André Oerlemans
28 maart 2024, 11:00

Waarom je de zon beter voor warmte dan voor stroom kunt gebruiken

Nederland zou meer moeten focussen op zonnewarmte om warmtenetten te voeden. Dus meer op zonnecollectoren en PVT panelen. Dat is nodig omdat de 342 gemeenten in dit land warmtenetten moeten aanleggen om miljoenen woningen van het gas af te krijgen, aldus brancheorganisatie Holland Solar.

Dunne plaat collectoren Vlakke plaat zonnecollectoren in het veld | Credits: Technea

Een branchevereniging waar voornamelijk bouwers, installateurs en leveranciers van zonnepanelen en zonneparken die zonnestroom opwekken bij aangesloten zijn, pleit nu ook voor meer zonnewarmte. Dit is wat beleidsmedewerker Floor Maassen van Holland Solar deed tijdens zonnevakbeurs Solar Solutions. De brancheorganisatie pleit ook voor meer subsidie voor zonnewarmte.

Meer rendement

Bij zonnewarmte, oftewel zonthermie, wordt geen elektriciteit opgewekt, maar water verwarmd. Dat stroomt door de buizen van zonnecollectoren, of in warmtewisselaars aan de achterkant van zogeheten PVT-panelen. Dat is een combinatie van een traditioneel zonnepaneel en een zonnecollector in één. Zonnewarmte levert veel meer rendement op dan zonnestroom. Net als zonnepanelen (PV) zijn zonnecollectoren en PVT-panelen een heel wendbaar product. “Je kunt ze overal neerzetten”, zegt Maassen. Ze doelt op daken van huizen en bedrijven, bij zonneparken, op oude vuilnisbelten en bij warmtenetten. “Zonnewarmte maakt veel efficiënter gebruik van de zon zelf. 90 procent van de straling van de zon wordt omgezet in warmte. Bij een PV-paneel wordt gemiddeld 20 procent van de straling omgezet in elektriciteit. Zonnewarmte kan zo drie tot vijf keer zoveel energie opwekken per vierkante meter in vergelijking met PV-panelen”, zegt ze.

Warmtenetten cruciaal

Nederland is wereldkampioen zonnepanelen. Ook komt de helft van alle opgewekte stroom inmiddels uit wind- en zonne-energie. Maar elektriciteit maakt slechts 20 procent uit van al het energieverbruik in het land en zonne-energie zorgt momenteel voor congestie op het elektriciteitsnet. Meer dan de helft van alle energie gaat naar het verwarmen van woningen, gebouwen en industrie. Om klimaatverandering tegen te gaan en CO2-uitstoot te besparen moeten in Nederland in 2050 maar liefst 7 miljoen woningen en 1 miljoen gebouwen van het gas af. Warmtenetten zijn daarbij cruciaal.

Zo’n net bestaat uit kilometers lange buizen en leidingen waardoor warm water stroomt, dat aangesloten huizen en bedrijven via een warmtewisselaar in de meterkast verwarmt. In 2030 moeten volgens de Wet collectieve warmtevoorziening (WCW) al een half miljoen bestaande woningen op een warmtenet aangesloten zijn. In 2050 al 2,6 miljoen. De 342 gemeenten hebben daarin de regie en worden volgens de wet voor minimaal 51 procent eigenaar van die netten, ook al stuit dat op grote weerstand in de branche.

Niet alleen restwarmte

Als de wet per 1 juli dit jaar in werking treedt, moeten er veel meer warmtenetten aangelegd worden. Gemeenten moeten dan nadenken waar die netten komen en op welke warmtebronnen die aangesloten kunnen worden. Nu worden warmtenetten vooral verwarmd met restwarmte van bedrijven, datacenters en afvalverbrandingsovens, nu en in de toekomst ook met geothermie
of andere bronnen, zoals aquathermie. Volgens Maassen kan dat net zo goed met zonne-energie. “Met restwarmte zijn we er nog niet. We moeten kijken naar andere bronnen die op andere plekken beschikbaar zijn. Zonthermie is een van de bronnen die een heel goede invulling kan leveren voor zo’n warmtenet”, stelt Maassen. Bij het Zoneiland in Almere gebeurt dat al sinds 2009. Daar verwarmen 520 vlakkeplaat zonnecollectoren 10 procent van het warmwatergebruik van 2.700 huizen in de naastgelegen woonwijk.

