders wel de noodslag kernafval op te slaan. De meeste jongeren van nu hebben geen principiële bezwaren tegen kernenergie. Als ze een suggestief (maar realistisch) plaatje zien als hierboven, dan weten ze het wel. Doe maar een paar kerncentrales. Maar zo eenvoudig is het niet. Ik ga het niet hebben over de gevaren, maar over de kosten.

Uit een nieuw rapport van het MIT, The Future of Nuclear Energy in a Carbon Constrained World blijkt dat kernenergie veel duurder is dan alle andere energiebronnen. De prijs van een centrale met een vermogen van 2000 megawatt is ongeveer €13,5 miljard. Ter vergelijking: 200 grote windmolens met een vermogen van 10 megawatt kosten samen €5 miljard inclusief aansluiting.

Dat de bouwkosten zo hoog zijn, komt ook doordat in Europa weinig expertise meer is op het gebied van de bouw van kerncentrales. Daarom zou de Wylfa kerncentrale (3 GW) in Noord-Wales gebouwd worden door het Japanse bedrijf Hitachi. Dat heeft in 2019 besloten met de bouw te stoppen en een verlies van €2,3 miljard voor lief te nemen. De reden is dat de prijs per kilowattuur die de overheid 35 jaar lang zou betalen onvoldoende is om de oplopende kosten van de bouw en de exploitatie te dekken. Deze prijs lag al aanzienlijk boven de huidige marktprijs van elektriciteit, waardoor de overheid het gebruik van kernenergie al die jaren zou subsidiëren. Hitachi ziet ook af van de bouw van een vergelijkbare centrale in het Britse Oldbury.

Finland bouwt sinds 2005 aan een nieuwe centrale in Olkiluoto. Die had er volgens de oorspronkelijke plannen al in 2009 moeten staan, voor een bedrag van €3,2 miljard. Nu hoopt men volgend jaar klaar te zijn; de kosten zijn meer dan verdrievoudigd tot €11 miljard. 

Frankrijk begon in 2007 met de bouw van een nieuwe centrale in Flamanville, aan de westkust van Normandië. Die had in 2012 klaar moeten zijn, à raison van €3,3 miljard. De laatste schatting van de kosten is ruim €19 miljard en ook deze centrale moet volgend jaar draaien. 

Een centrales van 2000 megawatt kost tussen de €10 – 15 miljard . Dat is veel geld, maar vooralsnog durf ik me op grond van dit bedrag alleen nog niet tot de voor- of tegenstanders te rekenen. Wat ik mis in alle publicaties over de energietransitie, is een overzicht van de integrale kosten van alle alternatieven. Het gaat dan niet alleen om de prijs van kerncentrales versus windmolens, maar ook om alle bijkomende kosten, zoals de verzwaring van het elektriciteitsnet, afvang en opslag van CO2 en/of kernafval, de verschillen tussen de kostprijs van de verschillende energiesoorten et cetera.

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. 

Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorziening

Hoe mooi zijn zonnepanelen?

Veel huiseigenaren vinden zonnepanelen niet mooi. Deze blogpost gaat alternatieven die beslist wel mooi worden gevonden en in het geval van nieuwbouw amper duurder zijn.

De meeste daken met zonnepanelen zijn inderdaad niet mooi, zeker als ze lukraak de schaarse ruimte opvullen tussen dakkapellen, schoorstenen en andere afvoerpijpen. Bij nieuw- of vernieuwbouw zijn er inmiddels fraaie voorbeelden van integratie van zonnepanelen in het dak als geheel (‘in-daksystemen’). Bovenstaande foto’s zijn daar een voorbeeld van. 

Deze animatie laat zien hoe een bestaand dak wordt vervangen door een dak met geïntegreerde zonnepanelen. Als zonnepanelen een onderdeel worden van het dak, ontstaat een egaal geheel, dat bovendien goedkoper is dan het leggen van een nieuw dak met daarop een laag zonnepanelen.  

Voor daken van karakteristieke en monumentale panden zijn de bovenstaande ‘strakke’ oplossingen ook niet ideaal.

Dakpannen zijn een onderdeel van de uitstraling van zulke panden. In dat geval kan worden gedacht aan zonnecellen die geïntegreerd zijn in dakpannen – zonnepannen of zonnedakpannen – zijn in deze gevallen de gedroomde oplossing. Er zijn inmiddels verschillende typenzonnepannen. De onderstaande foto toont een voorbeeld. 

De grootte van deze zonnepannen is vergelijkbaar met die van gangbare dakpannen. Het is duidelijk dat ze uit enkele zonnecellen bestaan, maar op afstand valt dat minder op[1].  Zonnepannen leiden op een onregelmatig schuin dak met dakramen en schoorstenen tot een aanzienlijk eenvormiger geheel dan het geval zou zijn geweest bij plaatsing van zonnepanelen op het dak. 

Een kritisch punt was het verhoogde risico op brand bij in-dak systemen. In 2018 waren er in Nederland 17 branden in woonhuizen waarvan zonnepanelen de oorzaak waren. Een jaar later waren dat er 12. In beide jaren ging het om relatief veel in-dak systemen.  Die kans wordt steeds kleiner omdat geleerd is fouten werden gemaakt bij de montage en het in-dak system te dicht op de isolerende laag werd gelegd. 

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. 

Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorziening

[1] De website van de fabrikant van deze zonnepannen bevat een aantal fraaie referenties van oude en nieuwe panden die met deze pannen zijn bedekt: https://www.zepbv.nl/nl/

Hoe fout is biomassa?

Levert biomassa duurzame energie? Vaak wordt deze vraag ontkennend beantwoord. Maar zonder het gebruik van biomassa is het Parijse akkoord (helemaal) onbereikbaar. Deze blogpost gaat over de manier waarmee we met dit dilemma om kunnen gaan.

Zonder het gebruik van biomassa bij de productie van duurzame energie zou Nederland helemaal onderaan de lijst van het aandeel duurzame energie van alle Europese landen bungelen. In 2019 zorgde biomassa in Nederland voor 50 procent van de groene stroom en 80 procent van de groene warmte. 

Maar volgens sommigen levert biomassa in het geheel geen bijdrage aan de productie van duurzame energie. De fundamentele vraag is dan ook waarom biomassa wél een duurzame energiebron wordt genoemd, terwijl bij verbranding ervan ook CO2 vrijkomt. Het antwoord is dat deze vrijgekomen CO2 al in de dampkring aanwezig was en door te verbranden biomassa was opgeslagen. Verbranding van biomassa veroorzaakt dus geen nieuw CO2. Het argument is op zich valide, als het CO2 betreft die vrijkomt uit de verbranding van biomassa die jonger is dan 1990, het basisjaar voor de berekening van de vermindering van de CO2-uitstoot. Dan is ze de berekening van de CO2-uitstoot na 1990 al een keer meegeteld.

Bovenstaande redenering zou acceptabel kunnen zijn als er zekerheid bestond over de herkomst van de biomassa. Met andere woorden dat haar productie niet het gevolg was van kap van oerbos of verdringing van de productie van landbouwgewassen en er waarborgen tegen verlies aan biodiversiteit zijn. Waakzaamheid is hier geboden omdat tussen 2004 – 2017 in een 24 tal ‘hotspots’ in Afrika, Zuid Amerika en Azië 43 miljoen hectare natuur is vernietigd (10 x Nederland). De bovenstaande foto toont Regenwoud in Borneo dat plaats maakt voor palmolieplantages. 

Vrijwel alle klimaatwetenschappers zijn het erover eens dat de Parijse akkoorden niet haalbaar zijn zonder het gebruik van biomassa. Omdat het gebruik van biomassa veel weerstand oproept heeft het kabinet de SER om advies gevraagd, die het Planbureau voor de leefomgeving daarbij heeft ingeschakeld. Dit adviseert een genuanceerde aanpak, met als voornaamste elementen: 

Alleen gecertificeerde biomassa gebruiken, liefst ook nog lokaal geproduceerd in de vorm van restafval van land en bosbouw. Verder voorrang geven aan toepassingen waarvoor geen alternatieven zijn, zoals in de chemie, de productie van (bio)plastics en in de lucht- en zeevaart. In elk geval is er sprake van een tussenoplossing.

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. 

Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorziening

Energie armoede

Volgens Diederik Samson, kabinetschef van eurocommissaris Frans Timmermans is de Europese Green Deal – het plan om de Europese Unie voor 2050 te transformeren tot een klimaatneutrale, circulaire en grondstofefficiënte unie – pas geslaagd als de ambities op een rechtvaardige manier worden gerealiseerd. Daarvan is nu nog geen sprake.

Het Stockholm Environment Institute heeft onderzoek verricht naar de consumptie-gerelateerde emissies van verschillende inkomensgroepen in de EU tussen 1990 en 2015. Een paar tot nadenken stemmende uitkomsten:

  • Gemiddeld is de CO2-emissie in de EU is sinds 1990 met 12% gedaald. Dit is toe te schrijven aan daling van emissies afkomstig van Europese burgers met een lager en gemiddeld inkomen. 
  • Her rapport laat zien dat de rijkste 10% van de EU-burgers verantwoordelijk was voor meer dan een kwart (27%) van alle CO2-uitstoot. Dit is evenveel als de armste helft.
  • 40% van de Europeanen met een ‘middeninkomen’ was verantwoordelijk voor 46% en de rijkste 1% voor 7% van de CO2-uitstoot.
  • De CO2-uitstoot van de armste helft van de Europeanen verminderde met bijna een kwart (24%) en die van de ‘middeninkomens’-burgers met 13%. De CO2-uitstoot van de rijkste 10% van de Europeanen steeg met 3%, bij de rijkste 1% was dat 5%.

Om zeker te stellen dat de wereld niet meer dan 1,5 °C opwarmt, moet de CO2-voetafdruk van de rijkste 10% van de Europeanen in 2030 tien keer kleiner zijn dan nu. Die van de rijkste 1% moet zelfs 30 keer minder worden dan nu. De CO2-uitstoot van de armste 50% van de Europese bevolking moet worden gehalveerd. 

Een ander heikel punt is de verdeling van de kosten van het klimaatbeleid. Recente cijfers hierover ontbreken. Het onderstaande is daarom gebaseerd op een onderzoek van CE Delft (2018) over de verdeling van de baten en lasten van het klimaatbeleid, voor en na het Regeerakkoord van Rutte III. 

