Hernieuwbare energie en het slimme huis zijn als het ware voor elkaar geschapen. De onderlinge relatie is inmiddels ook bi-directioneel geworden. We nemen met het smarthome energie niet alleen af maar besturen het ook en leveren stroom terug. Daarnaast spelen uiteraard groene energie, duurzaamheid en de drie P’s ‘People, Planet en Profit’ een belangrijke rol. Er zijn mogelijkheden te over: zonnepanelen, windturbines, huisaccu’s, waterraden, elektrische auto’s, zonneboilers en andere opslagsystemen voor opgewarmde vloeistof. Los in te zetten, maar zeker ook bruikbaar in een gecombineerd slim energieplan.
Oog voor het klimaat en hoge energieprijzen nopen tot het slim omgaan met energie in het smarthome en kantoor. Bij het opwekken van energie gaat het voornamelijk om zonne-energie en windkracht en in mindere mate om waterverval en warmtepompen. Voor de opslag van opgewekte stroom komen de losse grote lithiumaccu’s en die van de elektrische auto in het vizier. Het op- en rondpompen van (verwarmd) water is eveneens mogelijk.
Zonnepanelen
De meeste aandacht voor het energie opwekken gaat uit naar zonnepanelen. Die werken zo’n tien maanden van het jaar optimaal, passen op het dak, maken geen lawaai en verdienen zich redelijk snel terug. Het dak dient uiteraard wel geschikt te zijn voor zonnepanelen. Voldoende ruimte en een gunstige lichtval, liefst op de zuidkant. Dakkapellen, grote bomen e.d. kunnen de opbrengst reduceren. ’s Nachts en bedekt met sneeuw werken de zonnepanelen uiteraard niet.
De geproduceerde stroom wordt direct geconsumeerd, teruggeven aan het netwerk (salderen) of in een of andere vorm opgeslagen. In de praktijk een slimme samenwerking tussen de omvormer met software, de intelligente elektriciteitsmeter, aangesloten apparaten en het stroomnetwerk van de desbetreffende beheerder.
Hoeveel zonnepanelen je nu feitelijk nodig hebt hangt van meerdere factoren af. Een doorsnee gezin kan met tien tot twaalf doorsneepanelen volstaan. Bij een elektrische auto worden dat er al snel vier extra. Op het moment van schrijven beter iets te ruim dan straks tekort. Aan de horizon dreigt wel het niet kunnen aansluiten door overbelasting van het lokale stroomnetwerk. Een ander probleem vormt later uitbreiden. Dat kan wel maar er kunnen flinke kosten bijkomen voor extra circuitjes en montagewerk!
Het is verstandig om de stroomproductie en teruglevering goed softwarematig in de gaten te houden. Dat kan met behulp van apps en op de computer of tablet. Daar zie je of alles wel naar behoren werkt, er geen onverwachte dips optreden en hoeveel er zelf verbruikt en terug aan het stroomnetwerk gegeven wordt. De gegevens bewaren voor het geval er iets bij de provider mis gaat!
Slim beheer laat zien op welke momenten apparaten veel stroom verbruiken, je het beste de auto of huisaccu kunt opladen en/of de omvormer wel alles terug levert. N.B.: Bij overcapaciteit kunnen omvormers minder stroom aan het netwerk terug gaan leveren om dit te ontzien. Weg winst en het terugverdienen van de gedane investering!
Andere welkome softwaremeldingen zijn die van de inkomsten per dag, bespaarde hoeveelheid CO2-uitstoot, geredde bomen en overzichten (week, maand, jaar).
Oplaadbaar
Het toepassen van oplaadbare buitenlampen, draadloze WiFi verbindingen, bewakingscamera’s, audio-, computer en andere apparatuur scheelt op stroomverbruik. Ook beter dan vervuilende batterijen. In de tuin komen verder oplaadbare fonteintjes en bewateringssystemen van pas. Voor robotmaaiers en elektrisch tuingereedschap zijn solaraccu’s dikwijls te zwak. Een categorie apart vormt de solar charger voor draagbare apparatuur. Laadt in de tuin of achter het glas al uw gadgets op.
