RESIDENTIELE WONING OFFGRID MET PELLETKETEL ALS BASIS

Weg van het elektriciteitsnet dankzij integrale aanpak

Al sinds zijn kindertijd is Ludwig van Wonterghem, bij velen ook bekend als de bedrijfsleider van StroomOp, een gepassioneerde voorstander van milieuvriendelijke en hernieuwbare energie. Die passie vertaalt zich, naast zijn bedrijfsactiviteiten, nu ook in een volledig van het elektriciteitsnet losgekoppelde woning. Installateur Tom Dekeyser verzorgde een deel van de installatie.

VERREGAANDE RENOVATIE

Voor op zijn tijd

Ludwig van Wonterghem steekt van wal: "We betrokken deze bestaande woning in 1993. Al vanaf het prille begin waren we sterk bezig met de energie-efficiëntie van de woning. De eerste maatregel die we namen, was de plaatsing van thermische zonnecollectoren, die trouwens vandaag nog steeds dienstdoen. 25 jaar na datum zijn we volledig offgrid gegaan. In de tussentijd zijn we voortdurend blijven investeren in duurzame technieken."

Isolatie en afgiftesysteem

"In 2000 hebben we grondig verbouwd. Er kwam onder meer 20 centimeter + kurkisolatie onder de vloer, 20 centimeter isolatie met vlas in de muren en 30 centimeter isolatie met vlas in het dak. Ik wou absoluut parket leggen, dus vloerverwarming behoorde niet tot de opties. Vandaar de keuze voor muurverwarming. Energiebewust bouwen stond toentertijd nog niet zo ver, isoleren was nog geen gemeengoed. Voor die tijd gingen we al zeer ver. Ook de ramen zijn daar een prima voorbeeld van. Het driedubbel glas dat we plaatsten in 2000, was nog niet in België te vinden, geen enkele fabrikant kon dat leveren."

Zonwering

"Naast de goede isolerende eigenschappen heeft de woning ook een zonnetoetredingsfactor van 64%, zonlicht kan er dus goed door. Er zitten wel nog meer vernuftige details in. Zo is de lichtinval exact afgeregeld volgens de seizoenen, niet met één ander gestuurd systeem met zonnewering, wel door de luifelhoogte zo aan te passen dat er rekening wordt gehouden met de 'hoogte' van de zon. Vanaf het begin van de herfst komt de zon rechtstreeks binnen, zodat het huis mee opgewarmd wordt. Zodra de zon zich in de late lente weer op een hogere orbit beweegt, valt er geen rechtstreeks zonlicht meer binnen, zodat de warmte in de warme maanden buiten blijft."

Op zoek naar pelletverwarming

"De verbouwing heeft onrechtstreeks tot de oprichting van ons bedrijf geleid. Door mijn activiteiten als ingenieur kwam ik vaak in Oostenrijk, waar ik in contact kwam met pelletkachels en -ketels. Toen we tijdens onze verbouwing in 2003 ook met pellets wilden werken, hebben we alles moeten laten invoeren, want er was hier geen enkele aanbieder. Een jaar later zijn we zelf begonnen met de verdeling van Okofen. De echte boost van de pelletketel kwam er vanaf 2007, toen de mazoutprijs begon te stijgen."

OFFGRID ALS STATEMENT

Het idee om volledig offgrid te gaan rijpte al een tijdje, maar de beslissing om er echt voor te gaan dateert nog maar van enkele jaren terug. Die kwam er deels uit onvrede met het energiebeleid door onze regeringen.

Klant geketend aan elektriciteitsnet

van Wonterghem: "Nu willen ze volop inzetten op zonnepanelen in combinatie met warmtepompen, zogezegd om het net te ontlasten en om als particulier onafhankelijk te worden. Maar dat klopt helemaal niet! Het net wordt juist meer belast in de winter en de klant wordt geketend aan zijn elektriciteitsnet met zijn zonnepanelen. Dat ze de mensen willen warm maken voor elektrische mobiliteit, daar kan ik me in vinden. Maar voor verwarming lijkt elektriciteit me niet de ideale oplossing."

