Thuis, groen huis: wetenschappelijke oplossingen om koolstof terug te dringen en (misschien) geld te besparen PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Thuis, groen huis: wetenschappelijke oplossingen om koolstof te verminderen en (misschien) geld te besparen

Nu de energierekeningen stijgen, zijn veel mensen geïnteresseerd in het afschaffen van de fossiele brandstoffen die momenteel worden gebruikt om de meeste Britse huizen te verwarmen. De vraag is hoe dit te realiseren, zoals Margaret Harris legt uit

(Met dank aan: Shutterstock/Douglas Baldan)

Diep onder de plavuizen van de middeleeuwse kerk van Bath Abbey maakt een modern wonder met een eeuwenoud tintje stilletjes zijn aanwezigheid voelbaar. De abdij werd voltooid in maart 2021 verwarmingssysteem combineert vloerverwarmingsbuizen met warmtewisselaars die zich zeven meter onder het oppervlak bevinden. Daar transporteert een afvoer die bijna 2000 jaar geleden is aangelegd dagelijks 1.1 miljoen liter water van 40 °C van een natuurlijke warmwaterbron naar een complex van oude Romeinse baden.

Door deze stroom warm water aan te boren, levert het systeem voldoende energie om niet alleen de abdij te verwarmen, maar ook een aangrenzende rij Georgische huisjes die als kantoren worden gebruikt. Geen wonder dat de rector van de abdij het prees als “een duurzame oplossing voor het verwarmen van onze prachtige historische kerk”.

Maar dat was niet alles. Toen er eenmaal pogingen waren ondernomen om de verwarming van de abdij koolstofarm te maken, zeiden ambtenaren in de £ 19.4 miljoen Bath Abbey Footprint-project richtten hun aandacht op de elektriciteit van het gebouw. Zoals de meeste kerken loopt de abdij van oost naar west, waardoor het dak een uitgebreid zuidelijk aspect krijgt. Op de noordelijke breedtegraden van Groot-Brittannië baden dergelijke daken het grootste deel van de dag in zonlicht, waardoor ze ideaal zijn voor fotovoltaïsche (PV) zonnepanelen. De kathedraal van Gloucester – een uur rijden ten noorden van Bath – heeft al geprofiteerd van deze gunstige oriëntatie en werd – in 2016 – de eerste grote oude kathedraal van Groot-Brittannië met zonnepanelen op het dak geïnstalleerd.

De zonnepanelen van de kathedraal van Gloucester

Om erachter te komen of een soortgelijke opzet geschikt zou kunnen zijn in Bath Abbey, werkte het Footprint-project samen met promovendi van de Universiteit van Bath. Centrum voor Doctoraatsopleiding (CDT) in nieuwe en duurzame fotovoltaïsche energie. In een haalbaarheidsstudie gepubliceerd in Energiewetenschap en techniek (2022 10 892), berekenden de studenten dat een goed ontworpen reeks PV-panelen 35.7% van de elektriciteit van de abdij zou kunnen leveren, plus 4.6% die terug aan het elektriciteitsnet zou kunnen worden verkocht op dagen dat er een overschot werd gegenereerd. De array zou zichzelf binnen ongeveer 13 jaar terugbetalen en een totale winst genereren van £139,000 ± £12,000 gedurende zijn levensduur van 25 jaar.

thuis waarheden

Het plaatsen van zonnepanelen op het dak van Bath Abbey blijft voorlopig slechts een idee. “Dit is een haalbare optie voor de toekomst – als de timing goed is”, zoals Footprint-projectdirecteur Nathan Ward het verwoordt. Maar voor veel mensen in Groot-Brittannië – zowel gewone huisbewoners als beheerders van beroemde gebouwen – begint de timing er inderdaad zeer urgent uit te zien. Gedreven door de Russische invasie van Oekraïne, de sterke mondiale vraag naar gas en diverse lokale factoren zijn de energieprijzen tot ongekende niveaus gestegen.

