Reduceren of Compenseren?

Van Gas los

De beslissing om sinds 1 juli nieuwbouwwoningen gasloos te moeten bouwen is naar mijn mening te overhaast genomen maar heeft wel als voordeel dat sindsdien meer nagedacht wordt over het energievraagstuk. Warmtepompen en PV worden door de overheid fors gesubsidieerd en zijn daarmee verleidelijk voor bouwer en gebruiker geworden. Deze gebruiker denkt goede zaken te doen, zelf een lagere energierekening en tegelijk zijn steentje bijdragen aan het klimaatprobleem. Maar is dit ook werkelijk zo? Laten we om te beginnen eens een eenvoudige rekensom maken:

Indien een woning voor verwarmen 1200 m3 aardgas benodigd is, wat ongeveer overeenkomt met het jaarlijks gemiddelde, dan zijn de energiekosten hiervoor op jaarbasis € 975,-

Omdat 1 m3 aardgas dezelfde energie bevat als 9,8 kWh elektriciteit zou dezelfde woning 11.760 kWh aan elektriciteit benodigd zijn, oftewel € 2.708,80 wat bijna 3 keer de kosten voor verwarmen op gas zijn. Dit is dus niet de oplossing!

 

Note: Uiteraard zijn energieprijzen onderhevig aan veranderingen. De verwachting is dat gasprijzen, met name het belastingdeel hiervan sneller stijgen als de stroomprijzen maar duidelijk is dat domweg de woning elektrisch verwarmen niet erg zinvol is.

Warmtepompen

Om de hogere energiekosten van elektrisch verwarmen te compenseren wordt nu volop ingezet op het gebruik van warmtepompen en PV-panelen. Op zich is een warmtepomp een prachtig apparaat, je stopt er 1 kWh aan vermogen in en krijgt er 3 of 4 kWh voor terug. Dit rendement wordt uitgedrukt als COP factor. Hoe hoger de COP factor hoe meer rendement het toestel heeft. Hoewel de techniek van warmtepompen zich verder zal blijven ontwikkelen moeten we niet vergeten dat de opgegeven COP factoren vaak gelden onder ideale omstandigheden. Luchtwarmtepompen bijvoorbeeld halen hun energie uit de buitenlucht en het rendement in de winterperiode is dan aanzienlijk lager. Beter is het dan ook om te kijken naar het rendement gezien over het gehele jaar, de zogenaamde seizoenprestatiefactor, kortweg SPF. De huidige warmtepompen hebben een SPF tussen de 2 en 3,5. Als een warmtepomp ook wordt ingezet voor hogere temperaturen, zoals bijvoorbeeld voor warmwaterbereiding zal het rendement nog lager worden Algemeen geldt voor warmtepompen dat hoe lager de aanvoertemperatuur, hoe beter het rendement. Voor oudere woningen die ontworpen zijn op hogere aanvoertemperaturen, meestal radiatoren, is een warmtepomp dan ook niet aan te bevelen.

Terug naar de energiekosten, als we uitgaan van een SPF van 2,5 betekend dit dat de energiekosten voor verwarmen € 966,- per jaar zijn. Nog steeds hoger als de tot nu toe gebruikelijk kosten van gas dus.

Besparen op de energiekosten kan dus niet de reden zijn om een CV te vervangen door een warmtepomp. Hebben we met een warmtepomp dan wel minder CO2 uitstoot? Om deze vraag te beantwoorden moeten we kijken naar de primaire energievraag, de energie die gebruikt wordt door de centrales om te kunnen leveren aan de gebruikers.

CO2 uitstoot energiecentrales

Om energie te kunnen leveren gebruiken energiecentrales brandstoffen om deze om te zetten naar elektriciteit. In Nederland wordt voornamelijk gas gebruikt door centrales. Er zijn een aantal centrales op biomassa en nog enkele kolencentrales.

De paradox doet zich voor dat gebouwen vooral in de winterperiode verwarming nodig zijn en dat dan het rendement van een warmtepomp juist het laagst is en dat ook PV-panelen dan nauwelijks opbrengst hebben. Dit betekent dat er in de winterperiode een extra energievraag van het net ontstaat waardoor de centrales in de winterperiode dus juist meer verbruiken. Daar komt bij dat netwerkleveranciers hun net overbelast zien en dus leidingen moeten verzwaren. De kosten hiervan zullen we zeker terug gaan zien in verbruikskosten.

