In Trondheim leveren bedrijven en instellingen elkaar onderling stroom (afb: Christina Benjaminsen/SINTEF)

Voor de overgang naar een groenere toekomst zullen we (snel) van de fossiele brandstoffen af (af wordt dat met de aankomende oliepresident in de VS wel een lastige opdracht. Onze energiebehoefte blijft stijgen, maar onderzoekers van de Noorse universiteit NTNU en de onderzoeksorganisatie SINTEF stellen dat daar een, veelal technologische, mouw aan te passen is.  Sommige oplossingen (?) zijn duur, andere gratis, stellen ze. Ze zouden nu al beschikbaar zijn. Niets doen gaat ons stevig opbreken. Een exposé.“Het gaat allemaal om wat het grote publiek doet en om de beslissingen die politici nemen”, zegt Edgar Hertwich, hoogleraar aan de afdeling Energie en Procestechniek van de Noorse Universiteit voor Wetenschap en Technologie (NTNU). Hij is lid van het nieuwe klimaatforum van de EU, dat begin dit jaar een rapport uitbracht over de gang naar de nuluitstoot in 2050 in de Unie. “De belangrijkste conclusie waar we toe kwamen was dat alle subsidiëring van de productie en het gebruik van fossiele energie moet worden gestopt.”
Er bestaat weinig twijfel over dat de planeet oververhit raakt, terwijl tegelijkertijd de vraag naar energie blijft toenemen. Er zijn nog steeds mensen die beweren dat het onmogelijk is om de knoop door te hakken. Anderen zijn van mening dat we verlagingen van onze levensstandaard moeten accepteren, maar, stelt Hertwich, er is een derde manier: “We kunnen slimme technologieën gebruiken die vlak voor onze neus zitten/staan: kant-en-klare technologieën die slechts een duwtje in de goede richting nodig hebben.”
In 2022 waren de emissies van de EU-landen ruim 30% lager dan in 1990. Vorig jaar zijn deze landen erin geslaagd die nog eens met 5% terug te dringen zonder enige vermindering van hun levensstandaard. Noorwegen heeft zijn uitstoot de afgelopen 30 jaar met slechts met 5% verminderd en het is nog steeds zo dat de helft van alle energie die in dit land wordt gebruikt, afkomstig is uit fossiele bronnen.
“Als we onze doelstellingen willen bereiken, zullen we nog eens 45% moeten bezuinigen en dit binnen de komende zes jaar moeten realiseren. In feite hebben we een wondermiddel nodig”, zegt Nils Røkke, van het Noorse wetenschapsinstituut SINTEF.
“De planeet lijdt al erg genoeg, maar er bestaan ​​oplossingen waar je misschien nog nooit van hebt gehoord en sommige daarvan wachten erop om gebruikt te worden.”

Minder energie verbruiken is iets wat we kunnen doen en dat letterlijk ook een verschil maakt. Een voordeel van het niet verspillen van warmte is dat de acties die we nodig hebben om dat te bereiken geen negatieve gevolgen hebben voor de natuurlijke hulpbronnen of de biodiversiteit. Verhoging van het rendement en/of de efficiëntie is dan een zeer handzame aanpak. Zo moeten gebouwen energiezuiniger worden en volgens de onderzoekers uiteindelijk zelfs energie opleveren. Beton is een grote klimaatbederver, maar volgens de onderzoekers prima te vervangen door klimaatvriendelijke varianten. Daarnaast zullen gebouwen langer in functie moeten blijven.
Milieu- en/of klimaatvriendelijk bouwen is iets duurder, maar de onderzoekers vinden dat het aan de overheid is om ontwikkelaars te overtuigen van waarde van die bouwmethodes. Zo zullen die kosten over een langere periode die die gebouwen moeten meegaan, kunnen worden ’terugverdiend’.,

Knelpunten stroomnet

Veel van de energie gaat verloren op weg naar de verbruiker. Tot 10% van alle elektriciteit die in Noorwegen wordt opgewekt, wordt verspild. Verliezen uit het distributienet nemen toe met de transmissieafstand. “Tegenwoordig heeft het distributienet zich ontwikkeld tot een energieknelpunt, maar we beschikken over de technologieën die het net flexibeler kunnen maken”, zegt Asgeir Tomasgard van de NTNU.
“We kunnen ook het elektriciteitsverbruik beheersen dat betrekking heeft op alles, van warmwatertanks tot het opladen van elektrische voertuigen, en door consumptiegewoonten aan te nemen die ons in staat stellen elektriciteit te gebruiken wanneer die het goedkoopst is”, zegt hij. De logica is heel eenvoudig. Wanneer we de piekbelasting in het distributienet verminderen, creëren we meer capaciteit.

