Onderzoekers HAN bundelen projectresultaten tot één warmtemodel

Hoe krijgen we gebouwen in Nederland van fossiele brandstoffen af? Een simpele vraag met een ingewikkeld antwoord. Duurzame verwarming van gebouwen is een flinke uitdaging in de energietransitie. Om te komen tot de benodigde innovatie, riep de Topsector Energie een Meerjarige Missiegedreven Innovatieprogramma (MMIP) in het leven, die specifiek gericht is op warmte en koude in de gebouwde omgeving: MMIP4.

SEECE is betrokken bij een aantal projecten binnen MMIP4. Een recent voorbeeld: Kennisinstellingen en marktpartijen werken aan een toegankelijk systeem dat de keuze voor warmtepompinstallaties gemakkelijker maakt. Het consortium ontwikkelt een configurator die installatiebedrijven helpt met het kiezen voor passende systemen. De configurator richt zich op alle componenten die nodig zijn om warmte in de woning te krijgen. Van bron tot afgifte.

Maar ook voordat MMIP4 bestond, deden SEECE-partners al onderzoek naar de verduurzaming van gebouwen. In 2018 startte de HAN het project HP-Launch, samen met andere kennisinstellingen en bedrijven. Het doel: een warmtepomp voor bestaande Nederlandse woningen ontwikkelen, zodat het gebruik van aardgas vermindert. Het project werd in maart afgerond; nu zijn de resultaten beschikbaar voor de industrie.

De resultaten van dit soort projecten staan niet op zichzelf, vertelt Rob ter Steeg, onderzoeker bij het lectoraat Meet- en Regeltechniek op de HAN. Sterker nog: alle resultaten leiden tot een cluster van kennis en software, waarmee onderzoekers vraagstukken in de warmtetransitie kunnen oplossen. ‘We zijn bezig om een soort overkoepelend model te bouwen. Een model waar we ook in de toekomst graag mee verder willen.’

Elementen in verschillende projecten zijn met elkaar verbonden. ‘In al die projecten hebben wij een rol waarin we een stuk modelering en aansturing doen’, zegt Ter Steeg. ‘Wij gebruiken modellen om de aansturing van componenten te optimaliseren, en we hebben die aansturing ook weer nodig om modellen te verbeteren. Als we bijvoorbeeld weten hoe we een warmtepomp moeten aansturen, dan kunnen we pas berekenen wat die op jaarbasis verbruikt. Dat hangt gewoon samen.’

Wie gebouwen efficiënt wil verduurzamen, moet rekening houden met het hele energiesysteem eromheen. Het in kaart brengen van dit systeem, en het ontwikkelen van manieren om te kunnen rekenen aan dit systeem, gebeurt in verschillende projecten. ‘Alle projecten die we doen, hebben een eigen doel, maar die dragen ook bij aan dat rekenmodel. En dat begint te groeien tot iets wat op zichzelf staat. […] Dit is een stuk kapitaal, iets wat we nuttig kunnen gebruiken in heel veel projecten.’

Momenteel wordt het overkoepelende woningmodel al ingezet voor Bouwgroep Dijkstra Draisma, laat Ter Steeg weten. Dit bedrijf participeert in het project Future Factory, dat de verduurzaming van bestaande woningen in een stroomversnelling moet brengen. Dat gebeurt door renovatieonderdelen op grote schaal te produceren, inclusief installatietechniek. ‘Met onze modellen helpen wij hen om installaties op woningen aan te passen, zodat met minimale kosten installaties gerenoveerd kunnen worden.’

Uiteindelijk levert het warmtemodel een bijdrage aan de verduurzaming van het Nederlandse energiesysteem, én aan de betaalbaarheid en betrouwbaarheid ervan. ‘Wij hopen dat we met ons model duidelijkheid kunnen geven richting bewoners en het verduurzamen van de warmtevoorziening kunnen versnellen. Dat heeft ook impact op het elektriciteitsnet. We kunnen met deze modellen bijvoorbeeld voorspellen wat de belasting voor het net is per woning.’

Het warmtemodel kan ook gekoppeld worden aan andere software, zodat gebruikers een groter deel van het energiesysteem onder de loep kunnen nemen. ‘Bijvoorbeeld in het digital twins-project. Daarin wordt een digitale kopie gemaakt van het elektriciteitsnet. Je kunt je voorstellen dat die huismodellen daar ook een belangrijke rol in spelen.’

De modellen spelen ook een rol in het onderwijs van de HAN. Bij de softwareontwikkeling waren studenten van de Master Engineering Systems betrokken en in de toekomst kunnen bachelorstudenten ermee aan de slag. ‘Als de ingewikkelde basis van het model staat, dan is er meer ruimte voor hbo’ers. Die kunnen het model gebruiken om berekeningen uit te voeren en zien wat het effect is van bepaalde keuzes.’

Niet alleen SEECE-partners werken aan het softwaremodel voor warmte in de gebouwde omgeving. Deze is namelijk open source. In principe kan iedereen het model verbeteren en er een eigen product omheen bouwen. De toegankelijkheid van de software maakt het model waardevol, vertelt Ter Steeg. ‘Er zijn modellen die hetzelfde doen als dat van ons, maar daarvoor moet je dure licenties kopen voordat je ermee aan de slag gaat.’

Software met dure licenties is vooral weggelegd voor grote bedrijven. Niet voor mkb-ondernemingen en consumenten. Het model waar Ter Steeg aan werkt, is geschikt voor allerlei doelgroepen. ‘We moeten een nauwkeurig model hebben, waarbij we – afhankelijk van de behoefte – vereenvoudigingen kunnen doorvoeren.’

Dit zijn de projecten die bijdragen aan een overkoepelend model, dat gebruikt wordt om gebouwen te verduurzamen:

• Duurzaam Renovatiedak
• HP-Launch
• Future Factory
• Hoge temperatuur-warmtepomp
• Open Source Energiecontroller
• Configurator warmtepompsystemen