Windmolens
Windmolens of windturbines worden op grote schaal ingezet voor het opwekken van groene stroom. Dat kan ook thuis in de tuin, op de schuur of op het dak. De opbrengst voor thuis en kleinere daktoepassingen valt ten opzichte van de grote wiekenturbines in het veld regelmatig tegen. Een voordeel is dat het ’s nachts vaak ook waait en dan liggen de zonnepanelen stil.
Voor het plaatsen van een wat grotere (geen speelgoedmodel) in de eigen tuin of op het dak. Is een omgevingsvergunning nodig. Past de windturbine wel in het straat- of landschapsbeeld? Daarnaast maken windturbines lawaai. Niet zoveel als hun grote broers in het veld maar toch kunnen er buren gaan klagen. Een kleine windmolen kost tegenwoordig tussen de € 600 en € 1.000. Bijvoorbeeld de Tesup Atlas. Daar komen dan nog de installatiekosten, een omvormer en slimme (laad)verdeelschakelaar bij. De energieopbrengst varieert bij dergelijke modellen van 0,5 tot 2 kW. Daar kan je geen huishouden van energie mee voorzien. Wel leuk aanvullend. De terugverdientijd is doorgaans meer dan tien jaar.
Er zijn meerdere typen windturbines voor thuis en op het kantoordak. Klassiek is een model met een horizontale as. Daarbij draaien de wieken net als bij de grotere exemplaren staand rond. De grootte van dergelijke horizontale turbines varieert in de praktijk van twee tot vijftien meter. Tevens zijn er aardige combinaties van kleine windmolentjes annex windvaan. Die draait makkelijk mee met de windrichting. De turbines met verticale as, het type Darrieus, draait eveneens mee met de windrichting. In plaats van de traditionele wieken gebruikt het Darrieus-type meer schoepvormige rotorbladen. Dergelijke molens kunnen op hoge snelheid draaien en relatief veel energie opwekken. Daardoor maken ze wel meer lawaai.
Bij het model Savonius gaat het om bolvormige rotorbladen. Men spreekt wel eens van ‘wokkelturbines’. Zij maken minder herrie, waaien met alle winden mee en leveren behoorlijk wat stroom. N.B.: Windmolens moet je bij storm ook kunnen stilzetten. Anders draaien ze in de soep!
Het bedrijf Vortex levert windturbines zonder wieken. Deze bladeless windturbines werken met zuilen (vanaf 12 meter) die in de wind oscilleren. Daarbij wekken zij geruisloos intern energie op.
Waterverval of -druk
Het gebruik van watermolens en waterraden is ook in Nederland mogelijk. Overal waar water van boven op een rad valt of het rad in een stroming staat valt er een dynamo aan te drijven. Er zijn in Nederland nog altijd historische watermolens in bedrijf.
Voor thuis komt een watermolen in aanmerking als er een beekje met stromend water, wisselende getijden of een vorm van waterverval (hoogteverschil) aanwezig is. Door vernauwing van de stroom valt de waterdruk op het rad behoorlijk op te voeren.
Volgens installateur gratia-hydro heeft een modern waterrad een rendement dat tussen de 65 en 85% ligt. Voor berekening van het potentiële vermogen van een locatie zijn het type waterrad, het debiet (de hoeveelheid water per seconde) en de valhoogte bepalend. De tandwielkast, de generator en een eventuele inverter hebben alle een hoog rendement. Uiteindelijk komt de totale installatie op een rendement tussen de 60 en 80%. Vergelijk dit met wind en zon en het is duidelijk dat waterkracht een hoge opbrengst heeft!
Hoewel niet goedkoop (reken op € 7.000,- per geïnstalleerde kilowatt) presteert een moderne watermolen algauw 7.000 draaiuren per jaar en gaat 30 tot 100 jaar mee.
Voor de tuin zijn leuke kleinschalige watermolentjes leverbaar Bijvoorbeeld in combinatie met een hoger geplaatste regenton of dakafvoer.
Opslaan in accu’s
Al snel produceer je meer stroom dan er zelf direct gebruikt wordt. Deze surplusstroom valt direct terug te leveren aan het stroomnet (je wordt ondernemer met BTW retour) of opslaan. Bij overbelasting van het stroomnetwerk voorkomt het opslaan van de opgewekte energie dat deze verloren gaat. Omvormers sluiten namelijk bij een overbelast stroomnetwerk het terugleveren op een lager pitje of uit. Weg winst bij een overdaad aan zon.