In prognoses die in augustus zijn vrijgegeven, zegt adviesbureau Cornwall Insight gerekend dat het gemiddelde Britse huishouden in januari 355 £2023 per maand aan energie zou kunnen uitgeven als de situatie niet zou veranderen. De energieprijsgarantie van de Britse overheid, kondigde in september, zorgde voor enige verlichting door de energierekeningen te subsidiëren. Toch is tussen oktober 2021 en oktober 2022 de maximale eenheidsprijs die energieleveranciers aan Britse huishoudens in rekening kunnen brengen aanzienlijk toegenomen, oplopend van 7p naar 10.3p per kilowattuur (kWh) voor gas en van 21p naar 34p per kWh voor elektriciteit.

Onderdeel van het nieuwe bodemwarmtepompsysteem van Bath Abbey

Bad natuurkundige Alison Walker, die directeur is van de CDT, zegt dat de paper van haar team destijds meer een hypothetisch voorstel om aan te tonen dat de abdij serieus bezig was met het verkleinen van haar ecologische voetafdruk. Nu zijn de energiekosten echter zo sterk gestegen dat als je je eigen stroom opwekt, het misschien een stuk goedkoper wordt en minder gevoelig voor schommelingen in de energieprijzen zoals we dit jaar hebben meegemaakt”, zegt ze.

Voor huishoudens die hun energierekening, hun CO10-voetafdruk of beide willen verlagen, behoren zonnepanelen tot de gemakkelijkste en goedkoopste manieren om dit te doen. Op silicium gebaseerde PV-panelen zijn een volwassen technologie; de ​​prijs ervan is de afgelopen tien jaar sterk gedaald en de installatie van een dakarray duurt slechts een paar dagen. Maar nu overheidssteun voor zonne-installaties niet langer beschikbaar is voor huishoudens, vormen de initiële kosten voor velen een barrière en hebben installateurs lange wachtlijsten.

Erger nog: zonnepanelen zijn niet voor alle woningen geschikt, zowel om technische redenen als vanwege hun uiterlijk. “In Groot-Brittannië zijn we ons zeer bewust van de esthetiek van gebouwen”, zegt Mike Muren, een natuurkundige aan de Loughborough University Centrum voor technologie voor hernieuwbare energiesystemen. “Er zijn een aantal gebouwen, vooral oude, waar mensen geen zonnepanelen op zouden plaatsen omdat ze er niet mooi uitzien of niet goed passen bij het algehele uiterlijk.” Gloucester Cathedral’s hoofd projecten Anne Cranston merkt op dat haar team moest bewijzen dat de panelen “zo ‘stealth’ mogelijk zouden zijn” voordat de planningsautoriteiten ze zouden accepteren.

Hoe dan ook, het plaatsen van een paar PV-panelen op het dak is op zichzelf zelden voldoende om huishoudens te bevrijden van hun afhankelijkheid van fossiele brandstoffen. Het is duidelijk dat de zon 's nachts niet schijnt, terwijl de gemiddelde directe normale zonnestraling – een maatstaf voor de energie van de zon per oppervlakte-eenheid – voor Noord-Europa niet meer dan een paar kWh/m bedraagt.2. Zelfs op de zonnigste winterdagen zal een typisch Brits PV-array op het dak daarom niet genoeg energie produceren om het huis eronder te verwarmen – zoals ik ontdekte toen ik in februari zonnepanelen op mijn eigen huis liet installeren (zie kader ‘Eén huis tegelijk ”).

Als zonnepanelen geen compleet antwoord zijn, moeten huisbewoners die hun afhankelijkheid van fossiele brandstoffen willen beëindigen (of op zijn minst verminderen) – en die de handige Romeinse warmwatervoorziening van Bath Abbey ontberen – andere oplossingen vinden. Eén optie is om de traditionele gasgestookte ketels af te schaffen en te vervangen door alternatieve verwarmingssystemen. Als onderdeel van de belofte van de Britse regering om tegen 2050 een netto nul-koolstofuitstoot te bereiken, zal het vanaf 2025 niet langer legaal zijn om gasboilers te installeren in nieuwbouwwoningen in Groot-Brittannië. Maar de pogingen om bestaande gebouwen te moderniseren verlopen langzaam. Dus hoe gaan we de Britse woningvoorraad ‘vergroenen’?