Vergeleken worden de kosten per ton uitgestoten CO2 voor vijf verschillende huishoudensgroepen naar inkomen. De armste huishoudens dragen als percentage van het besteedbaar inkomen de zwaarste lasten van het klimaatbeleid. Het beleid in het Regeerakkoord zorgt ervoor dat de klimaatlasten voor de armste 20% huishoudens verder oplopen van 2,2% van het besteedbaar inkomen naar 4,2%, een toename met 2,0%-punt. Voor de rijkste 20% huishoudens is de toename 0,4%-punt: zij gaan van 0,8 naar 1,2%.

Deze cijfers hebben ertoe geleid dat de regering het aandeel van de klimaatlasten van het bedrijfsleven heeft vergroot ten opzichte van de huishoudens. Hierdoor is de verdeling binnen de huishoudens minder scheef geworden.

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. 

Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorziening

Duurzame energie: In Nederland is meer dan voldoende ruimte

Er is in Nederland, de zee inbegrepen, voldoende plaats voor windmolens en zonnepanelen om te voorzien in onze toekomstige behoefte aan elektriciteit.

Nederland heeft in 2021 25 procent meer zonne-energie geproduceerd. Wind op zee neemt met 30 procent de grootste groei voor zijn rekening. Biomassa was in2021 goed voor een groei van 17 procent. Het aandeel duurzame stroom in de productie van elektriciteit is daarmee gegroeid van 26,3 naar 33,4 procent. De verdeling over verschillende energiebronnen was: zonnepanelen 9,6%, biomassa 9,4%, wind op land 7,6%, wind op zee 6,7% en waterkracht 0,1%. 

Wind op zee en land en zon zijn de snelgroeiende leveranciers van duurzame energie in Nederland, maar het aandeel van biomassa is vooralsnog groot en het is maar goed dat dit meetelt. Anders bengelde Nederland helemaal onderaan de lijst van producenten van duurzame energie met nog geen 13%. 

Er wordt vaak gezegd dat om op 100% energie uit duurzame bronnen uit te komen heel Nederland volgebouwd moet worden met windturbines en zonnepanelen. Niets is minder waar, ondanks het feit dat de vraag naar elektriciteit een steeds groter aandeel zal krijgen in de vraag naar energie. Er zijn verschillende scenario’s ontwikkeld waar die elektriciteit vandaan zal komen. De belangrijkste vraag daarbij is zelf produceren of importeren. In dat laatste geval zal het vooral om biomassa en waterstof gaan. Maar laten we even uitgaan van het scenario van zo veel mogelijk zelf produceren. Het duurste scenario, zeker als kernenergie daarin nog een rol gaat spelen.

Het potentiële aanbod van wind- en zonne-energie is groot. Windmolens op zee hebben een potentieel, dat veel groter dan de vraag naar elektriciteit in de verschillende scenario’s. Windmolens op land sluiten vaak op bezwaren bij omwonenden; er zijn echter voldoende plaatsen waar de overlast beperkt is. 

Er is eveneens een enorm potentieel aan zonne-energie; ook dat is aanzienlijk groter dan de vraag in de verschillende scenario’s. Ook daaraan is ook een hoofdstuk in het Dossier duurzame energie gewijd. Met maximaal benutten van de capaciteit van daken, muren en ramen van woningen en bedrijfsgebouwen, wateroppervlak en langs snelwegen komen we heel ver en kan het areaal grondgebonden panelen beperkt blijven.

Wat vooral aandacht vraagt, is de ongelijke verdeling van het aanbod van zon- en windenergie over de seizoenen. Om die verschillen te beperken moet er sowieso tweemaal zo veel windenergie worden opgewekt dan zonne-energie en moeten we een flinke voorraad aanleggen van biomassa en waterstof.

Beviel deze blogpost? De inhoud is gebaseerd op het dossier Duurzame energie, dat een veelheid van feiten en zienswijzen bevat over de energietransitie. Je kunt dit e-boek (145 p.) hier gratis downloaden. Dit is de inhoud:

  1. Feiten om te onthouden
  2. Bronnen van duurzame energie in Nederland
  3. Openstaande keuzen
  4. Hoeveel zonnepanelen passen in Nederland?
  5. Energietransitie mogelijk dankzij de zonnecel
  6. Van zonnepaneel naar zonnedak en zonnepan
  7. Zonnepanelen kunnen (bijna) overal liggen
  8. Recycling zonnepanelen: naar de maan en terug
  9. Manieren om netverzwaring te voorkomen
  10. Smart grids: waar techniek, digitale en sociale innovatie samenkomen
  11. Samenwerken in een energiecoöperatie
  12. Duurzaam maken van je woning. Voor jezelf en de aarde
  13. Naar een rechtvaardige energietransitie
  14. Zonder energieopslag geen energietransitie
  15. Aardwarmte
  16. Biomassa
  17. Verwijderen, opvangen en opslaan van CO2
  18. Kernsplitsing en kernfusie
  19. Waterstof
  20. Onze toekomstige energievoorzienin

Smart grids: waar sociale en digitale innovatie samenkomen

De 20ste aflevering van de reeks Bouwen aan de steden van de toekomst – De bijdrage van digitale technologie gaat over elektrificeren, als onderdeel van de klimaatadaptatie. Aan de hand van dit thema kan zowel de rol van digitale technologie als de samenhang tussen digitale en sociale innovatie geïllustreerd worden.


Om burgers en bedrijven te bewegen hun daken met zonnepanelen te bedekken en de aanleg van zonneweiden te stimuleren, heeft de overheid diep in de buidel getast. Er zijn gunstige belastingfaciliteiten gecreëerd en er is een riante salderingsregeling in het leven geroepen, en met succes[1].

Zonne-energie en de overbelasting van het net

De meeste burgers zijn dik tevreden met hun zonnepanelen en de invloed daarvan op hun energierekening[2]. Vooralsnog is geen enkele rekenkamer nagegaan wat de overheid betaalt voor een kilowattuur elektriciteit, die burgers op hun dak produceren.  Het gaat dan om de kosten van alle voornoemde (belasting)faciliteiten en subsidies én over de miljardeninvesteringen in netverzwaring die het gevolg zijn van het grootschalig (terug)leveren aan het net van alle decentraal opgewekte energie. Het is zelfs zo erg dat op het moment dat er meer aanbod dan vraag naar elektriciteit op het net is, de groothandelsprijs van elektriciteit negatief is[3]. In dat geval betaalt de elektriciteitsmaatschappij dankzij de salderingsregeling het volle pond terug en moet zij ook nog eens aan degenen die op dat moment elektriciteit kopen betalen!

Vooralsnog is geen enkele rekenkamer nagegaan wat de overheid betaalt voor een kilowatt elektriciteit, die burgers op hun dak produceren

En nu?  Nu zit de overheid met de gebakken peren en moet de groei van het aantal zonnepanelen worden beperkt. Veel verzoeken voor de grootschalige opwekking van zonne-energie wachten op een transportbeschikking omdat het elektriciteitsnet in grote delen van Nederland overbelast is. 

Er zijn drie manieren om dit probleem op te lossen. De eerste is vergroting van de capaciteit van het hoogspanningsnet. De tweede grootschalige opslag van elektriciteit, zowel voor de korte als de lange termijn. De derde is netwerkmanagement. Over de laatste manier gaat deze blogpost. De minst elegante oplossing daarbij is curtailment. Dit houdt in dat de capaciteit van alle zonneweiden en windparken maar voor 70% benut. Een alternatief is netwerkmanagement door de aanleg van smart grids en daarover wil ik het hebben. Dit heeft meer met digitalisering te maken dan met de aanleg van extra kabels. Een smart grid is een energiesysteem waarbij PV-panelen, elektrische auto’s, warmtepompen, huishoudelijke apparaten, groot maar ook kleinschalige opslagsystemen en onderstations op intelligente wijze met elkaar zijn verbonden. Overigens is meer aandacht voor energieopslag hard nodig en plaatselijk zal zeker niet aan netverzwaring te ontkomen zijn.

Van een gecentraliseerde naar gedecentraliseerde elektriciteitsvoorziening

De elektriciteitsinfrastructuur is overal ter wereld ontworpen voor gecentraliseerde elektriciteitsopwekking, gekenmerkt door eenrichtingsverkeer van producent naar consument. Nu veel consumenten ook producent (‘prosumenten’) zijn geworden en naast de gebruikelijke energiecentrales er op veel plaatsen zonneweiden en windparken ontstaan, moet de netwerkstructuur van de toekomst gedecentraliseerd zijn. Zij zal uit twee of drie niveaus bestaan. Samen zullen deze zorgen voor een stabiel systeem, waarin veel meer elektriciteit omgaat dan tegenwoordig. Deze nieuwe structuur is volop in ontwikkeling. In 2016 werd wereldwijd ongeveer $ 47 miljard besteed aan infrastructuur en software om het elektriciteitssysteem flexibeler te maken, hernieuwbare energie te integreren en klanten beter te bedienen. Een overzichtswerk van deze ontwikkelingen is Promoting Digital Innovations to Advance Clean Energy System (2018). Dit boek kan gratis worden gedownload[4].

Verreweg de meeste prosumenten leveren gemiddeld 65% van de opgewekte elektriciteit terug aan het hoofdnet. Eigen opslagcapaciteit is een deel van de oplossing; hierdoor ontstaat een minigrid dat de noodzaak om terug te leveren aanzienlijk vermindert. Maar er zijn tijden dat het hoofdnet juist is gebaat met terug levering van lokaal opgewekte stroom.

Een volgende stap is daarom dat hoofdnet en mini-netten met elkaar communiceren. We spreken dan van een smart grid.

Het beheer van de productie van energie in grootschalige krachtcentrales (inclusief wind- en zonneparken) zal dan plaatsvinden in samenhang met de regulering van de in- en uitstroom van elektriciteit van het hoofdnet naar de mini-netten. Dat kan ook inhouden dat er signalen worden gegeven aan huishoudens om batterijen te laden of te ontladen, de boiler aan te zetten, het opladen van de auto even uit te stellen of om de productie van energie te stoppen, al naar gelang de hoeveelheid stroom die op het hoofdnet beschikbaar is. Een geautomatiseerd monitoring- en controlesysteem is hiervoor noodzakelijk.