“Het flexibel maken van het elektriciteitsnet hangt weer af van de elektriciteitsprijs”, zegt Tomasgard. “Als het geld bespaart door het aanzetten van de verwarming of het opladen van de auto een kwartier of zelfs een uur uit te stellen, dan zullen consumenten dat doen”, zegt hij.
We moeten bedrijven en anderen ook de mogelijkheid geven om stroom met elkaar te verhandelen. Dit kan eenvoudig worden gedaan door een flexibele elektriciteitsmarkt tot stand te brengen die grote consumenten in staat stelt toegang te krijgen tot elektriciteit wanneer de capaciteit onder de grootste druk staat. Het goede nieuws is dat het eerste systeem ter wereld waarbij overtollige elektriciteit tussen gebouwen wordt verhandeld, in gebruik is genomen: in Trondheim in Noorwegen.

In Brattøra in Trondheim, dicht bij de hogesnelheidsterminal, staan ​​enkele grote gebouwen die zijn gaan samenwerken. Ze wekken allemaal meer elektriciteit op dan ze verbruiken. Het Clarion Hotel, met uitzicht over de fjord naar het eiland Munkholmen, staat pal naast de Pirbadet-zwembaden. Het Powerhouse-gebouw siert de overkant van de straat. Het gaat om een ​​modern, energiepositief gebouw, met een gevel die geheel bedekt is met zonnepanelen. Net naast de deur ligt de campus van de BI Business School.
De overtollige elektriciteit uit deze gebouwen wordt opgeslagen in enorme batterijen die andere gebouwen in de omgeving kunnen kopen wanneer ze die nodig hebben. Dat zijn het Rockheim Museum, een omgebouwd pakhuis dat nu eigendom is van het bedrijf Trondheim kjøle-og Fryselager en de verwarmde voetgangersbrug die Brattøra verbindt met het centrum van de stad.
Elektrische bussen kunnen ook opladen met dezelfde enorme batterijen die tussen de gebouwen in Brattøra zijn geïnstalleerd.

In Sluppen, in het zuiden van de stad, zijn ontwikkelaars bezig met de bouw van een gecombineerd woon- en industriecomplex, eveneens uitgerust met ‘slimme’ energiesystemen. De programma’s in Brattøra en Sluppen zijn mogelijk gemaakt door financiering uit het EU-project ‘+CityxChange’.
De onderzoekers zijn ervan overtuigd dat steden een een veel grotere rol kunnen spelen in de overgang naar een groenere toekomst dan ze nu spelen. “In veel Europese steden is het kopen en delen van energie tussen gemeenschapppen al standaardpraktijk”, stelt projectleider Annemie Wyckmans.

Warmteverspilling

In Noorwegen wordt veel warmte(=energie) verspild en dat is elders niet anders. Zo wordt in dat land een kwart van de stroom verbruikt door de procesindustrie, waarbij vaak gewerkt wordt met hoge temperaturen. Volgens SINTEF is de Noorse procesindustrie verantwoordelijk voor de verspilling van 20 terawattuur (tera = 10¹²), ongeveer even groot als de behoefte van de Noorse huishoudens.

