De consultatie over de Future Homes Standard heeft voorgesteld dat een nieuwe eis gebaseerd op primair energieverbruik moet worden opgenomen in de volgende bouwvoorschriften. In dit artikel bekijken we hoe het primaire energieverbruik van een woning berekend zou kunnen worden, en wat billijk of wenselijk is voor zonne-energie.
Primaire energie is energie die in de natuur wordt gevonden en geen kunstmatig (door de mens gemaakt) transformatieproces heeft ondergaan. Elektriciteit opgewekt uit gas, olie, kolen, nucleaire energie of biomassa is secundaire energie – de oorspronkelijke brandstof die in de natuur wordt gevonden, is gewonnen, getransporteerd en omgezet in elektriciteit. Gedurende het hele proces wordt energie verbruikt of gaat verloren. Om één eenheid elektriciteit aan uw huis te leveren, wordt dus een groter aantal eenheden primaire energie verbruikt.
In een eerdere blog heb ik het concept van primaire energie en primaire energiefactoren uitgelegd, zie Wat is primaire energie.
De primaire energiefactor (PEF) is een maatstaf voor hoeveel eenheden primaire energie nodig zijn om de eenheid finale energie bij uw huis te krijgen.
Zo wordt bijvoorbeeld in SAP 10.1 (de conceptberekeningsmethode voor de volgende bouwvoorschriften) de primaire energie van aardgas uit het gasnetwerk opgegeven als 1,13, wat betekent dat voor elke kWh gas die aan uw huis wordt geleverd, gas met een energie-inhoud van 1,13 kWh uit de grond moet worden gehaald. Dit cijfer is een gewogen gemiddelde van de PEF voor alle verschillende bronnen van aardgas die de Britse levering vormen – bijvoorbeeld gas gewonnen uit putten in de Noordzee, Rusland, de VS en Qatar.
Primaire energie van elektriciteit
Elektriciteit is nog complexer.
De opwekkingsmix omvat elektriciteitscentrales die gas, olie, kolen, plutonium en hout als brandstof gebruiken, elk met verschillende primaire energiefactoren nadat ze zijn omgezet in een thermische centrale en via het elektriciteitsdistributienetwerk naar uw meterkast zijn getransporteerd.
Naast deze thermisch opgewekte elektriciteitsbronnen kunt u direct omzettende hernieuwbare energiebronnen toevoegen, zoals windturbines en zonne-PV-panelen. De conventie is dat, aangezien de natuurlijke energie die zij omzetten onbeperkt is, de PEF voor op deze manier opgewekte energie 1,0 is op het punt van opwekking.
De elektriciteitsopwekkingsmix resulteert dus in een gemiddelde primaire energiefactor die afhangt van de soorten elektriciteitsopwekking die op een bepaald moment in gebruik zijn. SAP 10.1 doet aannames over hoe het Britse elektriciteitsopwekkingspark er in 2020-25 uit zal zien en schat wat de gemiddelde combinatie zal zijn in elke maand van het jaar. Het gemiddelde cijfer over het jaar voor netelektriciteit op het punt van gebruik is een PEF van 1,51.
Een woning uitgerust met zonne-PV-panelen zal zonne-elektriciteit opwekken. Soms zal de zonne-elektriciteit het elektriciteitsverbruik van het huis overschrijden en zal elektriciteit terugvloeien naar het distributienetwerk waar andere gebouwen het zullen gebruiken, zogenaamde export.
Steeds vaker worden woningen met zonne-energie ook uitgerust met andere technologie die het gebouw in staat stelt meer van de opgewekte zonne-elektriciteit te behouden en de hoeveelheid die naar het net wordt geëxporteerd te minimaliseren. Apparaten omvatten PV-vermogensomvormers die overtollige opwekking naar een dompelverwarmer sturen om water in een warmwaterboiler te verwarmen, batterijopslag om de overdag opgewekte elektriciteit te bewaren voor gebruik 's avonds, en slimme autoladers die het opladen van auto's optimaliseren om zelf opgewekte hernieuwbare energie maximaal te benutten.
Van deze drie technologieën omvat SAP 10.1 voorzieningen voor PV-vermogensomvormers en batterijopslag, maar geeft geen krediet wanneer beide in hetzelfde huis worden gebruikt.
Het primaire energieverbruik van een woning
De Primaire Energie die een woning verbruikt, wordt berekend door de som te nemen van de verschillende energietypes die door de woning worden gebruikt, elk vermenigvuldigd met de Primaire Energiefactor (PEF) voor dat energietype.