Het installeren van een door zonne-energie op te laden huisaccu heeft twee voordelen:
1. Je slaat het teveel aan geproduceerde stroom zelf op.
2. Je bent minder afhankelijk van de energieleverancier als er minder zon is en ’s nachts of in geval van stroomuitval. Dat is zowel duurzaam als financieel aantrekkelijk. N.B.: Mogelijk wordt de salderingsregeling in 2023 teruggedraaid en dan wordt het zelf bezitten van huisaccu’s nog aantrekkelijker. Praktisch gezien ligt het maximaal haalbare eigen verbruik op 60 – 80%. Ten minste als alles klopt. Gedrag, opwekken, opslag en verbruik in balans. Overdag wassen, vaatwasser etc. Zoveel mogelijk overdag energie gebruiken waardoor je in de avond minder energie nodig hebt.
Als huisaccu komt niet alleen een tamelijk prijzige LithiumIon-model in aanmerking. Loodaccu’s zijn een stuk goedkoper en gaan tot wel zeven jaar mee. Nieuwere versies van NikkelMetaalHydride(NiMH) zijn eveneens goedkoper en geschikt. Dan nog enkele alternatieven in de vorm zoutwater- en flowaccu’s. Zoals eerder gezegd is het tevens mogelijk om water omhoog te pompen en later weer over een waterrad of schoep naar beneden te laten stromen.
De meeste aandacht in de pers gaat echter uit naar LithiumIon net als bij elektrische auto’s. Weliswaar duur en zonder de juiste voorzorgen brandgevaarlijk maar wel met een behoorlijk hoge opslagcapaciteit. Bijvoorbeeld geeft de Tesla Powerwall accu met een vermogen van 7 en 10 kWh een huishouden voldoende opslagcapaciteit om volledig of the grid te leven. De accu heeft ongeveer de afmetingen van een standaard huisboiler. Een slimm regelapparaat stuurt de opslag, het eigen verbruik bij op dat moment draaiende apparaten en de teruglevering aan. Zie over het terugleveren van energie uit de accu van e-auto’s het aparte hoofdstukje.
Goedkoper en portable is het LithiumIon Goal Zero Yeti 1500X Portable Power Station. De interessante specificaties zijn onder andere de grote capaciteit (1516 Wh), gecombineerd met een compact design (387 x 259 x 263 mm) en een WiFi functie, waarbij de Yeti eenvoudig via de WiFi-router op afstand bediend kan worden met de Goal Zero Yeti-app. Schakel poorten in of uit, controleer batterijniveaus en werk zelfs de firmware van de Yeti bij met het door u gekozen apparaat. Samen met een batterijcapaciteit van 1516 Wh en een vermogen tot 2000 Watt (3500 Watt piekbelasting) kan je hiermee verschillende apparaten voorzien van energie. Bijvoorbeeld verlichting, elektrische (camping) kookplaten, koelboxen en kleine koelkasten, elektrisch gereedschap, laptops, smartphones etc. De Goal Zero Yeti 1500X heeft verschillende outputs, van USB-A, USB-C PD (60 Watt), 12 Volt (120 Watt regulated) tot 230 Volt AC. Het is mogelijk om de verschillende outputs tegelijkertijd te gebruiken.
Andere bekende merken van thuisaccu’s zijn LG Chem RESU batterij, de Enphase AC-batterij, de ABB React batterij, BYD, Greenrock, Pylontech en Growatt Powerbanks zijn er tegenwoordig al met een vermogen van 26.000 mAh. Daarmee kan je circa vier smartphones opladen. De prijzen starten bij drie tientjes. Een investering op de wat langere duur doch mooi meegenomen.
De elektrische auto
De accu van een geheel elektrische auto met een bereik van 400 – 500 km kan een normaal huishouden enige dagen van stroom voorzien. Een toenemend aantal e-auto’s bieden de mogelijkheid van opladen en weer terugleveren. Gebruik je de e-auto niet ’s nachts en is deze volgende dag niet direct of helemaal niet nodig dan vormt dit een interessante oplossing.