De uitwisseling van gegevens tussen mininetten en hoofdnet heeft veel privacyaspecten, vooral als de netbeheerder invloed krijgt op wat zich ‘achter de meter’ afspeelt.

Een tussenlaag tussen hoofd- en mini-netten biedt dan uitkomst. We spreken dan van een microgrid. Tussen hoofdnet en micronet zit een soort schakelaar, waarmee het microgrid bij een storing zelfs tijdelijk autonoom kan functioneren[5]

Een microgrid bevat drie elementen:[6]

1. Installatie(s) voor lokale energieproductie ten behoeve van meer dan een gebruiker (doorgaans een buurt): zonnepanelen, windmolens, warmtekrachtkoppeling, warmtepomp(en), biomassacentrale, waterkrachtturbine en eventueel een noodproductiesysteem (generator).

2. Een opslagsysteem: thuis- en buurtbatterijen en in de toekomst ook supercondensators en chemische latente warmteopslag.

3. Een digitaal beheerssysteem om het evenwicht tussen de productie van en de vraag naar elektriciteit te garanderen, te bepalen hoeveel energie van het hoofdnet wordt betrokken of daaraan wordt terug geleverd en dat de kosten en baten per huishouden berekent. 

Micro-grids

In een microgrid kunnen huishoudens hun overschotten en tekorten aan stroom onderling uitwisselen zonder directe tussenkomst van de netbeheerder of de elektriciteitsproducenten. Deze hebben uitsluitend te maken met de overschotten en tekorten van het hele microgrid, waarmee de noodzaak om te interfereren in de mini-netten van individuele huishoudens vervalt. Dankzij het feit dat stroomproductie en -consumptie real-time wordt gevolgd, kan de prijs van de elektriciteit van minuut tot minuut worden vastgesteld. De huishoudens die onderdeel zijn van het microgrid kunnen bijvoorbeeld afspreken om zo veel mogelijk stroom in te kopen als de prijs laag is, omdat het hoofdnet tegen overcapaciteit aanloopt. Op zulke momenten kunnen thuisbatterijen, elektrische auto’s, de eventuele buurtbatterij en boilers en warmwatervaten worden opgeladen en opgewarmd. Dit kan volledig geautomatiseerd worden uitgevoerd. Bijvoorbeeld door de Powermatcher, een door TNO ontwikkelde open source toepassing, waarmee inmiddels 1000 mensen in Nederland werken[7]. De onderstaande video illustreert dit[8].

Een microgrid krijgt extra waarde als de gebruikers een energiecoöperatie vormen[9]. Hier kan beslist worden over de algoritmes die de circulatie van de stroom in het microgrid reguleren.  

Een coöperatie kan voorts zorgen voor beheer en onderhoud van de zonnepanelen van overige collectieve voorzieningen als een buurtbatterij, lokale energiebronnen (wind- of zonnepark of aardwarmte). Ook is de coöperatie een goed middel om te onderhandelen met de netwerkbeheerder en de energiemaatschappij.

De virtuele energiecentrale

Door op wijkniveau warmtepomptechniek, energieopwekking en energieopslag aan elkaar te knopen, kan een flinke slag worden gemaakt met de energietransitie. Hier volgt een aantal voorbeelden.

De Amsterdamse virtuele energiecentrale

Een bijna klassiek voorbeeld van een microgrid is de Amsterdamse virtuele energiecentrale. Hier produceren 50 huishoudens stroom met zonnepanelen, slaan die in eigen huis op en verhandelen deze naar beschikbaarheid als de prijs op de energiemarkt het gunstigst is.

Future Living Berlin

Dit is een mooi kleinschalig praktijkvoorbeeld dat is ontwikkeld door Panasonic[10]. Future Living Berlijn bestaat uit een wijkje met appartementengebouwen voor in totaal 90 huishoudens (Zie titelfoto). De woongebouwen zijn voorzien van 600 zonnepanelen die samen met een collectief batterijsysteem zorgen voor een constante stroom duurzame energie. Ook ten behoeve van de zeventien centrale lucht/water-warmtepompen, waarvan er twee tot vijf per woongebouw in cascade staan opgesteld en die voor ruimteverwarming en warm tapwater zorgen. De deelauto’s en gezamenlijke wasmachines, zijn goed voor het milieu en ze bevorderen ook burencontact. Internet of Things speelt ook een rol bij de aansturing van de warmtepompen. Via een cloudplatform houden installateurs op afstand toegang tot deze systemen.

Tesla’s virtuele energiecentrale

Tesla heeft in Australië ook een virtuele energiecentrale gebouwd, maar dan voor 50.000 huishoudens.[11]. Elk huishouden heeft zonnepanelen, met een vermogen van 5 kilowatt en een Tesla Powerwall batterij van 13,5 kilowattuur. De centrale heeft hierdoor een vermogen van 250 megawatt en een opslagcapaciteit van 675 megawattuur. Ook hier laadt elk huishouden de accu en eventueel de auto vol met zelf opgewekte energie en met goedkope energie als het aanbod groot is en ze leveren de energie die over is aan de elektriciteitsmaatschappijen tegen de marktprijs. De deelnemers besparen op deze wijze 20% van de jaarlijkse energiekosten. 

De ultieme stap: autonomie

Ook bedrijven die zonnepanelen willen gebruiken en het overschot aan energie aan het net willen terug leveren lopen steeds vaker tegen de capaciteitsbeperkingen van het hoofdnet aan. Het gevolg is dat steeds meer bedrijven hun stroomvoorziening in eigen hand nemen en daarbij zelfs geheel afzien van een koppeling aan het net. Er inmiddels commerciële oplossingen voor lokale virtual power grids beschikbaar, waarvoor onder andere bedrijven als Alfen[12] en Joulz tekenen[13]. Een van de opties is Energy-as-a-service, waarbij de zakelijke klant niet investeert in een installatie, maar een vast bedrag per maand betaalt. 

Het gebruik van blockchain

Blockchain maakt het mogelijk om de uitwisseling van energieoverschotten tussen prosumenten zonder menselijke tussenkomst uit te voeren. In Brooklyn is daartoe Brooklyn Microgrid opgericht, een ‘benefit corporation’, waarbij elke inwoner die over zonnepanelen beschikt zich kan aansluiten en energie direct, dus zonder tussenkomst van de elektriciteitsmaatschappij kan kopen van of verkopen aan een andere gebruiker[14].

Blockchain zorgt dan voor een veilig, transparant en decentraal grootboek (ledger) van alle energieproductie- en -verbruiksgegevens en transacties op basis van ‘smart contracts’. Dit zijn zelfuitvoerende programma’s, die de uitwisseling van waarde (hier de hoeveelheid elektriciteit) automatiseren op basis van bilateraal overeengekomen voorwaarden. Ook thuis- en buurtaccu’s, individuele en collectieve warmte pompen en oplaadpalen voor auto’s kunnen op dit systeem worden aangesloten. 

Een vergelijkbare pilot met blockchain vindt plaats in het Zuid Duitse plaatsje Wilpoldsried[15]. Projectpartners Siemens, netbeheerder AllgäuNetz, Kempten University of Applied Sciences en het Fraunhofer Institute for Applied Information Technology (FIT) hebben samen het platform en de app ontwikkeld, rekening houdend met de gegeven belastbaarheid van het net. 

Digital twins en de behoefte aan meer inzicht

Met smart grids, variërend van lokale mini- en micronetten tot regionale toepassingen kan netverzwaring substantieel worden verminderd.  Tegelijkertijd creëren ze nieuwe elektriciteitsstromen, zeker waar er sprake is van een directe uitwisseling tussen smartgrids en het hoofdnet.  Vandaar dat er een groeiende behoefte is om deze stromen in kaart te brengen en waar nodig te reguleren. Hierbij kunnen ditgital twins behulpzaam zijn.

De Technische universiteit Delft heeft inmiddels een digital twin ontwikkeld voor een kwart van het Nederlandse hoogspanningsnet[16]. Deze zal geleidelijk worden uitgebreid en het hele net gaan omvatten. Daarvoor wordt de bestaande hoogspanningshal van de TU Delft n omgebouwd tot een Electrical Sustainable Power Lab, dat een digitale afspiegeling zal zijn van elektriciteitsnetwerk, inclusief hoogspanningsmasten, bronnen van wind- en zonne-energie, energieopslag en distributienetwerken. Hiermee kan bijvoorbeeld het effect worden gesimuleerd aan de koppeling van een nieuw windmolenpark.  Het brengt daardoor alle knelpunten in beeld en legt daarmee de basis voor beter netwerkmanagement dan wel de keuze voor netverzwaring.

Maar ook op lokaal niveau doen zich veel belovende ontwikkelingen voor. Daarvoor moeten we vooralsnog in de VS zijn. Het bedrijf Cityzenith heeft samen met de Arizona State University de SmartWorldOS digital twin ontwikkeld en stelt die beschikbaar aan drie steden die samen het Clean Cities – Clean Future programme uitvoeren. Dat zijn Phoenix, Las Vegas en New York[17]. Elk van deze steden bouwt een digitale twin van een deel van het centrum. De twins omvatten alle gebouwen, de transportsystemen en infrastructuur van de betrokken gebieden en worden gevoed door sensoren via een 5G-netwerk worden verzonden. Ze aggregeren 3D (ruimte) + 4D (tijd) gegevens over het feitelijke energiegebruik en visualiseren en analyseren deze. Vervolgens kan de impact van andere vormen van verlichting, verwarming, maar ook van elektriciteitsopwekking met zonnepanelen op het dak, tegen de gevels en in de ramen worden gesimuleerd en gemeten en kan een besluit over hun implementatie worden genomen.

Ik heb een dossier samengesteld over talrijke aspecten van het gebruik van zonne-energie.  Dit dossier diept dit artikel in verschillende opzichten uit. Aan de orde komen onder andere innovatie van zonnepanelen, het gebruik van vensterglas om energie op te wekken en de opslag van elektriciteit.  Wie geïnteresseerd is treft het dossier hier aan.


