Gratis verwarmen, een utopie?

(1)

e warmte die nodig is om woningen en sanitair water te verwarmen, wordt door‑

gaans geproduceerd met een verwarmingsketel op een fossiele brandstof. Ook elektriciteit is onmisbaar voor ons comfort en kopen we gewoonlijk aan bij een distri‑

buteur. Zo loopt de energiefactuur snel op. Dat we er af en toe van dromen om op een dag niet meer te hoeven betalen voor verwarming en verlichting, is dan ook logisch. Voorlopig blijft het bij dromen want volledig zelfvoorzienend worden is een uitdaging van formaat, zeker in onze contreien. Om dit ultieme doel te bereiken zijn er vandaag twee oplossingen: de micro‑warmtekrachtkoppeling en het duo warmtepomp‑zonnepanelen.

D

➤

Kunnen we ooit

zelfvoorzienend zijn qua

energie? En welke technieken gaan daarbij helpen? Doordat tegen 2021 elke nieuwbouw bijna-energieneutraal moet zijn, klinkt de roep om

antwoorden op deze vragen steeds luider. Misschien ligt de oplossing wel in de

micro-warmtekrachtkoppeling of in de combinatie van

een warmtepomp met zonnepanelen...

Gratis verwarmen, een utopie?

(2)

MICRO-WKK:

ALLES-IN-ÉÉN- OPLOSSING

Warmtekrachtkoppeling (WKK) of coge‑

neratie produceert in één proces twee verschillende vormen van energie: elek‑

triciteit én warmte. De technologie vertrekt van het feit dat bij klassieke elektriciteitsproductie met een zuiger‑

motor heel wat warmte vrijkomt. Die warmte verdwijnt doorgaans in de omge‑

ving en werd tot voor kort als ʻafvalʻ beschouwd. Bij cogeneratie wordt die warmte daarentegen benut voor de verwarming en voor de aanmaak van sanitair warm water. Het maakt van deze techniek een van de meest energie‑effi‑

ciënte op de huidige markt.

Het cogeneratieprincipe is niet nieuw.

Initieel werd het ontwikkeld voor openbare en tertiaire gebouwen met een hoog energieverbruik. Bij een elektrisch vermo‑

gen lager dan 36 kVA (residentiële en kleine tertiaire toepassingen) spreken we over een micro‑warmtekrachtkoppe‑

ling. Een micro‑WKK‑verwarmingsketel is dan het resultaat van de integratie van een micro‑WKK in een verwarmingsketel met goede prestaties. De technologie wordt als de derde generatie gasketels beschouwd en is een ideale oplossing om lokale elektriciteits‑ en warmtepro‑

ductie te combineren voor verwarming en sanitair warm water.

De micro‑WKK‑verwarmingsketel voor residentieel gebruik timmert beetje bij beetje aan de weg. Whispergen deed in 2010 een eerste poging om een oplos‑

sing op de markt te brengen maar toen stond de technologie nog niet voldoende op punt. Daarna bleef het relatief stil...

tot grote merken als o.m. Viessmann, Remeha en De Dietrich met oplossingen op de proppen kwamen.

Micro‑WKK‑ketels werken altijd volgens hetzelfde principe: een performante verwarmingsketel (voornamelijk op gas) wordt gekoppeld aan een Stirling‑motor (een motor met externe energie). Deze

compacte en bijzonder efficiënte motor werkt op aardgas of propaan en levert een elektrisch vermogen van 1 kW. De opgewekte elektriciteit kan onmiddellijk aangewend worden voor huishoudelijk gebruik. Dat zorgt uiteraard voor een aanzienlijke besparing op de energiefac‑

tuur. Zoals bij elke verbrandingsmotor komt bij een Stirling‑motor warmte vrij door de beweging van de zuigers. Die warmte wordt gerecupereerd door een in de motor ingebouwde warmtewisselaar, en gebruikt voor de opwarming van het water in het verwarmingscircuit en het

BOUWEN / RENOVEREN

Energie

De onderste verbrandingswaarde (OVW) is de hoeveelheid warmte die vrijkomt door de volledige verbranding van een brandstofeenheid, zonder rekening te houden met de warmte die mogelijk kan gerecupereerd worden door de condensatie van de waterdamp in de verbrandingsgassen.

