VV02 Omslag 600
Februari 2023

Dunkelflaute maakt burgers bewuster van Energiegebruik

24 01

Wat gebeurt er als onze woningen grotendeels op wind- en zonnestroom zijn overgestapt en de systemen het dan, door gebrek aan wind en zon tijdens de winter, laten afweten? Krijgen we op die momenten nog ­voldoende warmte en stroom? Volgens experts worden de effecten van deze zogeheten dunkelflaute sterk overdreven. ‘Het maakt burgers wel bewuster over hun energieverbruik’, zegt weerman Gerrit Hiemstra.

Vlak buiten het centrum van het Friese dorp Balk staat een opvallend zwart huis met grote raampartijen aan de zijde van het riviertje de Luts. De woning is volgens de architect geïnspireerd op een oude scheepswerf. Op de luifel aan de zuidkant en de schuur daarvoor liggen maar liefst 54 zonnepanelen, naast de woning staat een elektrische auto te laden. Een aan het oog onttrokken warmtepomp haalt water uit de Luts en krikt dat, via een gesloten systeem en langs een warmtewisselaar, op tot aangename vloerverwarming.
Gerrit Hiemstra, ondernemer en twee dagen per week weerpresentator voor het NOS Journaal, doet de deur op een ijskoude dag open, schenkt koffie in en steekt in het Fries van wal. ‘Door klimaatverandering zal de gemiddelde jaartemperatuur de komende decennia stijgen’, zegt hij. ‘De winter wordt natter en minder koud. Onze zomers zullen droger worden, met steeds vaker hittegolven en plotseling optredende stortbuien waaruit meer neerslag valt dan voorheen.’ Over ‘dunkelflaute’ maakt Hiemstra zich betrekkelijk weinig zorgen.

Dunkelflaute

Dit fenomeen, voor het eerst opgetekend in Duitsland in 2014, valt in twee delen uiteen: ‘Dunkelheit’ (duisternis, vooral in de winterperiode) en ‘Flaute’ (windstilte). Hoewel er geen vaste definitie bestaat, kan je dunkelflaute kenschetsen als windstil weer met dikke, donkere bewolking, soms versterkt door mist, gedurende een langere periode.
Volgens het KNMI is dat tussen 1991 en 2020 gemiddeld 13 dagen per jaar voorgekomen, met uitschieters naar 35 dagen. Als ‘dunkelflaute’ plaatsvindt en het totale jaarlijkse energiegebruik gelijk is aan de totaal opgewekte wind- en zonnestroom, moet ons land, aldus het KNMI, acht dagen noodreserve aanhouden. In Nederland, België en Duitsland is zo’n ‘dunkelflaute’ slechts enkele keren opgetreden.

‘Het fenomeen wordt vaak gebruikt om niet over te stappen op duurzame energieopwekking’

Op lager niveau – in gebouwen of wijken die uitsluitend op zonnestroom functioneren – heeft alleen duisternis al grotere gevolgen. Omdat men op dat niveau geen gebruik kan maken van de uitmiddelende effecten van windenergie – als het hard waait, schijnt de zon vaak niet en vice versa – duurt zo’n donkere periode volgens het KNMI veel langer, gemiddeld 73 dagen per jaar.
Volgens Hiemstra is dunkelflaute geen probleem dat elke winter zal voorkomen. ‘Maar dit fenomeen wordt vaak gebruikt om niet over te stappen op duurzame energieopwekking’, vervolgt hij. ‘We kunnen nog veel opschalen met wind- en zonne-energie voordat dunkelflaute een maatschappelijk probleem wordt. We halen nu amper 6 procent uit duurzame bronnen als wind en zon. Ruim 80 procent wordt ingevuld door fossiele brandstoffen, waar we vanwege klimaatverandering zo snel mogelijk vanaf moeten stappen. De komende decennia blijft er dus nog een groot gat tussen fossiel en duurzaam bestaan.’
Dunkelflaute kan zich wel over een groot gebied uitstrekken’, geeft hij aan. ‘In extreme gevallen is dat misschien wel de helft van Europa. Mede door de opkomst van duurzame bronnen, met name in Duitsland, zie je dan ook dat de nationale netbeheerders steeds meer interconnectoren aanleggen. Denk aan onderzeese stroomkabels naar Noorwegen (NorNed) en Denemarken (Cobra) en aan uitbreidingen van het hoogspanningsnet naar België en Duitsland. Bovendien blijven de komende decennia gasgestookte energiecentrales tijdens dunkelflaute als achtervang fungeren voor het wisselend aanbod van duurzame energiebronnen.’

24 03Een windstille vriesdag na een periode met sneeuw.

