Intelligente WarmteProductie

Aanleiding

De energietransitie in de gebouwde omgeving in Nederland omvat een aantal cruciale maatschappelijke en innovatieopgaven:

1. Nederland wil “van het gas af”, hetgeen een grote uitrol van duurzame energie vereist. Op de kortere termijn is de ambitie reeds scherp: in 2030 dienen circa 1,5 miljoen woningen en 15% van de utiliteitsgebouwen aardgasvrij en duurzaam te worden verwarmd.
2. Versnelling van de energietransitie. De tijd om aardgasvrij te worden is kort. Met de huidige, beperkte bouwcapaciteit betekent dat vooral ook het zoeken naar snel op te schalen, geïndustrialiseerde en gestandaardiseerde oplossingen.
3. Nadrukkelijk moet naar oplossingen in duurzame warmte worden gezocht, naast de full-electric oplossingen. Recente studies (onder andere Berenschot 2019, Winst 2020) onderstrepen bovendien dat de duurzame warmte route veelal een goedkopere route is dan die van full-electric.

Doelstelling

Doel van het project is een kosteneffectieve en flexibele 'mass-customizable' (grootschalig maatwerk) prefab 'warmtepomp–warmteschil-warmtebatterij' renovatieoplossing voor gasvrije, duurzame verwarming én koeling van seriematige grondgebonden woningen.

Beoogde reductie van energieverbruik uit het elektriciteitsnet is minimaal 60% ten opzichte van eenzelfde use-case met luchtwarmtepomp, zonder afbreuk te doen aan comfort. Ons project integreert 2 internationale doorbraaktechnologieën - een warmtegevel en een warmtebatterij - met bestaande warmtepomptechnologie in een nieuw prefab concept met een geactiveerde woningschil.

• De warmtegevel is een innovatieve, esthetisch veelzijdige zonthermische gevelcollector, die effectief zonne-energie oogst bij lage buitentemperaturen. Deze doorbraakinnovatie ontsluit het pad naar de gevel als duurzame energieleverancier.
• De warmtebatterij is de eerste volledig verliesvrije warmteopslag, 10 x goedkoper dan elektrische opslag en veel compacter dan water of PCM's. Deze warmtebatterij beantwoordt aan de innovatieopgave van MMIP4.3, Slimme Compacte Warmtebatterij en de daar beoogde KPI's.

Korte omschrijving

De activiteiten omvatten doorontwikkeling van beide doorbraaktechnologieën, integratie in een totaal renovatieconcept en volledige validatie van het eerste prototype in een testomgeving, inclusief mogelijke gebruikers. Een iteratieve benadering van ontwerp, productie, test en validatie is daarbij de leidraad.

Doorontwikkeling

1. De warmtegevel ontwikkeling richt zich op de esthetiek en het productieproces, door Emergo, AkzoNobel, Aldowa Green en TNO.
2. De warmtebatterij ontwikkeling door Cellcius BV, TBRM, TNO en de TU/e legt de nadruk op optimalisatie met componentverbetering.

Integratie

Zwaartepunt ligt op de ontwikkeling van soft/hardware voor communicatie en regeling tussen de warmteschil, warmtebatterij en warmtepomp. Hier worden ook eindgebruikers betrokken.

Validatie

Primair van de losse componenten, binnen (MEC-lab) en buiten (SolarBEAT). Secundair met een integrale test van de componenten, inclusief communicatie en regeling in de SolarBEAT omgeving. De Gemeente Eindhoven zal tevens de eerste validatie in reële condities in haar netwerk verzorgen.

Resultaat

Resultaat is een gevalideerde, geïntegreerde prefab renovatieoplossing van warmtewinning en koeling in de woningschil met warmteopslag en warmtepomp. Dit geïntegreerde concept omvat:

• Een geïntegreerde prefab woningschil, vervaardigd volgens de principes van mass-customization, flexibiliteit in esthetiek, goedkoop en bestaande uit prefab bouwelementen voor dak/gevelrenovatie van de seriematige woningbouw.
• Een warmtebatterij, die stabiel warmte of koude levert op momenten van schaarste aan duurzame energie, optimaal compact is en past in de beperkte woningruimte, en ook bij lage temperaturen nog geladen kan worden, waardoor het rendement van het gehele concept sterk verbetert.
• Optimale communicatie en regeling (soft/hardware) van deze componenten met een geoptimaliseerde warmtepomp, zodat de uitrol door installateurs, architecten, ontwikkelaars en beleidsbepalers wordt gefaciliteerd.

Het project levert een geïntegreerd en gevalideerd prototype op tijdens de looptijd. De verdere route naar marktintroductie wordt verkend en uitgewerkt.