[1] https://expirion.nl/blog-51-groei-zonnepanelen-2020/

[2] https://grist.org/energy/hot-real-estate-tip-an-all-electric-home-will-probably-save-you-money/

[3] https://www.change.inc/energie/zonnepark-energieopslag-34029

[4]https://cfrd8-files.cfr.org/sites/default/files/report_pdf/Essay%20Collection_Sivaram_Digital%20Decarbonization_FINAL_with%20cover_0.pdf

[5] https://www.fastcompany.com/90263250/this-new-florida-neighborhood-has-zero-emissions-tons-of-smart-tech-and-is-hurricane-proof?utm_source=postup&utm_medium=email&utm_campaign=Fast%20Company%20Daily&position=2&partner=newsletter&campaign_date=11082018

[6] https://www.energids.be/nl/vraag-antwoord/wat-is-een-microgrid/2129/

[7] https://www.tno.nl/media/1986/tno-powermatcher-jrv140416-01.pdf

[8] https://www.youtube.com/embed/SgH90ONknbQ

[9] https://www.dropbox.com/s/0x2bp6olxkalsqi/2018%2010%2004%20EXP%20Samen%20energie%20winnen.docx?dl=0

[10] https://www.vakbladwarmtepompen.nl/projecten/artikel/2020/07/futuristisch-project-in-berlijn-is-showcase-totaalsysteem-voor-energie-en-verwarming-1016184?tid=TIDP3148692X98D5FD782BE64AC385B6F1FF61704EC9YI4&_ga=2.90081107.974094373.1610637745-307086876.1610637745

[11] https://electrek.co/2018/02/04/tesla-powerwall-solar-virtual-power-plant/

[12] https://alfen.com/nl

[13] https://joulz.nl/nl

[14] https://medium.com/cryptolinks/trading-energy-will-the-brooklyn-microgrid-disrupt-the-energy-industry-a15186f530b6

[15] https://www.smartcitiesworld.net/news/news/blockchain-based-electricity-trading-platform-launched-in-german-municipality-5794

[16] https://www.tudelft.nl/stories/articles/bouwen-aan-een-digitale-tweeling-van-het-elektriciteitsnet

[17] https://cities-today.com/industry/new-york-city-digital-twin-model/

[18] https://www.change.inc/infra/insight-report-energietransitie-hoe-verwarm-je-7-miljoen-woningen-31731

Bouwen aan duurzame steden (3) Woningnood? Nieuwbouw is slechts beperkt nodig.

Na de serie over controversiële aspecten van de energietransitie, is deze post alweer de derde aflevering van een nieuwe reeks, Bouwen aan duurzame steden. Duurzaam in zowel sociaal, economisch als ecologisch opzicht. Aanpassing van bestaande huizen en gebouwen kan voorzien in een aanzienlijk deel van de behoefte aan nieuwe woonruimte.

Naar schatting komt Nederland op dit moment zo’n 330.000 wooneenheden te kort, dat is 4,2% van de totale woningvoorraad en binnen 10 jaar zou er ongeveer een miljoen wooneenheden bij moeten komen. Bijna iedereen denkt dan vooral aan  nieuwbouw. Daarbij liggen drie gevaren op de loer: 

  • Kiezen voor het verkeerde type woningen; er is vooral behoefte aan betaalbare eenheden voor bewoning door een persoon. 
  • Te weinig aandacht hebben voor de miljoenen naoorlogse woningen die aan groot onderhoud toe zijn en net de meeste huizen en gebouwen energieneutraal moeten worden.
  • Voor het gemak toch maar kiezen voor locaties buiten de al bebouwde stedelijke omgeving.

Het kan ook anders en daarvoor gaan steeds meer stemmen op, namelijk grootscheepse renovatie en herverdeling van de bestaande woonruimte en nieuwbouw alleen als aanvulling daarop. Sommige gemeenten – bijvoorbeeld Bergeijk – gaan al deze kant op (zie het bovenstaande plaatje uit een voorlichtingsfolder van die gemeente).

In deze post onderzoek ik hoe de bestaande woningvoorraad maximaal kan worden ingezet bij de uitbreiding van het aantal woningen.  Ik maak daarbij onder andere gebruik van de publicatie Beter benutten bestaande woningbouw (juni 2021) van Platform 31. Ik sta eerst stil bij de vraag hoe groot het potentieel binnen de bestaande woningvoorraad is.

Nederlanders hebben meer ruimte dan omringende landen

Volgens stedenbouwkundige Rudy Uytenhaak zijn Nederlanders vanaf 1900 24 maal meer ruimte gaan verwonen, terwijl het aantal huishoudens slechts is verdrievoudigd. De huizen zijn tweemaal zo groot, de kavels eveneens en het aantal bewoners per huis is meer dan gehalveerd. Vanaf 1960 is het aantal inwoners van Nederland toegenomen van 11,4 naar 17,4 miljoen en is het aantal wooneenheden gegroeid met 280% (Zie figuur). 40% van alle wooneenheden in Nederland, die vrijwel uitsluitend gebouwd zijn voor gezinnen, heeft slechts één bewoner.  De komende decennia zullen er nog 800.000 huishoudens bijkomen en dat zijn grotendeels eenpersoonshuishoudens.

Het resultaat is dat in het dichtstbevolkte land van Europa – Nederland – inwoners gemiddeld de meeste woonruimte per persoon hebben, namelijk 65 m2. In Duitsland is dat 46 m2 en in Engeland 44 m2.  Ze betalen daar ook navenant voor, gemiddeld 39% van hun inkomen.  

Berekeningen van passende woonruimte gaan doorgaans uit van 40 – 75 m2 voor een eenpersoonshuishouden, 75 – 100 m2 voor een twee persoonshuishouden en 100 – 120 m2 voor een driepersoonshuishouden. Gegeven deze norm wordt de bestaande wooncapaciteit maar voor 82% gebruikt en zouden daarin, als je alleen naar het oppervlak kijkt, volgens Sprinco Urban Analytics nog 3 miljoen mensen terecht kunnen. 

Als je eveneens uitgaande van deze norm kijkt naar het aanbod van huizen, dan zie je waar het aanbod op de woningmarkt te royaal is en waar het knelt: Er is een overschot aan middelgrote eengezinswoningen en een tekort aan appartementen in alle grootteklassen.

Verhouding tussen woningaanbod en genormeerde behoefte (Bron: Beter benutten bestaande woningbouw

Slechts 25% van alle huishoudens bestaat uit twee ouders en een of meer kinderen, terwijl de woningvoorraad voor 2/3 deel uit eengezinswoningen bestaat. Slechts 20% van alle wooneenheden is kleiner dan 75m2. Ik vraag me ernstig af of plannenmakers zich dit realiseren.

Het beeld van de mismatch tussen vraag en aanbod tekent zich nog scherper af als je de bovenstaande norm hanteert om het verschil te laten zien tussen passend, te groot en te klein wonen per leeftijdsgroep. 

Woonruimte en leeftijd huishoudens (Bron: Sprinco Urban Analytics)

Te klein woont slechts een naar verhouding beperkt aantal mensen. Vooral degenen boven de 50 jaar, de ‘empty nesters’ wonen – volgens de norm – (veel) te groot.  Het gaat daarbij vooral om twee- en eenpersoonshuishoudens in een grondgebonden woning. Overigens komt te groot wonen ook op grote schaal voor in lagere leeftijdsgroepen: Ongeveer 40% van alle coöperatiewoningen, veelal gebouwd als gezinswoning, wordt door een persoon bewoond.

Binnen Nederland komen grote verschillen voor in het benuttingspercentage van de wooncapaciteit. Vooral in Amsterdam en in iets mindere mate de andere grote steden, is dit percentage hoog. Maar ook binnen de steden zijn er grote verschillen. In Rotterdam woont 35% van de inwoners te ruim, in Eindhoven is dat 63%. Dat blijkt overduidelijk je naar de plattegrond van Eindhoven kijkt.

Omvang woonruimte in Eindhoven (Bron: Sprinco Urban Analytics)

Alle steden hebben mogelijkheden om de toekomstige vraag naar woonruimte voor een deel of helemaal op te lossen door middel van een gefaseerd proces van aanpassing en herverdeling van de woningvoorraad, aangevuld met passende nieuwbouw. In dit proces moeten ook de noodzakelijke bouwkundige aanpassingen in het kader van de klimaattransitie en een verbetering van de leefbaarheid van de woonomgeving worden meegenomen.  Vermindering van de gemiddelde grootte van de woningen draagt ook bij aan het betaalbaarder maken van de woningvoorraad.

In het tweede deel van deze bijdrage ga ik na hoe aanpassing en herverdeling tot stand kunnen komen. Daarbij worden onderscheiden: (1) uitbreiding van het aantal wooneenheden binnen bestaande huizen en woongebouwen; (2) verbouwen van kantoren, winkels en overige gebouwen; (3) betere doorstroming van 55-plusser en (4) beter benutten van bestaande woningen.

Uitbreiding van het aantal wooneenheden binnen bestaande huizen en woongebouwen

De bestaande woningvoorraad vormt een gigantisch potentieel voor het creëren van nieuwe woonruimte. Dit potentieel is onder andere onderzocht door de Koöperatieve Architecten Werkplaats te Groningen, resulterend in het rapport Ruimte zat in de stad. Het onderzoek richt zich op zich op 1800 naoorlogse buurten (1950 – 1980) met 1,8 miljoen woningen waarvan 720.000 sociale huurwoningen. Conclusie is dat opsplitsing, optopping en uitbouw van deze woningen de komende jaren 221.000 nieuwe eenheden kan opleveren. Hiervoor komen in aanmerking eengezinshuizen, die in tweeën gedeeld kunnen worden en portiekflats, die per etage in meer eenheden kunnen worden verdeeld en waar in veel gevallen een of twee verdiepingen op geplaatst kunnen worden. Opsplitsing van bestaande grondgebonden woningen en woningen in portiekflats is technisch niet moeilijk en de kosten zijn te overzien. Dat geldt des te meer als de aanpassingen in combinatie met het klimaatneutraal maken van de desbetreffende woningen worden uitgevoerd. Bovendien wordt enorm bespaard op steeds duurder wordende materialen.

