Opslag voor dag en nacht energie

Zonne-energie is er alleen overdag. Om CO2 neutraal te zijn is het dus nodig om deze overdag opgewekte energie op te slaan om in de avond en nacht te kunnen gebruiken. We gebruiken voor de CO2 neutrale woning  lithium ijzerfosfaat batterijen met een totaal capaciteit van 12 kWh. Voldoende voor één dag energie.

We slaan echter ook energie op in de vorm van warm water. De buffertank van 2 m3 water die we in de woning plaatsen, is voldoende voor 6 dagen warmte in de winter. De warmtepomp  draait dus bij voorkeur overdag op het moment dat er energie van de zonnepanelen beschikbaar is. Dus ook in de winter  op koude zonnige dagen. De buffer is  er dan voor de nacht.

Energiemanagement en energie krapte

Het energie managementsysteem regelt waar de opgewekte energie wordt ingezet:

1. De batterijen volladen
2. Met behulp van de warmtepomp de warmtebuffer verwarmen tot bedrijfsverwarming van 30°C.
3. Als de batterijen zijn opgeladen, worden deze buffers verder verwarmd naar een temperatuur van 55°C
4. Als er dan nog energie “over” is, wordt deze terug geleverd aan Tubantia

Het systeem probeert dus continue een maximale energie buffer te creëren. Dit geldt ook voor de grote energiegebruikers zoals de wasmachine en de droger die mwe laten draaien op het moment dat de energieproductie maximaal is. Een voorbeeld hiervan is een hot feed wasmachine aansluiting en een wasdroger stopcontact welke alleen werkt bij voldoende voorraad aan energie en bij  gunstige weersverwachting voor energieproductie. We verwachten dat de bewoners daar in de praktijk weinig hinder van ondervinden, want de energie krapte treedt eigenlijk maar een paar maal per jaar op tussen half december en half februari.

Bewust gebruik

Bewoners hebben een optie om bewust CO2 neutraal te wonen. Dit kan door keuzes te maken voor het energie gebruik op bepaalde tijdstippen. In theorie is het mogelijk bij energie krapte gewoon de netaansluiting te gebruiken. Het huis is dan nog steeds energieneutraal maar, afhankelijk van hoe de netstroom op dat moment geproduceerd wordt, niet meer CO2 neutraal

Installatie in meer detail

De installatie bestaat uit een aantal onder delen

• Verwarming met warmtepompen (vloerverwarming)
• Warmwater met hotfeed close-in boilers 
• Buffers van 2000 liter ingebouwd in de wand van het huis 
• Elektra installatie met energieopslag
• Ultra-zuinige douche 

Verwarming met warmtepompen

Voor de woningen maken we gebruik van een zogenaamde luchtwater warmtepomp. De belangrijkste energiebron is de buitenlucht welke gebruikt wordt om het water te verwarmen.  Deze warmte wordt gebruikt voor de  vloerverwarming en voor het voorverwarmen van het water in de close-in boiler. De warmtepomp is gesitueerd buiten de  woning in de aangebouwde berging. Deze  warmtepomp verzorgt ook de koeling van de woning in de zomer via een fancoil unit in de nok van het gebouw .

Buffervat

Door gebruik te maken van een grote buffer van 2 m3 water wordt het gemis van warmtecapaciteit in de lichte bouwmaterialen gecompenseerd en meer warmte stabiliteit gegenereerd. Deze opslag kan gemaakt worden van eenvoudig materiaal omdat een warmte lek geen probleem is wanneer deze binnen het huis in de te verwarmen zone wordt geplaatst. Bij verwarming naar 55°C kunnen we dan 84 kWh aan energie opslaan.

Tapwater met hot-feed close-in boilers

Voor de na-verwarming van tapwater maken we gebruik van close-in boilers. Deze maken gebruik van de energie uit de buffertank. Het koude tapwater wordt door het buffervat geleid zodat deze al is voorverwarmd. De energie wordt dus indirect geleverd door de buffertank welke het instromende water van de boiler verwarmt.

WTW en koeling gecombineerd

We maken gebruik van een verwarming en WTW installatie (Warmte Terug Win)  in een unit. Deze maakt het mogelijk om in de zomer actief te koelen met behulp van de warmtepomp en in de winter wordt de restwarmte van de afzuig functie gebruikt om de te verwarmen lucht voor te verwarmen.

Elektriciteit

Generatie

PV

Het dak bestaat uit een geïntegreerde constructie van PV-panelen met daaronder een waterkering. Het doel is een esthetisch verantwoorde constructie te bereiken met optimalisatie voor drie functies, namelijk: waterkering, maximale opwekking van elektriciteit en koeling in de zomer. Door de waterkering onder de PV-panelen aan te brengen is het mogelijk lucht te laten circuleren om en onder de PV-panelen waardoor er meer koeling ontstaat voor de panelen en het dak onder de panelen.