De warmte binnenhouden

Britse huizen verliezen gemiddeld tot drie keer sneller warmte dan huizen in andere Europese landen

De experts met wie ik voor dit artikel sprak waren het over één punt eens: alles zou veel makkelijker zijn als woningen beter geïsoleerd zouden zijn. “Echt, het antwoord is isolatie, isolatie, isolatie, want dat is simpelweg de beste manier om je energiekosten te verlagen”, zegt Walker. “Efficiëntie krijgt niet echt de aandacht die het zou moeten krijgen”, beaamt hij Zoë Robinson, hoogleraar duurzaamheid aan Keele University.

De cijfers zijn ontnuchterend. Een 2020 studies van het slimme verwarmingstechnologiebedrijf Tado° ontdekte dat Britse huizen gemiddeld tot drie keer sneller warmte verliezen dan huizen in andere Europese landen. Op basis van gegevens van 80,000 klanten uit heel Europa concludeerden analisten van Tado° dat een huis in Groot-Brittannië dat op een dag van 20 °C tot 0 °C wordt verwarmd, na vijf uur gemiddeld drie graden verliest als de verwarming is uitgeschakeld, vergeleken met slechts één graad voor een huis in Duitsland.

Deze slechte prestaties zijn deels te wijten aan de ouderdom van de Britse woningvoorraad. Maar Laurie Peter, een expert uit Bath op het gebied van het gebruik van zonne-energie om brandstoffen op te wekken, zegt dat het probleem zich ook uitstrekt tot nieuwere huizen. “Opeenvolgende regeringen hebben zich afgewend op het gebied van de regelgeving over het bouwen van huizen”, betoogt hij, eraan toevoegend dat dit zowel geldt voor de totale COXNUMX-voetafdruk van een huis als voor het energieverbruik ervan. "We zijn nog steeds min of meer waar we waren in de Victoriaanse tijd op het gebied van woningbouw en isolatie, wat eerlijk gezegd een schande is."

Door deze combinatie van oudere gebouwen en lakse regelgeving heeft de helft van de 28.5 miljoen huizen in Engeland dezelfde muurisolatie als Bath Abbey – dat wil zeggen: geen. Dubbele beglazing komt vaker voor, maar volgens de periode 2020–2021 Engelse huisvestingsenquête14% van de Engelse huizen heeft dit nog steeds niet. Erger nog, de retrofitpercentages zijn dat wel van een klif gevallen. In 2012 hadden zo'n 2.3 miljoen huizen nieuwe zolder-, spouwmuur- of massieve muurisolatie geïnstalleerd, maar dit aantal is gedaald tot minder dan 200,000 per jaar nadat de overheid een succesvol renovatieprogramma had vervangen door stimuleringsmaatregelen die minder effectief bleken.

Eén huis tegelijk

Ik woon in een huishouden met twee natuurkundigen, dus toen we onze gasboiler vervingen door een warmtepomp en zonnepanelen op ons dak installeerden, behandelden we de installatie natuurlijk als een wetenschappelijk experiment met resultaten die we in de loop van de tijd konden volgen. Zouden we minder energie verbruiken? En zou het enig verschil maken voor onze rekeningen?

Margaret Harris en haar warmtepomp

Ons Edwardiaanse bakstenen rijtjeshuis is relatief efficiënt voor zijn leeftijd, met dubbele beglazing en zolder- en spouwmuurisolatie. Toch vergde de overstap naar een warmtepomp voorbereiding. Na het meten van onze kamers en ramen berekenden de installateurs (een plaatselijk loodgietersbedrijf dat warmtepompen als nevenactiviteit levert) dat we een warmtepomp van 8 kW nodig zouden hebben, een nieuwe zeer efficiënte warmwatertank en langere, dubbelbrede radiatoren in elke kamer.

Door de sterke vraag hadden de installateurs een strak schema, dus toen ze ons medio januari een plek aanboden, accepteerden we dat, ook al betekende dit dat er twee weken lang geen verwarming zou zijn (dit zou moeilijker zijn geweest voor huishoudens met kleine kinderen of mensen met een handicap ). Door de grote vraag en problemen met de toeleveringsketen werd de installatie van zonnepanelen eveneens uitgesteld tot februari. Maar toen de renovatie eenmaal voltooid was, werkte het prachtig, zoals deze grafiek van het energieverbruik van het huis van januari 2021 tot augustus 2022 laat zien.

