LOW←TECH MAGAZINE Nederlands

Lowtech Magazine in Design Museum Den Bosch

Sun, 01 Dec 2024 00:00:00 +0000

Afbeelding: Interview Design Museum Den Bosch.

De tentoonstelling “Design voor de planeet” in het Design Museum Den Bosch in Nederland biedt een historische blik op het fenomeen geo-engineering. Al eeuwenlang dromen ontwerpers, architecten en ingenieurs ervan om de wereld naar hun hand te zetten. Wat als we hele continenten konden bouwen, orkanen konden temmen of de straling van de zon konden dimmen? Dit soort grote, opzettelijke ingrepen in de natuur wordt ook wel geo-engineering genoemd: het aanpassen, bouwen, vormgeven van de aarde zélf.

De laatste jaren komt de term geo-engineering steeds vaker voorbij in discussies over het klimaat. Nu de ernstige gevolgen van klimaatverandering steeds duidelijker zichtbaar worden, snakken we naar een pasklare oplossing – een quick fix. Is geo-engineering inderdaad “een slecht idee waarvoor het nu de hoogste tijd geworden is”, zoals wetenschapsjournalist Eli Kintisch schreef? En ontslaan deze megalomane plannen ons als individu van de verantwoordelijkheid om beter voor de aarde te zorgen?

De tentoonstelling is nog te zien tot 12 januari 2025. Je kan er twee prototypes van Lowtech Magazine bekijken: de website op zonne-energie en een fietsgenerator (die je ook kan uittesten). Geen voorbeelden van geo-engineering, uiteraard, maar wel alternative oplossingen voor een grootschalige, top-down aanpak die ook aan bod komt in de tentoonstelling. Het museum nodigde mij uit voor een uitgebreid interview, de video kan je hier bekijken.

Gemeenschappelijke luxe: het openbare badhuis

Thu, 03 Oct 2024 00:00:00 +0000

Afbeelding: Het interieur van een badhuis, gebouwd op een warmwaterbron, Taiwan. Foto uit het begin van de 20ste eeuw. Publiek domein.

Geen stromend water in huis

Voor mensen in industriële samenlevingen zijn er maar weinig activiteiten die meer privacy vragen dan het wassen en verzorgen van het lichaam. We doen het meestal alleen, in onze private badkamer, met de deur op slot. Historisch gezien is dat ongebruikelijk. Baden in het bijzijn van anderen was eerder regel dan uitzondering. Tot in de eerste helft van de twintigste eeuw hadden veel huishoudens, zelfs in de meest geavanceerde industriële samenlevingen, geen stromend water, laat staan een eigen badkamer. ¹

Een badkamer heeft niet alleen een watervoorziening nodig, maar ook een rioolafvoer en een energiebron om het water te verwarmen. Natuurlijk is het mogelijk om thuis een warm bad te nemen zonder deze infrastructuur. Al sinds de Oudheid bouwden de rijken privébaden in hun huizen. Meestal konden ze dat doen omdat minder welgestelde mensen - ofwel bedienden of slaven - hun badkuipen vulden en weer leeg maakten met emmers en brandhout verzamelden om het water te verwarmen.

Voor de meeste mensen was het echter praktischer om hun lichaam naar het water te brengen dan andersom. Voor sommigen betekende dat baden in rivieren, meren en warmwaterbronnen. Voor anderen, vooral in stedelijke omgevingen, betekende dit een bezoek aan het openbare badhuis.

Afbeelding: Badhuis in Aaken, Duitsland. Tekening door Jan Luyken, 1682.

Is baden slecht voor de planeet?

Moderne badgewoontes zijn een schoolvoorbeeld van een onduurzame levensstijl gebaseerd op fossiele brandstoffen. Warm water is de op één na grootste energievreter in veel huishoudens (na ruimteverwarming en/of -koeling), en een groot deel daarvan wordt gebruikt voor baden of douchen. ² De moderne badkamer gebruikt ook veel water en voegt extra energieverbruik toe door ruimteverwarming en afvalwaterzuivering. Het bouwen en renoveren van badkamers kost ook grondstoffen.

