combinatie van technologieën is de oplossing
Hoe bereiken we een koolstofneutrale maatschappij in 2050 en welke investeringen zijn daarvoor nodig? Die vraag houdt velen bezig, maar niet het minst Pieter Vingerhoets. Hij is als expert energie- & klimaatstrategie bij VITO/EnergyVille dagelijks bezig met energiemodellen die de weg naar klimaatneutraliteit kunnen bereiden. Welke rol heeft waterstof daarin?
WIE IS PIETER VINGERHOETS?
Pieter Vingerhoets behaalde zijn masterdiploma in 2006 en zijn doctoraat in de kernfysica in 2011. Van 2009 tot 2014 werkte hij aan de KU Leuven - EnergyVille als projectmanager in het domein van smart grid-technologieën en gerelateerde toepassingen. Vandaag is hij expert energie- & klimaatstrategie bij VITO/EnergyVille. Hij analyseert het ontwerp en de impact van het Europese wetgevende kader en biedt beleidsondersteuning. Hij is een expert in het modelleren van energiesystemen en techno-economische paden om klimaatneutraliteit te bereiken in 2050.
HET LINEAR-PROJECT
“Na mijn doctoraat ben ik van ‘veld’ veranderd. Wetenschappelijk onderzoek vond ik superleuk, maar ik wou iets doen met meer maatschappelijk nut. Daarom ben ik aan de KU Leuven begonnen als postdoctoraal onderzoeker. Daar heb ik bijvoorbeeld meegewerkt aan het Linear-onderzoeksproject. Dat project onderzocht actieve vraagsturing: hoe kunnen gezinnen hun elektriciteitsverbruik aanpassen in functie van de beschikbare zonne- en windenergie? Met die onderzoeksvraag waren we eigenlijk onze tijd vooruit, want die discussie is nu zeer actueel. We hebben daar enkele interessante resultaten gezien. Het belangrijkste was dat mensen er geen probleem mee hebben om bijvoorbeeld hun was uit te stellen, op voorwaarde dat er geen comfortverlies mee gepaard ging. De meeste winst werd geboekt bij de boiler, omdat ze daar zelf niet hoefden aan te komen: een algoritme koos wanneer die in actie moest schieten.”
“We zagen wel dat het potentieel voor toestellen als wasmachines eerder beperkt is – een twintigtal euro euro per jaar. Water opwarmen of een elektrisch voertuig opladen, vraagt een pak meer energie, ongeveer evenveel als de rest van het totale elektriciteitsverbruik. Daar kan je dus heel wat besparen zonder enig comfortverlies.”
In actuele discussies over verbruiksspreiding gaat het ook vaak om de impact op het elektriciteitsnet. Verrassend genoeg bleek die impact in het Linear-project zeer beperkt. “In het gros van de gevallen waren de elektrische kabels goed gedimensioneerd en konden ze die piek perfect opvangen."
KLIMAATNEUTRALITEIT IN 2050
Vandaag onderzoekt Vingerhoets energiesysteemmodellen bij VITO/EnergyVille: hoe bereiken we een koolstofneutrale maatschappij in 2050 en welke investeringen zijn daarvoor nodig? “Wij onderzoeken welke investeringen nodig zijn om de klimaatdoelstellingen te halen. Dat gaat van data over grote investeringen, zoals hoogspanningskabels om offshore windenergie te verbinden met het vasteland, tot allerlei technologieën die een rol spelen in het bereiken van die CO2-neutrale samenleving.”
Een combinatie van technologieën
Het staat vast dat dé oplossing voor een koolstofneutrale maatschappij niet bestaat. Er zal een combinatie nodig zijn van verschillende technologieën. Vingerhoets ziet bijvoorbeeld potentieel voor warmtenetten, zij het met enkele kanttekeningen. “We hebben onlangs een vernieuwde warmtekaart gepubliceerd waarop je mooi kan zien waar er heel veel energie verbruikt wordt en waar er dus restwarmte aanwezig is. In combinatie met enkele abstracte parameters, zoals kost per lopende meter, komen we aan een potentieel van zo'n dertig procent. Dat kan je echter niet zomaar in de praktijk omzetten. Je kan niet voor het hele grondgebied één berekening doen om te zien waar warmtenetten allemaal nut zouden kunnen hebben. Er zijn veel externe factoren: zijn er bijvoorbeeld al openbare werken gepland waarbij de straat moet opengebroken worden, dan dalen de kosten voor de aanleg van een warmtenet aanzienlijk. Moet er een beekje of een drukke weg ondertunneld worden, dan stijgen de kosten weer. Dat zijn allemaal zaken die je niet centraal kan berekenen.”
“Bovendien is er nog een probleem: het aanbod van restwarmte. Er is in Vlaanderen redelijk wat industriële restwarmte die de lucht wordt ingeblazen. Bedrijven hebben er belang bij om hun eigen warmte goed te gebruiken. Meestal gebruiken ze die intern wel zoveel mogelijk, maar er blijft toch een overschot. De moeilijkheid bestaat erin om die overschot te koppelen aan een warmtenet. Neem bijvoorbeeld Arcelor Mittal: er zal daar zeker warmte-aanbod zijn, maar die ontsnapt via heel veel verschillende schoorstenen. Je kan niet aan elke schoorsteen een warmtewisselaar hangen. Dus dan blijkt het heel moeilijk om te berekenen hoeveel restwarmte er precies beschikbaar is.”