We passen panelen toe met een iets hoger rendement met betrekking tot de conversie van kWp naar kWh jaar opbrengst met name bij een bewolkte hemel. Uitgaande van 56 panelen van 145 Watt Peek verwachten wij een jaaropbrengst van ongeveer 8.100 kWh bij de zuid-opstelling in de tekening. De installatie voor de 4 woningen gebruikt 1 aansluiting naar het Tubantia gebouw, waardoor de bewoners eerst onderling de energie gebruiken en de rest geleverd kan worden aan Tubantia. Ook helpt de onderlinge verdeling mee met het effectieve gebruik van de gegenereerde elektriciteit. De PV-panelen worden per huis via een omvormer op drie fases aangesloten. De individuele platen van een inductie kookplaat worden ook per fase aangesloten. Deze opstelling zorgt voor een maximale hoeveelheid zonnepanelen per individuele kookplaat. Verder zijn er stroommeters gemonteerd welke het individuele gebruik per huis meten. De jaarlijkse kosten voor stroom zijn dan het gebruik van de individuele meter minus het aandeel in de totaal geproduceerde stroom. Afhankelijke van beide meterstanden kunnen er grote verschillen optreden waarbij alle scenario’s denkbaar zijn. Er kunnen dus gebruikers zijn die constant meer gebruiken en een negatief saldo hebben op de meter. De totaal rekening van de woningen is sowieso negatief, met andere woorden er wordt meer energie gegenereerd (geleverd) dan gebruikt. 

Esthetisch

De dunne film panelen die we gebruiken zijn esthetisch verantwoord en hebben een betere opbrengst in de winter. Het lessenaarsdak helpt met het creëren van een groot oppervlakte naar de zuidzijde. Op het dak liggen 56 Avensis panelen van ca. 160 x  65 cm.

Energie generatie

Voor de eigenaar van de woningen (Woontij) is er een energie overschot van 4.855 kWh per woning per jaar, wat neerkomt op 85 euro per maand per woning aan besparing voor Tubantia (op basis van 21 cent per kWh).

Opslag van energie middels batterijen

De opslag en bestaat uit drie componenten

• Opslag batterijen
• Omvormers van 220 AC naar 48 DC  en 48 DC naar 220 AC  en draaistroom van 380 Volt 3 fases
• Regelunit welke de netbelasting en teruggave regelt

De opslag batterijen

Het accu systeem is een lithium ijzerfosfaat accu pakket met een intern BMS-systeem voor de communicatie met een Victron Quattro en Color Panel parallel schakelbaar tot 409 kWh. 

Omvormer

De omvormer heeft meerdere functies en is ontworpen om zoveel mogelijk autonomie na te streven. De omvormer laat zich sturen door de regelaar welke continue probeert de accu vol te laden en het gebruik van de netspanning te minimaliseren door eerst de accu weer te gebruiken voordat het net wordt aangesproken.  Bij overproductie van energie door de zonnepanelen en een volle accu wordt de overtollige energie terug geleverd aan Tubantia. Vanuit het net gezien zal er dus een minimale belasting zijn.  Doordat we de woningen kunnen aansluiten achter de meter van Tubantia zal het netto effect zijn dat de Tubantia-meter geen extra verbruik laat zien, maar juist een groot minder gebruik.

De accu en de omvormers  worden zo geschakeld dat alle scenario’s opgevangen kunnen worden door de juiste combinatie van hoofdschakelaar 1 en 2 te kiezen.  Het netto-effect is dat als er problemen zijn met een omvormer het net als back-up dient.  Bij uitval van het net zijn de woningen voorzien van stroom via de critical load aansluitingen welke de woningen blijven voorzien van stroom. Deze oplossing is gekozen omdat we op deze manier gebruik kunnen maken van commercieel goed verkrijgbare Solar omvormers welke een netaansluiting verwachten en niet gebruik hoeven te maken van dure “offgrid” solarchargers.

Energiebesparing

Energiebesparing door slimme douches

In de CO2 neutrale woningen passen we een Hamwells e-Shower toe, een slimme douche welke warmteterugwinning mogelijk maakt door het warme water te filteren en te hergebruiken. Ons uitgangspunt is dat het comfort niet minder mag worden door het gebruik van terugwinning en of waterbesparing. De Hamwells e-Shower combineert terugwinning en comfort waardoor 80% waterbesparing en 70% energie reductie mogelijk is.

Domotica

Aan de wand zijn gewoon ogende schakelaars gemonteerd   Dit is belangrijke voor de gebruikers ervaringen omdat de intelligente regelsystemen onzichtbaar op de achtgrond hun taak doen. Bijvoorbeeld het licht uitzetten als er niemand meer in de ruimte aanwezig is. Iemand zonder domotica-ervaring kan de woning net zo bedienen als hij/zij gewend is met het verschil dat er zaken automatisch voor hem/haar geregeld worden. De computer kan dus ook verbonden zijn met een app op een smartphone of een website op een laptop om vandaar commando’s te ontvangen voor een lamp of thermostaat. Als onze gebruiker handig is met een app op een smartphone krijgt deze gebruiker er bedieningsgemak bij.