Grafiek die het energieverbruik weergeeft

De warmtepomp is op 19 januari in werking getreden. Gedurende de rest van de winter en tot in het vroege voorjaar bedroeg het gemiddelde dagelijkse energieverbruik van ons huis (blauwe lijn) ongeveer de helft van dat van dezelfde periode in 2021 (merk op dat de dataset van 2021 gebaseerd is op kwartaal- of tweemaandelijkse metingen, terwijl het verbruik vanaf februari 2022 en daarna werd wekelijks opgenomen). De op 3 februari geplaatste zonnepanelen hadden een kleiner effect, deels omdat door gebrek aan ruimte en budget voor batterijen een deel van de elektriciteit naar het elektriciteitsnet werd geëxporteerd (groene lijn) in plaats van in huis te worden gebruikt (roze lijn). Ook 's avonds, op bewolkte dagen en in periodes van grote vraag bleef het huis elektriciteit importeren (oranje lijn). Toch overtrof de gemiddelde dagelijkse productie van de panelen tegen het einde van de lente en de vroege zomer routinematig het gemiddelde dagelijkse gebruik van het huis – een bemoedigend resultaat.

De financiële voordelen zijn minder duidelijk. De Britse elektriciteit is afkomstig uit verschillende bronnen, waaronder hernieuwbare energiebronnen, gas, kernenergie en (zelden) steenkool, maar de elektriciteitsprijzen zijn gebonden aan de duurste bron (momenteel gas). De Britse elektriciteitsprijzen omvatten ook milieubelastingen die niet van toepassing zijn op gas, ondanks de hogere milieukosten van gas. Dus hoewel ons huis minder energie verbruikt, is de energie die het blijft importeren per eenheid aanzienlijk duurder dan gas. Het verkopen van elektriciteit uit zonnepanelen helpt, net als een subsidie ​​voor warmtepompen uit het (nu gesloten) Domestic Renewable Heat Incentive-programma van de Britse overheid, maar dit deel van het probleem gaat uiteindelijk over politiek, niet over natuurkunde.

Warmte pompen

Slechte isolatie zadelt huisbewoners niet alleen op met hogere energierekeningen en hogere COXNUMX-uitstoot, maar beperkt ook de mogelijkheden om de manier waarop huizen worden verwarmd te veranderen. De plannen van de Britse regering om een ​​netto-nul-koolstofuitstoot te bereiken zijn sterk afhankelijk van het klimaat vervanging van aardgasketels door warmtepompen, met een doelstelling van 19 miljoen warmtepompen in 2050, vergeleken met ongeveer 250,000 nu. Het is een strategie die in sommige opzichten zinvol is.

Warmtepompen werken volgens dezelfde principes als koelkasten, behalve dat ze warmte uit de lucht of de grond buiten halen om de binnenkant warmer te maken. En dankzij de wetten van de thermodynamica zijn ze opmerkelijk efficiënt: voor elke eenheid elektriciteit die ze opnemen, stoten ze 3 à 4 eenheden warmte uit (zie kader ‘Hoe warmtepompen werken’). De technologie is ook commercieel volwassen: grote fabrikanten als Mitsubishi Electric en Daikin produceren een reeks modellen.

Helaas gooien bepaalde aspecten van de huidige Britse energiestructuur roet in het eten. Zhibin Yu, een ingenieur aan de Universiteit van Glasgow, vat de situatie samen. “In Groot-Brittannië zijn de meeste van onze huizen aangesloten op een gasnet, dus onze centrale verwarmingssystemen zijn ontworpen voor boilers”, legt hij uit. Door water van 60, 70 of zelfs 80 °C te laten circuleren, kan een traditionele aardgasketel een huis warm houden (zij het tegen hoge kosten), zelfs als de radiatoren klein zijn en de muren en de zolder slecht geïsoleerd zijn.

