Om het klimaatprobleem op te lossen, moeten we afstappen van fossiele brandstoffen, zoveel is duidelijk. De plek waar je thuis de meeste energie verbruikt is de verwarming van je huis. Dus kan je die verwarming maar beter elektrisch doen zou je zeggen. Dat blijkt iets genuanceerder te liggen. Er zijn namelijk verschillende manieren om je huis elektrisch te verwarmen, en sommige daarvan zijn een stuk beter dan anderen.
Elektrische verwarming
Wellicht ken je ze wel, die elektrische verwarmers die je gewoon in het stopcontact steekt, zoals deze hieronder:
De apparaten werken eigenlijk heel simpel: je laat een stroom door een verwarmingselement lopen. Dat element warmt daardoor op, zoals vroeger gloeilampen dat deden. Daardoor warmen ze de kamer op waarin ze staan. Soms zit er ook nog een ventilator in de kachels, maar dat maakt voor dit verhaal niet zoveel uit.
Om een beter begrip te krijgen voor hoe goed deze kachels zijn, moeten we kijken naar de energie die erin gaat en de energie die eruit komt. In het geval van dit soort kachels is dat eigenlijk heel simpel: alle energie die erin gaat is elektrische energie en die wordt helemaal omgezet in warmte. Een efficiëntie van 100% dus, wat wil je nog meer?
Het probleem van elektrische kachels
Wat we vergeten bij de 100% efficiëntie, is dat de elektrische energie ergens vandaan moet komen. Het International Energie Agentschap (IEA) houdt bij waar de elektriciteit in Nederland vandaan komt. Dat staat in de onderstaande figuur:
Wat we zien in deze figuur is dat op dit moment de meeste van onze elektriciteit geproduceerd wordt met behulp van aardgas. Duurzame bronnen van energie zitten wel in de lift, maar zijn nog niet groter dan fossiele brandstoffen.
Wellicht heb jij een groene energieleverancier die (net als onze energieleverancier) 100% windenergie beloofd. Helaas is dat slechts een halve waarheid. Want wat als er geen wind staat? We hebben nog lang niet genoeg capaciteit qua energieopslag om Nederland op windstille, zonloze dagen van energie te voorzien. Dus op die dagen maak je zelfs met een groen energiecontract gebruik van fossiele brandstoffen.
Wat je dus eigenlijk aan het doen bent als je een CV ketel door een elektrische kachel vervangt, is dat je de verbranding van gas in je eigen huis vervangt door een mix van gas, kolen, windenergie, zonne-energie, kernenergie etc. Als je dan de efficiëntie van elektriciteitsopwekking meeneemt, dan scoort een elektrische kachel opeens een stuk slechter. Laten we bekijken hoe slecht.
Broeikasgassen bij elektriciteitsproductie
Het Europese Energie Agentschap (EEA), schat elk jaar hoeveel broeikasgassen er vrijkomen bij de productie van elektriciteit. Door de jaren heen is de uitstoot broeikasgassen per kWh elektriciteit flink aan het dalen:
Toch is de hoeveelheid broeikasgassen die vrijkomt bij de verbranding van aardgas nog steeds lager dan elektriciteit, voor dezelfde hoeveelheid energie. Als de bovenstaande trend zich doorzet, is de uitstoot per energie pas pas rond 2030 gelijk voor gas en elektriciteit. Daar komen nog twee dingen bij:
- Elektriciteitsopwekking is het minst vervuilend in de zomer, omdat er dan meer zonnestroom beschikbaar is. In de winter is er echter meer vraag naar warmte. Dus waarschijnlijk duurt het tot na 2030 voordat elektriciteit in de winter tot minder broeikasgassen leidt dan gas.
- In bovenstaande figuur is alleen de directe uitstoot meegenomen. Dat zorgt ervoor dat de milieuvervuiling van duurzame energie onderschat wordt, omdat er niet gerekend wordt met de productie van zonnepanelen en windmolens.
Kortom: per kWh is aardgas voorlopig minder vervuilend dan elektriciteit. Om toch duurzamer dan gas te verwarmen, moeten we het daarom hebben over de Coefficient of Performance.