Milieuactivisten volgen twee strategieën om deze problemen aan te pakken. De eerste strategie concentreert zich op technologische oplossingen, zoals douchekoppen met een laag waterverbruik, zonneboilers, en warmteterugwinningssystemen voor afvalwater. De tweede strategie richt zich op gedrags- of sociale veranderingen door de moderne normen voor properheid en comfort in vraag te stellen: korter en minder vaak baden of douchen, koude douches nemen of een kattenwasje doen bij de wasbak. ²³

Het is onwaarschijnlijk dat deze strategieën veel resultaat zullen opleveren. Veel technologische oplossingen zijn moeilijk of onmogelijk te installeren in bestaande gebouwen, vooral in steden. Naarmate het aantal verdiepingen toeneemt, heeft een flatgebouw bijvoorbeeld al snel onvoldoende dakruimte om zonnecollectoren voor alle bewoners te installeren. Aan de andere kant zal het promoten van ongemak als opoffering voor duurzaamheid waarschijnlijk geen grote delen van de bevolking aanspreken. ³⁴

Gemeenschappelijk baden maakt het makkelijker om hygiëne los te koppelen van fossiele brandstoffen.

Gemeenschappelijk baden zou een derde strategie kunnen zijn, maar wordt zelden genoemd. Dat is opmerkelijk, want op vlak van duurzaamheid is het moeilijk te overtreffen. De bouw en het gebruik van een badhuis voor 1000 mensen kost veel minder energie dan de bouw en het gebruik van 1000 individuele badkamers. Een openbaar badhuis is ook efficiënter wat betreft grondstoffen, geld en ruimte. ⁵

Net zo belangrijk is dat gemeenschappelijk baden de toepassing van bovengenoemde duurzame technologieën haalbaarder maakt. Dat vermindert het energieverbruik nog verder en maakt het mogelijk om baden los te koppelen van fossiele brandstoffen. Tot slot kan een openbaar badhuis duurzaamheid bevorderen zonder comfort in te leveren. Integendeel, een badhuis voor een gemeenschap bouwen is zoveel efficiënter dat er ruimte ontstaat voor gedeelde luxe en zelfs extravagantie. Dat is wellicht makkelijker te verkopen dan het nemen van een koude douche.

Afbeelding: Een publiek badhuis in Duinkerken, Frankrijk, geopend in 1897.

Baden in rivieren, meren en warmwaterbronnen

De natuur heeft mensen ruim voorzien van badfaciliteiten: beken, rivieren, poelen, meren, watervallen en regenbuien. De mensheid bracht veel tijd door in tropisch Afrika, waar baden geen kunstmatig verwarmd water nodig had voor comfort. Toen we naar koudere klimaten verhuisden, bood de natuur ons een andere oplossing: warmwaterbronnen. Er bestaan vele tienduizenden warmwaterbronnen over de hele planeet - slechts een paar hedendaagse landen hebben ze helemaal niet (waaronder, helaas, België en Nederland). ⁶⁷

Baden in warmwaterbronnen was gebruikelijk in oude beschavingen over de hele wereld. Het is echter een gebruik dat nog verder teruggaat in de tijd. Archeologisch bewijs toont overvloedig aan dat veel prehistorische nederzettingen zich vestigden in de buurt van warmwaterbronnen. ⁶⁸ Het is onmogelijk om staalhard te bewijzen dat mensen die bronnen gebruikten om te baden, maar waarom zouden ze dat niet gedaan hebben, vooral in koude gebieden? ⁹

Genieten van een warm bad is een gewoonte die dateert uit de prehistorie.

De huidige badcultuur is gebaseerd op fossiele brandstoffen, maar als we naar de historische context kijken, is genieten van een warm bad niet noodzakelijk een onduurzaam idee. In het geval van warmwaterbronnen is de volledige infrastructuur - watertoevoer, afvoer en warmtebron - al aanwezig.

