Seizoenscyclus
De LiveFree woning is voorzien van geïntegreerde zonnepanelen als dak (en indien nodig in de gevel). Per woning wordt ruim voldoende energie opgewekt om in de eigen behoefte te voorzien. Er is echter een fase-/tijdsverschil tussen de opwekking en het gebruik van de energie. Dit geldt voor de dag en de nacht, maar zeker ook als we dit over de seizoenen beschouwen. Lokale energieopslag is dus een vereiste om volledig CO2-neutraal te wonen. Een systeem voor seizoensopslag van elektriciteit gebaseerd op een Li-ion batterij is nog te duur. LiveFree heeft alternatieven om dit probleem op te lossen waarbij er toch geen afhankelijkheid is van fossiele brandstof. Op deze manier kunnen we een van de eerste leveranciers zijn van CO2 neutrale huizen.
Opslag is nodig voor CO2 neutraal leven
Energieopslag
In onze energie unit gebruiken we verschillende vormen van energieopslag. Waterbuffertanks (van 80 graden C) voor de lage temperatuurverwarming en batterijen voor de opslag van elektrische energie. Naast de opslagfunctie voor het overbruggen van het tijdsverschil tussen opwekking en verbruik, kunnen pieken in het verbruik met de opslagvoorzieningen worden opgevangen. De basisbehoefte aan elektriciteit voor een dag opslagsysteem is ongeveer 10 KWh gebaseerd op een jaargebruik van 3600 KWh. Echter een “full-elektrisch” huis gebruikt in de winter aanzienlijk meer stroom dan in de zomer door gebruik van een warmtepomp. Dit verschil kan deels opgevangen worden door de warmtepomp alleen overdag te gebruiken en de gegeneerde warmte op te slaan in een buffervat welke dan in de avond aangesproken wordt. Het grote probleem is dat er juist in de winter weinig energie wordt gegeneerd. Wij kunnen dit gedeeltelijk oplossen met een overcapaciteit aan zonnepanelen en een extra groot buffervat. Het is echter onmogelijk om dit economische verantwoord te doen voor de totale behoefte in de winter. Om dit probleem op te lossen is het noodzakelijk om te kijken naar windenergie en of een andere vorm van seizoensopslag. De enige beschikbare economisch te rechtvaardigen technologie met potentie is waterstof.
Waterstof is traditioneel altijd een belofte geweest maar heeft in de praktijk weinig concrete toepassingen geleverd.
Dit komt doordat brandstofcellen relatief duur zijn en nog gevoelig zijn voor vervuiling van waterstof gemaakt van fossiele bronnen. Met onze oplossing ligt dit anders we kunnen in de zomer pure waterstof maken m.b.v. elektrolyse en deze waterstof dan gebruiken in de winter. Door een combinatie te maken met een dag opslagsysteem kunnen we relatief kleine en goedkope brandstofcellen gebruiken welke de dag opslag van elektriciteit in de winter continu op peil houden.
Voor seizoensopslag hebben we ongeveer 1.500 KWh nodig om de dagen met weinig tot geen opwekking van energie door te komen. Van belang is om een optimale mix te maken van het aantal panelen en de opslagcapaciteit van elektrische energie. De investering in Li-ion batterijen bedraagt op dit moment ongeveer € 400 per KWh. De investering in een waterstof conversiesysteem is sterk afhankelijk van de schaalgrootte maar kan bij een capaciteit van 6.000 KWh naar € 40 per KWh. Het rendement van waterstof opslag is lager dan bij batterijen maar kan in de huiselijke omgeving omhoog gebracht worden door de proceswarmte die vrijkomt bij omzetting te gebruiken voor verwarming. Verder is het van belang te weten dat door het grote overschot van de productie in de zomer het rendement meer een technische is dan een economische parameter.
Waterstof seizoensopslag en distributie door het bestaande aardgas netwerk
De opslag van waterstof is uit veiligheidsoverwegingen op afstand geplaatst . M.b.v. een gasleiding wordt het onder lagedruk aangeboden aan een naast gelegen bi-directionele brandstofcel en deze cel produceert elektriciteit welke opgeslagen wordt in de Li-ion dag-batterij . In de zomer werkt de brandstofcel als electrolyser en produceert waterstof welke m.b.v. een compressor wordt opgeslagen in de waterstoftanks. Ook is het mogelijk dat er 1 waterstofconversie/opslagunit wordt geïnstalleerd per 4 huizen en daarmee investeringslasten per woning sterk verlaagd. De afweging om centraal of decentraal te werken heeft te maken met al dan niet gebruik van de proceswarmte van de installatie.
Bij integratie met mobiliteit is het ook mogelijk de brandstofcel van een geparkeerde auto te gebruiken