Koudevraag in Nederland en Europa

Inleiding

Deze factsheet gaat over de huidige en toekomstige koudevraag (behoefte om te koelen) op Europees en nationaal niveau. Daarbij wordt onderzocht of er relaties bestaan tussen de huidige koudevraag in Midden- en Zuid-Europese landen en de toekomstige koudevraag in ons land.

Koudevraag factoren en invloeden

De gebouwde omgeving wordt steeds beter geïsoleerd. Enerzijds zorgt dit ervoor dat minder warmte het gebouw inkomt. Maar wanneer de warmte eenmaal binnen is, betekent goede isolatie ook dat de warmte in het gebouw blijft hangen. Om dan een aangenaam binnenklimaat te bereiken in de zomer is ventileren en/of koelen noodzakelijk. Daarnaast neemt in de zomer de koudevraag in woningen toe door de stijgende temperatuur als gevolg van klimaatverandering [68]. Het koelen van ruimten – meestal door middel van elektrisch aangedreven airconditioners – zorgt ervoor dat de vraag naar elektriciteit wereldwijd toeneemt. Daarnaast worden airconditioners massaal op dezelfde momenten aangezet – vooral tijdens hittegolven – waardoor ze een grote bijdrage leveren aan de piekbelasting van het elektriciteitsnet. Zonnepanelen zorgen midden op de dag voor een piek in duurzaam opgewekte elektriciteit. Daarmee kunnen ze een deel van de piekbelasting opvangen. Het aandeel hernieuwbare elektriciteit in Nederland is echter nog niet heel groot: 18% in 2019 [53], voornamelijk windenergie (54%), biomassa (26%) en zonnestroom (24%).

De grootste invloed op de koudevraag is het klimaat: temperatuur en luchtvochtigheid. Daarnaast speelt welvaart een grote rol in de aanschaf van een airconditioner. Andere factoren die meespelen zijn:

• Verstedelijking (Urban Heat Island Effect)
• Gewenning aan gekoelde ruimtes (thermisch comfort)
• Bevolkingsgroei
• Vergrijzing (ouderen zijn kwetsbaarder voor hogere temperaturen).

Nieuwe woningen moeten aan een aantal voorschriften voldoen. Die voorschriften staan in het Nederlandse Bouwbesluit. Om het risico op oververhitting in een woning te verkleinen is een eis opgenomen in het Bouwbesluit. Per 1 januari 2021 mag het risico op oververhitting niet groter zijn dan een bepaalde waarde: het zogenaamde TOjuli–getal. Deze nieuwe eis zal er voor zorgen dat er bij het ontwerpen van gebouwen meer aandacht komt voor de binnentemperatuur in de zomer. Maar naar verwachting ook dat er vaker koelinstallaties toegepast zullen worden. Er zijn diverse mogelijkheden om warmte te weren, of te koelen. Over deze zogeheten koudetechnieken zijn diverse factsheets geschreven.

Toenemende koudevraag

Het Joint Research Centre (JRC; een onderzoeksinstituut van de Europese Commissie) heeft in 2012 een rapport geschreven over het ingeschatte energieverbruik voor ruimteverwarming en -koeling in woningen in Europa [51]. Daarbij zijn internationale energiestatistieken gebruikt over het energiegebruik per gebruiker en de finale energieconsumptie (verbruik op de meter). Tabel 1 geeft het nuttige energiegebruik weer voor ruimteverwarming, warm water en ruimtekoeling van Nederland en zuidelijker gelegen landen uit Europa in 2009. We gebruiken deze getallen hier als een 'nulmeting' om het verschil met ongeveer 10 jaar geleden aan te kunnen geven. Bij nagenoeg alle getallen in deze factsheet moet worden aangetekend dat het schattingen zijn. De kwaliteit van dataverzameling op dit gebied kan in de hele EU nog sterk worden verbeterd.  

