Tegen 2050 zal de wereldbevolking zijn gegroeid van 7 tot 9 miljard mensen. 70% daarvan leeft dan in steden. Om aan de toekomstige energievraag te voldoen zijn duurzame oplossingen nodig die zowel energiezuinig als kostenefficiënt zijn en klaar voor implementatie op grote schaal. Gelukkig bestaat er al zo‘n oplossing: Stadsenergie.

In deze taak gaan we dieper in op stadsenergie en hoe de technologie zich heeft ontwikkeld tot een geschikt antwoord op veel van de energieuitdagingen van nu. Maar eerst een definitie: Stadsenergie is een verwarmings- en koelsysteem waarbij warm of gekoeld water vanuit een centrale installatie via een gesloten leidingnetwerk naar een scala aan consumenten wordt gevoerd. Het water wordt gebruikt om binnentemperaturen te reguleren en, als het gaat om stadsverwarming, om huishoudelijk water te verwarmen.

Door de gecentraliseerde productie van warm en gekoeld water zijn er geen individuele oplossingen meer nodig en kan brandstof op veel effectievere wijze worden gebruikt. De brandstof zelf biedt kansen om zowel de productiekosten als de CO2-uitstoot te verminderen doordat veel installaties op duurzame energie kunnen draaien zoals zonnewarmte, geothermische energie, gemeentelijk afval of windenergie. In een stadsenergiesysteem kan ook gewisseld worden tussen energiebronnen, waardoor het veel makkelijker wordt om radicale veranderingen uit te voeren dan in andere systemen.

Voor de consument betekent stadsenergie: direct bruikbare energie aan de voordeur. Er zijn geen ketels of koelingseenheden nodig die ruimte innemen en duur onderhoud nodig hebben, en er zijn geen aanschafkosten. Stadsenergie bestaat al meer dan een eeuw. Tegenwoordig worden hele steden, colleges, grootschalige bedrijven, en zelfs het Witte Huis hiermee van energie voorzien.

Breed gesproken kunnen in de ontwikkeling van stadsenergie vier generaties worden onderscheiden: In de 1e generatie draaide stadsenergie vooral op oliegestookte ketels die enorme hoeveelheden stoom van 200° produceerden en 2/3 van de energie door de schoorsteen lieten wegglippen. Deze systemen bedienden kleine gebieden, maar kampten met flinke warmteverliezen vanwege slecht geïsoleerde leidingen en de extreem hoge temperatuur.

Ofschoon het naar huidige maatstaven bijzonder inefficiënt was vormde het destijds een ware revolutie op verwarmingsgebied en droeg het zeker bij aan de doelstelling om de vervuiling in steden te verminderen. Bij de 2e generatie stadsenergie werden een aantal van deze vroege problemen opgelost door over te stappen van stoom naar drukwater en de kwaliteit van de leidingen te verbeteren. Hierdoor kon stadsenergie op veel grotere schaal worden toegepast. In deze periode werd het combineren van warmte- en stroomcentrales populairder. Door de overtollige warmte uit de stroom- opwekking te gebruiken voor verwarming wisten deze centrales de brandstofkosten radicaal te verminderen.

De derde generatie, waaronder de meeste stadsenergiesystemen van vandaag vallen, bestaat grotendeels uit warmte-krachtkoppelingscentrales. Een van de grootste verschillen is dat de temperatuur van het distributiewater nu lager is dan 100°, wat het mogelijk heeft gemaakt om de productie uit te voeren met alternatieve energiebronnen, zoals zonne-energie.

Ook heeft de kortetermijnopslag van energie installatie-eigenaars in staat gesteld om de productiekosten te verlagen door stroom te produceren wanneer de prijzen hoog zijn en de overtollige hitte op te slaan voor wanneer de prijzen laag zijn.

De technologie blijft zich echter ontwikkelen en de eerste systemen van de 4e generatie zijn er al. De stadsenergiesystemen van de 4e generatie distribueren water met een veel lagere temperatuur voor de verwarming en een hogere temperatuur voor het koelen. Dit betekent dat er minder energie wordt gebruikt én verloren.

Ook maakt dit het mogelijk om duurzame energiebronnen met lage temperatuur te gebruiken zoals geothermische energie waardoor de milieu-impact nog lager is. Bovendien is het nu dankzij nieuwe technologie mogelijk om energie maandenlang op te slaan. Installaties kunnen hun dagelijkse energieverbruik meer gelijk trekken, waardoor ze de benodigde hoeveelheid gebruiken tijdens piekperiodes en het bedrijf een stuk omlaag schroeven tijdens rustigere periodes en de energie voor later gebruik opslaan. Natuurlijk is de eerste investering in het bouwen van een stadsenergie- infrastructuur niet gering.

Maar alles wijst erop dat in dichtbevolkte en geïndustrialiseerde gebieden stadsenergie de energieoplossing van de toekomst is. Samenvattend: de voordelen van stadsenergie zijn onder andere: Meer betrouwbare verwarming en koeling Lage kosten dankzij schaalvoordelen Een flinke vermindering van de milieu-impact En gemak voor consumenten Voorkom onvoorziene kosten Geen zorgen, geen onderhoud