PLATFORM VOOR HEEL BOUWEND NEDERLAND 18 Brandveiligheid duurzame energiesystemen in woningen Er worden steeds meer installaties voor duurzame energieopwekking en -opslag in woningen toegepast. Deze vaak innovatieve installaties kunnen van invloed zijn op de brandveiligheid van woningen. Het Nederlands Instituut Politieke Veiligheid (NIPV) heeft recent onderzoek gedaan naar de invloed op de brandveiligheid van de verschillende typen installaties. In dit artikel vooral aandacht voor de brandveiligheid van waterstof via bestaande gasleidingen, opslag in lithium-ion thuisaccu’s en zonnepanelen. TEKST: FRANK DE GROOT Er is inmiddels een groot aantal installaties beschikbaar voor energieopwekking en energie-opslag. In de studie worden ze allemaal besproken. In zijn algemeenheid kan worden gesteld dat door de verschillende nieuwe energieopwekking- en energieopslagsystemen in de toekomst meer elektrische apparatuur in woningen aanwezig zal zijn dan momenteel het geval is. Alleen al hierdoor ontstaat er een verhoogd brandrisico. De studie heeft betrekking op individuele grondgebonden woningen, niet op overige gebouwen zoals woonblokken, flats, kantoren of bedrijfsgebouwen en niet op de gebouwde omgeving, zoals installaties die meerdere woningen bedienen. Daarbij gaat het specifiek om (nieuwe ontwikkelingen in) installaties voor duurzame energievoorziening in woningen. De studie richt zich niet op de bouwkundige brandveiligheid. OVERZICHT INSTALLATIES In het rapport wordt een uitgebreid overzicht gegeven van alle installaties die beschikbaar zijn voor energieopwekking en energie-opslag (zie rapport). We geven hier alleen een korte samenvatting van installaties die we bij woningen kunnen aantreffen. Installaties energieopwekking • Zonnepanelen (PhotoVoltaic cells – PV cells). • Zonnecollectoren. • Brandstofcellen (waterstof). In een brandstofcel reageert waterstof met zuurstof. Hierbij wordt elektriciteit opgewekt en wordt water gevormd. Dit is het omgekeerde proces van elektrolyse. Hierbij komt ook warmte vrij. Brandstofcellen zijn vooral bekend om hun toepassing in auto’s. Er zijn ook systemen voor thuisgebruik (Panasonic, 2021), met name in Japan, maar ook in Engeland en Duitsland; deze zijn er echter (nog) niet in Nederland. Toepassing ligt dan vooral voor de hand indien waterstof via het gasnet (nu nog aardgasnetwerk) wordt gedistribueerd naar woningen en bedrijven. Energie-opslagsystemen Energie kan worden opgeslagen in verschillende vormen: • Chemisch. Dit is de bekendste vorm, waartoe ook de fossiele brandstoffen (aardolie, aardgas) behoren. Door een chemische reactie (bij verbranding: een reactie met zuurstof) komt de energie vrij. Waterstof wordt momenteel veelvuldig genoemd als vervangende, duurzame energiedrager. • Elektrochemisch. Ook bij elektrochemische reacties vindt energieoverdracht plaats tussen verschillende moleculen. Dit gebeurt echter niet door direct contact tussen de moleculen, maar door overdracht van energie (in de vorm van elektronen) door twee half-reacties. Het bekendste voorbeeld is de oplaadbare batterij. • Thermisch. Een medium wordt verwarmd, en door warmte te onttrekken wordt energie verkregen. Ondergrondse warmte-koude-opslag is het bekendste voorbeeld, maar ook de warmtepomp. • Mechanisch. Door gebruik te maken van fenomenen als zwaartekracht en druk kan (potentiële) energie worden opgeslagen. Een voorbeeld hiervan is lucht onder druk. Door de druk af te laten, komt de energie vrij. Een ander voorbeeld is waterkracht. DRIE SYSTEMEN IN DETAIL In de studie worden veel verschillende installatietypes besproken. Drie systemen zijn daarbij geselecteerd voor een nadere beschouwing. Het gaat hierbij om systemen die al behoorlijk ver zijn ontwikkeld, reeds worden toegepast in woningen en/of naar verwachting in de nabije toekomst op grotere schaal toepassing zullen vinden in woningen. Het gaat om: • Waterstof in woningen via bestaande aardgasleidingen. • Opslag van elektriciteit in lithium-ion thuisaccu’s. • Opwekking van energie via PV-systemen (zonnepanelen). WATERSTOF IN WONINGEN VIA BESTAANDE AARDGASLEIDINGEN Gebruik van waterstof in de huiselijke omgeving vindt nog slechts als pilot plaats. Omdat waterstof naar verwachting op woning- of gebouwniveau vooral zal worden toegepast om aardgas te vervangen, is een vergelijking met de risico’s van aardgas nuttig. Aardgas bestaat hoofdzakelijk uit methaan; de eigenschappen daarvan worden hieronder vergeleken met de eigenschappen van gasvormig waterstof: • Methaan en waterstof zijn beide ontvlambare gassen. • Waterstof heeft een breder ontvlambaarheidsgebied dan methaan (waterstof: 4 – 77 vol.%; methaan: 5,3 – 15 vol.%). • Bij lage concentraties (< 8 vol.%) zijn de ontstekingsenergieën van waterstof en methaan vergelijkbaar. • Ontsteking van een waterstofwolk geeft bij concentraties hoger dan 10 vol.% een explosie (snelle verbranding: deflagratie) en bij concentraties hoger dan 18 vol.% een detonatie (schokgolf). Of en hoe een explosie plaatsvindt, is erg afhankelijk van de omstandigheden. • Zowel methaan als waterstof heeft een lagere dichtheid dan lucht en zal dus na vrijkomen opstijgen, waarna ophoping kan plaatsvinden in besloten ruimtes of bijvoorbeeld onder het plafond. De dichtheid van waterstof is lager dan van methaan, dus waterstofgas stijgt sneller dan methaan. • Ontsteking van waterstof of aardgas dat onder druk uit een lek komt (jet), geeft een fakkel. Acht maanden lang testte H2@Home een waterstofinstallatie in het DreamHûs, een replica jaren ‘70 woning die aangesloten was op een ondergronds waterstofnet. Deze woning staat op het terrein van The Green Village op de TU Delft Campus. Duurzaam bouwen – brandveiligheid van installaties Cover van het onderzoek naar de invloed op de brandveiligheid van de verschillende typen installaties. De oorzaken van brand van zonnepanelen liggen met name in een gebrekkig ontwerp (legplan), gebruik van inferieure materialen en gebrekkige uitvoering van een installatie.
RkJQdWJsaXNoZXIy NTI5MDA=