WTCB

WTCB

Oververhitting in de zomer: de aard van de gebruikte isolatie heeft weinig belang

Door de opwarming van ons klimaat, worden er in België alsmaar vaker hittegolven vastgesteld. Wat kan men doen om het risico op oververhitting in onze gebouwen het best te beperken? Het Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf (WTCB) heeft hieromtrent een onderzoek gevoerd. Hieruit is gebleken dat de aard van de isolatie die gebruikt wordt in hellende daken slechts een beperkte invloed heeft op deze oververhitting.

In 2010 heeft het WTCB een aantal numerieke simulaties van de warmteoverdracht uitgevoerd om de impact van de aard van de thermische isolatie (rotswol en minerale wol) op het risico op oververhitting tijdens een hittegolf te beoordelen. Het Technisch Comité Dakbedekkingen van het WTCB wou deze vergelijking uitbreiden door ook de invloed van isolatiematerialen op basis van polyisocyanuraat (PIR) en cellulosewatten in aanmerking te nemen.

Drie manieren om oververhitting te bestrijden

1De warmtetoevoer minimaliseren, bijvoorbeeld door de wanden te isoleren, de bezonning te verminderen en de energietoevoer afkomstig van elektrische toestellen en sanitairwarmwaterinstallaties te beperken.

2De ruimten afkoelen door te zorgen voor nachtelijke ventilatie of een klimaatregelingssysteem. Dit laatste heeft echter wel een invloed op een aantal andere parameters en is

VERGELIJKING VAN DE IMPACT VAN DE INSTALLATIE VAN ZONWERINGEN OF VAN NACHTELIJKE VENTILATIE OP DE OVERVERHITTINGSINDICATOREN VANAF 25 °C.

ongunstig voor het EPB-certificaat van het gebouw.

3Profiteren van de thermische inertie van de materialen die zich binnenin het gebouw bevinden. Hun volume en warmtecapaciteit bepalen de inertie ervan. Deze inertie leidt tot een vermindering van de snelheid en de intensiteit van de opwarming onder het dak, wat zorgt voor een stabielere binnentemperatuur tussen dag en nacht. In het geval van hellende daken is het vaak moeilijker om te profiteren van de inertie van de structuur. Het gaat hier immers vaak om een houten timmerwerk, wat een redelijk lichte constructie is met een bepekte thermische inertie.

Om de intensiteit van de oververhitting in een gebouw te evalueren, heeft het WTCB gebruikgemaakt van een oververhittingsindicator, uitgedrukt in graad-uren. Deze indicator toont aan dat de oververhitting niet zozeer beïnvloed wordt door de aard van de isolatiematerialen (schema links), maar eerder door het gebruik van zonweringen aan de buitenzijde van de beglazingen en/of van een nachtelijke ventilatie (schema's rechts). Deze twee maatregelen maken het mogelijk om de oververhittingsindicator tot twee derden te verminderen voor een vergelijkbare warmteweerstand. Ze moeten dan ook als prioritair beschouwd worden.

Indien er desondanks een groot ongemak blijft bestaan, dan kan men overwegen om een klimaatregelingssysteem te installeren, waarvan het verbruik beperkt zal zijn dankzij de passieve maatregelen die vooraf geno men werden.• -

REFERENTIE

WTCB-Contact 2021/2 pp. 6 en 7. Enkel de originele tekst, van de hand van D. De Bock en N. Heijmans, ingenieurs bij het WTCB, geldt als referentie.

WTCB

Het zonnepaneel dat waterstofgas produceert

De idee is aanlokkelijk: zonnepanelen ontwikkelen die, onder invloed van het zonlicht en gebruikmakend van de in de lucht aanwezige waterdamp rechtstreeks waterstofgas produceren in de plaats van elektriciteit ... Deze waterstof zou dan opgeslagen kunnen worden in een ondergronds opslagvat en later gebruikt kunnen worden voor de productie van elektriciteit of warmte, de aandrijving van voertuigen, de verwarming van een gebouw, de elektriciteitsvoorziening enzovoorts of gekoppeld kunnen worden aan diverse andere toepassingen, onder meer in de chemische industrie.

Er wordt al jaren onderzoek gevoerd naar verschillende concepten van dit type zonnepanelen. De omzettingsefficiëntie verschilt van systeem tot systeem, maar is vaak nog beperkt, gelet op het feit dat alle concepten zich nog in een laboratorium- of prototypestadium bevinden. Via de cel C-Watch wil het WTCB ze echter wel al onder de aandacht van de sector brengen, want deze uitvinding is veelbelovend!