Floor Maassen pleitte op zonnevakbeurs Solar Solutions voor meer gebruik van zonnewarmte | Credit: André Oerlemans

Beste score als warmtebron

Volgens haar moeten gemeenten bij hun warmtenetten rekening houden met vier criteria: de beschikbaarheid van de bron, de kosten en risico’s, de netbelasting en de maatschappelijke kosten en de aantasting van bodem en natuur. Op al deze punten scoort zonnewarmte beter dan andere bronnen. Zoals gezegd zijn zonnecollectoren en PVT-panelen heel efficiënt in het omzetten van zonnestraling. De investeringskosten zijn bij de aanschaf wat hoger, maar als ze er staan heb je er nauwelijks onderhoud meer aan en zijn de operationele kosten laag. Omdat ze geen stroom leveren, maar alleen warmte, belasten ze het overvolle elektriciteitsnet niet.

Makkelijk te recyclen

Zonneparken – ook voor zonthermie – hebben relatief weinig negatieve effecten voor natuur en bodem, stelt Maassen. Er hoeft niet tot grote diepte geboord te worden, zoals bij geothermie. Ze gebruiken geen elektriciteit uit het net, zoals een grote warmtepomp. En ze lozen geen warm water op rivieren zoals bij aquathermie. Dat laatste zorgt voor thermische vervuiling van ecosystemen. Sommige studies stellen dat zonneparken ook de biodiversiteit kunnen bevorderen. Vlakke plaatcollectoren kunnen daarnaast eenvoudig gerecycled worden. “Ze bestaan uit koper, aluminium en glas en zijn makkelijk uit elkaar te halen”, zegt Maassen. Door overtollige warmte op te slaan is het warmtenet nog verder te verduurzamen.

Dubbel ruimtegebruik

Een andere techniek om zonnewarmte op te wekken is het gebruik van PVT-panelen. Die wekken zowel stroom als warmte op. De panelen hebben een warmtewisselaar achter het gewone PV-paneel. Vergelijkbaar met het systeem achter een koelkast, maar dan omgedraaid. Dus niet om warmte te onttrekken om te koelen, maar om warmte te produceren. Die warmtewisselaars onttrekken warmte uit de lucht. Ze werken daardoor ook zonder zon, in de winter of ‘s nachts. Door zo’n warmtewisselaar toe te voegen aan de PV-panelen op de ruim negenhonderd zonneparken in Nederland, kan die ruimte dubbel gebruikt worden en kunnen de parken ook warmte gaan opwekken. “Zo kun je een gigantische opwek creëren voor lage temperatuur warmtenetten”, zegt Maassen. Ook achter de 2,7 miljoen zonnepanelen op de daken van huishoudens zouden warmtewisselaars gezet kunnen worden. In combinatie met een warmtepomp is het rendement uit de zonne-energie dan veel hoger.

Lees ook:

Hoe worden auto's, vliegtuigen en schepen klimaatneutraal in 2050?

