De overheid heeft een idee hoe wijken voor 90% zelfvoorzienend kunnen worden

In een nieuw onderzoek van de Nederlandse overheid blijkt dat microgrid-technologieën een lokale ‘techno-economie’ voor 90 procent zelfvoorzienend zouden kunnen maken door energie op lokaal niveau te delen tussen huishoudens.

“Deze nieuwe aanpak kan zelfs de weg vrijmaken voor complete zelfvoorziening op het gebied van stroom, verwarming en water,” aldus de auteur van het onderzoek, energiesysteem-ingenieur Florijn de Graaf.

Mits juist geoptimaliseerd kunnen microgrids een cruciale rol spelen in het ondersteunen van de overschakeling naar duurzame energiesystemen en het behalen van klimaatdoelen, stelt het onderzoek, dat gepubliceerd werd door het Nederlandse duurzaamheidsbedrijf Metabolic, en gefinancierd werd door het Ministerie van Economische Zaken en de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland.

In het kader van het Akkoord van Parijs heeft de Nederlandse regering toegezegd haar CO2-uitstoot tegen 2050 met 80 tot 95 procent te verminderen.

Dit doel bereiken zal hoe dan ook een uitzonderlijk grote uitdaging worden, maar het gebruik van microgrids – gedecentraliseerde energienetwerken die op een intelligente manier de lokale vraag en aanbod voor de verstrekking van groene energie in balans houden – zouden ervoor zorgen dat er er geen gigantische uitgaven in infrastructuuruitbreidingen gedaan hoeven te worden.

Volgens het onderzoek, dat de naam ‘New Strategies For Smart Integrated Decentralised Energy Systems’ heeft, zal tegen 2050 bijna de helft van alle huishoudens in de EU duurzame energie produceren. Hiervan zal meer dan eenderde deelnemen aan de lokale energiegemeenschap. In een context als deze kunnen microgrids dé oplossing zijn.

In het onderzoek worden microgrids omschreven als het eindresultaat van de combinatie van verschillende trends op technologiegebied: zonnepanelen op het dak, elektrische voertuigen, warmtepompen en batterijen voor stroomopslag. Het punt hier is dat al deze technologieën gedecentraliseerd zijn – ze kunnen gemakkelijk eigendom zijn van consumenten en lokale coöperaties.

“Naarmate de tijd vordert, zullen de kosten blijven dalen zal klimaatbewustzijn blijven toenemen, en zullen steeds meer mensen een of meerdere van deze technologieën in huis halen,” vertelt De Graaf aan Motherboard.

Momenteel is de manier waarop we deze technologieën gebruiken, in de woorden van De Graaf “dom.”

We verbinden simpelweg zonnepanelen, warmtepompen en elektrische voertuigen met het stroomnetwerk, ieder met een eigen doeleinde. Dit verhoogt de belasting op het lokale netwerk aanzienlijk, en heeft vaak kostbare infrastructuurupgrades om het systeem te onderhouden tot gevolg.

Dit is waar wat het onderzoek ‘SIDE’-systemen noemt uitkomst kunnen bieden. Met SIDE, of ‘Smart Integrated Decentralised Energy’, kunnen op intelligente wijze uiteenlopende technologieën met elkaar worden geïntegreerd. En dat heeft als doel om vraag en aanbod op lokaal niveau te balanceren, wat hoge kosten voorkomt.

“Dit soort integratie zou moeten gebeuren via een intelligent energiebeheersysteem, dat bijvoorbeeld je auto oplaadt als de zon schijnt, en overtollige elektriciteit direct opslaat in de warmtepomp van de buren. Een slim systeem,” aldus De Graaf. “Uiteindelijk kan zo’n slimme, gedecentraliseerde integratie de productie en het gebruik van energie democratiseren, en zowel consumenten als coöperaties de kans geven controle te krijgen over hun eigen energievoorziening, wat dan weer de overstap naar duurzame energie van onderaf naar boven mogelijk maakt.”

De conclusies in het Metabolic-onderzoek zijn gebaseerd op onderzoek op vier plekken in Amsterdam. Een van de plekken die opviel was dat van Vereniging Aardehuis, een bijna volledig zelfvoorzienend ecodorp dat uit 23 Aardehuizen bestaat.