Volgens dit onderzoek bedroeg in de residentiële sector (huishoudens) de energievraag voor ruimtekoeling in de 27 Europese lidstaten (EU27) in 2009 naar schatting 24 TWh (terawattuur), dat is 1% van de totale energievraag [51]. Ruimteverwarming bedroeg naar schatting 70% van de totale energievraag in 2009. Het onderzoeksinstituut voorspelde dat de energievraag voor ruimtekoeling zou toenemen met 3,14% per jaar, terwijl de energievraag voor ruimteverwarming zou afnemen door beter geïsoleerde, meer energie-efficiënte nieuwbouw en renovatie (en de daarbij horende isolatie) van oudere gebouwen.

Tabel 1             Nuttige energiegebruik (=energiebehoefte, energievraag) voor ruimteverwarming, warm water en ruimtekoeling in de residentiële sector van verschillende landen binnen Europa in 2009 [64].1

Land

Ruimte- verwarming (TWh)

Warm water (TWh)

Ruimte- koeling (TWh)

% Ruimte koeling

Koeling per woning (kWh/woning)

Koeling per vloeroppervlak (kWh/m2)

Nederland

62,9

19,6

0,75

0,90

105,1

0,93

België

55,9

9,8

0,61

0,92

121,0

1,49

Frankrijk

306,3

35,5

10,33

2,93

321,1

3,50

Griekenland

20,3

2,4

0,56

2,41

83,9

0,99

Italië

183,8

28,3

4,19

1,94

136,9

1,44

Spanje

54,5

37,3

2,08

2,22

81,6

0,90

Totaal EU-27

1.879,4

432,1

24,3

1,04

100,9

1,16

In 2012 bedroeg het finaal energiegebruik  ('meterstand')  binnen de residentiële sector voor de EU28 ongeveer 3.000 TWh [55]. Ruimteverwarming bedroeg 68% van deze energievraag, ruimtekoeling slechts 1%. In 2015 bedroeg de energiegebruik voor ruimtekoeling 35 TWh, een stijging van 11 TWh (bijna 50%) in vergelijking met 2009. Deze toename in het energiegebruik voor ruimtekoeling staat gelijk aan een stijging van 6,5% per jaar.

Koudevraag in Nederland

Uit statistieken van het CBS blijkt dat er in 2016 in Nederland 1% van de totale elektriciteitsvraag door huishoudens voor ruimtekoeling werd gebruikt en 6% voor ruimteverwarming2 (Tabel 2) [56]. Het gaat om schattingen op basis van publicaties van Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN).

Tabel 2             Finaal elektriciteitsverbruik ('meterstand') particuliere huishoudens (TWh) [56]

Deze tabel laat zien dat het totale elektriciteitsverbruik van huishoudens jaarlijks afneemt (ook al neemt het aantal huishoudens toe), terwijl het elektriciteitsgebruik voor ruimtekoeling jaarlijks toeneemt. Voor ruimteverwarming wordt meestal nog gebruikgemaakt van aardgas in plaats van stroom. Voor ruimtekoeling wordt vrijwel alleen elektriciteit gebruikt.

De tabel geeft een elektriciteitsverbruik van 0,12 tot 0,2 TWh/jaar. Bij een gemiddelde COP van 3,6 voor koeling komt dat overeen met een koudebehoefte van 0,43 tot 0,72 TWh/jaar, beduidend lager dan gegeven in Tabel 1 voor 2009.

Uit een Nederlands woononderzoek (WoON2018 Energie [57]) blijkt dat 6,1% van de Nederlandse huishoudens een airco bezit in 2018 (respons op enquêtes). 71% van de airco-bezitters geeft aan deze vooral aan te zetten als het binnenshuis ‘te warm’ is. Uit deze enquêtes blijkt bij 4,2% van de huishoudens in 2018 een koude-opwekker aanwezig te zijn (bodemkoeling/koudeopslag of compressie koelmachine). Bij vorige WoON-onderzoeken werd nog niet onderzocht hoeveel airco’s en koude-opwekkers werden gebruikt. Het aantal warmtepompen in Nederland steeg in 2018 met 32.780 naar 145.771 [58]. Afhankelijk van het type kunnen warmtepompen naast verwarmen ook koelen.