Volledig onafhankelijk, niet deels

"Ik wilde bewijzen dat ik wél onafhankelijk kan worden door gebruik te maken van pellets en tegelijkertijd het net kan ontlasten. We kozen ervoor om de aansluiting volledig weg te nemen. Zelfs al valt het verbruik terug tot nul, dan betaal je nog altijd prosumententaks voor de fotovoltaïsche panelen, distributie- en tellerkosten. Afhankelijk van de distributeur kan dat toch nog oplopen tot zo'n € 700 op jaarbasis, en dat wilden we niet."

AANPASSING INSTALLATIE

Dimensioneren op basis van bestaande installatie

Tom Dekeyser van het gelijknamige installatiebedrijf verzorgde de aanpassing van de installatie. Ook voor hem was het een speciaal project: "Niet zozeer omdat het een langdurig of technisch moeilijk project was, want voor de aanpassing had ik aan een drietal werkdagen genoeg. Ik werk ook al langer met pelletinstallaties, dus de plaatsing en de aanpassing hielden voor mij eigenlijk weinig geheimen in. Het was een bestaande woning, er lag al wandverwarming, er stonden al radiatoren … dus voor de dimensionering was ik afhankelijk van de aanwezige installatie. De aansluitingen tussen pelletketel en buffervat, en het expansievat heb ik verzorgd, en verder heb ik de leidingen geplaatst tussen buffervat en verwarming, met één pompgroep voor de radiatoren en één voor de wandverwarming. Als laatste is er dan de aansluiting op het buffervat waar warm water gehaald kan worden."

Berekeningen door bouwheer

"Omdat de klant in dit geval ook de leverancier was van de pelletketel, moest ik mij eigenlijk niks aantrekken van berekeningen en dergelijke. Ludwig is zelf een absolute specialist in de materie, dus dat heb ik aan hem overgelaten. Het nieuwe buffervat hebben we wel op een andere plaats moeten zetten dan het oorspronkelijke buffervat. Vroeger stond dat in de wasplaats, maar daar was te weinig plaats voor het nieuwe, grotere buffervat. Daar heb ik dus wat leidingen moeten verleggen."

"Offgrid vergt energiezuinige toestellen"

"Wie offgrid wil gaan, moet echt op details letten", vervolgt Dekeyser. "Zo had ik vastgesteld dat het gezin heel veel met regenwater deed, maar de pomp was een echte energieverslinder. Daarom heb ik voorgesteld om die regenwaterpomp te vervangen. Dat kleinere verbruik had meteen een mooie impact op de resterende batterijduur."

PELLETKETEL VORMT DE BASIS

In combinatie met micro-wkk, buffervat en thermische zonnepanelen

"De basis van de installatie is een standaard condenserende pelletketel met een thermisch vermogen van 10 kW die zijn energie in het buffervat steekt. Van daaruit wordt het warme water verdeeld richting de wandverwarming, vloerverwarming en het sanitair warm water. Ook de thermische zonnepanelen zijn gekoppeld aan het buffervat. De pelletketel warmt niet enkel het buffervat op, maar is ook aangesloten op een stirlingmotor die elektriciteit opwekt. Die wordt rechtstreeks in het interne netwerk geïnjecteerd, bij overschot laadt de stirlingmotor via de omvormer ook de batterij op."

Rol van pv-panelen

"In de zomer is de situatie lichtjes anders. De fotovoltaïsche zonnepanelen zorgen dan voor voldoende energieopbrengst, de rest wordt gebruikt om de batterij op te laden. Daarvoor wordt de variërende gelijkspanning van 0 tot pakweg 200 V omgezet door een DC/DC- omvormer in een gelijkspanning van 48 V, wat wel bruikbaar is voor de batterij. De installatie bestaat uit 12 pv-panelen, samen goed voor een vermogen van 3,6 kWp. Bij een grotere energievraag dan wat de panelen produceren, wordt er via de DC/AC-omvormer weer spanning op het interne net gezet. Alle componenten werden zorgvuldig onderzocht en uitgekozen. Een voorbeeld hiervan zijn de batterijen en de omvormers. De DC/AC-omvormer is geen omvormer zoals bij de traditionele fotovoltaïsche zonnepaneleninstallaties, want die werken enkel als er ook een standaardelektriciteitsnet aanwezig is. De keuze beperkte zich tot twee merken die wel een dergelijke omvormer aanbieden die ook zonder het net een perfecte sinusvormige spanning kan leveren. Uiteindelijk opteerden we voor de MultiPlus van Victron. Om tegemoet te komen aan de lage C-factor van de batterij, is die een stuk overgedimensioneerd. Zijn vermogen is 5 kW, maar nu is hij begrensd op 3,5 kW."