Grondgebonden woningen

Grondgebonden woningen kunnen op verschillende manieren worden gesplitst. De benedenverdiepingen kunnen worden voorzien van een uitbouw, waarvan het dak fungeert voor de ontsluiting van de bovenwoningen en ook ruime ontmoetings- en speelruimte biedt. In zijn publicatie Verdichting in de steden heeft de architect Hugo Vanderstadt berekent dat deze vorm van renovatie ook voor België grote mogelijkheden biedt om de leefbaarheid van steden te vergroten zonder nieuwbouw (Zie de onderstaande afbeelding).

Aanpassingen bestaande grondgebonden woningen (Bron: Verdichting in Steden

Bovenstaande aanpassingen maken bovendien blijvende bewoning mogelijk op de begane grond door de huidige bewoners als zij ouder worden. Op de verdieping(en) kunnen starterswoningen worden gerealiseerd.

Portiekflats

Etages in portiekflats, doorgaans bestaande uit twee wooneenheden aan weerszijden van een trapportaal, kunnen deels worden heringedeeld tot drie eenheden voor tweepersoonshuishoudens en vier eenheden voor eenpersoonshuishoudens (Afbeelding).

Herinrichting portiekflats (Bron: Ruimte zat in de stad)

Nog interessanter is verdichting te combineren met optopping. Dit betekent toevoeging van een of twee extra verdiepingen, waardoor ook een lift aan de bestaande appartementen kan worden toegevoerd.  Bouwtechnisch is een dergelijke operatie uitvoerbaar door lichte materialen te gebruiken en het aanbrengen van een extra fundering. 

Een projectgroep aan de Technische Universiteit te Delft heeft een prototype ontworpen dat bruikbaar is voor alle 847.000 naoorlogse portiekwoningen die alle aan groot onderhoud toe zijn. Dit prototype voorziet er bovendien in dat de gebouwen waarin zich deze woningen bevinden energieneutraal worden en het omvat voorzieningen voor sociale contacten en spelende kinderen. Vandaar de extra brede galerijen, voorzien van trappen tussen de verdiepingen en gemeenschappelijke ruimten in de plint (Afbeelding). 

Prototype voor optopping van portiekflats. (Bron: A renovation plan for 847.000 underperforming tenement flats)

Pritzkerprijs 2021

De prestigieuze jaarlijkse Pritzkerprijs gaat doorgaans naar sterarchitecten vanwege hun spraakmakende bijdrage aan de architectuur. De winnaars dit jaar, Anne Lacaton en Jean-Philippe Vassal wijken in alle opzichten af van dit beeld. Hun devies is breek nooit iets af, maar vernieuw de architectuur door hergebruik en herinrichting van bestaande gebouwen. Concrete aanleiding was de renovatie van een uitgeleefd complex van  sociale woningen in Bordeaux. Zij deden dat in nauw overleg met de bewoners, die tijdens de renovatie hun huizen niet hoefden te verlaten. Het gebouw bestaat uit in omvang variërende appartementen rond afzonderlijke trappenhuizen, wat de woningen een bedompt karakter gaf. Lacaton en Vassal bouwden aan een kant brede galerijen, aan de buitenkant af te sluiten met glazen deuren. Tussen de ‘wintertuinen’ werden in overleg met de bewoners geen scheidingen aangebracht, wat sociale contacten – inclusief sociale controle – en speelmogelijkheden voor de kinderen stimuleert (zie afbeeldingen)

Renovatie sociale wooneenheden te Bordeaux (Bron: 2021 Pritzker Prize Goes To French Architects Who ‘Work With Kindness’)

Hoe aantrekkelijk en wellicht voor de hand liggend de hier besproken vormen van renovatie ook zijn, er zijn talloze belemmeringen vanuit de regelgeving, maar ook vanuit buurtbewoners zelf. Wat de vergunningen betreft, alles hangt af van de vraag of een gemeente daadwerkelijk aan een beleid van verdichting en renovatie wil meewerken. Wat de bewoners betreft, goed en tijdig overleg met de buurt is van groot belang. Daarbij help erg mee als bestaande bewoners in hun huis of in de buurt mogen blijven wonen, tijdens de renovatie hun huis niet of slechts voor korte tijd hoeven te verlaten en er het nodige voor terugkrijgen, zoals een lift, een ruim balkon en een betere leefomgeving. Ook afzien van huurverhoging voor de huidige bewoners draagt bij aan een coöperatieve atmosfeer. De toename van het aantal wooneenheden creëert bovendien meer draagvlak voor wijk- en buurtvoorzieningen.

Verbouwen van kantoren, winkels en overige gebouwen

Er zijn veel meer mogelijkheden om bestaande gebouwen geschikt te maken voor bewoning. Het kan gaan om villa’s, oude ‘herenhuizen’, schoolgebouwen, fabrieken, boerderijen en kerken. Daarnaast kunnen kleinschalige ingrepen eveneens meer wooneenheden opleveren. In het kader van het streven naar functiedifferentiatie biedt het combineren in dit soort gebouwen van woningen en andere functies aantrekkelijke vooruitzichten. Ik licht hieronder de transformatie van kantoren en winkelruimten uit en sta ook stil bij veelbelovende kleinschalige ingrepen.

Kantoren

De verwachting is dat hybride vormen van werken in een vooralsnog onbekende mate zullen toenemen en dat als gevolg daarvan veel kantoorruimte overbodig wordt. Han Mesters van ABN AMRO denkt dat dit wel kan oplopen tot 70% van de bestaande capaciteit, terwijl het aanbod van kantoorruimte  nog steeds toeneemt. Het loont het de moeite om nu al te onderzoeken welke kantoren (deels) voor omvorming tot appartementen in aanmerking komen, eventueel via uitruil van locaties. 

Winkelruimte

In veel gemeenten staat het aantrekkelijker maken van stedelijke (sub)centra hoog op de agenda, terwijl er ook sprake is van aanzienlijke leegstand van winkels (ongeveer 800.000 m2 begin 2021), die de komende jaren verder zal toenemen. Oplossing zijn concentratie van de bestaande winkelvoorzieningen in een beperkt aantal aantrekkelijke winkelstraten en herbestemming van vrijkomende panden. Dit laatste kan gebeuren door hierin kleinschalige kantoren met een publieksfunctie in onder te brengen, maar ook ruimte te maken voor schone bedrijvigheid en werkplaatsen. Het resterende deel van de winkelpanden kan worden getransformeerd tot woningen Volgens vastgoedadviseurs Colliers International ligt alleen al in het transformeren van winkels die zich daarvoor lenen, een potentieel van 10.000 wooneenheden.  Maar ook de vaak onderbenutte ruimte boven de resterende winkels biedt mogelijkheden voor duizenden appartementen. Hiervoor zijn bouwkundige aanpassingen vereist en daarom is een gecoördineerde aanpak nodig, waarvoor gemeenten zich sterk moeten maken.  Vooral wordt van gemeente gevraagd om in bestemmingsplannen van stedelijke centra te voorzien in de nodige flexibiliteit.

Overige mogelijkheden

Het is mogelijk om op eigen grond bouwsels bestemd voor bewoning bij te plaatsen. Hiervoor is doorgaans een omgevingsvergunning vereist. Gemeenten zijn doorgaans zeer coulant als het om bouwsels in het kader van mantelzorg gaat. Vaak kunnen deze vergunningsvrij worden geplaatst in de achtertuin van bestaande woningen (Afbeelding)

Huisvesting in het kader van mantelzorg (Bron: Beter benutten bestaande woningbouw)

De twee volgende groepen van maatregelen om meer mensen aan woonruimte te helpen zijn gericht op efficiënter gebruik van bestaande wooneenheden, zonder ingrijpende fysieke aanpassingen.  De eerste is betere doorstroming van 55-plussers; de tweede is meervoudig gebruik van bestaande wooneenheden.

Betere doorstroming van 55-plussers

Bijna driekwart van alle 55-plussers woont alleen of met z’n tweeën in een eengezinswoning. Het aantal verhuisbewegingen in deze groep is aanzienlijk minder dan gemiddeld. Daarbij zien we dat ‘jongere’ ouderen in de eerste plaats meer woongenot zoeken. Pas later ontstaat er een duidelijke behoefte om ook kleiner te gaan wonen en bij voorkeur in een appartement met zorgfaciliteiten in de buurt.  Het aanbod voor 55-plussers is echter beperkt en duur. Er zijn inmiddels diverse burgerinitiatieven ontstaan om zelf geschikte projecten te ontwikkelen. Soms in een leegstaande school, maar ook nieuwbouw zoals het Polder Hofje in Anna Paulowna. Dit hofje omvat 20 koopwoningen van ruim 100 m2 voor mensen die ouder zijn dan 55.  Er is een medisch team, er zijn gemeenschappelijke ruimten, zoals de torens waarin zich gastenkamers bevinden (Afbeelding)

Binnenplaats Polder Hofje te Anna Paulowna

Voor minder vermogende ouderen zijn de mogelijkheden nog beperkter.  Zij wonen vaak in een relatief goedkope huurwoning en gaan na verhuizing naar een kleinere huurwoning doorgaans aanzienlijk meer betalen. 

Volgens Platform 31 hebben veel ouderen een latente wens om kleiner te wonen en valt er een wereld te winnen met gerichte voorlichting over de voorhanden mogelijkheden en vooral door af te zien van huurverhoging als ouderen van een grotere naar een kleinere coöperatiewoning verhuizen. Het belangrijkste voorwaarde is uitbreiding van het aanbod.  Hier ligt een uitdaging voor architecten die aanbieden samen met ouderen coöperatieve complexen te ontwikkelen en de toekomstige bewoners daarbij zo veel mogelijk ‘ontzorgen’. 

Beter benutten van bestaande woningen

Afgezien van het feit dat grotere woningen naar verhouding makkelijk verbouwd kunnen worden tot twee zelfstandige wooneenheden, kunnen ze ook intensiever worden gebruikt. Dit kan op verschillende manieren, maar deze worden lang niet allemaal benut door talrijke wettelijke beperkingen, overigens niet altijd niet zonder reden. 