De prestaties van een warmtepomp zijn daarentegen afhankelijk van het temperatuurverschil tussen de bron van de warmtepomp (zoals de buitenlucht) en de toevoer ervan (het water of de lucht die rond het verwarmingssysteem circuleert). Zoals Yu uitlegt: als de kloof groot is, zijn de prestaties laag. Om de hoogste energie-efficiëntie te bereiken, wil je idealiter dat je aanvoer tussen de 35 en 45 °C ligt.

Dat zou prima kunnen zijn voor vloerverwarmingssystemen zoals die in Bath Abbey worden gebruikt. Maar het warmteoverdrachtsoppervlak van radiatoren van standaardformaat is zelden groot genoeg om een ​​kamer warm te houden als er water omheen circuleert met een relatief lauwe temperatuur van 45 °C. Als gevolg hiervan kunnen de bewoners zich ongemakkelijk kil voelen – geen goed nieuws voor iemand die tijd en energie heeft besteed aan het uitbreken van zijn gasboiler en het installeren van een warmtepomp.

Grotere radiatoren en betere isolatie kunnen dit probleem oplossen – tegen een prijs. Volgens Yu kost een luchtwarmtepomp die krachtig genoeg is om een ​​typisch twee-onder-een-kaphuis te verwarmen doorgaans tussen de £3000 en £5000. Maar een volledige installatie, inclusief het achteraf aanbrengen van radiatoren, kan meer dan het dubbele kosten, waardoor het hele project wel vier tot vijf keer duurder wordt dan het installeren van een nieuwe ketel. “Dat is een uitdagende situatie”, besluit hij.

Hoe warmtepompen werken

Schema van een warmtepomp

In tegenstelling tot standaard elektrische verwarmingstoestellen, die werken door stroom door een weerstandsdraad te laten gaan, werken warmtepompen volgens dezelfde thermodynamische principes als koelkasten. In hun hart bevindt zich een werkvloeistof zoals difluormethaan, die verdampt bij een relatief lage temperatuur en druk. Hierdoor kan de vloeistof zelfs warmte opnemen van bronnen met lage temperaturen (Q(bron)) zoals bodem, water of de buitenlucht in de winter.

Nadat het warmte heeft geabsorbeerd, verandert de werkvloeistof in damp en gaat door een compressor, die de temperatuur verder verhoogt, en een condensor, die de warme damp onder hoge druk in een vloeistof verandert. De warmte die vrijkomt bij deze faseverandering (Qleveren) wordt vervolgens overgebracht naar een centraal verwarmingssysteem en vervolgens naar het gebouw via lucht die door kanalen wordt geblazen of water dat door radiatoren of vloerverwarmingsleidingen circuleert. Zodra de werkvloeistof het grootste deel van zijn warmte heeft vrijgegeven, wordt deze door een expansieventiel gestuurd, waardoor de druk (en dus de temperatuur) wordt verlaagd, zodat de cyclus opnieuw kan beginnen.

Het inzetten van waterstof

Een alternatief voor het vervangen van ketels door warmtepompen zou kunnen zijn om de brandstof van de ketels te vervangen door waterstof. In tegenstelling tot aardgas komt er bij de verbranding van waterstof geen koolstofdioxide vrij en kan het in principe op een milieuvriendelijke manier geproduceerd worden. Dit is de reden achter de onlangs voltooide HyDeploy project, waarbij enkele honderden Britse huizen een mengsel van aardgas en tot 20 volumeprocent waterstof verbrandden.

De pilotstudie was bedoeld om de overgang voor huisbewoners zo pijnloos mogelijk te maken. Gelukkig zijn moderne gasboilers ontworpen om tot 25% waterstof aan te kunnen, zodat er maar weinig huizen moesten worden aangepast. Beide fasen van de pilot vonden plaats in beperkte geografische gebieden (in de buurt van Keele University in Staffordshire en Winlaton in Noordoost-Engeland), waardoor het mogelijk werd om de aanvankelijke zorgen van bewoners over veiligheid en kosten individueel aan te pakken.

