Onderzoek is de motor van de energietransitie
Project D2Grids: Steden efficiënt en circulair verwarmen en koelen
Onderzoeker: Wilfried Ivens, milieuwetenschapper aan de Open Universiteit en gespecialiseerd in onder meer duurzame energie.
Onderzoekspartners: Vanuit de Open Universiteit hebben Anna Bronzes, Eugenia Bueno Martinez en voormalig promovendus Stef Boesten veel bijgedragen aan dit project. Het Mijnwaterproject in Heerlen, onderzoeks- en adviesbureau CE Delft, onderzoekers van VITO/EnergyVille in Genk en andere Europese wetenschappers van buiten de universiteit waren de externe partners in D2Grids.
Ivens: 'Verwarming en koeling zijn goed voor 50 procent van het totale energieverbruik in de EU, maar momenteel is slechts 19 procent daarvan afkomstig van hernieuwbare energiebronnen. Met D2Grids onderzoeken we hoe we steden duurzamer kunnen verwarmen en koelen. In het project koppelen we gebouwen die warmte nodig hebben en panden die warmte leveren aan elkaar. Om de gedachte hierachter uit te leggen, gebruik ik vaak het voorbeeld van een supermarkt. Als een koeling daar volop draait, levert die machine tegelijkertijd warmte. Normaliter blaast een apparaat op het dak die warmte de atmosfeer in. Maar je kunt die warmte ook opvangen en doorgeven aan een ziekenhuis, school of woonhuis. En andersom geredeneerd: als je die warmte uit een warmtestroom haalt om een ruimte te verwarmen, blijft er een koude stroom over. Die kun je weer inzetten voor de koeling van bijvoorbeeld producten in een supermarkt.'
'Het draait er dus om hoe je op een circulaire en dus duurzame manier omgaat met energie. Dan ben je niet meer afhankelijk van oude energiebronnen zoals gas, olie en steenkool. Bovendien wil je nieuwe bronnen zoals wind- en zonne-energie zo efficiënt mogelijk inzetten. Hoe minder nieuwe energie nodig is voor verwarming en koeling, hoe meer je overhoudt om elders in te zetten.'
'Uit het project blijkt wel dat de praktijk soms weerbarstiger is dan de theorie. We hebben met onze ideeën geëxperimenteerd op proeflocaties in Parkstad Limburg, Noordoost-Frankrijk, Luxemburg, Vlaanderen, het Ruhrgebied, Schotland en de East Midlands in het Verenigd Koninkrijk. Hier zagen we dat er in de zomer een overcapaciteit aan warmte is en in de winter aan koelte. Afhankelijk van het seizoen kun je die warmte of koelte tijdelijk opslaan in bijvoorbeeld oude mijnschachten. Alleen: die heb je lang niet overal. Je kunt er dan voor kiezen om een kunstmatige opslagplek te creëren, maar dat is weer kostbaar. Kortom, het is nog zoeken. Hoewel het project eind 2023 is afgesloten, blijven alle proeflocaties gebruikmaken van de verworven kennis.'
Project Econsensus: De footprint van minen
Onderzoeker: Harald Vranken, hoogleraar Cyber Security aan de Open Universiteit. Hij toonde als een van de eerste wetenschappers aan hoe buitensporig het energieverbruik in de cryptocurrencyhandel is.
Onderzoekspartners: Dit project is gefinancierd door Protocol Labs, een Amerikaans innovatienetwerk op computergebied. Vanuit deze organisatie nam Alan Ransil deel. Ook waren internationale partners van Protocol Labs betrokken en vanuit de Open Universiteit werkten Ashish Sai en Elitsa Pankovska mee.
Vranken: 'Met het project Econsensus brengen we het immense elektriciteitsverbruik rond cryptocurrency’s onder de aandacht. Het zogenaamde minen kost namelijk heel veel energie. Hoe dat zit? In de wereld van de cryptocurrency’s zijn er geen banken. Het zijn decentrale systemen waaraan iedereen deel kan nemen. Alle transacties met cryptocurrency’s worden geregistreerd in blockchains. Miners keuren die transacties goed en voegen blokken met valide transacties toe aan de blockchain. Aan zo’n blok wordt ook een code gekoppeld, waarbij de codes van opeenvolgende blokken naar elkaar verwijzen. Het berekenen van die codes vraagt om een gigantische hoeveelheid rekenkracht. De computersystemen die dat uitvoeren, verbruiken daardoor enorme hoeveelheden elektriciteit.'
'Neem bitcoin, de bekendste cryptocurrency. Alleen al het minen van bitcoins vraagt zo’n 0,7 procent van het wereldwijde elektriciteitsverbruik. Dit verbruik en de daaraan gerelateerde milieu-impact zijn schrijnend, zeker in het licht van de huidige energietransitie en klimaatdoelen die we met elkaar hebben vastgesteld. Er zijn cryptocurrency’s die het beter doen. Zo is de cryptocurrency ethereum onlangs overgestapt op een elektriciteitsbesparende manier om cryptotransacties te valideren. En de cryptocurrency filecoin streeft bewust naar vergroening.'
'De schattingen over het elektriciteitsverbruik variëren nogal in de wetenschappelijke literatuur. Er worden vaak aannames gedaan die niet zijn onderbouwd of geverifieerd. In het project Ecosensus hebben we deze kritisch geëvalueerd en richtlijnen opgesteld voor hoe het beter kan. Die richtlijnen hebben we ook zelf toegepast bij het modelleren en inschatten van het elektriciteitsverbruik van ethereum en filecoin.'
