Zonder energie werkt er niks. Zelfs niet een 0-energie gebouw. Zo’n gebouw heeft alle impact verschoven naar additionele materialen, die energie vereisen om te produceren, te onderhouden en te regenereren: materialen op of aan het gebouw of materialen voor zich natuurlijk hernieuwende energie en conversiesystemen daarvoor. Dus naast onze pogingen 0-energiegebouwen te realiseren, is de vraag, kunnen we ook 0-embodied energie gebouwen realiseren?
Aangezien we heel snel heel veel CO2 emissies moeten reduceren, telt alles mee, dus ook de embodied energie tbv materialen en gebouwen. Dat wil zeggen, 0- embodied fossiele energie, wat zonder energie gaat nu eenmaal niet. We moeten de fossiele energie in de productie van materialen en producten elimineren, en tegelijk de wel nog nodige niet-fossiele energie beperken, want die opwekken en converteren, al is het met zonnecellen of windturbines, kost ook materialen en dus energie. Bovendien, als we alle woningen in Nederland 0-energie willen maken, dan belopen de CO2 emissies van materialen in totaal meer , dan we nog mogen uitstoten onder het 1,5 graad opwarmings scenario! [1]
Als eerste maar eens de vraag, bestaan ze wel, 0-emebodied energie gebouwen, en hoe zien ze er dan uit, is er een referentie in de historie? Het meest basale voorbeeld is dan natuurlijk een grot: gevormd door de natuur, er is geen additionele energie nodig om deze ‘ in te nemen’ en te gaan bewonen, de kraak beweging bestaat al zeker 100.000 jaar .
Maar direct daaropvolgend zijn door mensen gerealiseerde onderkomens, waarvan de iglo wel een van de meest bijzondere is: gemaakt van uitsluitend arbeid met bouwstenen die de natuur in massale hoeveelheden aanreikt*. In vele gevallen zijn de blokken door mensen zelf uitgehakt en getransporteerd, soms geholpen door sledehonden. De ( voedsel) energie is lokaal gegenereerd en regenereert in een natuurlijke kringloop. Vooral vis. In andere klimaatzones vinden we ook lokale oplossingen zoals bij indianen of mongolen, die vooral in tenten van dierenhuiden leefden en soms nog leven: alles van de natuurlijke kringloop wordt gebruikt, en herstelt zich daarna.
Behalve dat ze 0-embodied fossiele energie zijn, zijn ze ook laag in absolute geïnvesteerde energie. En het is dan ook geen wonder dat we erg lage embodied energie huizen zich als een documentaire door de geschiedenis heen ontvouwen. Een volgende generatie betreft leem of adobe huizen: Meestal op de plaats waar de leem aanwezig is: de blokken met de hand gevormd en met zonne energie gedroogd en opgesteven. En dan natuurlijk woningen van bamboe, van de ruwe stammen aan elkaar gemaakt met touw verbindingen, en houten blokhutten, langzaam geëvolueerd en samengesteld van meer bewerkte houten elementen, waardoor wat meer ( arbeids-) energie is geïnvesteerd, met een zaag bijvoorbeeld, maar wel grote materiaal besparingen zijn bereikt. Deze laatste vormen hebben in de loop der tijd de pure 0-embodied fossiele energie status verlaten door toevoeging van bijvoorbeeld ijzer elementen, zoals ijzeren scharnieren en sloten voor deuren bijvoorbeeld. Al was dat in de pre-industriële tijdperk ook weer vooral hand arbeid, en biomassa energie. Dus eerst nam de geïnvesteerde energie toe, maar nog niet de fossiele energie ( het was nog 0-embodied energie) , tegenwoordig is dat vrijwel uitsluitend fossiele energie.