Energieleverancier Essent zag tijdens de warme periode in juni 2015 dat het stroomverbruik met 7,5% steeg bij een temperatuur van 27ºC en 10 tot 15% bij een temperatuur van 33ºC [59]. Martien Visser, lector energietransitie aan de Hanzehogeschool, berekende dat bij elke extra graad boven 21ºC het stroomverbruik in Nederland toeneemt met 6 GWh per dag (Figuur 16) [9]. Hij baseerde dit op gegevens van energieleverancier TenneT tussen 2014-2018, gecorrigeerd voor zelf opgewekte stroom van zonnepanelen. Afgaand op de relatie in Figuur 16, zou het dagelijkse stroomverbruik vergeleken bij 27ºC met ongeveer 11,3% toenemen ten opzicht van een temperatuur van 21ºC. Bij 33ºC wordt de toename 22,5%. Naast het gebruik van compressie-koelmachines en ventilatoren, wordt hierin een stijging van het elektriciteitsverbruik van koelkasten en vriezers (productkoeling dus, geen ruimtekoeling) ook meegerekend.

Figuur 1       Effect dagtemperatuur op elektriciteitsvraag in 2014-2018 [60].

Verwachte koudevraag

Het internationale panel voor klimaatverandering (IPCC) schat dat wereldwijd de vraag naar koeling van woningen zal toenemen van 300 TWh in 2000 naar 4.000 TWh in 2050 [61]. De ‘Europese verwarming en koeling’-strategie voorspelt een sterke toename in het finaal energiegebruik voor residentiële koeling van 35 TWh in 2015 tot 137 TWh in 2050 voor een referentie scenario en 78 TWh in 2050 voor een energie-efficiënt scenario [62]. Ruimtekoeling in woningen wordt echter niet groter verwacht dan 3% van de totale energievraag van huishoudens in 2050.

Een studie van de Europese Commissie geeft verwachtingen voor de finale energieconsumptie voor de verwarming/koeling van woningen in Europa voor de toekomst (2020 – 2030) [63]. Tabel 3 laat de totale energievraag zien in woningen en woongebouwen voor 2012, 2020 en 2030 voor Europa-28+3 3 als scenario met het huidige beleid.

Tabel 3             Totale energievraag voor ruimtekoeling, -verwarming, en warm water in
residentiële gebouwen binnen de EU28+3 in 2012, 2020 en 2030 [TWh] [63].

2012

2020

2030

Verandering 2030/2012

Ruimtekoeling

49

61

82

68%

Ruimteverwarming

1.859

1.647

1.400

- 25%

Warm water

212

224

208

- 2%

Totaal

2.120

1.932

1.690

- 20%

Tabel 4 geeft geschatte en verwachtte cijfers voor de Europese lidstaten wat betreft de koudevraag [64]. De potentie van de gemiddelde jaarlijkse koudevraag in Tabel 4 is afhankelijk van de ‘Cooling Degree Days’ (CDD: aantal dagen dat er gekoeld moest worden in de afgelopen 20 jaar). De Europese residentiële koudevraag is geschat door middel van op 1335 NUTS-34 regio’s toegepaste koelingsindicatoren, gebaseerd op data uit de Verenigde Staten. De potentie ontstaat uit de specifieke koudevraag (gebaseerd op de CDD waarde van het NUTS-3 gebied in kWh/m2 per jaar) vermenigvuldigd met het aantal woningen en verwachte percentage airconditioning als functie van de CDD-waarde voor de desbetreffende NUTS-3 regio.

De potentiële koudevraag voor Nederland is met deze studie geschat op 1,58 TWh per jaar. Dit is een stijging van de residentiële koudevraag met 1,10 TWh ten opzichte van de door hen gemaakte schatting van 0,48 TWh in 2012. Deze stijging van 1,10 TWh komt overeen met een stijging van het elektriciteitsgebruik met 0,31 TWh per jaar bij een gemiddelde COP van 3,6. Als de hele potentiële koudevraag van 1,58 TWh wordt ingevuld met koelapparatuur is dat een elektriciteitsgebruik van 0,44 TWh per jaar, ruim het dubbele van het huidige gebruik (zie Tabel 2).