Vroeger bewuster

De beste oplossing schuilt erin om burgers bewuster te maken van hun energiegebruik, meent Hiemstra. ‘Energiebesparing is een voor de hand liggend instrument waarvan nu nog veel te weinig gebruik wordt gemaakt. Goede isolatie en ventilatie betalen zich terug. Kijk maar naar dit passiefhuis waarin ik nu twee jaar woon. Een passiefhuis dat met een blowerdoor op luchtdichtheid is getest, neemt voor 20 °C ruimteverwarming per jaar maximaal 15 W per m2. Dat komt overeen met het verbruik van een haardroger. We zullen ‘back to basics’ moeten gaan.’
Vroeger was niet beter, wel anders, beaamt de weerman. Toen sprongen mensen, noodgedwongen, veel bewuster om met warmte en elektriciteit. Tot in de jaren ’70 van de vorige eeuw werden in veel woningen alleen veelgebruikte vertrekken verwarmd.
Een kolenkit staat tegenwoordig als versiering of als een paraplubak in de gang, maar tot de Tweede Wereldoorlog was steenkool de meest gebruikte brandstof voor ruimteverwarming. Na 1963 heeft aardgas de rol van steenkool in de gebouwde omgeving grotendeels overgenomen. En waar we nu, zeker na de aardbevingen in Groningen en de Russische invasie in Oekraïne, zo snel mogelijk weer vanaf willen.
Anders wordt het met gelijk- of wisselstroom, oftewel elektriciteit. Daar konden we pas aan het eind van de 19e eeuw gebruik van maken, denk aan telegrafie en de gloeilamp. Sinds het Interbellum (1919 - 1939) kreeg elektriciteit onder brede lagen van de bevolking voet aan de grond, vooral in het huishouden. Eerst voor verlichting, een stofzuiger, een wasmachine en een radio. Later volgden wasdrogers, vaatwassers en andere elektronische apparatuur, zoals televisies, computers, grasmaaiers, keukenapparatuur enzovoort. In tegenstelling tot warmte dat, goed geïsoleerd onder de grond, in een half jaar slechts 10 procent van zijn energie verliest, kun je elektriciteit moeilijk voor weken bufferen.

Flexibiliteit

Als er tijdens dunkelflaute minder energie beschikbaar komt, zullen we ons volgens Hiemstra moeten afvragen wat we werkelijk nodig hebben. Al die huishoudelijke apparatuur is immers vaak niets anders dan luxe: met de hand de afwas doen vergt slechts wat meer tijd en de was hoeft echt niet perse in een wasdroger, want ook tijdens vorst kan die prima buiten te drogen hangen.
‘Net zo belangrijk als besparing, is flexibel met duurzame energiebronnen omspringen en ons gedrag meer afstemmen op de weersomstandigheden’, meent Hiemstra. ‘Ga wassen bij voldoende aanbod van zonnestroom, doe het licht uit in de vertrekken waar je niet bent, zet de koelkast minder hoog en gebruik de warmtepomp verstandig. O ja, en ga niet de weg op tijdens dunkelflaute als het niet echt nodig is. Tijdens dunkelflaute zullen we als eerste onze energievraag gewoon sterk moeten drukken.’

24 04Ook sneeuw kan zorgen voor dunkelflaute, met nauwelijks wind en geen zonlicht.

Stroomopslag

Een ‘zilveren kogel’ om dunkelflaute – zonder de inzet van biomassa of fossiele brandstoffen – in één keer uit te schakelen is er niet. Batterijen, groot of klein, thuis of in de industrie, kunnen slechts een periode van twee, maximaal vier dagen overbruggen. ‘Dat is veel te weinig voor twee weken, laat staan voor drie maanden bij alleen gebruik van zonnepanelen,’ zegt Thijs ten Brinck, duurzaamheidsspecialist bij We-Boost en blogger over duurzame energiesystemen.
‘Het probleem met dunkelflaute is dat je er geen peil op kunt trekken’, zegt hij. ‘Je weet niet of en wanneer het gebeurt, en hoe lang de periode zal duren. Daar kan je moeilijk een ‘business case’ voor seizoensopslag op bouwen. Bromide flowbatterijen voor de opslag van elektriciteit hebben weliswaar ruimte tot verbetering, tot misschien een week, maar gaan met grote investeringen gepaard. Ook chemische energiedragers – bijvoorbeeld in ammoniak of zouten – kunnen helpen, maar zijn niet de oplossing.’
Naast warmteopslag in de bodem (via aquathermie, geothermie, wko en allerhande tussenvormen) zullen we voor de opwekking van elektriciteit op duurzame gassen moeten overstappen, meent Ten Brinck. ‘Waterstof kan nu al in kleine percentages aan het aardgasnet worden toegevoegd, maar om gasgestookte centrales daarop volledig om te bouwen, kan alleen als de elektriciteitsprijs hoger wordt. Pas dan is waterstof aantrekkelijk om toe te passen. Gebruik van biogas is een andere keuze voor de gebouwde omgeving, met name op het platteland.’