“Door vooral gebruik te maken van gerecyclede, lokaal geproduceerde bouwmaterialen met een lage impact op het milieu, focust het Aardehuis-ontwerp op het minimaliseren van de ecologische voetafdruk van de bewoner,” verklaart het onderzoek. De systemen in de huizen omvatten warmtepompen, elektrische ketels, warmte- en fotovoltaïsche zonnepanelen, houtkachels én netaansluitingen.

Uit het rapport blijkt dat het energiesysteem van de Aardehuizen op de lange termijn over het algemeen “aanzienlijk goedkoper is dan een conventioneel energienetwerk.”

Maar dat was nog zonder gebruik te maken van een SIDE-systeem. In het onderzoek werd ook gesimuleerd wat er zou gebeuren als de Aardehuizen een slim beheerd microgrid zouden implementeren, met meer geavanceerde mechanismen voor het regelen van de lokale vraag- en aanbod.

Dat systeem zou bestaan uit een hele reeks onderling verbonden technologieën: een gemeenschappelijke batterijopslag; slimme meters die actief het volledige systeem monitoren; lucht/water-warmtepompen, die op intelligente wijze worden beheerd gebaseerd op werkelijke vraag; lokale energiehandel tussen de huizen onderling, zodat een overschot uitgewisseld kan worden; meer elektrische voertuigen; het gebruik van warmtekrachtkoppelingseenheden (of WKK-eenheden), die zowel warmte als stroom genereren met behulp van biomassa; en de installatie van een lokaal verwarmingsnetwerk, zodat warmte over verschillende huizen verdeeld kan worden.

Van alle praktijkstudies waren de Aardehuizen het veelbelovendst. Ze vormden “een vrijwel volledig (89 procent) zelfvoorzienend en techno-economisch haalbaar energiesysteem.”

Door dit model toe te passen is het heel goed mogelijk om het gebruik aan capaciteit van het Nederlandse stroomnetwerk te verbeteren; in plaats van de 25 tot 30 procent duurzame energie die het netwerk nu aankan, kan dat met gebruik van SIDE-systemen drastisch worden verhoogd, tot ongeveer 50 tot 75 procent, legt De Graaf uit.

Hij voegt daar aantoe dat dergelijke resultaten gemakkelijk te schalen en repliceren zijn op andere plekken in de wereld. Er zijn echter wel grenzen in de vorm van nationaal beleid en regionale factoren zoals de prijs van stroom, terugleververgoedingen, windsnelheden, hoeveelheid zon en plaatselijke wetten. Deze kunnen helpen of in de weg zitten, maar De Graaf blijft optimistisch:

“Met de niet te stoppen opkomst van elektrische voertuigen, zonnepanelen, warmtepompen en batterijen, zullen we meer en meer van deze microgrids zien ontstaan,” aldus De Graaf. “De decentralisatie van ons energiesysteem is daarom een onstuitbare kracht die een grote impact gaat hebben op de toekomst van duurzame energie.”

Toch zou dit slechts het begin kunnen zijn van wat er mogelijk is. Het einddoel van het Metabolic-team en hun technologie-onderzoek is een concept dat ‘Smarthoods’ wordt genoemd.

Het doel van het project is om een stadssysteem te ontwerpen waar decentrale voedsel-, water- en energiestromen worden gecombineerd om zo een (vrijwel) volledig zelfvoorzienende wijk te creëren.

Het zou werken gebaseerd op het principe van circulariteit: water, materialen en afvalstoffen zullen zoveel mogelijk binnen het gesloten systeem plaatsvinden.

“Onze huidige simulaties tonen dat het mogelijk moet zijn om voor de volle 100 procent zelfvoorzienend te zijn qua stroom, warmte en water, en voor 50 procent wat betreft voedsel,” zegt De Graaff. “Wonen in een Smarthood zou per direct iemands ecologische voetafdruk met zo’n 40 procent verminderen. We stellen het ons voor als een circulaire, veerkrachtige wijk van de toekomst, die veel van de grootste problemen van de 21e eeuw oplost.”

Wat de simulaties bovenal demonstreren is de potentiële levensvatbaarheid van dit model. De volgende stap, waar De Graaf en zijn team nu aan werken, is om het in Nederland in de praktijk uit te voeren, om vervolgens wijken van over de hele wereld te inspireren hetzelfde te doen.

Volg Motherboard op Facebook, Twitter en Flipboard.