Lectorale redeboekje naar aanleiding van de intrede in het lectoraat Systeemintegratie in de energietransitie
MULTIFILE
The future energy system could benefit from the integration of the independent gas, heat and electricity infrastructures. In addition to an increase in exergy efficiency, such a Hybrid Energy Network (HEN) could support the increase of intermittent renewable energy sources by offering increased operational flexibility. Nowadays, the expectations on Natural Gas resources forecast an increase in the application of Liquefied Natural Gas (LNG), as a means of storage and transportation, which has a high exergy value due to the low temperature. Therefore, we analysed the integration of a decentralized LNG regasification with a CHP (Waste-to-Energy) plant, to determine whether the integration could offer additional operational flexibility for the future energy network with intermittent renewable energy sources, under optimized exergy efficient conditions. We compared the independent system with two systems integrated by means of 1) Organic Rankine Cycle and 2) Stirling Engine using the cold of the LNG, that we analysed using a simplified deterministic model based on the energy hub concept. We use the hourly measured electricity and heat demand patterns for 200 households with 35% of the households producing electricity from PV according to a typical measured solar insolation pattern in The Netherlands. We found that for both systems the decentralized LNG regasification integrated with the W2E plant affects the imbalance of the system for electricity and heat, due to the additional redundant paths to produced electricity. The integration of the systems offers additional operational flexibility depending on the means of integration and its availability to produce additional energy carriers. For our future work, we will extend the model, taking into account the variability and randomness in the different parameters, which may cause significant changes in the performance and reliability of the model.
Energiebeheer gericht aanpakken, Het analyseren van doelstellingen, resultaten en impacts van energie- en broeikasgasbeheersprogramma’s in bedrijven (met een samenvatting in het Nederlands): De wereldwijde uitstoot van broeikasgassen moet drastisch worden teruggebracht om de mondiale stijging van de temperatuur tot het relatief veilige niveau van maximaal 2 graden Celsius te beperken. In de komende decennia zal de verbetering van de energie-efficiëntie de belangrijkste strategie zijn voor het verminderen van de energiegerelateerde uitstoot van broeikasgassen. Hoewel er een enorm potentieel is voor verbetering van de energie-efficiëntie, wordt een groot deel daarvan nog niet benut. Dit wordt veroorzaakt door diverse investeringsbarrières die de invoering van maatregelen voor energie-efficiëntie verbetering verhinderen. De invoering van energiemanagement wordt vaak beschouwd als een manier om dergelijke barrières voor energiebesparing te overwinnen. De invoering van energiemanagement in bedrijven kan worden gestimuleerd door de introductie van programma's voor energie-efficiëntie verbetering en vermindering van de uitstoot van broeikasgassen. Deze programma's zijn vaak een combinatie van verschillende elementen zoals verplichtingen voor energiemanagement; (ambitieuze) doelstellingen voor energiebesparing of beperking van de uitstoot van broeikasgassen; de beschikbaarheid van regelingen voor stimulering, ondersteuning en naleving; en andere verplichtingen, zoals openbare rapportages, certificering en verificatie. Tot nu toe is er echter beperkt inzicht in het proces van het formuleren van ambitieuze doelstellingen voor energie-efficiëntie verbetering of het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen binnen deze programma's, in de gevolgen van de invoering van dergelijke programma's op de verbetering van het energiemanagement, en in de impact van deze programma's op energiebesparing of de vermindering van de uitstoot van broeikasgassen. De centrale onderzoeksvraag van dit proefschrift is als volgt geformuleerd: "Wat is de impact van energie- en broeikasgasmanagement programma’s op het verbeteren van het energiemanagement in de praktijk, het versnellen van de energieefficiëntie verbetering en het beperken van de uitstoot van broeikasgassen in bedrijven?".
To reach the European Green Deal by 2050, the target for the road transport sector is set at 30% less CO2 emissions by 2030. Given the fact that heavy-duty commercial vehicles throughout Europe are driven nowadays almost exclusively on fossil fuels it is obvious that transition towards reduced emission targets needs to happen seamlessly by hybridization of the existing fleet, with a continuously increasing share of Zero Emission vehicle units. At present, trailing units such as semitrailers do not possess any form of powertrain, being a missed opportunity. By introduction of electrically driven axles into these units the fuel consumption as well as amount of emissions may be reduced substantially while part of the propulsion forces is being supplied on emission-free basis. Furthermore, the electrification of trailing units enables partial recuperation of kinetic energy while braking. Nevertheless, a number of challenges still exist preventing swift integration of these vehicles to daily operation. One of the dominating ones is the intelligent control of the e-axle so it delivers right amount of propulsion/braking power at the right time without receiving detailed information from the towing vehicle (such as e.g. driver control, engine speed, engine torque, or brake pressure, …etc.). This is required mainly to ensure interoperability of e-Trailers in the fleets, which is a must in the logistics nowadays. Therefore the main mission of CHANGE is to generate a chain of knowledge in developing and implementing data driven AI-based applications enabling SMEs of the Dutch trailer industry to contribute to seamless energetic transition towards zero emission road freight transport. In specific, CHANGE will employ e-Trailers (trailers with electrically driven axle(s) enabling energy recuperation) connected to conventional hauling units as well as trailers for high volume and extreme payload as focal platforms (demonstrators) for deployment of these applications.
