Steeds meer burgers en politici zijn het erover eens dat we moeten evolueren naar een meer ecologische, koolstofarme en gezondere samenleving. Maar waar moeten we precies naartoe? Hoe geraken we daar? Wat zijn de technische en politieke struikelblokken? YERA besloot het eens te gaan vragen aan Lieve Helsen, professor aan de KU Leuven en hoofd van de onderzoeksgroep “Thermal Systems Simulation – The SySi”.
Het is duidelijk dat we voor monumentale uitdagingen staan. Waar te beginnen?
Meer dan de helft van alle mensen op aarde leeft in een stad. Steden spelen dus een belangrijke rol in de impact die wij als mensen hebben op onze planeet. Bovendien is het vaak minder gezond om in een stad te leven. We moeten streven naar steden die slim omgaan met hun bronnen en waar het tegelijk aangenaam is om te wonen. Dit omvat alles: transport, voedsel, energie, open ruimte en luchtkwaliteit.
Hoe bouw je dan zo een slimme stad?
Ik denk dat het belangrijk is om allesomvattend te denken. Door bijvoorbeeld enkel het energiegebruik te minimaliseren zal je een erg zuinige stad bekomen, maar als die stad slecht scoort op elk ander punt, zijn we nog nergens. We moeten zoeken naar oplossingen die een antwoord bieden op meerdere problemen tegelijkertijd.
Het aanleggen van moestuinen op daken is hier een mooi en eenvoudig voorbeeld. Dit kan helpen tegen wateroverlast bij felle regen, tegen hittegolven door het natuurlijk koelende effect van de planten, voor de logistiek die gepaard gaat met het leveren van voedsel naar de stad, en ook de luchtkwaliteit zal verbeteren. Naast allesomvattend, moet je ook collectief denken. Dit betekent dat je het globale nut van de stad of wijk optimaliseert i.p.v. elk huisje apart. Als je bijvoorbeeld een thermisch net aanlegt, werk je globaler en dit kan bijvoorbeeld de kosten drukken doordat je een overschot aan warmte van je buur tot bij jouw thuis kan krijgen. Er kan zoveel meer als er collectief gedacht wordt. Spijtig genoeg zijn wij als Belgen daar niet zo sterk in. Maar ik ben ervan overtuigd dat we dat kunnen veranderen.
Vervolgens is de deelname van de burger bij het bekomen van oplossingen cruciaal. Hierdoor bekom je een breder draagvlak en hebben de burgers zelf profijt. En dan denk ik ruimer dan puur economisch: het is moeilijk om een prijs te plakken op schone lucht en voldoende groen.
We hebben duidelijk nog een lange weg te gaan. Hoe kunnen we de omslag sneller maken?
In Vlaanderen en België zie ik enkele grote struikelblokken die een snelle omslag naar bijvoorbeeld een schonere energievoorziening in de weg staan. Ik zal me toespitsen op warmtepompen (zie intermezzo: wat is een warmtepomp?) omdat hier een enorm potentieel in zit voor decarbonisatie en voor de verbetering van de luchtkwaliteit in steden. Bovendien heb ik als lid van de Stuurgroep van het Vlaamse Warmtepompplatform en de European Heat Pump Association een brede kijk op deze technologie.
| Wat is een warmtepomp?Een warmtepomp gebruikt elektriciteit om goedkope warmte vanuit een koudere omgeving (de buitenlucht, grondwater of de grond) naar een hogere temperatuur op te waarderen. Waar aardgas en mazout eindige en koolstofhoudende energiebronnen zijn, kan de elektriciteit voor een warmtepomp hernieuwbaar zijn. Meer nog, warm water kan je veel goedkoper opslaan dan elektriciteit zelf. Warmtepompen hebben hierdoor een groot potentieel om variabele hernieuwbare energiebronnen efficiënt te benutten. |
Ten eerste is er een gebrek aan een duidelijk beleid van bovenaf. In ons huidige politieke systeem wordt er nog te vaak van richting veranderd. Zolang er geen duidelijkheid is over waar we naartoe gaan, komen er geen grote investeringen. Een ander obstakel voor het doorbreken van warmtepompen is de lage gasprijs. Op gas zijn in België veel minder belastingen te betalen dan op elektriciteit. De prijsverhouding elektriciteit/gas is in België het hoogste van heel Europa. Dit vind ik niet correct, want gas is een fossiele brandstof die we bovendien invoeren uit het buitenland. Een steeds grotere fractie van onze elektriciteit is hernieuwbaar en lokaal geproduceerd. We pleiten dan ook voor een taks-shift.
Daarnaast is ook het verschil in aankoopprijs tussen een gasketel en een warmtepomp een probleem. Maar kijk naar hoe sterk de prijzen van zonnepanelen zijn gedaald door massa-productie. Dit kan zeker ook gebeuren voor warmtepompen. Hoe langer we wachten om een duidelijk signaal te geven dat we volop voor warmtepompen willen gaan, hoe meer we onze technologische voorsprong zullen verliezen aan landen als China. Dan zullen we in een situatie komen waar iedereen warmtepompen uit China zal aankopen, terwijl de technologie hier grotendeels is ontwikkeld. Bovendien merk ik nu al dat veel goede Vlaamse installateurs naar Nederland trekken, waar al strengere regels gelden voor het verwarmingssysteem in nieuwbouwwoningen. Tegen dat de warmtepomp hier dan massaal doorbreekt hebben we een tekort aan installateurs. Dit zijn twee voorbeelden van hoe onze economie slachtoffer kan zijn van een gebrek aan een duidelijke visie.