Robinson, die als sociaal wetenschapper bij Keele betrokken is bij HyDeploy, zegt dat haar onderzoeksgegevens tot nu toe wijzen op een hoge mate van publieke acceptatie. “Het merendeel van de mensen heeft er eigenlijk niet zo’n last van, vooral omdat ze met waterstofmengeling niets hoeven te doen”, zegt ze. “Het gebeurt gewoon.”

Dat zijn de goede punten. Hier zijn enkele van de nadelen. De Britse regelgeving beperkt de hoeveelheid waterstof in het gasnet over het algemeen tot minder dan 0.1%, dus het uitrollen van hogere fracties zou een beleidswijziging vereisen. Een ander probleem is dat waterstof veel minder dicht is dan methaan, wat betekent dat het bijmengen van 20% waterstof per volume (niet massa) de koolstofemissies met slechts 7% vermindert. Bovendien zou het verder vergroten van de waterstoffractie niet alleen nieuwe ketels vereisen, maar ook vervangende leidingen, omdat waterstof in hoge concentraties ervoor zorgt dat staal bros wordt.

Een ander probleem is dat het grootste deel van de 87 miljoen ton waterstof die de wereld jaarlijks produceert, afkomstig is van de herformulering van methaan door stoom, waardoor de technologie eerder ‘grijs’ dan ‘groen’ wordt. De belangrijkste groene manier om waterstof te produceren is het gebruik van elektriciteit uit hernieuwbare bronnen om water te splitsen in zuurstof en waterstof. Maar Peter, de expert op het gebied van zonnebrandstoffen bij Bath, zegt dat het lastig is om voldoende hernieuwbare elektriciteit te vinden om dit op grote schaal te doen. “Als je dat allemaal probeert op te wekken door middel van door zonne-energie gegenereerde elektrolyse, is dit een onmogelijke opgave”, zegt hij. “Het kan gewoon niet.”

Peter wijst erop dat ongeveer 40% van de waterstof in de wereld momenteel wordt gebruikt voor de productie van kunstmest, terwijl een groot deel van de rest naar olieraffinage gaat. Het is lastiger om beide industrieën koolstofvrij te maken dan het binnenlandse energieverbruik, en Peter stelt dat het verbranden van waterstof in huishoudens ook geen logistieke zin heeft. “Het opwekken van ‘groene’ waterstof door elektrolyse, het naar je toe sturen en vervolgens verbranden, is energie-inefficiënt vergeleken met het sturen van ‘groene’ elektriciteit naar je huis”, legt hij uit. “Ik zie zelf niet dat waterstof een grote speler wordt als het gaat om wat er in je huis gebeurt.”

Op de lange termijn is Robinson het ermee eens dat binnenlandse waterstof “geen zin heeft” in termen van efficiëntie. Ze wijst er echter op dat het installeren van alternatieve verwarmingssystemen tijd zal vergen. “Een van de problemen op dit moment is dat wanneer iemands ketel crasht, de reactie zal zijn om deze gewoon te vervangen door een andere ketel”, zegt ze. “Er is een tekort aan vaardigheden op het gebied van verwarmingsingenieurs en het advies dat mensen krijgen.”

Volgens Robinson zou waterstof als een ‘opstapje’ kunnen fungeren, waardoor de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen kan worden verminderd totdat warmtepompen goedkoper en gebruikelijker worden. “Het zou kunnen dat gemengde waterstof die markt creëert voor de productie van groene waterstof, en dat je dan ergens anders in het energiesysteem groene waterstof gaat gebruiken.” In dit opzicht ziet ze parallellen tussen groene waterstof en windenergie op zee, die duur was totdat landen en fabrikanten erin gingen investeren, waardoor er voldoende vraag ontstond om de prijzen omlaag te drijven.

Van verwarmingssystemen tot energiesystemen

Naast warmtepompen en waterstof kunnen nog enkele andere technologieën de weg effenen naar huizen met een lagere COXNUMX-uitstoot. Hoogefficiënte PV-panelen die kristallijn silicium en materialen gebruiken die bekend staan ​​als perovskieten in een tandemstructuur zullen in commerciële productie gaan volgend jaar, en Walker denkt dat ze een “serieuze impact” zullen hebben op de kosten van zonne-energie. Walls is eveneens enthousiast over het vooruitzicht om geïntegreerde zonnepanelen voor elektrische auto's te ontwikkelen en panelen die eruitzien als standaard dakpannen, om zo de esthetische bezwaren tegen zonne-energie te verminderen. “Van alle hernieuwbare energiebronnen heeft PV de beste kans om aantrekkelijk te zijn op residentieel niveau”, zegt hij.