Primair Energieverbruik en Zonne-energie
De bouwvoorschriften richten zich terecht op het netto Primair Energieverbruik over het jaar – dat rekening houdt met zowel de energiestromen in als uit het gebouw en voorziet in energieopwekking in het gebouw. Aangezien het zonne-PV-systeem deel uitmaakt van het gebouw, bestaan de zonne-energiestromen die de grens overschrijden alleen uit de zonne-energie die aan het net wordt geleverd. (Zie afbeelding)
Zonne-energie die door het gebouw wordt opgewekt en in het gebouw wordt gebruikt, vermindert de benodigde elektriciteit voor het gebouw. Het eerste voordeel van het plaatsen van een zonnesysteem op een woning voor het netto Primair Energieverbruik is dus de zonne-energie die in het gebouw wordt gehouden, vermenigvuldigd met de Primaire Energiefactor van het vermeden elektriciteitsverbruik – de PEF van netelektriciteit.
Het tweede voordeel van een zonnesysteem op een woning is dat de zonne-energie die vanuit de woning wordt geëxporteerd een negatieve energiestroom is en het netto Primair Energieverbruik van de woning zou moeten verminderen. De overheid heeft in de consultatie gesuggereerd dat de PEF voor deze geëxporteerde elektriciteit 0,51 zou moeten zijn.
Waarom geen PEF van 1,0? Dit is de primaire energiefactor voor door zonne-energie opgewekte elektriciteit op het punt van opwekking (vóór transmissieverliezen). Een vraag aan het team dat verantwoordelijk is voor SAP leverde de volgende verklaring op:
Aangezien netelektriciteit een PEF van 1,51 heeft en zonne-elektriciteit een PEF van 1,0 heeft, is het nettovoordeel van de geëxporteerde elektriciteit 1,51 – 1,0 = 0,51 per geëxporteerde eenheid elektriciteit.
In feite zeggen ze dat deze eenheid door zonne-energie opgewekte elektriciteit met PEF 1,0 naar een nabijgelegen gebouw stroomt en dat gebouw ervan weerhoudt elektriciteit te gebruiken uit de netopwekkingsmix met PEF 1,51, dus het nettovoordeel (voor het net) van de geëxporteerde elektriciteit is 0,51.
Ik zie hier een logica in, maar per saldo denk ik dat de netto Primaire Energie van het gebouw het gebouw en niet het netwerk moet overwegen – dit betekent dat de energiestromen die de gebouwgrens overschrijden de relevante zijn. In tegenstelling tot koolstofemissies, waarbij je geen koolstofbesparing kunt toepassen op de geëxporteerde elektriciteit zonder rekening te houden met de vermeden koolstofemissies waar die energie wordt gebruikt, heeft Primaire Energie voor zonne-energie een overeengekomen waarde voor de PEF, en die waarde is 1,0.
Netgekoppelde PV levert aan het net met 1,0, waarom zou micro-opwekking anders behandeld moeten worden?
De overheid wil graag de adoptie van slimme technologieën bevorderen, zoals PV-omvormers, slimme warmwaterboilers en batterijopslag, en dat geldt ook voor de zonne-energie-industrie.
Creëert een lagere PEF voor geëxporteerde zonne-energie geen sterkere drijfveer voor de adoptie van deze technologieën in nieuwbouw? Hoe lager de PEF van geëxporteerde elektriciteit, hoe groter de waarde van het installeren van apparatuur om de zonne-elektriciteit in het gebouw te gebruiken, toch?
Het antwoord op deze vraag is ja, maar tot op zekere hoogte. Als de berekening zodanig wordt opgezet dat zonne-energie minder aantrekkelijk wordt als technologie om aan de bouwvoorschriften te voldoen, zullen woningbouwers het misschien helemaal niet gebruiken, en dan is er geen enkele stimulans om slimme technologieën toe te voegen die het gebruik van zonne-energie verhogen.
Het toekennen van een PEF van 1,0 aan zonne-energie-export creëert nog steeds een stimulans om slimme technologieën te gebruiken, maar zonder de voordelen van zonne-PV zo significant te verminderen. Bovendien zullen er nieuwe betaalbaarheidscriteria in de bouwvoorschriften komen en dit zal een stimulans creëren om energie in het gebouw te houden (besparing van 16p/eenheid) in plaats van deze te exporteren (wat slechts 5p/eenheid oplevert).
BRE en DCLG zouden de logica achter de behandeling van zonne-PV in de netto Primaire Energieberekening in de bouwvoorschriften moeten heroverwegen, aangezien de benadering die wordt geraadpleegd het risico loopt de voordelen van zonne-elektriciteit onterecht te onderrapporteren.
Deze blog werd voor het eerst gepubliceerd op Solar Blogger hier