Onze voorouders vonden ook het stoom- of zweetbad uit. Dat maakte het mogelijk om in alle seizoenen en klimaten in koud water te kunnen baden. In plaats van water te verwarmen, verwarmt het stoombad mensen zodat ze comfortabel kunnen baden in koud water. De vroegste stoomhutten uit de prehistorie waren niet veel meer dan kleine blokhutten of tentachtige constructies bedekt met wollen dekens of huiden. ¹⁰¹¹¹²¹³

Afbeelding: Badplaats, olie op canvas, Paul Gauguin, 1886.

De geboorte van het badhuis

Kunstmatige badfaciliteiten van baksteen of natuursteen verschenen ongeveer 4.000 jaar geleden. ¹⁴ Het kon gaan om een openluchtbad, een badhuis of een privébadkamer. Veel badhuizen en baden werden bovenop natuurlijke warmwaterbronnen gebouwd, waardoor de natuurlijke omgeving werd aangepast om ze makkelijker, veiliger en aantrekkelijker te maken. ⁶⁸ Mensen begonnen ook water om te leiden naar stedelijke badfaciliteiten met behulp van kanalen, pijpleidingen en aquaducten. Ze begonnen ook baden te bouwen die kunstmatig verwarmd water gebruikten.

De oude Romeinen worden het meest geassocieerd met het openbare badhuis, hoewel ze veel inspiratie haalden bij de oude Grieken. Griekse badhuizen bestonden uit kamers met individuele heupbaden tegen de muren. Rechtop zittend gooiden de baders heet water over zich heen of lieten dit doen door een ondergeschikte. Romeinse baders daarentegen deelden het water in grote badkuipen of baden. Beide gebruikten ook stoombaden. ¹⁵¹⁶¹⁷¹⁸

Op het hoogtepunt van het keizerrijk waren er alleen al in de stad Rome ongeveer 1.000 openbare badhuizen voor een bevolking van ongeveer 1 miljoen mensen - één badhuis per 1.000 mensen. ⁸¹⁹ De meest prominente badhuizen waren de “thermae”, waar tot een paar duizend mensen tegelijk konden baden. Deze faciliteiten, die alleen in de grootste steden voorkwamen, waren rijkelijk versierd met mozaïeken, marmeren vloeren en baden, granieten zuilen en standbeelden. De meeste Romeinse badhuizen waren echter kleinere buurtbaden die “balnea” werden genoemd. ¹⁵

Afbeelding: dwarsdoorsnede van de Thermen van Diocletianus. Een schilderij van de Franse architect Edmond Paulin, 1880. Dit openbare badhuis was het grootste in het keizerrijk, met een capaciteit van meer dan 3000 mensen.

Het pre-industriële badhuis

De geschiedenis van het openbare badhuis gaat verder na de ondergang van het Romeinse Rijk. In het Oosten evolueerde het Romeinse badhuis tot de hammam, die de baden achterwege liet en zich meer concentreerde op zweten als reinigingsmethode. ²⁰²¹ Na een zweetbad gooiden mensen water over zichzelf heen. De hammams, die deden denken aan de kleine Romeinse balnea, verspreidden zich in grote aantallen in alle steden van de islamitische wereld. De Islam vereist het wassen van het lichaam voor het bidden. ²²

In West-Europa raakten veel Romeinse baden in verval. Het openbare badhuis kwam echter weer helemaal terug tijdens de late Middeleeuwen, toen een nieuwe periode van verstedelijking aanbrak. ²³²⁴²⁵ In de 13e, 14e en 15e eeuw hadden veel Europese steden een openbaar badhuis per 2.000 tot 5.000 inwoners. ²⁶ Veel waren stoombaden geïnspireerd op de hammam. Een tweede type badhuis bood houten badkuipen voor een kleine groep mensen. Het middeleeuwse badhuis stond bekend als een “stoof”, wat verwijst naar de oven die het water voor de badkuipen verwarmde of de ruimte vulde met stoom. ²³²⁵

Afbeelding: een voormalig middeleeuws badhuis, gebouwd in 1562, in Múnden, Duitsland. Foto door Axel Hindemith (CC BY-SA 4.0).