In de laatste 150 jaar is de embodied energie in gebouwen extreem gestegen, en vrijwel geheel afkomstig van fossiele bronnen, met steeds meer bewerkingen en processen. Doordat de materialen en producten niet langer direct aan arbeid waren gelinkt, is het bewustzijn bij de mens dat materialen ook veel energie vereisen min of meer verdwenen., Ze rollen ergens anoniem in een continue stroom uit een fabriek. Nu duidelijk wordt dat materialen ook schaars kunnen zijn, en dat ook CO2 een rol speelt, is de aandacht langzaam groeiende, en neemt het onderzoek ernaar toe. Zij het dat het zich nog vooral tot onderzoek beperkt, het bewustzijn in de markt is nog laag. Al gaat de mpg, met al zijn beperkingen, daar ( in NL) wel in helpen. [x]
Maar het onderzoek is gaande. Zojuist afgerond is het werk in de IEA EBC Annex 57 groep, dat zeer veel inzicht en cijfers heeft opgeleverd. Overigens ook veel onduidelijkheden, in definities en systeemgrenzen, die in een vervolg project, Annex 72, worden opgepakt. Maar voor geïnteresseerden, zie de documenten en data van case studies in de rapporten [3,4]
Overigens heeft ook de Europese Unie het belang van embodied energy al herkend en erkend. De Construciton Products directive beschouwt het als een key indicator voor de bouwmaterialen en bouwprodukten. [5] Ook in andere directives komt het terug, zoals die met betrekking tot recycling, biobased materials ( economy) en ontwikkelen van materiaal alternatieven [6]
Maar goed, wat cijfers dan. Hammond en Jones van Bath University hebben aantal jaren geleden een data overzicht ontwikkeld mbt embodied energy, dat veel gebruikt wordt: Op basis van vele studies hebben ze data bijeengebracht en gemiddelden berekend. Overigens verschijnt eind dit jaar een update van hun cijfers. [7] Op basis van deze eenvoudig toegankelijke database rekenden ze 14 huizen door, en kwamen tot een gemiddelde van 5,3 GJ per rm2 vloer voor moderne huizen. [8] wat goed overeenkomt met wat Dixit vond, die tot een gemiddelde van 5,5 kwam.[9] Interessant is ook Abanda, die de embodied energie berekende van twee woningen in Kameroen, een van cement blokken en een van leem steen, respectievelijk 3,0 Gj/ m2 en 2.0 Gj/m2 [10] Het betreft hier dus steeds fossiel gerelateerde embodied energie.
Een van de meest uitgebreide analyses komt van Berggren ( naaste de recente verzameling van Annex 57) , die zon 150 projecten analyseerde. De meest opvallende conclusie van zijn werk is dat het beter is om life cycle energie als maat te nemen, dus operationele en embodied samen, dan alleen operationeel: dat leidt tot een beter totaal energie prestatie, ofwel ook lagere CO2 emissies over de levensduur. [11]
Overigens gaan de genoemde onderzoeken vrijwel altemaal over nieuwbouw. Het wordt anders wanneer het over bestaande bouw gaat, en meer in het bijzonder wanneer dat gerenoveerd wordt, mogelijk tot een 0-energe prestatie. Op dat moment moet de gereduceerd operationele energie worden afgezet tegen de geherinvesteerde embodied energie, om te zien of het paard niet achter de wagen wordt gespannen. Meerdere varianten moeten worden doorgerekend om het optimale energieresultaat te behalen ( EE+OE samen)[12,13,14]. 0- (operationele) energie kan op vele manieren worden gerealiseerd , en op dat moment is embodied energie de bepalende factor geworden.