'Econsensus is eind 2023 succesvol afgesloten. Naast diverse wetenschappelijke publicaties was er concrete valorisatie. Zo hebben we input geleverd voor het beleid van de Amerikaanse overheid en voor een rapport van het World Economic Forum over het minen van cryptocurrency’s.'
Project GO-Kit: Energiebesparing zonder gedragsverandering
Onderzoeker: Deniz Iren, hoofddocent Informatiekunde en verbonden aan het Informatie Expertise Centrum van de faculteit Bètawetenschappen
Onderzoekspartners: Calculus houdt zich bezig met de ontwikkeling van sensors, bouwbedrijf Habenu-van de Kreeke zorgt voor de installatie en het onderhoud ervan. Woningcorporaties Wonen Zuid en Weller in Nederlands-Limburg en het Vlaamse Cordium stelden pilotwoningen beschikbaar. AI-hub Brightlands zorgt voor de communicatie over en kennisverspreiding van het project.
Iren: 'Voor het project GO-Kit implementeren we slimme apparatuur in zestien pilotwoningen in Nederlands en Belgisch-Limburg. Via dit project willen we bewoners stimuleren energiezuiniger te leven zonder dat ze hun levensstijl drastisch hoeven te veranderen.'
'Dit doen we door sensoren in de woningen te installeren die het water- en energieverbruik en het gedrag van mensen in een huishouden registreren. Deze gegevens worden gebruikt om een zelflerend algoritme te ontwikkelen. Het algoritme voorspelt het gedrag en stelt aanpassingen voor op basis van de leefgewoonten van iedere bewoner in het huis.'
'Hoe dat in de praktijk werkt? Een intelligent apparaat doet het licht uit als niemand in de kamer is of zet de verwarming automatisch lager wanneer iedereen weg is, of de boiler wordt op temperatuur gebracht rond de tijd dat je gewoonlijk gaat douchen. Het uitgangspunt is dat we het gedrag van de gebruikers beter willen leren kennen, zodat ze duurzaam om kunnen gaan met energie. De slaapkamer slaan we daarbij vanwege privacyredenen over. Het voordeel van het project is ook dat we via de apparatuur vroegtijdig problemen kunnen signaleren, zodat je efficiënter onderhoud kunt plegen. En dat scheelt geld.'
'De beginfase van GO-Kit ligt nu achter ons. In de pilotwoningen zijn de sensoren geplaatst, waarvan we de werking grondig testen. De verzameling van data en de ontwikkeling van de algoritmen staan gepland voor de volgende fase. We verwachten de eerste resultaten over een paar maanden. Daar kijk ik met vertrouwen naar uit. Eerdere projecten hebben namelijk aangetoond dat je op basis van sensorgegevens het gedrag van bewoners goed kunt voorspellen. Daardoor kunnen ze energie besparen zonder verlies van comfort in huis. En daar is het ons natuurlijk om te doen.'
Project Blockchain4Prosumers: Consument en energieproducent in één
Onderzoeker: Remko Helms, hoogleraar Informatiekunde aan de Open Universiteit. Zijn expertise ligt onder meer in Business Intelligence en Big data.
Onderzoekspartners: Vanuit de Open Universiteit werken onderzoekers van de faculteit Bètawetenschappen mee en collega’s van Informatiekunde, Informatica en Milieuwetenschappen. Andere partners zijn verschillende hogescholen en universiteiten in Nederland, België en Duitsland, naast enkele industriële partijen en energieadviesbureaus.
Helms: 'Steeds meer huishoudens laten zonnepanelen plaatsen. Wanneer zij de stroom terugleveren die ze daarmee opwekken, zijn ze veelal afhankelijk van grote marktpartijen zoals Eneco en Vattenfall. Mogelijk moeten mensen in de toekomst gaan betalen voor die teruglevering. Met het Interreg Euregio Maas-Rijnproject Blockchain4Prosumers zetten we in op decentralisatie van het huidige energiesysteem. Op lokaal niveau worden energieconsumenten ook energieproducenten. Vandaar het woord 'prosumers' in de naam van het project.'
'Waar het in essentie om gaat: in de huidige energiemarkt is in feite sprake van gedwongen winkelnering voor huishoudens. Daarom richt Blockchain4Prosumers zich op de vraag hoe zij hier als energieproducerende consumenten tegenwicht aan kunnen bieden. Dat kan door hen onderling energie te laten verhandelen zonder tussenkomst van grote energiebedrijven. Deze transacties vinden plaats met de cryptocurrency ethereum via de blockchain. De blockchain is een betrouwbaar middel om dit te doen, omdat de daarin opgenomen transacties transparant zijn en niet meer gewijzigd kunnen worden. Zo wordt fraude uitgesloten.'
'Behalve zonne-energietransacties zorgt diezelfde blockchain voor een geautomatiseerde en gedecentraliseerde afhandeling van transacties voor bijvoorbeeld het laden van elektrische auto’s. Samengevat: door energie op te slaan en te verhandelen in lokale gemeenschappen, draagt Blockchain4Prosumers met slimme software voor de prosumers bij aan de energietransitie. Bovendien kan het project hen helpen om een betere prijs te bedingen voor hun energie-inspanningen.'
Tekst: Pascal Panis
Foto’s: Laurent Stevens