Dat beschrijven het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL) en onderzoeksinstituut TNO in het rapport Klimaatneutrale mobiliteit in 2050. Volgens de instellingen is het voor het eerst dat het onderzoek naar dit thema zo breed is uitgevoerd. Nieuw is dat onderzoekers ook hebben onderzocht hoe klimaatneutraliteit in 2050 behaald kan worden, in plaats van alleen te verkennen wat er met het huidige beleid wordt bereikt. Mobiliteit De mobiliteitssector is nog niet bepaald duurzaam te noemen. In 2022 zorgde binnenlandse mobiliteit met bijna 30 megaton voor 19 procent van de totale uitstoot van broeikasgassen in Nederland. Daar komt nog eens zo’n 46 megaton uitstoot van de internationale lucht- en scheepvaart vanuit Nederland bij. De sector ligt nog niet op koers om het klimaatneutrale doel te halen. Er is dus actie nodig. Fossiele brandstoffen De mobiliteitssector haalt zijn energie nog altijd voor een groot deel uit fossiele brandstoffen. In 2022 lag het aandeel fossiel in het energieverbruik van de binnenlandse mobiliteit op 92 procent. Het percentage uit biobrandstoffen was 7 procent en slechts 1 procent kwam uit elektriciteit. Bij de internationale lucht- en scheepvaart vanuit Nederland kwam in 2022 97 procent uit fossiele brandstoffen, tegenover 3 procent uit biobrandstoffen. Wegverkeer Het wegverkeer was in 2022 goed voor ongeveer een derde van de uitstoot. De verwachting is dat de vervoersvolumes in het wegverkeer tot 2050 verder toe zullen nemen. TNO en PBL voorspellen dat auto’s, vrachtwagens en bussen vooral elektrisch gaan rijden. Om dat te kunnen bereiken, moet de laadinfrastructuur wel op orde zijn. Ook moeten er genoeg grondstoffen beschikbaar zijn om accu’s te produceren. Daarnaast moet elektrisch rijden voor een grotere groep mensen bereikbaar worden, bijvoorbeeld door een goede tweedehandsmarkt voor elektrische auto’s. Een deel van het zware vrachtverkeer heeft zoveel energie nodig dat er meer laadoplossingen zoals batterijwisselstations nodig zullen zijn. Er wordt ook gewezen naar andere energiedragers zoals biobrandstoffen en waterstof. De kostprijs van waterstof en brandstofcelvoertuigen zal wel moeten dalen om deze aantrekkelijk te maken voor gebruikers. In de komende jaren gaat de elektrische vloot auto’s, bussen en vrachtverkeer hard groeien. Mede dankzij de ambities van de kabinetten-Rutte III en IV rondom nulemissie-voertuigen is de verwachting dat alle nieuwe personenauto’s vanaf 2030 elektrisch zijn. Voor het zware wegverkeer is verondersteld dat alle nieuwe voertuigen rond 2037 nulemissie zijn, al dan niet batterij-elektrisch of met waterstof. Om dit te bereiken, moeten ruim 1 miljoen personen- en bestelauto’s en 15.000 vrachtwagens met verbrandingsmotoren in de jaren voor 2050 versneld worden vervangen door gerichte stimuleringsmaatregelen. Deze maatregelen zijn er nog niet.Luchtvaart De luchtvaart veroorzaakte 13 procent van de uitstoot in 2022. In het rapport is te lezen dat Sustainable Aviation Fuel (SAF) een cruciale rol speelt bij de verduurzaming van de luchtvaart. Voor het gebruik van SAF hoeft geen aanpassing plaats te vinden in de vliegtuigen zelf. SAF omvat zowel biokerosine gemaakt uit biomassa, als e-kerosine gemaakt uit hernieuwbare elektriciteit en CO2. Biokerosine en e-kerosine zijn nog niet op commerciële schaal beschikbaar. Er moeten nog technische barrières worden overwonnen. Alternatieven voor SAF zijn vliegen op waterstof of een batterij-elektrische aandrijving. Als vliegen op waterstof in de periode tot 2050 commercieel haalbaar blijkt, dan zal dat waarschijnlijk alleen voor de kortere vluchten zijn (minder dan 2.000 kilometer). Deze vluchten beslaan nu grofweg 20 procent van de kerosinevraag. Batterij-elektrische aandrijving in de luchtvaart zal in 2050 nog verwaarloosbaar zijn (minder