Afbeelding: Het vrouwenbadhuis, door Albrecht Dürer, 1496.

Afbeelding: Het Rudasbadhuis, Ludwig Rohbock, 1850. Het Rudasbadhuis in Budapest werd gebouwd in 1550 en wordt nog steeds gebruikt.

Noord-Europa en Rusland - nooit veroverd door Romeinse of islamitische rijken - hielden vast aan zweet- en hete luchtbaden. In de Middeleeuwen bestonden er bijvoorbeeld openbare “banyas” in steden in het Grootvorstendom Moskou. ¹² Azië ontwikkelde ook onafhankelijke badculturen. In het laatmiddeleeuwse Japan deelden mensen om economische redenen privébaden met familie, buren en vrienden. Voor deze “coöperatieve baden” van meestal vier tot tien personen bracht elke badgast een portie brandhout mee om het water te verwarmen. Die praktijk evolueerde naar grotere openbare baden - “sento” - die vanaf de vijftiende eeuw een snelle groei doormaakten.²⁷²⁸

Afbeelding: Vrouwen in een stoombad. Houtgravure door Olaf Sörling, 1881.

Afbeelding: Mannen in een Japans badhuis, begin twintigste eeuw. Foto in het publieke domein.

Baden voor het plezier

Milieuactivisten die ijveren voor korter of minder vaak douchen beschouwen baden impliciet als een strikt utilitaire praktijk. Maar tijdens het grootste deel van de geschiedenis gingen mensen niet alleen in bad omwille van hygiënische redenen. Ze bezochten het badhuis ook om te ontspannen, plezier te maken en te socialiseren. In plaats van een snelle aangelegenheid duurde het baden - ongeacht de vorm - vaak uren. ¹⁵²⁸

De oude Grieken zaten samen in individuele badkuipen en voerden gesprekken, waarvoor de akoestiek van de ruimte optimaal geschikt was. ²⁹ In het oude Rome waren openbare baden plaatsen waar mensen bijna dagelijks naartoe gingen om gezien te worden, vrienden te ontmoeten, te ontspannen, te roddelen, te dineren of te sporten en te studeren. De baders maakten gebruik van schoonheidsbehandelingen - ze lieten zich masseren, scheren, kappen en ontharen. Ze vierden feesten en verjaardagen en huldigden buitenlandse gasten. ¹⁵¹⁷¹⁹²⁵³⁰

In plaats van een snelle aangelegenheid duurde het baden - ongeacht de vorm - vaak uren.

Het middeleeuwse Europese badhuis zette deze tradities voort, met minder pracht en praal, maar niet noodzakelijk met minder enthousiasme. Met name middeleeuwse badhuizen met houten badkuipen waren vaak een plek van vermaak waar ook eten, drinken, muziek en verschillende soorten lichamelijke verzorging werden aangeboden. ²³ In Japan werden openbare baden in de 16e eeuw plaatsen om samen te komen en te socialiseren, met grote groepen mensen die aten, dronken en zongen. ²⁷²⁸ Het baden in rivieren, dat tot in de 20e eeuw rond de steden en op het platteland werd voortgezet, was ook deels vermaak waarbij zwemmen een potentieel onderdeel was. ³¹

Tegelijkertijd werd baden als essentieel beschouwd om ziekten te voorkomen en te genezen, volgens de Hippocratische ideeën dat mensen de balans van lichaamsvloeistoffen konden behouden of herstellen door het lichaam bloot te stellen aan koude, warme, vochtige of droge omstandigheden. De inrichting van pre-industriële baden weerspiegelde deze ideeën, met baden en ruimtes van verschillende temperaturen. ¹⁵²¹

Afbeelding: miniatuurtekening in "De Sphaera Mundi", geschreven door Johannes de Sacrobosco, circa 1230.