Samenwonen

Veel stellen besluiten om te gaan samenwonen, wat steeds vaker voorkomt dan trouwen. In een aantal gevallen komt daardoor een wooneenheid vrij. Maar vaak wordt deze nog een tijd aangehouden voor het geval de relatie stukloopt of het samenwonen niet bevalt. Zij wordt dan onderverhuurd of – steeds vaker – voor tijdelijke bewoning aangeboden via Airbnb. In plaats daarvan zouden stellen die een wooneenheid hebben vrijgemaakt, de toezegging kunnen krijgen snel in aanmerking te komen voor een nieuwe bij beëindiging van de relatie.

Een ander probleem is dat de aantrekkelijkheid van samenwonen te niet wordt gedaan door korting op een eventuele bijstands- of AOW-uitkering.

Inwonen

Verhuur van een kamer of een deel van het huis is wijdverbreid en inkomsten uit kamerverhuur hoeven onder een bepaalde grens niet aan de belasting te worden opgegeven. Dit ligt anders als de verhuurder een uitkering heeft, maar hierop kunnen uitzonderingen worden gemaakt. De bereidheid om een deel van het huis te ‘verkameren’ zou nog aanzienlijk groter zijn als er geen – deels ongegronde – angst bestond voor overlast. Ook de mogelijkheden om de huur te beëindigen in geval van wanbetaling of -gedrag zijn veel groter dan wordt gedacht.  

Friends wonen

In dit geval huren twee of meer personen samen een woning, doorgaans in de vrije sector, zonder samen een huishouden te hebben.  Veel gemeenten en verenigingen van eigenaren zijn hier om redenen van leefbaarheid (overlast) niet erg gelukkig mee. In Amsterdam hebben de woningcorporaties deze vorm van verhuur gestaakt. Ook hierbij speelt uitvergroting van excessen een rol.

Verkamering

In dit geval wordt een huis geheel verhuurd in de vorm van kamers. Het lokale huisvestingsbeleid regelt in hoeverre dit is toegestaan.  Wederom kijken gemeenten hier vaak met argusogen naar. Vaak wordt er met quota (per jaar of per straat) gewerkt en worden extra veiligheidseisen gesteld.  

Veel gemeenten hebben nog steeds de idee dat verkamering tot overlast leidt en dat jonge stellen een woning onthouden wordt, vergetend dat de behoefte aan woonruimte voor alleenstaanden veel groter is dan die van stellen. 

Conclusie

De auteurs van de publicatie Beter benutten van de bestaande woningbouw schatten dat een woningwinst van 25.000 – 30.000 eenheden per jaar valt te behalen, alleen al met een deel van de hiervoor benoemde maatregelen. Dat is 25% van de geschatte vraag. De TU Delft en de groep KAW schatten dat het potentieel veel groter is.  Dat doet ook Hugo Vanderstadt in zijn publicatie Verdichting in steden. Gemeenten, maar ook projectontwikkelaars, moeten om het immense potentieel te vinden, er echter eerst ervoor kiezen om de woningnood in de eerste plaats op te lossen binnen de bestaande huizen, woon- en andere gebouwen.

Dit kan het beste gebeuren door in het kader van het klimaatneutraal maken van de bijna 8 miljoen bestaande woningen en 2 miljoen bedrijfsvestigingen ook de mogelijkheid tot verdichting, splitsing, optopping, aanbouw en intensivering te onderzoeken en nieuwbouw uitsluitend supplementair te overwegen. 

Hiervoor is een wijkgebonden aanpak noodzakelijk, waarbij uitgaande van het regionale woningtekort de potentiële bijdrage van de hiervoor geïnventariseerde opties wordt onderzocht. In de daaropvolgende fase van planning en ontwerp wordt de uitvoering van deze opties samen met het energieneutraal maken van de daarvoor in aanmerking komende huizen en woongebouwen voorbereid.

De komende jaren zal het accent nog liggen op de uitvoering van al afgeronde nieuwbouwplannen, maar de klemtoon zou binnen de komende tien jaar verschoven moeten zijn naar aanpassing van bestaande huizen en gebouwen. In de komende jaren kan tevens een aantal pilots worden uitgevoerd en kan het bijzonder het prototype van de Technische Universiteit Delft verder ontwikkeld worden.

Een krachtige regierol van de overheid is hiervoor een vereiste.  Wie zich wil laten inspireren in de mogelijkheden daartoe, moet het rapport Towards an Urban Renaissance uit 1998 lezen. Aanleiding was het toenmalige tekort van 4 miljoen woningen in het VK. Dit rapport is geschreven door de Urban Task Force in het Verenigd Koninkrijk onder leiding van Richard Rogers, vaak het beste genoemd wat er ooit over stedenbouw is gepubliceerd en nog steeds actueel. Ik kom hier zeker een keer op terug.

De stiefdochters van de milieuwetenschap (5): Kernenergie

De laatste aflevering van de reeks ‘De stiefdochters van de milieuwetenschap’ is de weergaven van een zoektocht naar de voor- en nadelen van kernenergie.  Het artikel mondt uit in een persoonlijke stellingname, waarbij ook alle andere afleveringen van deze reeks worden betrokken.

In mijn studententijd heb ik als vanzelfsprekend meegekregen dat kernenergie verwerpelijk is. Dat was zelfs nog ver voor de rampen in Tsjernobyl en Fukushima. Het was ook makkelijk om tegen te zijn: De beschikbaarheid van conventionele energiebronnen leek geen probleem, zeker niet in Nederland met zijn schijnbaar onuitputtelijke hoeveelheid aardgas. Op de lange termijn zou kernfusie de oplossing zijn. 

Vanaf de eeuwwisseling groeide het besef dat we van de conventionele energiebronnen moeten afstappen vanwege de catastrofale gevolgen van de uitstoot van CO2. Ik keek met bewondering naar Duitsland waar de ene windmolen naast de andere verrees en op alle daken zonnepanelen verschenen.  Maar is dat voldoende? 

Velen denken van niet: De vraag naar elektriciteit en het aanbod van wind- en zonne-energie sluiten slecht op elkaar aan. Aanvullende energiebronnen en energieopslag zijn hoe dan ook noodzakelijk. In dit verband wordt ook kernenergie opnieuw genoemd, ook door voormalige tegenstanders ervan.

Mijns inziens moet het gevaar van verdere groei van de uitstoot van CO2 even serieus worden genomen als een ramp met een kernenergiecentrale. Dit was aanleiding om me – wellicht voor het eerst – onbevooroordeeld te verdiepen in de argumenten van de voor- en tegenstanders. 

Ik loop de belangrijkste argumenten voor en tegen kort na en geef daarna een persoonlijk oordeel.

Omgaan met de discrepantie tussen vraag en aanbod

Of je nu voor- of tegenstander van kernenergie bent; er is een oplossing nodig voor de discrepantie tussen de vraag naar elektriciteit en het aanbod van zon- en windenergie.  Pieken in de vraag naar elektriciteit worden nu opgevangen met behulp van gas- of steenkool-gestookte centrales die makkelijk op- en afgeschaald kunnen worden. Maar wat is het alternatief hiervoor? Opslag van elektriciteit misschien? Maar hoe dan?

Er is een korte termijn en een lange termijn discrepantie tussen vraag en aanbod van elektriciteit.  De eerste kan met batterijen en een verstandig beheer van elektrische apparaten worden opgevangen.  

Voor de lange termijn opslag van elektriciteit zijn verschillende mogelijkheden, waarvan de productie van groene of desnoods blauwe waterstof de meest belovende is[1]. In het geval van groene waterstof moet er eerst voldoende overtollige groene elektriciteit zijn en dat kan nog wel even duren. 

Met een of twee kerncentrales is niet alleen het probleem van de discrepantie tussen vraag en aanbod opgelost, maar de dure kerncentrales kunnen als er wel voldoende wind- en zonnestroom beschikbaar is, tevens worden gebruikt voor de productie van waterstof(gas).

Tegenstanders zijn er niet alleen in het geval van kernenergie, maar bij andere oplossingen voor de discrepanties tussen vraag en aanbod van elektriciteit. De hypermoderne gas- of steenkool-gestookte centrales zouden niet voortijdig afgeschreven hoeven te worden als vrijkomend CO2 zou wordt afgevangen en opgeslagen. Ruimte daarvoor is in voldoende mate beschikbaar in voormalige gasvelden onder de Noordzee. Tegenstanders vrezen dat de benodigde investeringen ten koste zullen gaan van een oplossing op lange termijn [2]

Gas- of kolencentrales kunnen ook omgebouwd worden tot biogascentrales. Maar ook het gebruik van biomassa is omstreden[3]

Ruimtelijke ordening

Theoretisch kunnen we in Nederland zo veel windmolens bouwen en zonnepanelen leggen als nodig zijn om te voorzien in onze energiebehoefte, inclusief warmtevraag en de productie van waterstof om pieken op te vangen.  We boffen dat we daarvoor de hele Noordzee vol kunnen bouwen met enorme windmolens en we moeten dan niet kieskeurig zijn met de plaatsing van windmolens op land en de aanleg van vele km2 grondgebonden zonnepanelen. 

Vooral de laatstgenoemde opties roepen veel weerstand op en dan is het verleidelijk om te kiezen voor één grote kencentrale van 2000 MW in plaats van 200 windmolens van 10 MW elk. In 2016 ging de milieuactivist Michael Shellenberger om. Eind oktober was hij in Nederland en De Telegraaf gaf hem een podium: ‘Met tien kerncentrales is Nederland klaar.’ Hij bepleit zelfs een wereldwijd moratorium op nieuwe windparken. Overigens zal het nog niet zo makkelijk zijn om te bepalen waar in Nederland een of twee, laat staan tien kerncentrales moeten komen te staan.

Opvattingen over kernenergie kunnen heel lokaal zijn.  Bijvoorbeeld in Finland nemen de groenen deel aan de regering. Ze propageren kernenergie en steunen de bouw van ondergrondse eindopslag.

De aantrekkingskracht van kernenergie is voor een belangrijk deel afhankelijk van de inschatting van de risico’s ervan, de mogelijkheid van een veilige eindberging van kernafval en de kosten. Aan elk besteed ik enige aandacht.