De plug-in hybride heeft een aanmerkelijk kleinere accu maar kan best voordelig en duurzaam inspringen bij het smart powerhouse. Dat vereist wel een goede capaciteitsplanning!
Vehicle-to-grid heeft naast een geschikt model elektrische auto ook een slimme bi-directionele laadpaal nodig. De stroom moet op het juiste moment gelijk weer terug naar wissel en dat vereist een smartomvormer. Wie slim is kan in tijden van overvloed voordelig (tot gratis aan toe) stroom inkopen en behalve oprijden ook later weer terug leveren.
Zonneboiler
Het opslaan van gevangen zonnewarmte in water (al of niet met extra warmte vasthoudende middelen) is een prima manier om energie op te wekken. Dat kan op verschillende manieren in de vorm van een zonneboiler op het dak en watertanks (buffervat) eveneens op het dak, in de muur of onder/in de vloer. De investering kan zichzelf al in twee jaar terugverdienen. Warmte is doorgaans immers 80% van de energierekening.
De werking van een zonneboiler is als volgt: de zonnecollector op het dak vangt het zonlicht op. Het geabsorbeerde zonlicht wordt omgezet in warmte. In de zonnecollector zit een vloeistof die kan opwarmen tot wel 90 graden Celsius. Deze warme vloeistof wordt via een buizensysteem doorgestuurd naar een met leidingwater gevuld voorraadvat. Het vloeistof warmt het leidingwater op en wanneer de vloeistof afgekoeld is, wordt het weer naar de zonnecollector gepompt om opnieuw op te warmen. Het voorraadvat houdt ondertussen het leidingwater warm, tot wanneer u het wilt gebruiken. Het water wordt verwarmd tot minstens 60 graden Celsius. Wanneer er niet genoeg zonlicht beschikbaar is om het water tot deze temperatuur te verwarmen, komt de naverwarmer aan bod. In veel gevallen kan de cv-ketel dienen als naverwarmer, mits deze voorzien is van een Gaskeur NZ-label.
Warmtepomp
Een warmtepomp werkt als een omgekeerde koelkast of een airco. Het apparaat gebruikt buitenlucht, ventilatielucht of bodemwarmte om het huis mee te verwarmen. Het vloeibare opslag & distributiemedium is een koudemiddel. Dit koudemiddel haalt de warmte uit de lucht of bodem en wordt vervolgens naar een hogere temperatuur gebracht. Met deze warmte wordt de woning verwarmd, bijvoorbeeld via vloerverwarming of radiatoren. Een warmtepomp heeft slechts een kleine hoeveelheid elektriciteit nodig.
Inherent aan het warmte opnemen is de opslag van energie. Die warmte uit het reservoir geef je in koudere periode weer terug aan het slimme huis of kantoor. In combinatie met zonnepanelen en slim beheer kan de warmtepomp voordeliger zijn dan menigeen denkt. Je verdient jouw investering doorgaans terug in zeven tot negen jaar. Een goede isolatie van het pand is essentieel!
Alternatieven
Er zijn nog tal van andere energiebronnen voor het smart powerhome. Wij pakken er enkele uit. Wel heel bijzonder is een windboom. Die oogt als een echte boom maar in de blaadjes zitten miniturbines die stroom opwekken. Helaas veel te duur…
Thermische energie uit oppervlaktewater kan bijvoorbeeld door middel van speciale TEO-damwanden. Ook op kleinere schaal met een soort warmtepompsysteem. Warmtekoppelaars die uit de aandrijving van verwarmingssystemen (zuigmotor) weer energie halen.
Tesla heeft een compleet zonnedak. Nee, geen losse zonnepanelen maar een Solar Roof bestaande uit een gebinte constructie die in zijn geheel zonne-energie opneemt. Heliatek werkt bijvoorbeeld aan een technologie waarbij een soepele zonnefolie op de ruit wordt aangebracht. Het aangekondigde rendement bedraagt ongeveer 80 Watt per vierkante meter.
Tot slot
Het smart powerhome is zonder meer realiteit en in feite ook een must geworden. Betaalbaar, rendabel, duurzaam en past precies in het concept van Planet, People en Profit.
Reacties (0)