Een nul-energiewoning (ZEH) produceert in een jaar tijd evenveel energie als verbruikt. De enige manier om dit te bereiken is door middel van energie-efficiënt ontwerp en praktijken in combinatie met energieproducerende technologieën.
Energiebehoefte verminderen
Naast een levensstijl die gericht is op energiebesparing, vereist het bouwen van een nul-energiewoning een energiebewust ontwerp en technologie. "Er kunnen nergens compromissen worden gesloten", zegt Danny Parker, hoofdonderzoeker van het Florida Solar Energy Center. De oriëntatie en het ontwerp van het huis zijn net zo belangrijk als de fotovoltaïsche panelen die worden gebruikt om energie op te wekken.
Het verminderen van de energiebehoefte van een woning is de belangrijkste eerste stap bij het creëren van een energieneutrale woning. “De hamvraag is: ‘Hoe kan ik de belasting in het gebouw zo minimaal mogelijk maken?’”, zegt Parker. Het antwoord zal per regio verschillen, aangezien de aard van die energiebehoefte grotendeels afhangt van het klimaat. Een huis in Minnesota zal te maken krijgen met aanzienlijke verwarmingsbehoeften, terwijl een huis in Florida het grootste deel van zijn energie zal verbruiken om het huis te koelen. "Je moet alle regionale trucs uithalen", zegt Parker.
Daartoe kan het ontwerpen en implementeren van een energiezuinig HVAC-systeem de energiebelasting met maar liefst 80 procent verminderen. Voor een huis in Florida zal het gebruik van lichtgekleurde dakpannen en spectraal selectieve ramen de warmtebelasting van het gebouw verminderen, en dat vermindert op zijn beurt de eisen van het koelsysteem. Intern zullen koelkasten, wasmachines, drogers en andere apparaten met Energy Star-classificatie ook het energieverbruik in huis verlagen.
Energie produceren voor thuis
Wanneer een huis wordt ontworpen, gebouwd of aangepast om zo energiezuinig mogelijk te zijn, is de tweede stap het gebruik van energieproducerende technologieën, te beginnen met de zon. Thermische zonne-technologie gebruikt de zon om materiaal te verwarmen dat vervolgens thermisch wordt opgeslagen voor later gebruik. Deze technologie omvat warmwatersystemen. Thermische zonnesystemen zijn kosteneffectieve zonne-oplossingen en zijn veel goedkoper geprijsd dan hun fotovoltaïsche (PV) tegenhangers. "Zonnewarmte komt niet in de kosten van 4 of 5 cijfers, zoals PV dat kan", zegt Tim Merrigan, senior programmamanager bij het National Renewable Energy Laboratory.
Zodra een huis energie-efficiënt is en is ingericht met zonne-thermisch water en warmte-collectie, voegt PV-technologie de elektriciteitsproducerende component toe die helpt het energietotaal naar nul te brengen. PV-technologie maakt gebruik van de kracht van de zon om elektriciteit op te wekken die wordt verzameld als gelijkstroom (DC) en ofwel naar het elektriciteitsnet wordt gestuurd voor krediet of wordt verzonden naar een omvormer in huis voor gebruik als huishoudelijke wisselstroom.
Hoe dan ook, overtollige energie wordt meestal teruggestuurd naar het nutsbedrijf om andere huizen van stroom te voorzien en gecrediteerd voor het gebruik van de energieproducent. Federale en staatsstimulansen kunnen de prijs van deze systemen verlagen en er zijn middelen beschikbaar voor bouwers, aannemers en huiseigenaren om te bepalen hoe groot een systeem nodig zal zijn om de benodigde hoeveelheid energie voor het huis te genereren.
Energieverbruik bewaken
Het handhaven van een nul-energiehuishouden vereist een toewijding aan een nul-energielevensstijl. Parker vergelijkt de ZEH met een hybride auto: een hybride auto is ontworpen om opmerkelijk veel kilometers te maken, maar onverantwoord rijden resulteert in een gemiddeld of laag aantal kilometers. ZEH-eigenaren moeten het energieverbruik in de gaten houden en te allen tijde energiebewuste beslissingen nemen. Met apparaten voor energiebewaking kunnen huiseigenaren het energieverbruik in huis in realtime volgen en inefficiënte energievreters uitroeien. "Je wordt echt bezorgd over de Watt", zegt Parker, en "hoe je ze allemaal kunt elimineren." Bewakingsapparatuur laat huiseigenaren het werkelijke energieverbruik zien en kan hen inspireren om efficiëntiewijzigingen door te voeren, zoals het installeren van compacte fluorescentielampen of het kopen van apparatuur met het oog op wattage.
Om het energieverbruik zo dicht mogelijk bij nul te houden, moeten huiseigenaren de gemiddelde dagelijkse productie van hun systeem in kilowattuur (kWh) berekenen. Parker raadt mensen aan om de methode van het Florida Solar Energy Center te gebruiken voor het berekenen van de dagelijkse energieproductie. "Je neemt het kW-vermogen van het systeem en vermenigvuldigt dit met 4", zegt Parker. “Daarmee krijg je de kWh per dag die het systeem naar verwachting gaat produceren.”
Parker stelt voor dat huiseigenaren 3,5 of 3 gebruiken voor de bewolktere Pacific Northwest-staten en 4,5 of 5 voor de zonniger Southwest-staten. Stem vervolgens het dagelijkse energieverbruik af op de dagelijkse energieproductie om de woning energieneutraal te houden.
Prognose voor nul-energiewoningen
"De waarheid is dat er veel minder echte nul-energiewoningen zijn dan mensen denken", zegt Parker. In de meeste gevallen is het nauwkeuriger om 'bijna-nul-energie' te zeggen. "Huizen in Californië gaan naar 50, 60 en zelfs 70 procent naar nul-energie", zegt Merrigan, eraan toevoegend dat het doel van het Department of Energy voor een "verhandelbare" energieneutrale woning tegen 2022-2023 zelfs eerder zou kunnen worden bereikt, aangezien voortgezet onderzoek brengt de kosten omlaag en de federale en staatsprikkels nemen toe.
Zelfs met goedkope technologie en lage kosten, zullen huizen die in sommige delen van het land worden gebouwd echter slechts in beperkte mate profiteren van de toevoeging van zonnetechnologie, vanwege de lage kWh-metingen per dag. Bovendien wijst de trend in bepaalde gebieden van de thuisindustrie, met name thuisentertainment en thuiskantoor, in de richting van de populariteit van technologie die het energieverbruik verhoogt in plaats van verlaagt. "Iedereen wil de 50-inch flatscreen plasma-tv", zegt Parker, "maar niemand denkt aan het feit dat hij 400-500 watt trekt."
Beleggers in een nul-energiewoning moeten ook op hun hoede zijn voor de terugverdienval. "Mensen vragen altijd naar terugverdientijd", zegt Merrigan. "Ze zouden moeten denken dat dit een upgrade is - een investering - net als het upgraden van elk deel van het huis." Net als het afwerken van een kelder, het toevoegen van een badkamer of het installeren van een zwembad, is extra investeren in een woning die bijna-energieneutraal is of wordt bereikt een investering die in de loop van de tijd zal toenemen. "Welke waarde je ook in het huis stopt, je krijgt het terug", voegt Merrigan toe.