Schaken in het Széchenyi badhuis in Boedapest, Hongarije, 1973. Foto door Kereki Sándor. Bron: [Fortepan](https://fortepan.hu/hu/).

Gemeenschappelijke luxe

Hoewel deze elementen van plezier, sociale interactie en gezondheid vandaag de dag nog steeds aanwezig zijn in minerale spa’s, is er een cruciaal verschil met vroegere badpraktijken. De huidige spa is veel te duur om een private badkamer te vervangen. Het historische openbare badhuis was daarentegen een egalitaire instelling.

Romeinse openbare baden hadden geen of lage inkomgelden en waren voor iedereen toegankelijk. Er waren geen zones die gereserveerd waren voor hooggeplaatste burgers. In combinatie met de prachtige architectuur en weelderige decoratie van de baden, zorgde dit ervoor dat zelfs de armste mensen van luxe konden proeven. ¹⁵¹⁷¹⁹ Deze gewoonten werden voortgezet in de Europese Middeleeuwen en werden gedeeld door badculturen over de hele wereld. ²³ In Japan bijvoorbeeld hielp het badhuis bij het “langzaam deconstrueren van de bestaande sociale hiërarchie en creëerde het een nieuwe culturele stroom tussen de elite en de gewone mensen.” ²⁸³²

De enige scheiding vond plaats tussen mannen en vrouwen en zelfs dat was verre van universeel in ruimte en tijd. Mannen en vrouwen gingen naar verschillende badhuizen, gebruikten verschillende afdelingen, of deelden dezelfde ruimtes op verschillende tijden van de dag of de week. ¹²¹⁵¹⁷¹⁹²³

Afbeelding: een "sento" in Japan. Foto door [Stuart Gibson](https://stuartgibson.aminus3.com/portfolio/), gepubliceerd met toestemming.

Het energieverbruik van Romeinse badhuizen

Hoe duurzaam was al die gemeenschappelijke luxe? Het meeste onderzoek naar het energieverbruik van badhuizen heeft betrekking op de Romeinse baden. Historici hebben de grote badhuizen uit het Romeinse Rijk soms als verspillend bestempeld, met het argument dat hun wijdverspreide gebruik ontbossing veroorzaakte. ³³³⁴³⁵ De afgelopen jaren hebben archeologisch onderzoek, thermische analyse en warmteoverdrachtstudies echter steeds duidelijker gemaakt dat Romeinse badhuizen, ondanks hun weelde, opmerkelijk energiezuinige gebouwen waren. ³⁶³³

De eerste reden daarvoor was het gebruik van de hypocaustum. Dat verwarmingssysteem bestond uit een of meer ondergrondse vuren die warme lucht onder de vloer en in de holle muren verspreidden (sommige badhuizen hadden ook verwarmde plafonds). Door de grote stralingsoppervlakken konden de ruimtes in het gebouw op een lagere temperatuur worden verwarmd, waardoor energie werd bespaard. Hoewel het water voor de baden periodiek opnieuw werd verwarmd in een geïsoleerde boiler dicht bij de oven, hielp de warmte in de vloeren en de muren om het water voor langere tijd warm te houden. ³⁶³³

Een studie van de Stabische Thermen, een van de oudste overgebleven “thermae”, laat een brandstofverbruik zien van tussen de 5 en 8 kg brandhout per uur, afhankelijk van het seizoen. ³⁶³⁷ Dat komt overeen met een houtvoorraad van iets meer dan 60 bomen (essen) per jaar, een hoeveelheid die wellicht niet tot ontbossing leidde. ³⁶ Het verbruik van brandhout was waarschijnlijk nog lager omdat Romeinse badhuizen ook andere lokaal beschikbare brandstoffen gebruikten, vaak afvalproducten: riet, bijproducten van de oogst (olijfpitten, snoeisel van boomgaarden, kaf) en dierlijk afval (mest en botten). ³³

Veel Romeinse badhuizen werden op zonnige dagen bijna volledig door zonne-energie opgewarmd.

