"Alles elektrificeren" en de heropleving van thermische zonne-energie

Een opiniestuk van Jonny Williams, hoofd Strategie en Partnerschappen.

Virtu maakt de warmwater- en elektriciteitsbehoefte van een studentenhuis van een universiteit in het Verenigd Koninkrijk koolstofvrij.

‍

De weg naar 'netto nul' en de transitie naar schone energie is mogelijk gemaakt door de grootschalige inzet van technologieën voor hernieuwbare energie. Wereldwijd zorgt een grotere capaciteit aan hernieuwbare energiebronnen voor een vermindering van de CO2-uitstoot die gepaard gaat met het verbranden van fossiele brandstoffen voor energieopwekking.  

Er is een groeiend momentum rond het concept van 'alles elektrificeren', de elektrificatie van vele aspecten van onze economie, zoals transport en verwarming. Er zijn echter praktische bezwaren, zoals de capaciteit van het elektriciteitsnet, die moeten worden aangepakt.  

Deze transformatie verloopt snel en hernieuwbare energiesystemen, met name wind- en zonne-energieparken, worden in een indrukwekkend tempo ingezet, waarbij de prijsdalingen van de systemen consequent de voorspellingen overtreffen.[1] De kostenconcurrentie van hernieuwbare energiebronnen, in combinatie met steeds strengere regelgeving op het gebied van CO2-rapportage, heeft innovatie gestimuleerd en verouderde energiemarkten ontwricht, vaak ten voordele van commerciële en particuliere klanten.  

‍

Veel organisaties zien de elektrificatie van de transport- en verwarmingssector als de toekomst. Nutsbedrijven proberen zich minder te richten op de verkoop van gas en meer op elektrische energie om te voldoen aan de behoeften op het gebied van stroom, warmte en transport. Een aantal marktleiders gaat deze uitdaging aan met indrukwekkende technische en commerciële innovaties, zoals digitalisering, slimme netwerken en energieopslag.  

‍

Ondertussen richt de Britse regering zich in haar 'Heat and Buildings Strategy' op de toekomstige rol van warmtepompen, met zowel reeds doorgevoerde als voorgestelde beleidsmaatregelen ter ondersteuning daarvan. Er is ook steun voor andere benaderingen, maar die moet je wel goed zoeken. Meer zorgwekkend zijn de verwachtingen van de regering met betrekking tot prijsdalingen – warmtepompen zijn een volwassen technologie die vaak door grote bedrijven wordt geproduceerd en verkocht. In werkelijkheid is het potentieel voor prijsdalingen door efficiëntieverbeteringen in de toeleveringsketen beperkt en zullen de installatiekosten hoog blijven gezien het tekort aan vakbekwame arbeidskrachten.[2]

‍

Om de 'elektrificatie van alles' te realiseren, moeten echter nog aanzienlijke uitdagingen worden overwonnen, en het gebruik van elektriciteit om verwarming koolstofvrij te maken blijft bijzonder lastig. Enkele van de belangrijkste uitdagingen zijn:  

• Installatie van extra capaciteit, waaronder meer zonneparken en windenergie (zowel op het land als op zee).
• In veel gevallen is het nodig om gebouwen aan te passen zodat ze geschikt zijn voor warmtepompen.
• Momenteel is er een beperkt aantal geschoolde vakmensen beschikbaar om hoogwaardige warmtepompinstallaties te plaatsen. Dit leidt er vaak toe dat warmtepompen niet worden geïnstalleerd volgens een norm die hoge prestaties mogelijk maakt.
• Voor verwarming is het inefficiënt om hernieuwbare energiebronnen te gebruiken voor het opwekken van hoogwaardige elektrische energie, om vervolgens lagere kwaliteit warmte-energie te produceren.
• Ook de overgang naar een waterstofeconomie zal veel tijd en enorme investeringen in infrastructuur vergen. Waterstof is bovendien beter geschikt voor het koolstofarm maken van sectoren waar emissiereducties moeilijk te realiseren zijn, zoals de zware industrie.  

De volledige overgang naar meer elektrificatie zal veel tijd in beslag nemen. Het is zeer waarschijnlijk dat dit te lang zal duren om de netto-nuldoelstellingen voor 2050 te halen, laat staan die voor 2030.