Een ander gebied dat veel innovatie aantrekt, is energieopslag. Veel huishoudelijke zonne-energie-installaties bevatten al lithiumbatterijen voor als het bewolkt of donker is. Grootschalige opslag is ook mogelijk werkelijkheid wordenen ook de warmtepomptechnologie staat niet stil. In Glasgow heeft Yu een nieuwe, flexibele pomp met een warmteopslagapparaat tussen de condensor en het expansieventiel.

Zhibin Yu met een prototype warmtepomp

Dit apparaat neemt een deel van de warmte op die anders verloren zou gaan en stelt deze beschikbaar voor de werking van de warmtepomp. De hulpwarmte kan bijvoorbeeld worden gebruikt om de buitenunit van de warmtepomp te ontdooien, zoals regelmatig nodig is als de omgevingstemperatuur onder de 6 °C daalt. Over het geheel genomen denkt Yu dat een efficiëntieverbetering van 10% haalbaar is met zijn ontwerp, dat volgens hem “een groot verschil zou maken als je kijkt naar de terugverdientijd” voor het installeren van warmtepompen.

Dankzij de aanvullende warmteopslag in de cyclus zou de flexibele warmtepomp ook andere mogelijkheden openen, zoals het benutten van de warmte die we elke dag weggooien. “Als we bijvoorbeeld douchen,” merkt Yu op, “verwarmen we het water tot 70 of 80 graden, mengen het met koud water om de temperatuur op 35-40 te brengen, en dan verlaat het de douche op 20-30 graden. de warmte die daarin zit, wordt gewoon in de riolering weggegooid.”

Een betere aanpak zou kunnen zijn om onze huizen als geïntegreerde energiesystemen te beschouwen. “Je probeert eigenlijk de energiestromen in je huis, verwarming en koeling, te beheren”, zegt Yu. “Je hebt de koelkast nodig, je hebt de vriezer nodig, je hebt de boiler nodig, je hebt de airconditioning nodig – je gooit veel warmte weg en haalt vervolgens veel warmte uit de lucht. Waarom integreren we deze processen niet?”

Een precedent scheppen

Toen de planningsautoriteiten in 2016 besloten dat de kathedraal van Gloucester toch zonnepanelen op het dak mocht hebben, waarschuwden ze projectdirecteur Cranston dat het besluit geen precedent schiep voor andere historische gebouwen. Zes jaar later zegt Cranston dat “de zaken aanzienlijk zijn veranderd”, zowel bij de planningsautoriteit als binnen de Kerk van Engeland. “NetZero maakt duidelijk welke uitdaging ons allemaal te wachten staat”, zegt ze. “Erfgoedgebouwen moeten hun rol spelen.”

In Bath benadrukt Ward dat de weg nog steeds open is voor de abdij om dit voorbeeld te volgen. Het op Romeins geïnspireerde geothermische verwarmingssysteem van de kerk wordt, zegt hij, “zeer gezien als een eerste stap in de richting van een koolstofneutraliteit in Bath”, waarbij het stadsbestuur en natuurbeschermingsorganisaties graag naar aanvullende opties streven. Het Romeinse badencomplex van de stad installeert al een eigen versie van het verwarmingssysteem van de abdij, en Ward en zijn team willen graag zonnepanelen op het dak van hun kantoren plaatsen.

“Voor zover wij weten zijn er momenteel geen duurzame energieoplossingen in de stad, dus zijn we in eerste instantie in gesprek met de gemeente en andere belanghebbenden om te onderzoeken hoe snel we een systeem kunnen installeren”, zegt hij. “De hoop is dat we kunnen blijven samenwerken om de vooruitgang te versnellen.”

Tijdstempel:

Meer van Natuurkunde wereld