Volgens dezelfde methodologie toont een studie van een later badcomplex - de Forum Thermen in Ostia - aan dat de Romeinen de energie-efficiëntie van hun badhuizen bleven verbeteren. ³⁸³⁹ De Forum Thermen waren drie keer zo groot als de Stabische Thermen - 923m2 tegenover 310m2 verwarmde ruimtes - maar hun berekende jaarlijkse houtverbruik is niet eens twee keer zo hoog: ruwweg 100 bomen per jaar. ³⁸³⁶ Het nieuwere badhuis had dikkere muren (twee meter in plaats van één meter) en veel grotere ramen, waardoor het aandeel zonnestraling toenam. ⁴⁰ Eerder onderzoek heeft aangetoond dat dit badhuis op zonnige dagen bijna uitsluitend door zonne-energie werd verwarmd. ⁴¹

De bovenstaande studies gaan ervan uit dat de Romeinen hun baden 24 uur per dag verwarmden, tenzij er onderhoud nodig was. Romeinse badhuizen werden zeer waarschijnlijk de hele nacht door verwarmd, omdat dat praktischer en energiezuiniger was. Veel baden waren dagelijks geopend en het kon een hele dag duren om ze vanuit koude toestand op te warmen. In latere eeuwen gebruikten middeleeuwse badhuizen en hammams vaak de hitte of de as van de oven om ’s nachts brood en ander voedsel te bakken. ⁴² Hammams en middeleeuwse badhuizen waren minder energie-efficiënt dan Romeinse baden. Hammams hadden verwarmde vloeren maar geen verwarmde muren en weinig ramen, terwijl middeleeuwse badhuizen vaak geen van beide hadden.

Afbeelding: De grote ramen van de Forum Thermen. Foto: [Jan Theo Bakker](https://www.ostia-antica.org/regio1/12/12-6.htm).

Afbeelding: de hypocaustum van de Grote Thermen in Dion. Foto door Carole Raddato (CC BY-SA 2.0).

Afbeelding: historische reconstructie van de Romeinse baden in Weißenburg, Duitsland. Bron: [CyArk](https://en.m.wikipedia.org/wiki/File:Cyark_Weissenburg_Reconstruction.jpg#filelinks). CC BY-SA 3.0

Het Romeinse badhuis versus de private douche

Hoe verhoudt het energieverbruik van het Romeinse badhuis zich tot dat van de moderne douche? Academisch onderzoek geeft geen antwoord, maar een snelle rekensom laat zien dat het Romeinse baden, dat uren duurde, energiezuiniger was dan de hedendaagse privédouche, die gemiddeld 9 minuten duurt. Het dagelijkse energieverbruik van de Forum Thermen komt overeen met het dagelijkse energieverbruik van 557 douches. ⁴³ Hoewel we niet weten hoeveel mensen de Forum Thermen dagelijks bezochten, overtroffen ze dat aantal waarschijnlijk: het badhuis kon tot 500 baders tegelijk herbergen. ⁴⁴

Het Romeinse baden, dat uren duurde, was energiezuiniger dan de hedendaagse privédouche, die gemiddeld 9 minuten duurt.

Bovendien heeft in de bovenstaande berekening het energieverbruik voor de douche alleen betrekking op waterverwarming, terwijl het brandstofverbruik voor de openbare baden ook - en voornamelijk - ruimteverwarming omvat. ³⁶ Als we er bijvoorbeeld van uitgaan dat het water in de baden van de Stabische baden slechts één keer per dag werd ververst, was de verwarming van het water goed voor minder dan 10% van het totale energieverbruik, wat overeenkomt met het energieverbruik van slechts 52 douches. Het lage energieverbruik voor waterverwarming wordt deels verklaard door de uitstekende thermische isolatie van de verwarmde vloeren en muren, waardoor ruimte- en waterverwarming niet van elkaar kunnen worden gescheiden. Maar het komt ook doordat de Romeinen het water deelden in gemeenschappelijke baden, terwijl elke douche vers verwarmd water vereist.