Er is echter nog een belangrijke factor en dit is de PE factor.

Om 1 KWh te produceren uit fossiele brandstof heeft de centrale zelf 2,56 kWh nodig omdat er verlies ontstaat door productie en transport. We spreken dan voor elektriciteit van een PE factor van 2,56. Voor gas is deze PE factor 1,13.

Dit betekent dat in ons voorbeeld voor de oude situatie van 1200 m3 gas de centrale met een PE factor van 1,13 dus 1356 m3 gas gebruikt (omgerekend 13.288 kWh/jaar) De woning voorzien van een warmtepomp met een SPF van 2,5 heeft omgerekend 11.760/2,5=4.704 kWh nodig, met een PE factor van 2,56 oftewel 12.042 kWh/jaar.

De emissiefactor geeft aan hoeveel CO2 uitstoot er per energiedrager geproduceerd wordt. Voor aardgas is de emissiefactor 1,79 kg/m3 terwijl bij stroom de emissiefactor 0,65 kgCO2/kWh is.

 

Van gas los op basis van BENG betekent dus in de basis dat energiecentrales extra zullen moeten leveren in de winterperiode en dat de totale C02 uitstoot zal toenemen.

Met PV-panelen kan het hoge energieverbruik voor een deel zelf opgewekt worden maar ook hier geldt dat in de winterperiode PV panelen nauwelijks rendement hebben. PV-panelen worden in Nederland hoofdzakelijk gebruikt om in de zomerperiode terug te kunnen leveren aan het net waardoor over een jaar gezien de energiekosten gesaldeerd kunnen worden. Pv panelen zijn dus vooral een financiële compensatie.

Isoleren

Het alternatief ten opzichte van opwekken met de warmtepomp en PV-panelen variant is om de energievraag te reduceren. Dit bereiken we door gebouwen beter te isoleren, te zorgen voor betere kierdichting toepassing van een WTW-ventilatiesysteem in plaats van de gangbare roosters in de gevels. Alleen al de keuze voor een WTW of gebalanceerd ventilatiesysteem halveert doorgaans de energievraag voor het verwarmen. De vraag is dan vaak “Hoe ver gaan we dan met isoleren?”

De Isolatiewaarde van een gebouw onderdeel wordt uitgedrukt in een Rc waarde met als eenheid m2K/W. De huidige eisen voor isoleren van woningen zijn Rc 3,5 voor de vloer, Rc 4,5 voor de gevels en Rc 6,0 voor het dak.

Terwijl elke millimeter extra isolatie bijdraagt aan het verlagen van de energievraag, heerst in Nederland onterecht de opvatting dat isoleren met een hogere waarde als Rc 6,0 niet zinvol is. Waar komt deze opvatting dan vandaan?

EPC-berekening

Wie in Nederland wil bouwen heeft een bouwvergunning nodig. Onderdeel van deze bouwvergunning is een zogenaamde Energie Prestatie Coëfficiënt berekening, kortweg EPC. In dit programma worden gebouwkenmerken ingevoerd waaronder ook de isolatiewaarden en de toe te passen installaties. Door lobby van verschillende fabrikanten wordt de uitkomst van dit programma sterk bepaald door de keuze van de verschillende installatieopties. Warmtepompen en PV-panelen bijvoorbeeld hebben een grote invloed op de uitkomst terwijl extra isolatie, zeker alles boven de Rc 6,0 nauwelijks invloed hebben. Omdat dit programma wettelijk vereist is wordt dan ook vaak automatisch gekozen voor de installatieopties.

De bouwwereld is het ondertussen eens over het feit dat de EPC geen goed programma is en daarom zal vanaf januari 2020 een nieuw programma worden ingevoerd, de zogenaamde BENG wat staat voor Bijna Energie Neutraal Gebouwd. Deze BENG is nu nog in ontwikkeling en het is nog zeer de vraag in hoeverre marktpartijen invloed gaan uitoefenen op de uitkomsten van dit programma. De signalen tot nu toe wijzen erop dat dit straks wel eens EPC-versie 2.0 kan gaan worden.