Vandaag de dag lijkt het vrijwel onmogelijk om in een geïndustrialiseerde wereld dan ook een 0-embodied energie woning te realiseren , of om daar in de buurt te komen. Maar voor we die conclusie trekken, moeten we wel beseffen dat dat globaal gezien anders ligt. Er leven zon 2 miljard mensen in leem cq Adobe huizen! [15] In Peru in de Andes doet men niet anders. En nog eens 1 miljard mensen woont in bamboe huizen, gemaakt van de ruwe stammen, meestal zelf gekapt en samengesteld. [16] Dan zijn er nog honderden miljoenen die in houten( zeer lag EE) woningen leven, (geschat op basis van dat van landen met ene houten bouwcultuur) . Tel daarbij de mensen die in sloppenwijken wonen, van handmatig verzameld gerecycled materiaal, [17] en mensen in tenten, de vluchtelingen, dan blijkt dat meer dan 2/3 van de wereld in 0 of bijna 0 embodied (fossiele) energie woningen leeft. Gemaakt van lokaal materiaal, meestal handmatig bewerkt of met behulp van zonne energie. Dat werpt een ander licht op ons geworstel met geïndustrialiseerde pogingen de operationele energie omlaag te brengen en onderwijl de impact te verschuiven naar embodied energie . Het zou een primair doel moeten zijn, al was het alleen maar omdat die ander 2/3 van de wereld veel meer recht heeft op nog wat resterende CO2 emissies dan wij, in onze in CO2 zwelgende samenleving.
1/2
[1] iiSBE (2017) CO2 explorations for the Built environment , iiSBE Academic Forum publications, conference presentation COP22 Marrakesh, November 2016, www.buildingscarbonbudget.org chapter 1.
[2] http://ronaldrovers.nl/met-huidige-gebouwinstrumenten-heeft-co2-reductie-geen-kans/
[3] IEA Annex 57, 2017 : if you are interested in more background on embodied energy, see the reports of the work in the IEA EBC annex 57 workgroup, with many case studies, and the papers published . http://www.iea-ebc.org/projects/project?AnnexID=57
Book and some recent papers analyzing buildings embodied energy:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778816319132
https://www.springer.com/us/book/9783319727950
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778817321576
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778817325720
more papers from Annex 57 at: http://www.annex57.org/?page_id=239
[4] to follow the just started work in annex 72, lifecycle energy and environmental impacts. See http://annex72.iea-ebc.org/
[5] EU COM(2011) 571 Roadmap to a Resource Efficient Europe, Brussels, 20.9.2011
[6] EU COM(2012) 60 Innovating for Sustainable Growth: A Bioeconomy for Europe, 13.2.2012
and EU COM (2014) 297 On the review of the list of critical raw materials for the EU and the implementation of the Raw Materials Initiative, 26.5.2014
[7] ICE : http://www.circularecology.com/news
[8] Hammond, G. P. and Jones, C. I. (2008) Embodied energy and carbon in construction materials. Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Energy, 161 (2). pp. 87-98. ISSN 1751-4223
[9] Dixit, M. et all, Need for an embodied energy measurement protocol for buildings: A review paper , Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 3730–3743
[10] Abanda F.Henry et all, 2014, Embodied Energy and CO2 Analyses of Mud-brick and Cement-block Houses AIMS’s Energy : Volume 2, Issue 1, 18–40.
[11] Berggren Björn ,Hall Monika, LCE analysis of buildings – Taking the step towards Net Zero Energy Buildings , A technical report of subtask A Annex 52 , May 26, 2013 , Lund university Sweden
[12] Rovers R.; Ritzen M.; Gommans. L., Reducing energy demand –or producing more energy? Research report RiBuilT March 2013, available at : http://www.sustainablebuilding.info/maxergy/ ; and: Ritzen, M. et all (2016) Environmental impact evaluation of energy saving and energy generation: Case study for two Dutch dwelling types, in: Building and Environment 108 ·July 2016
[13] Rovers, R., BEYOND 0-ENERGY: PARADIGM SHIFT IN ASSESSMENT , Buildings, special issue low Carbon Building design, 2015 Volume 5 page 1-13
[14]EU H2020 More Connect, research paper: Embodied energy as a decisive parmater, June 2017: https://www.researchgate.net/publication/318340957_ZEB_retrofit_embodied_energy_as_descisive_parameter_and_proxy
[15] see 10 Abanda
[16] State of the worlds forests, 2005 , FAO, report, isbn 92-5-105187-9
[17] UN Habitat https://www.cordaid.org/en/news/un-habitat-number-slum-dwellers-grows-863-million/