Coefficient of Performance (CoP)
Om verschillende vormen van verwarming met elkaar te vergelijken gaan we gebruik maken van de term Coefficient of Performance. De CoP geeft aan hoeveel warmte je in je huis krijgt per hoeveelheid elektriciteit die je verbruikt. Zoals we hierboven hebben gezien, krijgen we met een elektrische kachel 1 kWh warmte per kWh aan elektriciteit. Dus is de CoP van elektrische kachels gelijk aan 1. Het fantastische nieuws is dat een CoP van meer dan 1 haalbaar is! Laten we daarvoor kijken hoe warmtepompen werken.
Hoe zit het dan met warmtepompen?
Warmtepompen werken ook op elektriciteit, toch? Zijn die dan wel beter dan een CV-ketel?
Het korte antwoord is ja. De reden daarvoor is dat warmtepompen (zoals de naam al zegt) warmte verpompen, van buiten je huis naar binnen je huis. De elektriciteit wordt dus niet direct gebruikt om een verwarmingselement te verwarmen, maar om warmte te verplaatsen. Dat doen ze door middel van een techniek die ook in koelkasten en airconditioners gebruikt wordt.
Verreweg de meeste warmtepompen gebruiken voor het verplaatsen van warmte een koudemiddel dat rondgepompt wordt:
In bovenstaand plaatje is A de kant in je huis en B is buiten. Wat er gebeurt is dat bij (1) het middel zijn warmte afgeeft in je huis, vaak aan een water-gebaseerd systeem van radiatoren, convectors en vloerverwarming. Bij (2) is het koudemiddel dus al een beetje afgekoeld, maar wordt het nog veel verder afgekoeld door het middel te verdampen. Daardoor koelt het af tot temperaturen die vaak ver onder nul liggen. Zolang de temperatuur van het koudemiddel onder die van de buitentemperatuur ligt, warmt het middel buiten op bij (3). Als het koudemiddel dan bij (4) aangekomen is, wordt het door een compressor weer gecondenseerd, waarbij het flink opwarmt; vaak tot temperaturen tussen de 35 en 55 graden. Warm genoeg om bij (1) het huis mee te verwarmen.
Het volgende (fictieve) plaatje geeft weer waar de warmte in je huis van echt vandaan komt:
In dit voorbeeld levert 1 kWh aan elektriciteit, 4.6 kWh aan warmte op in je huis. Die warmte is grotendeels van buiten afkomstig. Dit staat gelijk aan een CoP van 4.6.
De CoP van warmtepompen
Bij warmtepompen is de CoP afhankelijk van de buiten- en binnentemperatuur. Waardes van 5 en hoger zijn daarbij geen uitzondering, dus 5x zo goed als een elektrische kachel.
De kanttekening die hierbij geplaatst moet worden is dat de CoP daalt als het verschil tussen buiten- en binnentemperatuur toeneemt. Dus als het buiten echt koud is, is de CoP laag. Bij een buitentemperatuur van -20 en een afgiftetemperatuur van 55 graden Celsius, kan de CoP van warmtepompen zakken onder de 2 en kunnen ze vervuilender zijn dan gas-gestookte ketels. Maar dat soort dagen komen door klimaatverandering nauwelijks meer voor in Nederland.
Wat doen wij zelf?
Wij zijn thuis voor een volledig elektrische warmtepomp gegaan. Op dit moment is dat dus al beter dan een CV ketel en dat wordt alleen maar beter naarmate onze elektriciteit schoner wordt. Wil je meer weten over ons verwarmingssysteem, lees dan dit artikel daarover.
Help jij de Duurzame Nerd een handje door te reageren op LinkedIn?
Heb jij je al aangemeld voor de mailing list van De Duurzame Nerd? Fantastisch! Nog niet? Doe het nu hieronder. De Duurzame Nerd draait volledig op vrijwilligers. Het is erg motiverend om te zien dat het aantal volgers groeit en dat mensen ook artikelen delen op social media. Doe jij mee?