dan 1 procent) en zal ook na 2050 waarschijnlijk bescheiden blijven, tenzij de opslagcapaciteit van batterijen beter wordt.Omdat de luchtvaart over meerdere landen gaat, is wereldwijde wetgeving nodig om de sector te verduurzamen. Naast de uitstoot van broeikasgassen dragen ook waterdamp en stikstofoxiden en de vorming van condenssporen bij aan de opwarming van de aarde. Willen we echt klimaatneutraal vliegen, moeten deze klimaateffecten ook vermeden worden. Scheepvaart Binnen de totale uitstoot van de mobiliteit in en vanuit Nederland was de zeescheepvaart, met een aandeel van 44 procent, de grootste emissiebron. Dit hangt samen met de grote rol die de Rotterdamse haven speelt. Verduurzaming van de sector is, net als bij de luchtvaart, complex omdat het om een mondiale markt gaat. Het onderzoek geeft geen eenduidig antwoord op de vraag waar de schepen van de toekomst op gaan varen. Waarschijnlijk gaan biobrandstoffen zoals biodiesel, biomethanol en bio-LNG een belangrijke rol spelen. Om de transitie op gang te brengen, is regelgeving belangrijk. Zo ontbreekt het op dit moment nog aan veiligheidsvoorschriften voor de veelbelovende energiebron ammoniak. Batterij-elektrische aandrijving kan ook een rol spelen bij de verduurzaming van de kustvaart, zoals veerboten en havenschepen. Wat betreft de infrastructuur is er werk aan de winkel. Het is mogelijk dat schepen in de toekomst vaker moeten bunkeren, omdat hernieuwbare brandstoffen een lagere energie-inhoud hebben of dat er meer gebunkerd wordt op plekken waar hernieuwbare energie goedkoper is. Dit kan de rol van Nederlandse zeehavens in de mondiale bunkermarkt verkleinen of juist vergroten. Het is denkbaar dat de haven van Rotterdam door investeringen die deels al zijn gepland tot de koplopers gaat behoren als het gaat om de verduurzaming van energiedragers. Binnenvaart Voor de binnenvaart zijn meerdere technologieën in ontwikkeling. Toepassing van batterij-elektrische aandrijving met verwisselbare batterijcontainers lijkt kansrijk. Deze technologie wordt momenteel getest in proeftoepassingen en vanuit het Groeifonds wordt gewerkt aan een eerste opschaling van de technologie. Een andere mogelijkheid om de binnenvaartvloot te verduurzamen, is het gebruik van methanol en waterstof in combinatie met verbrandingsmotoren of in brandstofcellen. Hiervoor zijn er nog geen standaardproducten op de markt, wel zijn er eerste proeven gedaan of gepland. Draagvlak De transitie naar een klimaatneutrale mobiliteit is een uitdaging, maar technisch is er al veel mogelijk. Leunde de mobiliteit van oudsher op olieproducten, in de toekomst gaan groene stroom, biobrandstoffen en e-brandstoffen een belangrijke rol spelen. Ook energiebesparing is essentieel. Het verlicht de druk op schaarse en hernieuwbare grondstoffen. Bovendien verlaagt energiebesparing de klimaatimpact in de komende jaren. Gedragsverandering speelt een grote rol bij het besparen van energie. Voor het personenverkeer kan de vraag naar mobiliteit afnemen en verschuiven naar duurzamere alternatieven, zoals de trein of de fiets. Tot slot is draagvlak cruciaal om de transitie naar een klimaatneutrale mobiliteit te laten slagen. Voor de mobiliteitstransitie zijn investeringen nodig. Dit kan vooral voor mensen met een kleinere portemonnee een probleem vormen. Ook kleine transportbedrijven lopen een risico tijdens de transitie, omdat zij minder makkelijk in verduurzaming kunnen investeren dan grote bedrijven. Het maken van duidelijke keuzes in de verdeling van lusten en lasten helpt het draagvlak te vergroten, is te lezen in het onderzoek. Lees ook: Delftse studenten werken hard aan de vervoersmiddelen van de toekomstDeze kaart gaat Europese schippers helpen om schoner te varenBrandstofauto’s ombouwen naar elektrisch; dit Nederlandse bedrijf bewijst dat het kan