De bovenste verbrandingswaarde (BVW) daarentegen telt die

gerecupereerde warmte op bij de warmte die vrijkomt door de volledige verbranding van de brandstof. De BVW is dus altijd hoger dan de OVW.

Het rendement van verwarmingsinstallaties wordt berekend door de totale hoeveelheid warmte (voelbaar + latent) die gerecupereerd wordt door de ketel te delen door de hoeveelheid warmte afgegeven door de brandstof.

Die laatste omvat ofwel alleen de voelbare warmte (OVW), ofwel de voelbare warmte en de latente warmte die uit de verbrandingsgassen wordt gerecupereerd (BVW). Dat verklaart waarom de rendementen berekend ten opzichte van de OVW hoger liggen dan de rendementen berekend ten opzichte van de BVW en hoger dan 100% kunnen zijn.

OVW

^versus

BVW

Een micro-WKK-ketel combineert een Stirling-motor met een gascondensatieketel.

Ook een buffervat maakt deel uit van de installatie.

➤

(3)

sanitair warm water, via een buffervat dat aan de installatie is gekoppeld en de geproduceerde warmte opslaat zolang dat nodig is. Wanneer de warmtevraag te hoog is om volledig met de vrijgeko‑

men warmte van de Stirling‑motor op te vangen, wordt een kleine gascondensa‑

tieketel ingeschakeld om extra warmte te leveren. Net zoals een klassieke condensatieketel kan de micro‑WKK‑

ketel zo de volledige behoefte aan verwar‑

ming en warm water invullen.

Een micro‑WKK biedt dus alle voordelen van een individuele verwarmingsketel (goede prestaties, betrouwbaarheid, beperkt onderhoud) en vult die aan met een elektriciteitsproductie bij de gebruiker thuis. Terwijl het rendement van een gascondensatieketel ten opzichte van de onderste verbrandingswaarde (OVW) 107% bedraagt (zie kader), maken de fabrikanten van micro‑WKKʼs voor thuis‑

gebruik gewag van rendementen ten

opzichte van de OVW rond 140%, voor alle energiebronnen samen.

De geproduceerde elektriciteit wordt gebruikt door de elektrische apparaten in huis, waardoor het energieverbruik daalt. In de zomer moet de ketel minder verwarmen en wordt er dus minder elek‑

triciteit geproduceerd. In de wintermaan‑

den bestaat daarentegen de kans dat er meer elektriciteit wordt geproduceerd dan je verbruikt. Het overschot wordt in dat geval in het net geïnjecteerd Interessant bij renovatie

De winst van een micro‑WKK valt te halen bij de elektriciteitsproductie. Hoe meer je je woning verwarmt met een micro‑

WKK‑ketel, hoe meer elektriciteit je produ‑

ceert. Om zo lang mogelijk te draaien (en de elektriciteitsproductie te vergroten) wordt de installatie bewust enigszins ondergedimensioneerd voor verwarming.

Micro‑WKKʼs zijn dan ook niet echt inte‑

ressant in goed geïsoleerde woningen waar de warmtevraag sowieso lager is en de periodes waarin verwarmd wordt (en dus elektriciteit wordt geproduceerd) almaar korter worden. In dat opzicht is de evolutie naar lage‑energiewoningen en bijna‑nulenergiewoningen slecht nieuws voor residentiële micro‑WKKʼs. De moge‑

lijkheden liggen vooral bij de vervanging van bestaande verwarmingsketels bij renovaties. In dat geval is de verwar‑

mingsbehoefte nog altijd hoger en zal de elektriciteitsproductie dat logischerwijs ook zijn.