Het grote verschil tussen BENG en de EPC is dat de EPC slechts een referentiegetal als uitkomst heeft terwijl de BENG werkelijke eenheden van energie als uitkomsten heeft, vergelijkbaar met een PHPP-berekening. De BENG1 eis zal bijvoorbeeld gaan over de energievraag per m2/jaar van een gebouw. Dit is een reëel gegeven waarmee we werkelijk inzicht krijgen in de energetische kwaliteit van een gebouw. Laten we dit energieverbruik per m2/jaar eens onder de loep nemen.

Warmtevraag gebouwen

De warmtevraag per m2 van de gemiddelde woning in Nederland zit zo rond de 150 kWh/m2/jaar, waarbij opgemerkt dat bij dit gemiddelde ook nog veel oude woningen in grote steden meegerekend zijn waar bijvoorbeeld nog enkel glas in zit.

Een gemiddelde nieuwbouwwoning uit 2015 gebruikt zo rond de 100 kWh/m2/jaar terwijl huidige nieuwbouwwoningen met de eerdergenoemde minimale Rc waarden zo rond de 80 kWh/m2/jaar zitten.

Note: De BENG1 eis die in 2015 als voorlopig gesteld zou een behoorlijke verbetering inhouden en ging uit van 25 kWh/m2/jaar. Inmiddels is deze eis bijgesteld naar 70 kWh/m2/jaar.

Deze versoepeling is een gemiste kans om beter geïsoleerde woningen te bewerkstelligen en kennelijk heeft de lobby van marktpartijen hier zijn effect gehad. Eerder al was bekend dat ventilatie in de berekening forfaitair gesteld zou worden zodat ook de slecht scorende ventilatieroosters in de gevel gewoon gebruikt kunnen blijven worden. Het geeft aan hoe er in Nederland wordt omgegaan met regelgeving en dat er veel te weinig ambitie vanuit de overheid is om te voldoen aan de afgesproken klimaatdoelstellingen van het akkoord van Parijs.

Passiefbouwen

Naast de EPC, straks dus de BENG, is er nog een andere rekenmethodiek, namelijk de PHPP, wat staat voor Passiv Haus Plannung Pakket. Dit programma is onderdeel van de PassiefBouwen methode die inmiddels al ruim 30 jaar overal ter wereld met succes wordt toegepast. Het is globaal gezien de snelst groeiende methode om te verduurzamen maar in Nederland nog steeds relatief onbekend.

Eén van de eisen die Passiefbouwen stelt aan nieuwbouw is dat het energieverbruik voor verwarmen maximaal 15 kWh/m2/jaar mag zijn. Dit is ten opzichte van de nieuwe BENG 1 eis ruim 4,5 keer lager! Voor bestaande bouw is de Passiefbouwen eis 25 kWh/m2/jaar omdat je dan uitgaat van minder goede uitgangspunten maar ook dit is nog steeds bijna 3 keer lager als de nieuwe BENG1 eis.

Het grote verschil in een PHPP-berekening t.o.v. een EPC-berekening is dat hierbij duidelijk wordt dat elke millimeter isolatie telt en dat PV-panelen juist helemaal geen invloed hebben op de energievraag per m2.

Daarnaast is het zo dat bij identiek ingevoerde woningen de uitkomsten van beide programma’s sterk van elkaar afwijken, Een EPC-berekening geeft bij standaard bouwbesluit isolatiewaarden een veel lager energieverbruik aan als dezelfde woning in een PHPP-berekening. Omdat de PHPP al ruim 30 jaar toegepast wordt en zichzelf zeker heeft bewezen mag je dus grote vraagtekens hebben bij de uitkomsten van de huidige EPC. Ondanks dit worden hierop wel huurvergoedingen e.d. op gebaseerd.

Terug naar onze voorbeeld woning:

De genoemde 1200 m3 gas, of 11.760 kWh aan energie zou kunnen passen bij een woning met een vloeroppervlak van 150 m2 wat neer komt op 78,4 kWh/m2/jaar Als we rekenen met BENG1, en dit is wat straks zal gebeuren, komen we uit op een energieverbruik voor dezelfde woning van 70 kWh/m2/jaar x 150 m2 = 10.500 kWh/jaar. Niet echt een spectaculaire verbetering dus en met een SPF van 2,5 komen dan uit op 4.200 kWh/jaar voor verwarmen omgerekend dus € 966,- per jaar Hanteren we de Passiefbouwen eis van 15 kWh/m2/jaar dan komen we bij dezelfde woning uit op 15 kWh/m2/jaar x 150 m2 = 2.250 kWh/jaar oftewel € 517,- per jaar.