De helft van de energie voor huishoudens is bedoeld voor warmteregulering (koken, baden en vooral verwarming en koeling). Dan zou het verdelen van de verspilde warmte de energiebehoefte een stuk kunnen verlagen, is het idee. Daar praten we natuurlijk over warmtenetten, maar de aanleg daarvan zorgt, in ieder geval in Nederland, voor veel problemen, ook financiële.
Onderzoekers van SINTEF en NTNU zijn al enige tijd bezig met het ontwikkelen van warmtepompen om die overschotwarmte te kunnen gebruiken. Dan gaat het overigens niet over huishoudens maar over industrieel gebruik om de temperatuur te verhogen van 90°C tot zo’n 145°C.
Een voorbeeld van zo’n warmtepomp is de Osenbruck 4.0 die is geïnstalleerd in de kelder van het SINTEF-gebouw in Trondheim. Dat is het tastbare resultaat van Noorse samenwerking en het EU-project ENOUGH (genoeg). De warmtepomp gebruikt geen olie(producten) maar water en ammoniak voor zijn activiteiten. De warmtepomp is bedoeld voor (diep)koeling voor de opslag van, onder meer, voeding.

Een nulenergiegebouw van het SINTEF-lab ZEB (afb: ZEB)

De onderzoekers denken dat het goed mogelijk is het energieverbruik voor gebouwen te halveren. Dat maakt veel windparken onnodig. In Noorwegen zou dat dan om de capaciteit veertig windparken van de omvang van die in Storheia in Fosen in Trøndelag.In 2030 zouden dat 13 TWu kunnen schelen, stellen de onderzoekers, het vermogen van duizend windturbines.

Energiebesparing

Ooit heeft de, inmiddels gepensioneerde, hoogleraar Wim Turkenburg gezegd dat energiebesparing de grootste energiebron is. Dat levert al gauw geld op en dat is toch iets waar mensen op tippelen. “De voordeligste investering is de isolatie van de zolder in combinatie met warmtepompen”, zegt Lars Gullbrekken van SINTEF.
Volgens hem is het altijd slimmer milieuvriendelijker om gebouwen energiezuiniger te maken dan om ze af te breken om nieuwe neer te zetten, maar als we dan toch afbreken dan moeten we oude materiaal hergebruiken en zo milieuvriendelijk te bouwen, uiteraard met inbegrip van de materialen.
Opmerkelijk is dat de onderzoekers voorstander zijn van het afvangen en opslaan van broeikasgassen. Volgens Nils Røkke van SINTEF redden we het niet zonder. “Het is absoluut onmogelijk om alle energiebehoeftes te elektrificeren”, stelt hij en dus zouden we wel kooldioxideopslag moeten omarmen, is zijn redenering. Ook het VN-klimaatforum zou inmiddels zijn goedkeuring aan die oplossing hebben gegeven. Noorwegen zou voldoende capaciteit hebben om veel kooldioxide op te slaan. Dat bomen redelijk effectieve kooldioxideafvangers zijn lijkt hij even vergeten te zijn. Koolstofafvang met behulp van techniek is duur en zet weinig zoden aan de dijk anders dan het (verstandig) bijplanten van bomen.

Windenergie is winstgevend en efficiënt. De technologie is bekend en klaar breed toegepast te worden, stellen de onderzoekers. Dat heeft in ieder geval op land nogal wat voeten in de aarde door de groeiende protesten van omwoners van geplande windparken. In de toekomst zullen windparken op zee worden geïnstalleerd, denken de onderzoekers dan ook.
Dat is tenminste wat Noorse politici geloven.
In Noorwegen is het huidige doel om concessies te verlenen voor de bouw van 30 gigawatt aan zeewindvermogen tegen 2040. Wanneer deze infrastructuur voltooid is, zal het land jaarlijks ongeveer 150 TWh energie opwekken. Ter vergelijking: volgens cijfers van het Noorse Bureau voor de Statistiek verbruikte het hele land in 2021 ongeveer 140 TWh.

Waterkracht

Waterkracht voorziet momenteel in 87% van de Noorse stroombehoefte en is verantwoordelijk voor ongeveer de helft van al het energieverbruik. Het kan dan misschien een beetje vreemd lijken dat sommige Noren vinden dat we nog meer uit deze hulpbron moeten halen. Daarbij gaat het om het oppompen van water bij wijze van energieopslag als er weinig vraag naar energie is. Voordeel daarvan is dat die enrgie kan gebruikt worden als er behoefte aan is.
Ole Gunnar Dahlhaug, die werkt bij het waterkrachtlab van de NTNU: “Als we zeggen dat we de opbrengst van een waterkrachtcentrale willen verdubbelen, heeft dat helemaal niets met energie te maken”, zegt hij. “Het gaat erom dat we grotere turbines hebben waarmee we voldoende vermogen kunnen genereren op dagen dat het niet waait. Het is een feit dat waterkrachtreservoirs de minst dure batterijen ter wereld zijn. Als Noorwegen zeewindenergie wil ontwikkelen om aan de doelstellingen van de huidige regering te voldoen, zullen onze waterkrachtcentrales hogere niveaus moeten bieden.”