Dat klinkt allemaal niet zo veelbelovend…
Ondanks deze hindernissen ben ik optimistisch over de toekomst. Ik merk dat steeds meer burgers en politici inzien dat de transitie naar hernieuwbare energiebronnen een noodzaak is. En ik weet dat we de technologieën hebben om de overstap te maken naar bijvoorbeeld grotendeels hernieuwbare verwarming. Bovendien zie ik elke dag vanuit mijn onderzoek hoeveel ruimte er nog is om de implementatie van deze nieuwe technologieën te verbeteren.
Wat voor onderzoek voert u dan zoal uit?
Mijn onderzoeksgroep heet “The Sysi’s”. Dit staat voor “thermische systemen simulaties”. We concentreren ons op systeemintegratie. Het centrale idee van onze aanpak is dat er al veel interessante hernieuwbare energietechnologieën bestaan, maar ze presteren samen suboptimaal. Door PV-panelen, zonnecollectoren, warmtepompen, thermische netten, warmte-kracht koppeling, energie-opslag enz. beter te dimensioneren en aan te sturen kan men grote besparingen behalen. Dit passen we in twee gebieden toe: enerzijds de energetische valorisatie van afval, anderzijds de bebouwde omgeving.
In dit laatste geval werken we zowel op stads- als op gebouwniveau. Op stadsniveau trachten we de energieconversie en -opslag te optimaliseren, in interactie met warmte- en elektriciteitsnetten, zowel wat ontwerp als aansturing betreft. Op gebouwniveau focussen we op Model Predictive Control (MPC). Dit is een aansturingsmethode die zowel op fysische modellen van toestellen en gebouwen zelf steunt, als op voorspelling van externe factoren zoals weersomstandigheden. Dit laat toe te anticiperen op wat er gaat komen, en is noodzakelijk om meerdere toestellen in een hybride systeem optimaal te laten samenwerken. Aan deze optimalisatie werken we al 10 jaar via simulaties en we zijn overtuigd dat deze slimme regeltechnieken een groot potentieel bezitten. Tijd om theorie in praktijk om te zetten dus.
Hoe bent u van plan dat aan te pakken?
We zijn momenteel met meerdere pilootprojecten bezig voor MPC-implementatie in gebouwen, met name een kantoor van Infrax in Dilbeek en rustoord van Mintus in Brugge. Hiermee willen we bewijzen dat MPC reële energiebesparingen kan verwezenlijken. Dit moet lukken ondanks de onzekerheden die niet in de simulaties opgenomen zijn, maar in de werkelijkheid wel degelijk bestaan, zoals fouten in de weersvoorspellingen en ongekend gebruikersgedrag. Een thesisstudent bekijkt dit dit jaar ook voor een vleugel van ons eigen mechanica gebouw.
Indien dit een succes blijkt, gaan regelbedrijven niet enkel interesse tonen in onze algoritmen maar ook tot actie overgaan. Mogelijkheden bestaan ook om spin-offs te starten: de oprichter van SynaptiQ Building binnen het bedrijf 3E is een van mijn voormalige doctoraatsstudenten en implementeert reeds MPC in de praktijk. We hebben net ook KU Leuven en VLAIO financiering binnengehaald om een spin-off rond een nieuwe aanpak binnen MPC vorm te geven. We hopen met onze demo’s meer en meer ingang te vinden in de praktijk en via de spin-off MPC effectief in de markt te zetten.
Wat kunnen we zelf doen (bv. In onze dagelijkse gewoontes) om bij te dragen aan het toekomstige duurzame energiesysteem?
We kunnen erg veel doen, dat beseffen we te weinig. Vooral door het kweken van goede gewoonten kan je veel bereiken met weinig moeite. Doe het licht uit, indien er geen gebruik van gemaakt wordt. Draai de radiator dicht als het raam openstaat. Eet minder vlees, zodat de uitstoot van vee daalt en er land vrijkomt voor hernieuwbare energie. Deze gewoontes zijn stuk voor stuk eenvoudig en door “leading by example” krijg je anderen mee over de brug.
Daarnaast kan je door het sensibiliseren en informeren van vrienden en familie, door op lange termijn en collectief te denken, door te reflecteren over wat jouw impact is, … al erg veel bereiken.
Tot slot moeten we wel beseffen dat er naast CO2 nog vele andere polluenten bestaan die aandacht vragen (loop maar eens rond op een koude winterdag, dan ruik je de uitstoot van de houtkachels) en dat de klimaatproblematiek een globaal probleem is. We moeten dus de hele wereld meekrijgen in de groene transitie. Dat zal misschien nog wel het moeilijkste zijn.