De risico’s van kernenergie

De impact van een ramp met een kerncentrale is enorm. Vaak wordt gezegd dat er ‘slechts’ twee grote ongelukken hebben plaatsgevonden. Drie als je het ongeluk met de Amerikaanse centrale op Three Miles eiland meetelt.  De International Nuclear Event Scale (INES), die zeven niveaus onderscheidt, rangschikt de eerste twee ongelukken op het hoogste niveau en het laatste op niveau 5. Maar bij deze drie is het niet gebleven. De Amerikaanse onderzoeker Benjamin Sovacool heeft een inventarisatie gemaakt van alle incidenten met kerncentrales waarbij er meer dan $50.000 schade is geleden en/of minstens één dode is gevallen. Sinds 1952 waren dit er 108, vooral in de Verenigde Staten (58), maar ook in Frankrijk (13) en Japan (8). Waarschijnlijk zijn het er meer. Een aantal incidenten had slecht kunnen aflopen en sommige incidenten zijn bij toeval voorkomen. De ramp in Fukushima is niet het rechtstreekse gevolg van de tsunami, maar van een domme constructiefout: De noodstroom-aggregaten die de pompen van energie hadden moeten voorzien, stonden in de kelder en kwamen als eerste onder water te staan. 

Alle centrales die de afgelopen decennia zijn gebouwd worden veel veiliger beschouwd dan de zogenaamde tweede generatie centrales van Tsernobyl en Fukushima.

Ondergronds afval

Opbergen van afval hoeft geen probleem te zijn. In Finland is een eindberging gebouwd in granieten rotsen diep onder de grond (afbeelding). Nederland heeft voor ondergrondse berging eveneens gunstige omstandigheden, namelijk diepe kleilagen.  Het voordeel daarvan boven graniet is dat deze plastisch zijn en elke scheur zelf herstellen waardoor het materiaal ondoordringbaar is voor bodemwater. Ook de hoeveelheid afval in Nederland is beperkt. Mocht de centrale in Borsele in 2033 sluiten dan is in Nederland ongeveer 450 km3 afval. Dit is nu bovengronds opgeborgen in Borsele.

Kosten

Een nieuw rapport van het MIT, The Future of Nuclear Energy in a Carbon Constrained World, gaat uitgebreid in op de kosten van kernenergie. Volgens prof. Jacopo Buongiorno is kernenergie veel duurder dan alle andere energiebronnen. De prijs van een centrale met een vermogen van 2 GW is ongeveer € 13,5 miljard. Ter vergelijking: 200 grote windmolens met een vermogen van 10 MW kosten samen 5 miljard inclusief aansluiting.

Dit geldt voor de VS en Europa in hogere mate dan voor China en Zuid-Korea om de eenvoudige reden dat in de eerstgenoemde landen geen expertise op het gebied van de bouw van kerncentrales meer aanwezig is.

Daarom zou de Wylfa kerncentrale (3 GW) in Noord-Wales gebouwd worden door het Japanse bedrijf Hitachi. Dat heeft in 2019 besloten met de bouw te stoppen en een verlies van €2,3 miljard voor lief te nemen. De reden is dat de prijs per kilowattuur die de overheid 35 jaar lang zou betalen onvoldoende is om de oplopende kosten van de bouw en de exploitatie te dekken. Deze prijs lag al aanzienlijk boven de huidige marktprijs van elektriciteit, waardoor de overheid het gebruik van kernenergie al die jaren zou subsidiëren. Hitachi ziet ook af van de bouw van een vergelijkbare centrale in het Britse Oldbury.

Finland bouwt sinds 2005 aan een nieuwe centrale in Olkiluoto. Die had er volgens de oorspronkelijke plannen al in 2009 moeten staan, voor een bedrag van €3,2 miljard. Nu hoopt men volgend jaar klaar te zijn; de kosten zijn meer dan verdrievoudigd tot €11 miljard. 

Frankrijk begon in 2007 met de bouw van een nieuwe centrale in Flamanville, aan de westkust van Normandië. Die had in 2012 klaar moeten zijn, à raison van €3,3 miljard. De laatste schatting van de kosten is ruim €19 miljard en ook deze centrale moet volgend jaar draaien. 

Het onderstaande overzicht toon de ontwikkeling in de tijd van de marktprijzen voor verschillende energiebronnen.

Een ander kostenaspect is de verzekering (of de afwezigheid ervan) De schade die veroorzaakt is door de ramp van Tsjernobyl is onbekend, maar die in van Fukushima bedraagt volgens Bloomberg rond de $80 miljard. Dat roept de vraag op wie deze betaalt en hoe hoog de verzekeringskosten zouden zijn.  In de praktijk zal de schade niet verzekerd worden en draaien de betrokken staten ervoor op.  Mocht de schade wel te verzekeren zijn, dan wordt de prijs per kilowattuur verdrievoudigd. 

Leiden alle argumenten tot een weloverwogen keuze? 

Wat ik mis, is inzicht in de totale kosten van de energietransitie en meer in het bijzonder van het verschil in kosten bij de toepassing van uiteenlopende energiebronnen en combinaties daarvan. Het gaat dan niet meer om de prijs van een kerncentrale versus windmolens, maar ook om alle bijkomende kosten, zoals de verzwaring van het elektriciteitsnet, afvang en opslag van CO2 én kernafval en de voordelen van het gebruik van het bestaande aardgasnet voor het transport van (waterstof)gas. Maar zelfs als we dat allemaal wisten, blijft de ontwikkeling van de kosten onzeker, in het bijzonder die van de prijs van waterstof(gas).

Kortom kostenberekeningen helpen niet echt bij de beoordeling van het al dan niet wenselijk zijn van kernenergie. Het gevoel geeft toch de doorslag. Maar misschien zien voor- en tegenstanders van kernenergie wel wat in de volgende aanpak:

1. Ik voel me het prettigst bij een wereld zonder angst waarin zon en wind de voornaamste energiebronnen zijn en waar we de ergste gevolgen van de uitstoot van broeikasgassen voorkomen. Dat vereist het een enorme transitie, die overigens ook aanzienlijke voordelen voor de ontwikkeling van een duurzame economie in Nederland meebrengt. 

2. We bouwen expertise op en investeren in de ontwikkeling van vierde generatie kernreactoren, zoals Thorium, of gesmolten zoutreactoren. Deze hebben nauwelijks afval en zijn inherent veilig. Met zulke reactoren kunnen na 2050 mogelijk windmolens en zonnepanelen vervangen nadat ze zijn afgeschreven.

3. We moeten ook minder energie gaan gebruiken, maar daar geen overspannen verwachtingen van hebben.  Immers op termijn kan schone energie potentieel overvloedig beschikbaar zijn, al acht ik dat vooral van belang voor de ontwikkelende landen.

4. Als aanvulling op het gebruik van zonne- en windenergie kies ik in de eerste plaats voor waterstof(gas). Dat gas wordt gebruikt voor de zware industrie, om discrepanties in vraag en aanbod van energie op te vangen en als aanvullende voorziening voor de verwarming van huizen. De aanwezigheid van een kwalitatief hoogwaardig gasnet speelt hierbij een belangrijke rol. Daarnaast gebruiken we restwarmte, biomassa van betrouwbare origine en exploiteren we aardwarmte waar dat veilig kan[4].

5. Het benodigde waterstofgas gaan we bij lange na niet volledig zelf maken. De redelijke verwachting is dat dit na 2030 in woestijnen kan worden geproduceerd en van daaruit getransporteerd kan worden tegen een concurrerende prijs.

6. De Noordzee en het IJsselmeer worden de belangrijkste plekken voor de winning van windenergie. Op daken worden – waar maar mogelijk is – zonnepanelen gelegd. We zijn zuinig met ons landschap en kijken daarom kritisch naar plekken waar wel nog grondgebonden zonnepanelen gelegd kunnen worden en waar windmolens niet misstaan. Een deel van de windenergie wordt ter per plaatse omgezet in waterstof.

7. Het kan makkelijk tot 2040 duren voordat we voldoende waterstofgas hebben uit import dan wel uit eigen productie. Daarom blijven we nog lang (geïmporteerd) gas gebruiken voor de zware industrie, om te beschikken over piekcapaciteit en voor verwarming. Het is jammer dat we overhaast en tegen de adviezen in de eigen gasproductie volledig hebben gestopt. We gaan capaciteit opbouwen om CO2 af te vangen en op te slaan. 

8. Als er toch tijdelijk ondergrondse opvang komt voor CO2, is het niet nodig om overhaast onze superzuinige gas- en steenkool gestookte centrales stil te leggen.  Zij kunnen blijven draaien totdat de voorzieningen voor opwekking van zon- en windenergie op het gewenste niveau zijn en er voldoende (geïmporteerd) waterstofgas beschikbaar is.

9. Lokaal opgewekte elektriciteit wordt mede door toedoen van slimme netten en energie coöperaties zo veel mogelijk lokaal gebruikt om uitbreiding van het elektriciteitsnet te beperken. Hiertoe wordt op grote schaal voorzien in particuliere of beter buurtopslag van elektriciteit.

10. Verantwoord verkregen biomassa is in de eerste plaats grondstof voor de biochemische industrie en kan verder worden gebruikt voor lokale (bij)stook van kolen- en gascentrales (met CO2-afvang) en als lokale energiebron voor hulpketels bij warmtenetten.  Als er dan nog voldoende over is kan er waterstofgas van worden gemaakt en worden toegevoegd aan het gasnet.

11. We nemen voldoende tijd om op wijkniveau te kiezen voor de beste vorm van gebouwverwarming en warmwatervoorziening.  Voortijdig ‘van het gas af gaan’ kan tot verkeerde keuzen op langere termijn leiden. Een meer geleidelijke afbouw van gasverwarming stelt ons in staat langer te wachten op het moment dat wereldwijd waterstof(gas) voordelig beschikbaar is om uiteindelijk het aardgas te vervangen.


[1] Zie hiervoor mijn artikel: De stiefdochters van de milieuwetenschap (4): Waterstof

[2] Zie hiervoor mijn artikel: De stiefdochters van de milieuwetenschap (1): Geo-engineering

[3] Zie hiervoor mijn artikel: De stiefdochters van de milieuwetenschap (2): Biomassa.

[4] Zie hiervoor mijn artikel: De stiefdochters van de milieuwetenschap (3): Aardwarmte

De stiefdochters van de milieuwetenschap (3): Aardwarmte

Om aardgas als warmtebron te compenseren moet aardwarmte, naast wind- en zonne-energie, een cruciale rol gaan spelen. Onderzoek op enige schaal naar de vindplaats en de exploitatie van aardwarmte in Nederland is nog maar enkele jaren geleden op gang gekomen. Je kunt gerust spreken van een race tegen de klok.