Isoleren op Passiefhuisniveau leidt dus tot bijna een halvering van het energiekosten t.o.v. de BENG-variant met een warmtepomp!

Bij een dergelijk lage energievraag kan men overwegen om te verwarmen met elektrische weerstand of infrarood. Er is welleswaar geen rendement op de opwekking maar de energievraag is dusdanig laag dat dit verantwoord is. Ideaal zou zijn om zowel de energievraag terug te brengen als opwekking met rendement, de combinatie van beide opties geeft een jaarlijks energieverbruik voor verwarmen van 900kWh oftewel € 207,- per jaar.

CO2-reductie

Uiteindelijk is de hele discussie over duurzaamheid en energiezuinig bouwen het gevolg van een toenemend klimaatprobleem en is het doel om zo veel mogelijk uitstoot van CO2 en te beperken om daarmee het broeikaseffect tegen te gaan.

Ook hier gebruiken we onze voorbeeld woning als rekenmodel om alle varianten op een rijtje te zetten

Isoleren tot Passiefbouwen niveau zorgt dus voor een wezenlijke reductie van de CO2 uitstoot terwijl de BENG-variant met een warmtepomp juist voor toename van CO2 productie zorgt.

Niet voor niets is de Passiefbouwen methode wereldwijd gezien meest toegepaste methode om te verduurzamen!

Overig energieverbruik

Naast verwarmen van een gebouw is er natuurlijk ook nog energie nodig voor tapwater en voor huishoudelijk verbruik. De keuze voor isoleren of gebruik van een Warmtepomp is vooral bepalend voor de energievraag ten behoeve van verwarmen.

Huishoudelijk verbruik en verlichting blijven hierbij in principe gelijk, onafhankelijk van de keuze voor verwarmen. Een warmtepomp wordt veelal gezien als vervanging van de cv-installatie en wordt dan ook veelvuldig ingezet voor bereiden van tapwater.

Omdat tapwater vanwege legionella beveiliging regelmatig tot 60 graden verwarmd dient te worden is een normale warmtepomp hiervoor minder geschikt. De warmtepomp moet op vol vermogen werken waardoor er veel geluid geproduceerd wordt en het rendement gaat naar beneden. Een betere oplossing zou zijn om een aparte warmtepompboiler toe te passen voor tapwater, deze zijn speciaal hiervoor ontwikkeld en geven doorgaans een veel beter rendement met minder geluidsproblemen. Energieverbruik voor tapwater zal afhankelijk van de gezinssamenstelling en het douchegedrag in verhouding een steeds groter deel van het energieverbruik zijn, bij Passiefbouwen is vaak meer energie voor tapwater nodig als voor verwarmen. Het is daarom aan te bevelen om te investeren in waterbesparende douchekoppen. Douche WTW ’s of douches die water recyclen helpen ook om energie voor tapwater te beperken.

Gemiddeld genomen kan men uitgaan van 1.500 kWh/jaar voor tapwaterbereiding en 3500 kWh/jaar voor huishoudelijk gebruik. Bij gebruik van een warmtepompboiler met een SPF van 3,0 is voor tapwater nog 500 kWh/jaar benodigd.

De totale energiebehoefte voor een “All-electric” woning komt daarmee voor de BENG70 variant op 4.200+1500+3.500 = 9.200 kWh/jaar

De Passief variant met een Warmtepomp en een Warmtepomptapwaterboiler komt totaal uit op 900+500+3.500 = 4.900 kWh/jaar

PV panelen

Hiermee is ook bekend hoeveel PV-panelen er nodig zijn om energieneutraal ze zijn. Uitgaande van 300Wp panelen met een rendement van 90% levert elk paneel 270kWh/jaar op. In de BENG-variant zijn dan 32 panelen nodig, bij de passiefvariant zijn er nog 23 panelen nodig.