Het Romeinse badhuis steekt ook gunstig af bij de typische sauna, waarvoor het brandstofverbruik schommelt tussen 5 en 15 kg brandhout per sessie. ⁴⁵ Slechts zestien van zulke saunasessies vereisen evenveel brandstof als de Stabische baden dagelijks verbruikten. De sauna heeft geen verwarmde vloer en wanden. Bovendien werd hij historisch vaak gedeeltelijk ondergronds gebouwd om brandstof te besparen, maar tegenwoordig is het meestal een slecht geïsoleerd gebouw dat in een koud klimaat staat.

Afbeelding: Badsandelen voor vrouwen, Saoedi-Arabië. De verwarmde vloeren van de hammam waren te heet om met blote voeten te betreden. Bron: [Wereldmuseum](https://collectie.wereldmuseum.nl/) (CC BY-SA 4.0).

De openbare badhuizen van de Industriële Revolutie

Sinds de Romeinse tijd en de late middeleeuwen zijn badgewoonten behoorlijk veranderd, vooral in het grootste deel van de westerse wereld. Weinigen van ons zullen de tijd of zelfs de behoefte hebben om dagelijks meerdere uren in een badhuis door te brengen. Sommigen zullen zich ook ongemakkelijk voelen om in het openbaar te baden. ³⁰ Een badhuis kan echter ook een vorm aannemen die meer in overeenstemming is met moderne badgewoonten. Dat demonstreert het openbare badhuis van de industriële revolutie.

In de negentiende en vroege twintigste eeuw ontvingen steden grote aantallen immigranten die in fabrieken kwamen werken. De meeste van deze mensen werden gehuisvest in overvolle gebouwen zonder stromend water, wat leidde tot onhygiënische omstandigheden. ⁴⁶ Regelmatige epidemieën en nieuwe medische inzichten leidden tot een “evangelie van reinheid” dat resulteerde in een nieuwe golf van openbare badhuizen in de hele Westerse wereld. Velen daarvan verdwenen pas tussen de jaren 1950 en 1980.

De beweging voor openbare hygiëne begon in Engeland en bereikte daar een hoogtepunt in de jaren 1840. Tegen 1896 onderhielden meer dan 200 gemeenten in Groot-Brittannië openbare baden. Het Engelse badhuis imiteerde de pracht en praal van de Romeinse baden in zijn architectuur en decoratie: het was “groot, mooi en kostbaar”. ⁴⁶ Het kopieerde echter niet de oude badgewoonten. Er werden nu verschillende delen van het badhuis gereserveerd voor verschillende sociale klassen. Bovendien maakten de gedeelde baden nog steeds sociale interactie mogelijk, maar werden de badkuipen nu in individuele compartimenten geplaatst. Ten slotte stelde het moderne badhuis maximale tijdslimieten in voor het gebruik van het gemeenschappelijke bad en de individuele badkuipen. ⁴⁶⁴⁷⁴⁸

Afbeelding: Nechelles openbaar badhuis in Birmingham, Engeland, 1910. Foto door Oosoom (CC BY-SA 3.0).

Afbeelding: Het gerenoveerde interieur van het Amalienbad in Wenen, Oostenrijk, gebouwd in 1926. Het was één van de grootste badhuizen van Europa in die tijd, met een capaciteit voor 1.300 mensen. Het originele dak kon geopend worden bij goed weer. Foto door Schwimmschule Steiner (CC BY-SA 4.0).