Een micro‑WKK‑ketel is duurder dan een eenvoudige gascondensatieketel. Dat prijsverschil kun je terugverdienen door de elektriciteit die je zelf gratis produceert.

Als we ervan uitgaan dat gemiddeld 3.000 uur per jaar wordt verwarmd (zowel de woning als het sanitair warm water) en een micro‑WKK een elektrisch vermogen heeft van 1 kW, dan bedraagt de jaarlijkse elektriciteitsproductie zoʼn 3.000 kWh.

Op basis van een elektriciteitstarief van 0,22 euro/kWh levert een micro‑WKK‑

ketel een besparing van 660 euro per jaar op. Aangezien die laatste ongeveer 10.000 euro meer kost dan een gascon‑

densatieketel, is de investering pas na vijftien jaar terugverdiend, wat min of meer neerkomt op de te verwachten levensduur van het toestel... Als fabri‑

kanten echt willen dat deze oplossing doorbreekt, moeten ze de kloof tussen de prijs van een gascondensatieketel en die van een micro‑WKK dus verkleinen.

Vergeet ook niet dat je nog het gas moet betalen dat je verbruikt voor de elektri‑

citeitsproductie door de Stirling‑motor, bovenop het gasverbruik van de bijko‑

mende brander die de resterende warmte levert. Gewestelijke financiële steunmaat‑

regelen zouden de introductie van deze technologie kunnen ondersteunen want hoe je het ook draait of keert: micro‑

WKKʼs verminderen de ecologische impact van verwarmingsinstallaties in bestaande gebouwen.

Dankzij hun hoge rendement beschikken micro- WKK-ketels over een uitstekende energiescore.

➤

(4)

➤

WARMTEPOMP

MET ZONNEPANELEN:

WINNENDE COMBINATIE?

Een tweede mogelijke oplossing is de koppeling van een warmtepomp aan zonnepanelen.

Ter herinnering: een warmtepomp (WP) is een installatie die warmtecalorieën uit de omgeving haalt (lucht, bodem, water)

‒ de ʻkoude bronʼ ‒ en die afgeeft in een gebouw door middel van een ʻwarme bronʼ (lucht, water). Om die gratis energie uit de omgeving te halen heeft de warm‑

tepomp elektriciteit nodig. Die moet namelijk de compressor aandrijven, de motor van de machine. (meer info over de werking van de warmtepomp vind je in Ik ga Bouwen & Renoveren nr. 387 ‑ februari 2016)

De warmtepomp gebruikt doorgaans elektriciteit die geproduceerd wordt in elektrische centrales op basis van een

fossiele energiebron (steenkool, gas, stookolie) of kernenergie. Het lage rende‑

ment van de centrales in ons land en het verlies bij de distributie van de elektriciteit zorgen voor een aanzienlijke ecologische kost. In België gaan we ervan uit dat we het elektriciteitsverbruik van een woning met een factor 2,5 moeten vermenigvul‑

digen om het primaire energieverbruik (stookolie, gas) te berekenen en vervol‑

gens de ecologische voetafdruk van de woning te bepalen. Bovendien kost elek‑

trische energie meer dan gas of steenkool.

Vandaag is verwarmen met elektriciteit daarom drie keer zo duur als verwarmen met stookolie of gas. De terugverdien‑

termijn van de meerkost van de warm‑

tepomp ten opzichte van een gascon‑

densatieketel is dus afhankelijk van de seizoensprestatiefactor (SPF) van de WP (zie kader): hoe hoger die factor, hoe sneller de investering is terugverdiend.

Als je zelf elektriciteit produceert, met

zonnepanelen bijvoorbeeld, liggen de kaarten helemaal anders. Je hoeft namelijk geen rekening meer te houden met het povere rendement van de centrales.