Ook zonne-energie kan winstgevend zijn, zelfs zo ver naar het noorden als in Noorwegen. Zonnecellen zijn relatief goedkoop te produceren en niemand bemant de barricades om te protesteren tegen het gebruik ervan. Bovendien creëert hun productie groene banen. “Over een paar decennia zal zonne-energie, in combinatie met windenergie, de belangrijkste motor van de mondiale energieproductie worden”, zegt Steve Völler, elektrotechnisch ingenieur bij NTNU die al vele jaren werkt met zonne-energie en energieopslag.
“We hebben het over een oneindige hulpbron”, zegt hij. “Zonnecellen zijn eenvoudig in gebruik en hebben een lange levensduur van twintig tot veertig jaar zonder groot verlies aan efficiëntie. Ze vergen vrijwel geen onderhoud en kunnen op alle soorten daken, gevels en andere infrastructuur worden geïnstalleerd.”
Zonnecellen kunnen ook worden geïntegreerd in dakpannen en gevelmaterialen en zijn volledig recyclebaar. Dat bespaart zowel materiaal- als productiekosten en biedt consumenten een veel lagere elektrarekening.

Overproductie

Wat nou als de zon schijnt en de wind waait. Dan hebben we een oplossing in de vorm van wat een zeecontainer lijkt, roepen de ingenieurs. Er lopen leidingen in en uit het apparaat dat in een SINTEF-lab staat. De leidingen vervoeren warm water. Deze ‘container’ maakt het mogelijk om energie op te slaan op warme, zonnige of winderige dagen en deze te onttrekken voor verwarming als het weer kouder wordt. De technologie achter het systeem is gebaseerd op zogenaamde ‘faseveranderingsmaterialen’ in combinatie met warmtepompen. Die materialen hebben allemaal gemeen dat ze een smeltpunt boven de nul hebben.
In feite kan de warmtebron van alles zijn, zoals afvalwarmte van een fabriek of overtollige energie van een windturbine.
Het systeem is niet geschikt voor particuliere huishoudens omdat het veel ruimte in beslag neemt, maar is wel ideaal voor bedrijfs- en kantoorgebouwen, stellen de onderzoekers. De SINTEF-onderzoekers die met het idee kwamen, hebben een bedrijf opgericht genaamd Cardesian en hebben plannen om de technologie op commerciële basis uit te brengen.
De onderzoekers hebben veel vertrouwen in waterstof, maar dat blijft toch een problematische ontwikkeling. Het produceren kost veel energie en ook het gebruik van waterstof brengt veiligheidsrisico’s met zich mee.

Kleiner wonen minder rijden

Gelukkig hebben de onderzoekers ook oog voor het gedrag van de particuliere verbruiker. Hertwich vindt dat we kleiner moeten gaan wonen en minder moeten gaan rijden. “Hoe groter het huis hoe minder milieuvriendelijk. Wonen in een flatgebouw kost eigenlijk maar de helft van het materiaalverbruik in een standaardwoning. Je verbruikt ook veel minder elektriciteit”, zegt hij. “Als je in een dichtbevolkt en bebouwd gebied woont, is de kans veel groter dat je een fiets hebt, of dat je loopt of gebruik maakt van het openbaar vervoer. Dat is ook beter voor je gezondheid.”

De onderzoekers vinden ook dat we meer uit de zee moeten halen. Zo zou de teelt van de zeewiersoorten kan dus kunnen bijdragen aan het verlagen van het CO₂-niveau in de atmosfeer. Dat zeewier zou onder meer als bron voor biokool kunnen dienen. Kortom, de mogelijkheden zijn er, we zullen alleen wel de hand aan de ploeg moeten slaan willen we (wij mensen) een ontwrichtende klimaatverandering voorkomen.

Bron: Alpha Galileo