BATTERIJ

"Ook bij de batterij hebben we enkele belangrijke afwegingen moeten maken. We hadden drie mogelijkheden: loodzuurbatterijen, zoals die gebruikt worden in voertuigen en tractie. Een tweede groep waren de lithiumbatterijen, zoals die van Tesla of Mercedes, en als derde groep de zoutwaterbatterijen. Elk type heeft zijn voor- en nadelen."

Loodzuur- en lithiumbatterij

De loodzuurbatterijen vielen af omdat er lood in gebruikt wordt en omdat ze ook niet direct onder de elektronica geplaatst konden worden. De lithiumuitvoering viel af omdat ze ecologisch ook minder interessant is, er zeldzame grondstoffen in gebruikt worden en de recyclage nog niet 100% op punt staat.

Zoutwaterbatterij

"De zoutwaterbatterijen zijn wel cradle-to-cradle, alles kan gerecycleerd worden en er zit niks van zware metalen in. Daar staat wel tegenover dat ze relatief veel plaats innemen en een kleinere C-factor hebben. Die geeft aan hoeveel stroom er per tijdseenheid uit de batterijen gehaald kan worden. Bij zoutwaterbatterijen is dat de helft van wat lithiumbatterijen kunnen leveren. In ons eerste opzet konden we slechts 2.500 watt uit de batterijen halen. Als de wasmachine draait, zitten we al aan 2.200 watt. Als ook de regenwaterpomp nog eens aanslaat, zit je met de gebakken peren. Niet alleen wat te weinig vermogen betreft, maar ook de levensduur van de batterij wordt erdoor beperkt. Daarom hebben we een batterijstack bijgeplaatst, niet omdat we te weinig kunnen opwekken, maar omdat de batterij niet genoeg vermogen kon leveren. Nu kunnen we piekvermogens aan tot 3.000 watt. Een volledig opgeladen batterij zou ons in theorie tot drie dagen stroom moeten kunnen leveren."

VERWARMING

"We werken met wandverwarming op het gelijkvloers en radiatoren op de verdieping, dus op basis van lage temperaturen. Hoe lager die temperatuur is, hoe beter het rendement van de installatie. De opwarming van het buffervat van 1.000 liter gebeurt door de pelletketel in combinatie met de thermische zonnepanelen. De pelletketel is een Okofen Pelletmatic Condens van 10 kW, terwijl de effectieve warmtevraag uit de woning slechts 5 kW is. De overdimensionering is er om de stirlingmotor te doen draaien, die instaat voor de elektriciteitsvoorziening. De combinatie van een stirlingmotor met een pelletketel is sinds enkele jaren op de markt en die techniek werkt zeer goed en onderhoudsvrij. De werking van een stirlingmotor is relatief eenvoudig: door het opwarmen via de pellets krijg je een uitzetting, maar door het retourwater van de verwarming krimp. Die uitzetting en krimp doen een zuiger in de cilinder op en neer bewegen, met een frequentie van 50 keer per seconde. Zo wordt elektriciteit opgewekt, in dit geval is de nominale opbrengst 1.000 W, maar hij is begrensd op 800 watt, zodat hij op zijn optimale punt werkt om een lange levensduur te garanderen. De techniek op zich is niet nieuw, maar Okofen paste het principe wat aan, zodat het ook met pelletketels kan werken.“ Dekeyser: “De fabrikant van de stirlingmotor geeft op dat er een cycloonfilter geplaatst moet worden, om zijn motor te beschermen tegen residuen uit de installatie. Daarnaast heb ik er nog een vuilfilter met magneet tussen geplaatst, die het resterende magnetiet eruit haalt. Geen overbodige luxe in een installatie met radiatoren en een metalen buffervat."