De Nesjavillar energiecentrale; de grootste installatie voor geothermie in IJsland. Foto: Gretar Ivarsson (publiek domein).

In 2017 bedroeg het aandeel van aardwarmte in het wereldwijde energiegebruik (afgerond) 0%, tegen 81% fossiele bronnen. Wat Nederland betreft, de vraag naar warmte bedraagt ongeveer 960 petajoule (1 petajoule= 2,78 x 108 kilowattuur). De bijdrage van geothermie is thans slechts 3 petajoule. Dat is elders ter wereld wel anders, met name in IJsland dan. Met zijn ondergrond vol vulkanische verschijnselen, is er warm water genoeg om het hele eiland te verwarmen. 

In essentie is de winning van aard- en bodemwarmte heel eenvoudig.  Op verschillende diepten, variërend van 50– 6000 meter, bevinden zich omvangrijke wateraders, met een temperatuur die varieert van 15 – 125 oC. Het water wordt opgepompt en het afgekoelde water verdwijnt weer via een injectieput in de bodem, op enige afstand van de plaats waar het vandaan komt. Beide putten samen heten een doublet.  

Doublet met productie- en infiltratieput. Afbeelding afkomstig uit: Stappenplan geothermie voor de glastuinbouw, december 2013

Aardwarmte komt van verschillende diepten

Tot 500 meter wordt meestal gesproken van bodemwarmte. Het water op die diepte is ongeveer 30 °C. Opwarming gebeurt door de instraling van de zon. Met een warmtepomp wordt dat verder verwarmd tot 60 °C. De pomp is individueel aan te sluiten op redelijk geïsoleerde huizen of gebouwen. Vaak wordt het koude water in de zomer voor koeling gebruikt en dan na opwarming teruggepompt in de bodem, waar het in de winter weer wordt opgepompt voor verwarming. We spreken dan van koude- en warmteopslag (KWO), waarvan trouwens allerlei varianten zijn.

Dieper dan 500 meter wordt het water door de aarde zelf op temperatuur is gebracht. Daarom spreken sommigen dan pas van aardwarmte of geothermie.  Op 2000 meter diepte is de temperatuur van het water 50oC en die loopt op tot wel 125oC op 4000 meter. De warmtebron is overigens niet het binnenste van de aarde, maar in die lagen aanwezige radioactieve elementen. Kernenergie is dichterbij dan je denkt. Het water wordt verder verwarmt met een warmtepomp of staat zijn warmte via een warmtewisselaar af voor gebruik. 

Met ultradiepe geothermie, tussen 4-6 km kan water met een temperatuur tot 200°C worden gewonnen. Deze warmte is geschikt voor toepassing in de industrie, bijvoorbeeld papierfabricage. In Nederland is dit nog niet aan de orde.  

Bekijk hier een kort filmpje over de winning van aardwarmte: 

Aardwarmte heeft veel voordelen. Nadelen ook, maar deze betreffen vooral neveneffecten van het boren.

Voordelen
  • Bronnen kunnen op veel plaatsen worden aangeboord.
  • Het gaat om hernieuwbare energie.
  • De exploitatiekosten zijn voorspelbaar.
  • Bij winning en transport komt nauwelijks CO2 of fijnstof vrijdag Het gebruikte water wordt opgepompt en stroomt in de aarde terug.
  • De exploitatie geeft geen geur-, stof- of geluidsbelasting en heeft weinig ruimte nodig.
  • De productie is weersonafhankelijk.
  • Er zijn geen effecten voor mens, dier, plantengroei en ondergrond.
Nadelen
  • In natuurbeschermingsgebieden en wingebieden voor drinkwater mag niet worden geboord.
  • In aardbevingsgebieden mag niet of met strenge veiligheidsmaatregelen worden geboord.
  • De investering is omvangrijk en de onzekerheid groot.
  • Geothermische energie in Nederland zit vaak erg diep.
  • Bij boring van de putten bestaat een kleine kans op trillingen, die ervaren kunnen worden als een lichte aardbeving.
  • Als de beide putten te dicht bij elkaar zitten kan het voorkomen dat het koude water vermengd raakt met het warme water en dit niet meer voldoende opwarmt.

Bijna onbeperkte bron van warmte

Jos Limberger is enige tijd geleden aan de Universiteit van Utrecht gepromoveerd op de ontwikkeling van geothermie. Hij berekent dat wereldwijd de exploiteerbare hoeveelheid aardwarmte in de orde van grootte ligt van het totale jaarlijkse mondiale energieverbruik.

Uit de studie WARM die in opdracht van Energie Beheer Nederland (EBN) door Berenschot en Panterra Geoconsultants is uitgevoerd, blijkt dat het mogelijk om in Nederland 2,6 miljoen huizen en gebouwen (gelijk aan 88 petrajoule) met aardwarmte van warmte te voorzien. 

Het opzetten van een grootschalig productiesysteem vereist grote investeringen.  Wereldwijd hebben 49 landen samen in de periode 2014 – 2017 ongeveer $20 miljard geïnvesteerd in geothermie.  Om de verhoudingen te bepalen: Shell alleen al investeerde in die periode $25 miljard in het zoeken naar nieuwe olievelden. Nederland heeft naar verhouding een forse bijdrage geleverd aan het onderzoek naar geothermie: In de eerste helft van 2018 alleen al is er bijna een half miljard toegezegd aan subsidie. Hier mag overigens het pionierswerk dat in de glastuinbouw is verricht, waar al enkele decennia aardwarmte wordt gebruikt, niet onvermeld blijven. Dit heeft veel kennis opgeleverd onder andere over het vermijden van de risico’s bij het boren. Hetzelfde geldt voor het onderzoek naar het gebruik van mijnwater in Zuid-Limburg.

Midden- en hoge temperatuur warmte

In mei 2018 heeft het Platform Geothermie het Masterplan aardwarmte in Nederland, een brede basis voor een duurzame warmtevoorziening gepubliceerd. Dit rapport moet ertoe leiden dat aardwarmte samen met duurzame restwarmte op substantiële wijze gaan bijdragen aan de toekomstige vraag naar warmte. De huidige productie van 3 petajoule neemt daarbij toe naar 50 petajoule in 2030 en tot meer dan 200 petajoule per jaar in 2050. Van deze 200 petajoule zal ongeveer 40% geleverd zal gaan worden via warmtenetten. Om dit doel te bereiken moet het aantal doubletten groeien van de huidige 14 naar 175 in 2030, en vervolgens naar 700 in 2050.

Door aanzienlijke schaalvergroting en professionalisering kunnen de kosten van het zoeken naar bronnen en de exploitatie daarvan aanzienlijk worden verlaagd.

Binnen het project WARM is een reeks Detailstudies regionale potentie uitgevoerd. Deze hebben de potentie voor aardwarmte als duurzame warmtebron voor elke Regionale Energie Strategie-regio onderzocht voor gebruik in de gebouwde omgeving (middellage en hoge temperatuur) voor de glastuinbouw en de industrie. Voor elk van de 35 regio’s is het nodige kaartmateriaal beschikbaar wat een realistische inschatting van het gebruik van aardwarmte vergemakkelijkt.  Mede op grond van de veelbelovende gegevens heeft Amsterdam onlangs een vergunning aangevraagd om met proefboringen te mogen starten.

De groene plekken op de onderstaande kaart zijn de meest kansrijke plaatsen om aardwarmte te exploiteren.

Afbeelding: Samenvattende kaart: De groengekleurde oppervlakten zijn de kansrijke plaatsen voor minimaal midden temperatuur (MT) aardwarmte. Bron: Eindrapport WARM

Lage temperatuur warmte

Het gebruik van aardwarmte met lage temperatuur (afkomstig tussen 250 – 1250 meter onder het oppervlak) is een welkome aanvulling op de winning van aardwarmte vanuit diepere lagen. Voor deze laatste is het boren veel gecompliceerder en duurder. Voor de eerste is horizontaal boren mogelijk. Het voordeel daarvan is dat het boren van putten voor winning en retourstroom kan plaatsvinden vanaf één plek en de capaciteit wordt verhoogd (figuur beneden). Bovendien is er al meer kennis van de beschikbaarheid van warmtebronnen met lage temperatuur in de ondergrond in vergelijking met bronnen op grotere diepte.

Afbeelding: Een vergelijking tussen standaard geothermisch boren en boren naar aardwarmte met lage temperatuur – Illustratie: Visser & Smit Hanab

Bij lage temperatuur warmte worden individuele of collectieve warmtepompen gebruikt om de temperatuur van het water te verhogen van naar 60°C. Dit maakt verwarming mogelijk van tamelijk goed geïsoleerde huizen (label B-C) zonder grote veranderingen in het verwarmingssysteem. Dit is een belangrijke toegevoegde waarde ten opzichte van all-electric oplossingen. Deze zijn vooralsnog alleen toepasbaar in goed geïsoleerde huizen en gebouwen (label A – A++). In dit geval gebruiken warmtepompen buitenlucht en deze verwarmen het water tot ongeveer 30°C.

Nog interessanter is om zo’n systeem te integreren in smart thermal grid. Hierin wordt behalve lage temperatuur warmte ook industriële restwarmte gebruikt en opgeslagen. CE Delft stelt vast dat ongeveer 4,6 miljoen huishoudens in Nederland en ook veel bedrijven kunnen worden bediend door een dergelijk concept. Als de beschikbaarheid van industriële restwarmte vermindert, dan kan deze worden vervangen door warmer water uit dieper gelegen lagen ‘bij te mengen’. 

Voorbeeld van een smart thermal grid met een bronnenmix waarin aardwarmte een van de onderdelen is. Bron: Eindrapport WARM

Er is op veel plaatsen ter wereld en zeker in Nederland, sprake van een inhaalrace om de toepassing van aardwarmte op grote schaal mogelijk te maken. Had grootschalig onderzoek 20 jaar geleden begonnen, dan was het vertrouwen om op soepele wijze ‘van het gas af’ te kunnen gaan, aanzienlijk groter geweest.