Kleinere warmtenetten
Toch zullen warmtenetten in de toekomst hoe dan ook een opmars kennen. “Zeker in dichtbevolkte regio’s, zoals in stadscentra. Dat wordt bijvoorbeeld onderzocht in Antwerpen, waar ze die connectie met de havenindustrie hebben. Daarnaast zijn er ook wel mogelijkheden voor kleinere warmtenetten met een centrale boring. Dat kan zowel met diepe geothermie, op voorwaarde dat je veel warmte hebt van relatief lage temperatuur, als met ondiepe geothermie, waarbij een warmtepomp een klein warmtenet voedt.”
“Warmtenetten in combinatie met elektrificatie zullen al een deel van de oplossing zijn. Maar dat zal een geleidelijk proces zijn. Door onze verwevenheid met gas en de uitgebreide gasinfrastructuur zie ik ons de eerste tien jaar niet van het gas af gaan."
"Door onze verwevenheid met gas zie ik ons de eerste tien jaar niet van het gas af gaan"
Scheve prijsverhouding
Wat daarin ook een grote rol speelt, is de 'scheve' prijsverhouding tussen gas en elektriciteit. “Er is momenteel een Europese kost van 40 euro per ton CO2. Die zit in je elektriciteitsrekening, maar niet in je gasrekening. Terwijl het dezelfde CO2 is die gebruikt wordt om die energie op te wekken. Dat komt doordat grote elektriciteitsproductie binnen het Europese Emissiehandelssysteem valt. Daarmee worden binnen de Europese Unie uitstootcertificaten verhandeld. De prijs daarvan is de laatste maanden sterk gestegen. Het probleem is dat de kleinere verbruikers, zoals verwarming en transport, niet binnen dat systeem vallen, maar wel binnen de nationale doelstelling. Daarom is ook de vraag of we met kerncentrales onze nationale doelstellingen gaan halen geen relevante vraag: de kerncentrales vallen immers binnen dat Emissiehandelssysteem, maar de kleinere verbruikers niet.”
“Er zijn een aantal mogelijke oplossingen, zoals een CO2-taks. In Zweden is die bijvoorbeeld al ingevoerd. Ook hier zijn er een aantal stemmen die die richting willen opgaan, maar het is er vooralsnog niet van gekomen." zin geschrapt
WATERSTOF
Welke rol kan waterstof spelen in de weg richting 2050? Ook daar is volgens Vingerhoets geen zwart-wit antwoord voor. “Er is de voorbije jaren veel hype rond waterstof geweest. Het probleem is: waterstofproductie kost elektriciteit. Het argument pro waterstof luidt dan dat we waterstof moeten maken met overschotten van hernieuwbare energie. Maar volgens studies die we gedaan hebben, hebben we momenteel quasi geen overschot. Dat is niet alleen in België zo, maar ook in de buurlanden. En dat zal de komende tien jaar niet snel veranderen.”
“Stel dat er ineens wel veel overschot is, of dat je waterstof kan invoeren op een heel interessante manier, dan nog ga je er niet mee verwarmen. Hernieuwbare energie rechtstreeks toepassen, bijvoorbeeld in een warmtepomp, is vier keer efficiënter dan die energie omzetten in waterstof om ze dan te verbranden en je woning te verwarmen. Zelfs als je met waterstof elektriciteit maakt en die elektriciteit gebruikt voor een warmtepomp met een COP van 3, dan ben je nog twee keer efficiënter dan wanneer je waterstof rechtstreeks verbrandt.”
"Hernieuwbare energie rechtstreeks toepassen is vier keer efficiënter dan die energie omzetten in waterstof"
Opslag van energie
Verwarmen met waterstof is volgens Vingerhoets dus geen realistische oplossing. Waar het wél voor kan dienen is opslag van energie. “Er zijn altijd een paar periodes op een jaar dat er geen rechtstreekse hernieuwbare elektriciteit is. Je kan batterijen gebruiken om die energie een dag op te slaan, of warm water om ze een paar dagen op te slaan, maar meer niet. Wanneer er bijvoorbeeld twee weken geen wind- of zonne-energie is, dan kan je waterstof, of een andere molecule op basis van waterstof, gebruiken als back-up. Maar onze gebouwen ermee verwarmen, gaan we niet doen. Er zijn immers veel efficiëntere elektrische alternatieven.”
“Waar we die waterstof wel nodig zullen hebben, is in de industrie. Als grondstof voor bepaalde producten, bijvoorbeeld. In de chemische industrie wordt vandaag al veel waterstof gebruikt. En dat zijn gigantische volumes. De waterstof die we gaan maken, zullen we dus veel eerder toepassen in de industrie dan in onze gebouwen.”
EEN POSITIEF VERHAAL
De installateur zal een grote rol spelen in de elektrificatie. “Het belangrijkste zal zijn om goed in te schatten: waar kan lagetemperatuurverwarming een uitkomst bieden, waar zijn er andere oplossingen nodig? En ook de dimensionering zal steeds belangrijker worden, vooral bij grondige renovaties.”
“Een algemene uitdaging is volgens mij ook om er een positief verhaal van te maken. Neem bijvoorbeeld die zonnepanelensaga. Er zijn echt mensen die zeggen tegen mij: ik zou beter die zonnepanelen van mijn dak halen. Maar los van de terugverdientijd blijft dat een topinvestering. Het is belangrijk om ver genoeg vooruit te kijken en niet alleen rekening te houden met de financiële voordelen. Daar ligt een rol weggelegd voor de overheid, maar zeker ook voor de installateur, die dicht bij de eindklant staat.”
