Energy Piles: de fundering van de toekomst
De Energy Piles behoren tot een van de eerste innovaties op The Green Village. Bij de aanbouw van het Co-Creation Centre in 2016 werden de innovatieve palen in de grond geplaatst. Toen het fieldlab nog niet veel meer was dan “een veld met wat ideeën”, aldus Phil Vardon, hoofdonderzoeker van dit project. Samen met Phil, professor ‘Energy Geomechanics’ aan de TU Delft, en Ed Revoort, senior-adviseur van Fundex, blikken we terug op hun onderzoek en geleerde lessen, en bespreken we nieuwe projecten.
Een Energy Pile is een combinatie van een funderingspaal en een bodemenergie (geothermische) installatie. Het wordt ingezet om gebouwen te verwarmen en te koelen door thermische energie in de bodem te stoppen of eraan te onttrekken. Dit is op zichzelf geen nieuw concept, maar getest in Nederland – met de bijbehorende zachte ondergrond – is het nog maar nauwelijks. De vraag van Phil en Ed was dan ook: hoe gaan de Energy Piles zich over een langere periode gedragen? Niet alleen moet de fundering van een gebouw betrouwbare ondersteuning bieden, de temperatuurverschillen die ontstaan door het toevoegen van de warmtewisselaar mogen de paal niet significant laten uitzetten als het opwarmt of laten krimpen als het afkoelt. Dat zou namelijk kunnen leiden tot beweging in de fundering of het verminderen van de draagkracht van de paal.
Waar andere landen uitsluitend gebruik maken van funderingspalen bij grote gebouwen, verlangt de Nederlandse ondergrond ook bij kleinere gebouwen extra ondersteuning. “Daar zien we een grote kans om duurzame herbruikbare energie grootschalig in te zetten bij het verwarmen en koelen van de gebouwde omgeving. Zo maken we echt een verschil op het gebied van klimaatadaptatie”, vertelt Phil. Fundex heeft hierbij een essentiële rol gespeeld als leverancier van de palen. Ed mag dan wel (ten tijde van dit gesprek) veertien dagen met pensioen zijn, zijn enthousiasme voor de Energy Piles blijft onverminderd groot. Hij benadrukt dan ook het belang van de testen op The Green Village: “Het zou moeilijk zijn geweest om mensen ervan te overtuigen hier gebruik van te maken als er geen bewijs is voor een dergelijk resultaat.”
The Green Village als speeltuin
Met de aanbouw van het Co-Creation Centre was The Green Village de ideale plek als testfaciliteit, direct om de hoek van de TU Delft. Ed legt uit: “Het fieldlab is eigenlijk een soort speeltuin. Het biedt een regelluwe omgeving, waardoor we veel gemakkelijker en sneller het proces hebben doorlopen, zonder in te leveren op veiligheid.” Phil benoemt de kracht van het netwerk: “The Green Village biedt de mogelijkheid om onze innovatie te verbinden aan omliggende projecten en een platform waar veel mensen kunnen zien wat er gaande is.” Ed vult aan: “Afgelopen woensdag heb ik tijdens een innovatiedag een presentatie gegeven in het Co-Creation Centre aan een groep ontwikkelaars. Dat wij de kans krijgen om deze mensen vroeg in het bouwtraject te spreken, voordat de fundering is gelegd, is fantastisch.”
Geleerde lessen
Naast de bevestiging van hypotheses, werden ook nieuwe processen geïdentificeerd, zoals thermische kruip. Dit is een fenomeen waarbij een constante belasting geleidelijk vervorming veroorzaakt. Normaal beweegt een materiaal terug als je de belasting weghaalt. Bij thermische kruip zie je dat de vervorming langzaam toeneemt onder belasting. Het toevoegen van een thermische cyclus verandert de snelheid van vervorming. Phil legt uit: “We hebben geleerd dat we dit proces kunnen stoppen of controleren door niet over de standaard belasting te gaan. Dus er is weinig risico, maar dit zijn wel belangrijke aspecten om rekening mee te houden.”
Phil Vardon links
Nieuwe projecten
Dankzij het testen op The Green Village ontstaan er ook meer kansen tot samenwerking. Zo vormen de Energy Piles onderdeel van het consortium Acapulco, de opvolger van Converge. Waar Converge de focus legde op het verlagen van het energieverbruik, pakt Acapulco hier ook vermindering van netcongestie bij door thermische opslag en nieuwe bronnen toe te voegen. De Energy Piles bieden hierbij grootschalige en langdurige seizoensopslag. De palen worden verbonden aan een warmtepomp waardoor alle restwarmte van het gebouw in de grond kan worden opgeslagen om later te gebruiken. Ook worden ze ingezet om het gebouw passief te koelen. Zo wordt er veel elektriciteit bespaard. Phil: “Allereerst willen we controleren of alles goed opereert, daarnaast willen we weten hoe het samenwerkt met andere innovatieprojecten die in een gebouw als het Co-Creation Centre te vinden zijn. In dit glazen gebouw wordt hard gewerkt om de zon buiten te houden met schaduwvorming, maar wellicht is het soms voordeliger om de zon wel binnen te laten en zo de restwarmte in de bodem te kunnen opslaan voor gebruik op een later moment.” Belangrijk hierbij is om verder in de toekomst te kijken om voorspellingen te doen. Hiervoor gaan Phil en Ed samenwerken met masterstudenten binnen het SET (Sustainable Energy Technology) programma van de TU Delft.
Renovatieopgave
Met de essentiële kennis die Fundex heeft opgedaan op The Green Village, heeft het bedrijf al op meerdere locaties in Nederland Energy Piles geplaatst. Waar deze innovatie een ideale oplossing lijkt te zijn voor nieuwbouwprojecten, kan het ook een belangrijke rol spelen in het verduurzamen van bestaande wijken, waar een groot deel van de opgave ligt. Phil licht toe: “Als je een gebouw zoals het Co-Creation Centre plaatst in een al bestaande wijk, dan kun je aan de hand van microthermische energienetwerken een connectie maken met vijf à tien omliggende gebouwen. Energy Piles spelen dus geen rol bij de renovatie van één woning, maar bieden wel ondersteuning bij het verduurzamen van de wijk.”
Legpuzzel
Beide heren kijken tevreden terug op een goede samenwerking en hebben zin in wat de toekomst zal brengen. Phil vertelt: “Als theoreticus kan ik met goede – of slechte – ideeën komen, maar om dingen voor elkaar te krijgen heb je aannemers als Ed nodig. Ik denk dat Nederland hier goed in is, de samenwerking tussen universiteiten, bedrijven en kennisorganisaties bij elkaar houden. En daar spelen fieldlabs als The Green Village een sleutelrol in. Individueel zijn we allemaal vervangbaar, maar samen kunnen we veel mooie dingen bereiken.”