‘Tijdens dunkelflaute als eerste energievraag -gewoon sterk drukken’

Slim verminderen

‘Soms komen klanten bij me die een autarkisch huis willen’, zegt Nicolaas van Everdingen van Plushuis. Sinds maart 2009 geeft hij energieadviezen aan particulieren om hun woningen naar de Beng-norm of nog hoger te tillen. Dat deed hij eerder voor Gerrit Hiemstra en ook voor diens collega’s Willemijn Hoebert en Reinier van den Berg. ‘Die klantvraag wijs ik resoluut van de hand: autarkie is een egoïstische gedachte en legt ook nog eens extra beslag op allerhande materialen.’
Volgens hem kunnen ze beter het collectief opzoeken, ruim voordat er ‘dunkelflaute’ dreigt. ‘Dan ben je slim bezig’, gaat hij verder. ‘Je kunt je aansluiten bij een energie-coöperatie, er een zelf oprichten of een ander samenwerkingsverband aangaan. Ook met een slim netwerk, in de woning en/of met anderen, kun je het stroomgebruik van installaties (aanbod) en apparatuur (vraag) optimaliseren bij dunkelflaute.
Van een houtkachel voor verwarming heeft Plushuis afscheid genomen. ‘Dat gaat niet alleen met uitstoot van onder meer fijnstof gepaard, maar is, net zoals waterstof in de gebouwde omgeving, vanuit exergetisch oogpunt zwaar onder de maat. Waarom zou je brandstoffen die tot boven de 1.000 °C energie kunnen opleveren, inzetten voor een temperatuur van 20 °C? Verreweg het beste is om het energiegebruik zoveel waar mogelijk terug te dringen: wat je niet gebruikt, hoef je niet op te wekken of, tijdens een dunkelflaute, van elders te halen.’

24 02

Natuurlijke isolatie

Goede isolatie in combinatie met dito ventilatie zijn – voor een moderne, woning die de dunkelflaute wil passeren – een vereiste. Hiemstra’s huis is daarop ingericht. Na een introductie raakten hij en zijn vrouw enthousiast over hempcrete, een natuurlijk bouwmateriaal dat uit een mengsel van kalk en hennepvezels bestaat en als blokken in de houtskeletconstructie van hun woning is verwerkt.
Hennep wordt ruim tienduizend jaar geteeld. Zonder dit vezelgewas was scheepvaart in de Gouden Eeuw niet mogelijk geweest. In alles werd hennep indertijd toegepast, voor breeuwen van schepen, voor touw, voor dekkleden en zeildoek (de oud-Franse naam ‘canvas’ verwijst daar ook naar: gemaakt van hennep). Na het Interbellum kwam hennep echter in een slechte reuk te staan: dankzij een succesvolle mediacampagne wist krantenmagnaat Hearst, die grote belangen had in chemieconcern Du Pont, het natuurlijke materiaal te brandmerken als de softdrug marihuana (terwijl vezelhennep amper THC-gehaltes heeft). Het leidde tot een verbod op de teelt, eerst in Amerika, later ook in Europa.
De laatste jaren neemt de teelt van vezelhennep als grondstof voor een groot scala toepassingen sterk toe (schoenen, textiel, papier, brandstof, plastics, eten en huidverzorging). In tegenstelling tot steenwol en beton stoot vezelhennep geen CO2 uit, maar legt dat tijdens de levensduur vast, bijna 200 kg per m3 bij de productie en uitharding. Hennep groeit in honderd dagen tot soms wel 4 m hoogte uit, heeft amper water en geen kunstmest nodig en wordt ook vaak als bodemverbeteraar gebruikt. Eenmaal verwerkt heeft hennep isolerende, vochtregulerende en antibacteriële eigenschappen.
Natuurlijk kun je met biogene materialen (als hennep, vlas en hout) niet de ‘dunkelflaute’ voorkomen, weet ook Hiemstra. ‘Maar als je een stenen of betonnen casco binnenstapt, is dat vaak vochtig en kil, vooral tijdens koude periodes. Met biogene isolatiematerialen heb je daar minder last van. Probleem is dat de bouwsector – van architect en aannemer tot metselaar en installateur – nog weinig ervaring met zulke materialen heeft en dat de kostprijs 10 à 20 procent hoger ligt. Ook de verzekering bleek voor ons moeilijker te regelen. Willen we echter op een CO2-neutrale en klimaatbestendige gebouwde omgeving overstappen, dan moeten we alle natuurlijke mogelijkheden en oplossingen benutten.’

Tekst: Tseard Zoethout
Fotografie: iStock, Wikipedia