Tabel 4             Geschatte waarden voor de potentiële koudevraag en elektriciteitsconsumptie in de residentiële sector voor Nederland en overige EU-28 landen [64].

Land

Koudevraag 2012 (TWh/j)

Koudevraag potentie (TWh/j)

Additionele koudevraag (TWh/j)

Additionele elektriciteit (TWh/j)

Additionele elektriciteit (kWh/woning)

Additionele elektriciteit (kWh/m2)

Nederland

0,48

1,58

1,10

0,31

39,7

0,34

België

0,23

1,84

1,61

0,45

85,7

1,06

Frankrijk

3,52

29,04

25,52

7,09

211,6

2,31

Griekenland

3,23

29,98

26,75

7,43

1061,4

12,49

Italië

15,50

83,01

67,51

18,75

585,9

6,21

Spanje

11,92

77,74

65,82

18,28

652,9

7,17

Totaal EU-28

24,38

292,34

245,09

68,08

261,8

2,97

Als we kijken naar het verwachte klimaat voor Nederland in de toekomst valt de toename van het elektriciteitsgebruik voor koelen een stuk hoger uit. Een ruwe benadering: In [64] geeft ook voor alle EU-regio's de cooling degree days. Voor Nederland variëren die (afhankelijk van de regio) tussen 58 en 128, met een gemiddelde van 68. Projecteren we bijvoorbeeld het klimaat van Tsjechië (cooling degree days gemiddeld 134; potentiële penetratie airco's 55%) op de Nederlandse situatie, dan komen we op een potentiële koudevraag van 5,0 TWh/jaar. De additionele elektriciteitsvraag is dan circa 160 kWh/woning, een significante toename ten opzichte van de huidige gemiddelde 2.790 kWh/jaar. De daadwerkelijke toename wordt bepaald door de stijging van de buitentemperatuur, de penetratiegraad van airco-systemen maar ook door meer sociologische / psychologische factoren als de gewenning aan een geconditioneerde binnentemperatuur op kantoor en in de trein/auto, toename van thuiswerken en toenemende isolatie van woningen en vergrijzing/ontgroening.

De afhankelijkheid van het percentage woningen met airconditioning ten opzichte van de CDD is weergegeven in Figuur 17. De afhankelijkheid van het finale energiegebruik voor ruimtekoeling met betrekking tot de CDD-waardes in de verschillende VS staten is weergegeven in Figuur 18. Bij deze afhankelijkheid is geen rekening gehouden met het inkomen van de huishoudens. Voor Europa is het totale gekoelde residentiële vloeroppervlak geschat als functie van de CDD en het gemiddelde inkomen per huishouden op basis van de penetratiedata van de VS (Figuur 18) [65].

Figuur 2        Afhankelijkheid van airconditioning gebruik per klimaatcondities in de VS [64].

Figuur 3        Afhankelijkheid van het finale energiegebruik voor ruimtekoeling en de koudevraag in woningen van de VS per klimaatcondities (CDD) [64].

Figuur 4        Percentage gekoelde vloeroppervlak voor Europa als functie van de CDD trend van de VS [65].

Relativering met betrekking tot warmtevraag

Een temperatuurstijging in combinatie met betere isolatie kan ervoor zorgen dat de warmtevraag in de winter afneemt en dat er dus in deze periode minder energie wordt verbruikt.

Daarnaast krijgen bodemwarmtepompen hierdoor een beter rendement in de winter. Omdat er in de zomer meer warmte geladen kan worden in een bron, presteert deze in de winter beter. Exploitant Eteck ziet dat in juni en juli van 2018 tussen de 30-50% meer energie uit oppervlaktewater is gehaald dan vorig jaar in dezelfde periode [66].

