Toen projectontwikkelaar Schipper Bosch in 2019 de leegstaande Open Hofkerk en het naastgelegen buurtgebouw De Burcht in Wolfheze aankocht, was één van de ambities dat er iets moest worden gedaan met waterstof. De combinatie van zonnestroom, waterstof en een brandstofcel die uiteindelijk de voorkeur kreeg is niet helemaal nieuw: in het dorpje Stad aan ’t Haringvliet, op het Zuid-Hollands eiland Goeree-Overflakkee, werd in 2019 het ‘InnovaThuis’ geopend, en een paar jaar later ook Innovahub, een collectieve oplossing voor 17 woningen met min of meer hetzelfde concept.
Zonnepieken afvangen en opslaan
In de installatie in Wolfheze vangt een elektrische batterij de dagelijkse productiepieken van de zonnepanelen op en wordt de restwarmte van de brandstofcel gebruikt voor verwarming van de woning en warmtapwater. In een brandstofcel vormt zich water uit een chemische reactie van waterstof met zuurstof. Daarbij komt energie vrij in de vorm van elektriciteit en warmte.
De daken van vier woningen (van de in totaal acht woningen) die achter de kerk zijn gebouwd, zijn voorzien van zonnepanelen. Een deel van de overdag opgewekte energie wordt opgeslagen in een batterij van 30 kWh. Die energie kan ’s avonds worden gebruikt. Het restant van de zonne-energie wordt middels elektrolyse omgezet in waterstof. Die wordt opgeslagen in twee units van elk 950 liter, onder een druk van maximaal 300 bar.
In tegenstelling tot batterijen kunnen de waterstoftanks hun energie bewaren zonder verliezen. In de maanden dat er weinig zonne-energie wordt gewekt kan de waterstof in een brandstofcel worden omgezet naar elektriciteit. De Belgische fabrikant Solenco is verantwoordelijk voor de zogeheten Powerbox: een combinatie van elektrolyser, brandstofcel en batterij.
Warmte-koudeopslag
Projectleider Pieter Pfeiffer legt uit waarom voor dit systeem is gekozen. “Het bekende probleem van zonne-energie is dat die volop aanwezig is in de zomer, maar veel minder in de winter, terwijl je dan juist meer energie verbruikt. Opslag van energie in thuisbatterijen is slechts een oplossing voor de korte termijn”, stelt Pfeiffer. ”Dat is mooi voor vier of vijf dagen, maar een batterij is snel vol en verliest continu energie. Je kunt er dus niet de wintermaanden mee overbruggen.”
Om met elektriciteit waterstof te maken heb je een elektrolyser nodig. Het proces van elektrolyse gaat gepaard met een rendementsverlies van ongeveer 30 procent, in de vorm van warmte. Pfeiffer: “Als je niks aan die warmte hebt, is het niet rendabel. De restwarmte wordt daarom toegevoegd aan het buffervat van het warmtenet en gebruikt voor verwarming en warm tapwater. Het warmtenet wordt verder gevoed door een grondgebonden warmtepomp met gesloten bodemlussen.” Voor het koelen van de woning wordt een klein vast bedrag per jaar gerekend om bewoners te stimuleren de koeling veel te gebruiken, zodat de bodemwarmte maximaal wordt aangevuld.
De zonne-energie die overdag wordt opgewekt wordt deels opgeslagen in een batterij om ‘s avonds te gebruiken. De batterij kan zo de dagelijkse pieken en dalen opvangen. De resterende zonnestroom wordt middels elektrolyse omgezet in waterstof. Deze opslag gaat langzaam, maar de capaciteit is veel groter dan die van de batterij. Het kan maanden worden bewaard tot het kouder en donkerder wordt. Dan wordt het in een brandstofcel weer omgezet in elektriciteit en warmte. In totaal hebben de acht woningen één aansluiting (3 x 80A, red.) op het elektriciteitsnet, die in principe minimaal gebruikt zal worden. De compacte schuurtjes bieden plek aan de waterstofunits, 2 x 950 liter.
Seizoensbuffering
Zelfstandig installateur Geert van Wees werd door projectleider Pieter Pfeiffer na oplevering gevraagd de totale installatie na te lopen. Het is de bedoeling dat Van Wees het beheer van de installatie gaat verzorgen. Van Wees streeft naar de inzet van een online omgeving waarin continu toezicht kan worden gehouden op de werking van het systeem. Het project maakt gebruik van een zelflerend energiemanagementsysteem. “Idealiter zou iedereen die een energierekening betaalt, moeten begrijpen hoe die rekening is samengesteld. Door zonnestroom op te slaan in waterstof ga je op een hele andere manier met energie om. Je kunt de hele zomer sparen, tot er gedurende de winter een omslagpunt komt van sparen naar gebruiken. Seizoensbuffering is dan ook het toverwoord.”
Waterstoftanks in de schuur
Van buiten is daar trouwens weinig van de zien. De acht woningen ogen normale nieuwbouwwoningen. Alleen de vorm van de schuurtjes verraadt dat hier iets bijzonders gebeurt. Voor de stalling van fietsen of tuingereedschap zijn ze te klein en te vierkant. Het zijn dan ook deze schuurtjes waarin de waterstoftanks staan. “Waterstofgas is pas gevaarlijk ín een woning, waar het gas moeilijk weg kan”, legt Pieter Pfeiffer uit. “In de buitenlucht is het ongevaarlijk, want het stijgt heel snel op. De schuurtjes zijn zo geconstrueerd dat het gas meteen ontsnapt, mocht er een lek ontstaan. Het gebruik van waterstof op deze manier is dan ook veel veiliger dan wanneer waterstof wordt gebruikt in een cv-ketel, want het gas zelf komt helemaal niet in de woningen.”
Pfeiffer is overtuigd van de potentie van het systeem. “We investeren in ontwikkelingen waarvan de uitkomst nog niet vaststaat. Dat is de enige manier om te leren over duurzame en betaalbare energiesystemen. Er is in elk geval veel belangstelling voor; er zijn al heel wat ontwikkelaars en gemeenten komen kijken in Wolfheze.”