One of the mission-driven innovation policies of the Netherlands is energy transition which sets, among others, the challenge for a carbon-neutral built environment in 2050. Around 41% of Dutch houses do not yet have a registered energy label, and approximately 31% of the registered houses have label C or lower. This calls for action within the housing renovation industry. Bound to the 70 percent rule, a renovation plan requires full (or at least 70 percent) agreement on the renovation between relevant parties, including residents. In practice, agreement indicators focus mostly on economic and energy aspects. When indicators include people’s needs and preferences, it is expected to speed participation and agreement, increasing residents’ satisfaction and enhances the trust in public institutions. Tsavo was founded in 2015 to organise the sustainability of buildings for ambitious clients. Its sustainability process aims to accelerate renovation by keeping at their core value the social needs and preferences of residents. In this project Tsavo and TU Delft work together to optimise the sustainability process so, it includes everyone’s input and results in a sustainability plan that represents everyone. Tsavo’s role will be key in keeping the balance between both a sustainable renovation service that is cheaper and fast yet also attractive and with an impact on the quality of living. In this project, Tsavo’s sustainable renovation projects will be used to implement methods that focus on increasing participation and residents’ satisfaction. TU Delft will explore principles of attractive, accessible and representative activities to stimulate residents to decide on a renovation plan that is essential and meaningful to all.
Wat is de mogelijke rol van lokale duurzame energiesystemen en –initiatieven in de overgang naar een duurzame samenleving? En hoe kunnen op lokale toepassing gerichte innovaties worden ontwikkeld en toegepast op een zodanige manier dat deze bij lokale systemen en initiatieven aansluiten?Deze vragen staan centraal in dit onderzoeksproject dat zich richt op innovaties die rekening houden met een grotere rol van burgers bij een duurzame energievoorziening. Het project behelst echter meer dan het verrichten van onderzoek. Het beoogt bouwstenen te leveren voor een duurzame samenleving waarin meer ruimte is voor lokale (burger)initiatieven. We stellen drie deelprojecten voor:1. een vergelijkende studie naar energiecoöperaties en vergelijkbare innovatieve initiatieven, binnen en buiten Nederland, in heden en verleden. Daarbij hopen we lering te kunnen trekken uit de succesvolle ervaringen in Denemarken en Oostenrijk en van innovaties door coöperatiesen collectieven in het verleden.2. een analyse van energie-innovaties die beogen aan te sluiten bij lokale energiesystemen. Concreet zal het onderzoek zich richten op speciale batterijen, ontwikkeld dor het bedrijf Dr.Ten, en een soort slimme grote zoneboiler, ontwikkeld door het gelijknamige bedrijf Ecovat.3. De ontwikkeling van drie scenario’s, gebaseerd op inzichten uit studies 1 en 2. De scenario’s zullen bijvoorbeeld inhoudelijk verschillen in de mate waarin deze geïntegreerd zijn in bestaande energiesystemen. Deze zullen worden ontwikkeld en besproken met relevante stakeholders.Het onderzoek moet leiden tot een nauwkeurig overzicht van de mate van interesse en betrokkenheid van stakeholders en van de beperkingen en mogelijkheden van lokale energiesystemen en daarbij betrokken technologie. Ook leidt het tot een routemap voor duurzame energiesystemen op lokaal niveau. Het project heeft een technisch aspect, onderzoek naar verfijning en ontwikkeling van de technologie en een sociaal en normatief aspect, studies naar aansluitingsmogelijkheden bij de wensen en mogelijkheden van burgers, instanties en bedrijven in Noord-Nederland. Bovenal is het integratief en ontwerpend van karakter.This research proposal will explore new socio- technical configurations of local community-based sustainable energy systems. Energy collectives successfully combine technological and societal innovations, developing new business and organization models. A better understanding of their dynamics and needs will contribute to their continued success and thereby contribute to fulfilling the Top Sector’s Agenda. This work will also enhance the knowledge position of the Netherlands on this topic. Currently, over 500 local energy collectives are active in The Netherlands, many of them aim to produce their own sustainable energy, with thousands more in Europe. These collectives search for a new more local-based ways of organizing a sustainable society, including more direct democratic decision-making and influence on local living environment. The development of the collectives is enabled by openings in policy but –evenly important - by innovations in local energy production technologies (solar panels, windmills, biogas installations). Their future role in the sustainable energy transition can be strengthened by careful aligning new organizational and technological innovations in local energy production, storage and smart micro-grids.