Airconditioning trends

Over de afgelopen jaren worden wereldwijd steeds meer airco’s verkocht. Een aantal studies laat zien dat het aantal nieuw geïnstalleerde airconditioners per jaar fors is toegenomen [67]. In deze studies wordt echter geen onderscheid gemaakt tussen huishoudelijke airco’s en airco’s voor de dienstensector. In de Europese Unie waren in 2016 ongeveer 43 miljoen airconditioners in huishoudens geïnstalleerd met een totale capaciteit van 192 GW [68]. Daarnaast zijn er in 2018 verdeeld over Europa 8,4 miljoen airco’s verkocht, 11% meer dan in 2017. Door de verkoop in deze twee jaren is het aantal airco’s in huishoudens gestegen naar 59 miljoen.

Verder blijkt uit literatuur en nationale statistieken dat in 2016 ongeveer 8% van de huishoudens in België een mobiele en/of vaste airco bezit [69], 3% in Duitsland en het Verenigd Koninkrijk, 5% in Frankrijk en meer dan 50% van de huishoudens in Spanje [69][70]. Voor Italië komt uit een bevolkingsonderzoek dat ongeveer 30% van de huishoudens in 2013 een airco voor ruimtekoeling bezaten [71]. Daarnaast zien we een jaarlijkse stijging van het aantal airco’s voor alle hierboven genoemde Europese lidstaten [70].

Het toepassen van duurzamere koudetechnieken in plaats van de gewone airconditioner biedt kansen om het elektriciteitsgebruik bij de toenemende koudevraag te verminderen. Zowel passieve als actieve maatregelen kunnen de elektriciteitsvraag voor ruimtekoeling in nieuwe en bestaande gebouwen verminderen. Meer informatie over een aantal (duurzame) koudetechnieken leest u in de factsheets.

Conclusie

Momenteel is er een gebrek aan recente, concrete en eenduidige data over de absolute koudevraag en het aantal compressie koelmachines (airco’s). Uitspraken op basis van geschatte waarden zorgen daardoor voor uiteenlopende resultaten. Verschillende studies voorspellen dat mede door de temperatuurstijging het aantal Cooling Degree Days gaat toenemen en daarmee ook een stijging van de residentiële koudevraag op mondiaal, Europees en Nederlands niveau.

Op basis van de situatie in de Verenigde Staten is een schatting gemaakt voor de potentiële koudevraag van Europa met behulp van de Cooling Degree Days en het gebruik van gewone airco’s. Doordat er geen rekening wordt gehouden met huidige en toekomstige duurzame koeltechnieken, is dit een worst-case scenario. In dat geval neemt de koudevraag toe van 0,48 TWh/jaar (cijfers 2012) naar 1,58 TWh/jaar (en het bijbehorende elektriciteitsgebruik van 0,16 tot 0,44 TWh/jaar). Dat is volgens de geraadpleegde onderzoeken vooralsnog niet in de buurt van de koudevraag in 2012 van zuidelijker gelegen Europese landen als Frankrijk (0,98 TWh/jaar), Spanje (3,31 TWh/jaar) en Italië (4,31 TWh/jaar), ook niet gezien per woning of per m2. Cooling Degree Days hoeven echter niet per definitie doorslaggevend te zijn voor de grootte van de koudevraag. Zo nu en daneen enkele warme dag zal minder invloed hebben dan langdurige warmte perioden zoals bij hittegolven. Daarnaast kan het toepassen van duurzamere koeltechnieken bijdragen aan een minder grote stijging of verlaging van de koudevraag.

Een wereldwijde temperatuurstijging zorgt naast een toenemende koudevraag ook voor een afnemende warmtevraag. Alhoewel de residentiële koudevraag naar verwachting zal toenemen en de warmtevraag zal afnemen, beslaat de koudevraag in de toekomst naar verwachting nog altijd een erg klein percentage van de totale energievraag, oplopend van 1% tot maximaal 3%.

De trend van het aantal airco’s in huishoudens laat een stijgende lijn zien voor vrijwel alle landen in Europa. Alternatieve duurzamere methodes voor ruimtekoeling kunnen oplossingen bieden om zo de toenemende energievraag voor ruimtekoeling terug te dringen.