Beide varianten kunnen dus een energieneutraal gebouw opleveren maar bedenk dat hierbij nog steeds de opbrengst in de zomer gesaldeerd wordt, zo gauw als de saldering wordt aangepast zal ook het belang van beperken van de energievraag in de winter toenemen.

De opbrengsten van PV-panelen zijn in deze berekeningen tot dusver buiten beschouwing gelaten omdat de energiebehoefte daarmee inzichtelijker wordt.

 

Investeringskosten

Vanwege klimaatproblemen en ambitie om CO2 uitstoot te verminderen zouden de kosten ondergeschikt moeten zijn maar helaas is de praktijk anders.

Deze leert dat vooral bouwkosten een belangrijke rol spelen en opdrachtgevers en bouwers worden met subsidies verleid tot het maken van bepaalde keuzes. Maar wat zijn nu in grote lijnen de verschillen in bouwkosten tussen de enerzijds de BENG-variant en anderzijds de Passiefbouwen methode?

Grofweg gezegd wordt bij BENG geïnvesteerd in installaties terwijl bij PassiefBouwen geïnvesteerd wordt in de gebouwschil. Om beide varianten goed te kunnen vergelijken is het uitgangspunt dat het uiteindelijke energieverbruik ook gelijkgesteld moet worden, in dit geval gaan we uit van een energie neutrale woning. Dit houd in dat de kosten voor PV panelen afhankelijk zijn van de totale energiebehoefte.

In dit overzicht zijn kosten voor de verschillende installatieopties meegenomen, de kosten voor PV-panelen om de woning neutraal te maken en voor de bouwkundige kosten zijn kosten voor isolaties, kozijnen en kierdichtingen meegenomen.

Bedragen zijn indicatief en met name bedoeld om verhoudingen weer te geven in de kosten.

Conclusies:

De CV vervangen door elektrische weerstandsverwarming of infrarood zonder de woning goed te isoleren is niet verstandig. De energiekosten voor de gebruiker zullen tot wel 4 keer zo veel kunnen stijgen en de CO2 uitstoot door de energiecentrale zal een factor 8 hoger worden!!

Minimaal extra isoleren in combinatie met de traditionele roosters in de gevel is ook niet erg zinvol. Een warmtepomp kan door zijn rendement het energieverbruik wel naar beneden brengen maar zowel de energiekosten als de CO2 uitstoot door de energiecentrale zal ten opzichte van een bestaande woningen met een CV zullen toenemen.

Bestaande woningen zijn vanwege hun bestaande isolatiewaarden en energievraag niet geschikt voor een warmtepomp die zijn rendement uit een laag temperatuursysteem moet halen. Afgezien van geluidsoverlast in de omgeving zal dit onherroepelijk leiden tot comfortklachten.

Alleen isoleren tot passiefniveau zal leiden tot een verlaging van de werkelijke CO2 uitstoot en biedt de mogelijkheid om te verwarmen met elektrische weerstand!

Als we uitgaan van energieneutraal bouwen zijn de kosten voor een warmtepomp weg te strepen tegen de PV-panelen. Extra isoleren en betere kozijnen en kierdichting beteken een extra investering van € 7.000,- tot € 12.000,- afhankelijk van de gekozen verwarming.

Extra isoleren zal altijd leiden tot een hoger comfort.

De toekomstige ontwikkelingen zullen vooral bepaald worden de toekomstig verplichte BENG rekenmethodiek. Het is de vraag in hoeverre dit programma realistische waarden gaat berekenen. Als marktpartijen invloed uitoefenen op de uitkomsten van dit programma moeten we ons afvragen welke waarde wij hier aan willen toekennen.

PV panelen kunnen de energie benodigd in de zomer zelf opwekken, in de winterperiode is de opbrengst echter laag en zal er voornamelijk elektriciteit van het net benut worden.

De overheid zou er verstandig aan doen om het besluit om gasloos te bouwen terug te draaien, dit voorkomt mogelijk veel problemen met warmtepompen in te slecht geïsoleerde woningen. Gas is een relatief schone brandstof en energie besparen door te vraag te reduceren zou veel meer effect hebben als warmtepompen en PV. Uiteraard moet er ook een oplossing komen voor de aardbevingsproblemen in Groningen.