Het paneel van de bio-ingenieurs van de KUL

Het zonnepaneel van de KU Leuven bestaat uit een dunne zonnecel met membranen die toelaten om de lucht te filteren en uit een waterstofpaneel met katalysatoren die de vorming van het waterstofgas in gang zetten. Het water wordt langs de zijkant van het paneel opgevangen en het invallende zonlicht zorgt voor de nodige energie om de waterdamp via elektrolyse te ontbinden in waterstofgas en zuurstofgas. Het waterstofgas kan vervolgens opgevangen en opgeslagen worden voor later gebruik.

Dit zonnepaneel zou een energie-efficiëntie van 15 % hebben en op jaarbasis gemiddeld zo'n 250 liter waterstofgas per dag produceren. Volgens de ontwikkelaars zouden twintig van deze panelen, gekoppeld aan een ondergrondse opslagtank van 4 m³, dankzij opslag van het in de zomer

geproduceerde overtollige waterstofgas, voldoende zijn om, complementair aan een klassieke PV-installatie, één jaar zonder elektriciteit of gas van het net te leven in een zeer goed geïsoleerde woning, zelfs als er in de winter weinig zonlicht voorhanden is. Eenzelfde hoeveelheid panelen zou voldoende zijn om een heel jaar lang met een auto op waterstofgas rond te rijden (ongeveer 10.000 km per jaar).

Sedert begin 2019 worden er twintig waterstofpanelen met een ondergronds opslagvat continu uitgetest in een goed geïsoleerde woning in Oud-Heverlee bij Leuven en dit, over een periode van twee jaar. Het is de bedoeling om op termijn alle 39 woningen uit de straat bij het project te betrekken en dus te werken op wijkniveau teneinde de kosten te drukken.

Een systeem met verschillende voordelen

Volgens energie-experts zal waterstof in 2050 zeker behoren tot de belangrijkste energiedragers ter wereld. Vooral de manier waarop het gas geproduceerd zal worden, is hierbij belangrijk. Bij het hier beschreven systeem gebeurt dit met zonnepanelen die water(damp) uit de lucht en zonlicht opvangen. Het waterstofgas kan dan omgezet worden in elektriciteit en/of warmte voor allerlei toepassingen. Het afvalproduct van deze reactie is zuiver water, dat terug afgegeven wordt aan het leefmilieu.

Bovendien kan de door de zonnepanelen geproduceerde energie onder de vorm van waterstofgas gemakkelijk over langere tijd en zonder enig verlies onder lage temperatuur of hoge druk opgeslagen worden in een (ondergronds) drukvat. Dit vereist dan wel de aanwezigheid van een koelinstallatie of van een hogedrukcompressor.

Volgens de ontwikkelaars zouden een aantal concepten daarenboven voor iedereen betaalbaar zijn, omdat ze geproduceerd worden met goedkope, veelvoorkomende grondstoffen, zonder gebruik van edelmetalen of andere dure componenten.

Het proces zou ook overal toepasbaar zijn, zelfs in zones waar slechts kleine hoeveelheden water beschikbaar zijn (bv. in woestijnen).

Tot slot zou het waterstofgas bij grotere productiehoeveelheden op doeltreffende wijze opgeslagen en getransporteerd kunnen worden in de bestaande aardgasinfrastructuur.

Aandachtspunten voor de veiligheid

Waterstofgas is zeer licht en gemakkelijk ontvlambaar. Het moet dus met grote voorzichtigheid behandeld worden, met een goede brand- en explosiebeveiliging. Bovendien gebeurt de opslag van waterstofgas onder zeer hoge druk, wat veel energie vraagt. Hierdoor lijkt het ons minder evident om dit concept op kleine schaal toe te passen.

Welke toekomst voor dit systeem?

De kans op succes van dit type zonnepanelen is moeilijk in te schatten. Het rendement van deze directe waterstofproductie is momenteel vergelijkbaar met andere productiewijzen voor hernieuwbare energie. Het opwekken van stroom met een hoogwaardig, maar standaard zonnepaneel (rendement van 20 %) en een aparte installatie voor de elektrolyse van water (rendement van 75 %) zou volgens een Nederlandse expert eveneens een totaalrendement van 15 % opleveren. Een bijkomend voordeel van gescheiden zonnepanelen en elektrolyse is volgens hem dat men op basis van de marktprijs kan kiezen om de opgewekte stroom direct aan het elektriciteitsnet te leveren dan wel om deze om te zetten in waterstof.•

Zonnepaneel dat waterstofgas produceert.

REFERENTIE

www.wtcb.be/homepage