Referenties

1. "Ontwikkeling van koudevraag van woningen", W/E adviseurs WE9526, 29 mei 2018, https://projecten.topsectorenergie.nl/projecten/ontwikkeling-koudevraag-woningen-00031368
2. CBS. (2019). Aandeel hernieuwbare energie naar 7,4 procent. https://www.cbs.nl/nl-nl/nieuws/2019/22/aandeel-hernieuwbare-energie-naar-7-4-procent
3. CBS (2020). Productie groene elektriciteit in stroomversnelling. https://www.cbs.nl/nl-nl/nieuws/2020/10/productie-groene-elektriciteit-in-stroomversnelling
4. Garcia, N. P. & Vatopoulos, K. et al. (2012). Heat and cooling demand and market perspective. Publications Office of the European Union. https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC70962/ldna25381enn.pdf
5. Fleiter, T. & Steinbach, J. et al. (2016). Mapping and analyses of the current and future (2020-2030) heating/cooling fuel deployment (fossil/renewables). Work package, 1.
6. CBS. (2018). Energieverbruik van particuliere huishoudens. https://www.cbs.nl/nl-nl/achtergrond/2018/14/energieverbruik-van-particuliere-huishoudens
7. WoonOnderzoek Nederland 2018. Ruimte voor wonen. Ministerie van Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties.
8. CBS. (2019). Warmtepompen; aantallen, thermisch vermogen en energiestromen https://opendata.cbs.nl/statline/#/CBS/nl/dataset/82380NED/table?ts=1563881309393
9. NU.nl. (2019). https://www.nu.nl/economie/5970412/stroomverbruik-schiet-omhoog-bij-hoge-temperaturen.html
10. Martien Visser, Twitter. https://twitter.com/bm_visser , 30-06-2019.
11. Arent, D. et al. (2014). FINAL DRAFT IPCC WGII AR5 Chapter 10.
12. European Commission, 2016. Commission staff working document part 22 to the EU Strategy for Heating and Cooling  SWD 24 final.
13. Fleiter, T. & Steinbach, J. et al. (2016). Mapping and analyses of the current and future (2020-2030) heating/cooling fuel deployment (fossil/renewables). Work package, 3.
14. Jakubcionis, M., & Carlsson, J. (2017). Estimation of European Union residential sector space cooling potential. Energy Policy, 101, 225-235.
15. Heat Roadmap Europe. (2017). Space Cooling Technology in Europe. https://heatroadmap.eu/wp-content/uploads/2018/11/HRE4_D3.2.pdf
16. Eteck. (2018). https://www.eteck.nl/wat-is-de-invloed-van-het-warme-zomerweer-op-de-wko/
17. Pezzutto, S., & Fazeli, R. et al. (2016). Future development of the air-conditioning market in Europe: an outlook until 2020. WIREs Energy Environ. 2016, 5: p649-669. doi: 10.1002/wene.210
18. IEA. (2018). The Future of Cooling: Opportunities for energy-efficient air conditioning. https://webstore.iea.org/the-future-of-cooling
19. FOD Economie, K.M.O., Middenstand en Energie. (2019). Analyse van het energieverbruik van huishoudens in België. (Data uit Gezinsbudgetenquête 2016).
20. European Commission. (2016). EU Buildings Database. Source: Odyssee-Mure. https://ec.europa.eu/energy/en/eu-buildings-database
21. ISTAT. Households energy consumption: percentage of households by presence or absence of space cooling system. Retrieved on 11-11-2019 from: http://dati.istat.it/? lang=en&SubSessionId=b5ec5c4b-63e5-4d96-9a71-a51e07b3feb2#

Voetnoten:

[1] Aantal woningen en vloeroppervlak zijn verkregen via de ‘EU Buildings Database’ van de Europese Commissie.

[2] Verwarmen met aardgas is niet opgenomen bij het elektriciteitsgebruik voor ruimteverwarming.

[3] 28 EU-lidstaten aangevuld met Noorwegen, IJsland en Zwiterland

[4] Europese regio-indeling, NUTS staat voor Nomenclature des Unités Territoriales Statistiques