Natuurlijk moet je eerst investeren in een fotovoltaïsche installatie maar zodra je die investering hebt terugverdiend (gemiddeld na 7 jaar) betaal je niet langer voor de energie die nodig is om je warm‑

tepomp te doen werken. Vanaf dat moment verwarm je dus gratis. Vanuit ecologisch standpunt is de ecologische voetafdruk vanaf de eerste dag onbe‑

staande omdat de WP 100% groene elek‑

triciteit verbruikt. We hebben hier dus wel degelijk met een winnende combinatie te maken.

De installatie van een thermodynamische boiler (een WP specifiek voor de produc‑

tie van sanitair warm water) levert een gelijkaardig resultaat op. Ook die verbruikt elektriciteit die door fotovoltaïsche pane‑

len geproduceerd kan worden.

BOUWEN / RENOVEREN

Energie

(5)

De seizoensprestatiefactor (SPF) is de verhouding tussen de elektrische energie die per jaar verbruikt wordt en de warmte-energie die jaarlijks geproduceerd wordt. De SPF wordt berekend door de hoeveelheid geproduceerde warmte te delen door de elektriciteit die verbruikt werd om die warmte te produceren (SPF = kWh geproduceerde warmte per jaar / kWh verbruikte elektriciteit per jaar).

Afhankelijk van het type WP (aerothermisch,

geothermisch...), de nauwkeurigheid van de dimensionering, de kwaliteit van de verwarmings - installaties, het soort gebouw (lage-energie, passief)...

schommelt de SPF tussen 2,8 en 5. Hoe hoger deze factor, hoe rendabeler de installatie.

SPF

Een warmtepomp die van stroom voorzien wordt door

fotovoltaïsche panelen, is de zuinigste verwarmingsformule.

De investering is wel aanzienlijk zodat je de rentabiliteit op voorhand best goed uitrekent.

(6)

Een belangrijke nuance is wel dat zonne‑

panelen vooral elektriciteit produceren in de maanden dat je je woning niet verwarmt, terwijl een WP net het meeste elektriciteit verbruikt in het verwarmings‑

seizoen. Zelfvoorzienend op het vlak van elektriciteit kun je dus alleen worden dankzij het elektriciteitsnet dat als ʻelek‑

trische batterijʼ van je installatie fungeert.

Voor een rendabele toepassing van een dergelijke installatie moet je gebouw altijd aan twee criteria voldoen:

Een: je huis moet een nieuwbouwwoning zijn of gerenoveerd worden tot een (zeer) lage‑energiewoning. Twee: je dak moet groot genoeg zijn voor de plaatsing van

voldoende zonnepanelen aan de zuidkant en zonder dat er schaduw op valt. Is dat niet geval, dan zijn zonnepanelen op de grond ook een optie. Toch als je tuin groot genoeg is.

Het huwelijk van een warmtepomp met zonnepanelen is dus niet evident en is maar voor een beperkt aantal woningen een geschikte oplossing.

CONCLUSIE

Zowel met een warmtekrachtkoppeling als met een warmtepomp in combinatie met zonnepanelen kun je vandaag tegelijk warmte en elektriciteit produceren. Volle‑

dig zelf voorzien in energie is echter nog niet voor morgen, ook omdat de belang‑

rijkste productie‑ en verbruiksmomenten niet samenvallen en het elektriciteitsnet nog als ʻbatterijʼ moet fungeren om productiepieken op te vangen en stroom te voorzien wanneer je die nodig hebt.

De ontwikkeling van opslagbatterijen voor huishoudelijk gebruik zou dit laatste obstakel (deels) uit de weg kunnen ruimen. ^■

Een lijst van interessante adressen vind je op pagina206.

Fotovoltaïsche zonnepanelen kunnen onder andere een warmtepomp van stroom voorzien.

Onderschat echter de dakoppervlakte niet die nodig is voor de plaatsing. Daardoor lenen ze zich niet voor elk woningtype.

BOUWEN / RENOVEREN

Energie