‍

Daarentegen heeft thermische zonne-energie, een volwassen en kosteneffectieve technologie met een gevestigde engineering- en installatiebasis, verschillende voordelen:

• De warmte die door thermische zonne-energie wordt opgewekt, is volledig koolstofvrij en gebruikers zijn niet langer afhankelijk van het kopen van een groot deel van hun brandstof of stroom bij nutsbedrijven. Dit biedt bovendien bescherming tegen volatiele energiemarkten.
• Bij een typische installatie in het Verenigd Koninkrijk of Noord-Europa kan ongeveer 40-60% van de behoefte aan verwarming en warm water worden gedekt door thermische zonne-energietechnologieën. De installatie van een thermisch zonne-energiesysteem halveert vandaag de dag de gasrekening van de eindgebruiker en de CO2-uitstoot van verwarming en warm water. Installaties op zonnigere locaties kunnen nog grotere voordelen opleveren.  
• Zonnewarmte is veelzijdig en kan worden toegepast in veel verschillende soorten gebouwen: meergezinswoningen (verzorgingstehuizen, studentenhuisvesting, appartementen), industriële processen, hotels, voedingsmiddelen- en drankenindustrie, landbouw, ziekenhuizen, enz.
• Zonnewarmte biedt een no-regretsbenadering van decarbonisatie voor wie veel warmte nodig heeft. Als je constant warmte nodig hebt, is het veel efficiënter om die warmte lokaal op te wekken dan om daarvoor kostbare koolstofarme elektriciteit te gebruiken.
• De technologie wordt over het algemeen gebruikt in combinatie met andere methoden om warm water en/of ruimteverwarming te leveren. Voor een eindgebruiker biedt thermische zonne-energie een duidelijk pad naar decarbonisatie. Een gebouw met een gasboiler kan bijvoorbeeld nu thermische zonne-energie installeren en de uitstoot drastisch verminderen, om vervolgens op een later tijdstip de resterende CO2-uitstoot aan te pakken met een warmtepomp of groene waterstof.  
• Moderne thermische zonne-energie kan temperaturen bereiken tussen 50 en 250 °C, wat geschikt is voor veel industriële processen en niet-huishoudelijke toepassingen, waaronder industriële toepassingen bij lage en gemiddelde temperaturen.
• Professioneel ontworpen thermische zonne-energiesystemen kunnen in het voorjaar, de zomer en het najaar voorzien in een aanzienlijk deel van de verwarmings- en warmwaterbehoefte, en zelfs in de winter een tastbare bijdrage leveren – en dat alles zonder fossiele brandstoffen te verbranden of extra elektriciteit te betalen.

‍

De voordelen van thermische zonne-energie voor toepassingen in de publieke sector, de commerciële sector en de industriële sector worden nu opnieuw ontdekt door zowel overheden als bedrijven. In 2021 hebben veel Europese landen de subsidies voor thermische zonne-energie verhoogd, waaronder Duitsland, Italië, Nederland, Spanje, Malta en het Verenigd Koninkrijk (bijvoorbeeld het Public Sector Decarbonisation Scheme). Bovendien is zonne-energie voor industriële processen een belangrijk groeigebied geweest.[3]

In veel andere gebieden is subsidie niet nodig, omdat de hoge instraling en brandstofprijzen een duidelijk businesscase vormen – zowel financieel als wat betreft de CO2-uitstoot. En naarmate 2022 vordert, maken de stijgende brandstofprijzen en de wereldwijde afhankelijkheid van geïmporteerde brandstoffen de argumenten voor lokaal opgewekte koolstofarme warmte steeds overtuigender – zowel voor energiezekerheid als voor energieonafhankelijkheid.

Naked Energy is een groeiend bedrijf dat thermische zonne-energietechnologieën opnieuw uitvindt en herontwerpt. Onze nieuwe hybride producten voor thermische zonne-energie en PV-thermische energie, VirtuHOT en VirtuPVT, maken gebruik van een geavanceerde technische aanpak om bestaande technologie te moderniseren. Onze aanpak zorgt voor een hoge temperatuur, een hoog rendement per eenheid dakoppervlak en bescherming tegen stijgingen van de energiekosten. We bieden volledige monitoring op systeemniveau via ons digitale platform Clarity247, dat de prestaties in realtime valideert en proactief onderhoud mogelijk maakt. Dit alles draagt bij aan een blijvende verandering op het gebied van energie en een herdefiniëring van zonne-energie.

Referenties:

[1] ARS Technica: De dalende kosten van hernieuwbare energie zullen waarschijnlijk niet snel stabiliseren.

https://arstechnica.com/science/2021/10/the-decreasing-cost-of-renewables-unlikely-to-plateau-anytime-soon/

[2] DECC (2016) Potentiële kostenbesparingen voor luchtwarmtepompen. De mogelijkheden voor een massamarkt.

[3] Solar Thermal World: Belangrijkste SHIP-markten

https://solarthermalworld.org/news/key-ship-markets-are-germany-chile-spain-and-france/

‍