Het douchebadhuis

Duitsland, dat als eerste de Britten volgde op het continent, bouwde ook monumentale badhuizen. ⁴⁹ In de jaren 1880 betoogde de Berlijnse arts Oscar Lasser echter dat de grote baden te duur waren om in de benodigde aantallen te bouwen. Hij stelde de introductie voor van kleinere badhuizen met alleen maar douches in individuele compartimenten. Tot dan toe was de douche alleen verbonden aan een badkuip of werd hij gebruikt in kazernes en gevangenissen, waar soldaten en gevangenen met koud water werden gedoucht. ⁴⁸⁴⁶²⁵

Badhuizen met alleen maar douches weren het dominante type in het grootste deel van West-Europa en ook in Noord-Amerika, waar de sanitaire hervormingsbeweging pas in de jaren 1890 op gang kwam. ⁵⁰⁵¹ Het douchebadhuis ruimde de laatste overblijfselen van de oude badcultuur uit de weg door de gemeenschappelijke baden achterwege te laten en over te schakelen op een meer praktische architectuur. Het openbare badhuis uit de Industriële Revolutie was de “antithese van het pre-industriële badhuis”. ⁴⁷ Hoewel baders nog steeds gebruik maakten van een gemeenschappelijke infrastructuur, was er geen ruimte meer voor plezier, sociale interactie, openbare naaktheid en het vermengen van sociale klassen.

Het openbare badhuis uit de Industriële Revolutie was de antithese van het pre-industriële badhuis

Terwijl de hogere sociale klassen geleidelijk toegang kregen tot hun eigen watervoorziening en badkamers, werd het openbare bad steeds meer geassocieerd met armoede. Hoewel douchebadhuizen geen aparte afdelingen hadden voor verschillende sociale klassen, werden ze voornamelijk gebouwd in buurten met lage inkomens en waren ze alleen bedoeld voor de armen. Badgasten werden naar hun douchecel geleid door een begeleider, die de kraan opendraaide, de watertemperatuur bepaalde en een tijdsklok startte. Mensen hadden maximaal 20 minuten om zich uit te kleden, te douchen en weer aan te kleden. ⁴⁶⁴⁷ “De armen moesten schoon zijn maar er niet te veel van genieten.” ⁴⁶

Afbeelding: de laatste badmeester van een badhuis in Haarlem, Nederland, 1984. Foto in het publieke domein.

Individuele bad- en douchekamers uitgerust met tijdsklokken in Amsterdamse badhuizen, 1985. Bron: [Stadsarchief Amsterdam](https://archief.amsterdam/beeldbank/detail/ca27031b-8e92-023a-eb42-461dc0cf6fd2/media/728f468c-3dca-91e3-0eb9-6dca39ea8130?mode=detail&view=horizontal&q=badhuis&rows=1&page=24).

Afbeelding: Douchecabines in een gemeentelijk badhuis in Amsterdam. Bron: Stadsarchief Amsterdam.

Afbeeding: Het ketelhuis van een gemeentelijk badhuis in Amsterdam, 1985. Bron: Stadsarchief Amsterdam.

Zullen we het openbare badhuis terugbrengen?

In Europa en Noord-Amerika verdween het openbare badhuis toen iedereen zijn eigen badkamer kreeg - hoewel we nog steeds samen baden in sportcentra en gemeenschappelijke badkamers blijven gebruiken in hostels of op campings. Het openbare badhuis overleeft elders, maar is bijna overal in verval. Bijvoorbeeld, Caïro had slechts acht hammams in 2000, vergeleken met meer dan zeventig aan het begin van de 19e eeuw. ⁵²⁵³ In 1968 telde Tokio 2.687 openbare badhuizen. In 2022 waren er nog maar 462 over. ⁵⁴⁵⁵

Historisch gezien werd het badhuis geboren uit de behoefte aan efficiëntie: baden kostte te veel middelen om individueel te organiseren. Dat is niet langer het geval dankzij de opmars van centrale infrastructuren - fossiele brandstoffen, elektriciteit, watervoorziening, riolering. Maar in de context van de huidige energiecrisis is de efficiëntie van het openbare badhuis opnieuw relevant geworden. Het is een oplossing die het energieverbruik relatief snel kan verminderen zonder dat er nieuwe technologieën nodig zijn of comfort moet worden opgeofferd. Veerkracht is een ander argument voor het badhuis. ⁵⁶

Afbeelding: Gemeentelijk badhuis op het Javaplein in Amsterdam. Foto: Stadsarchief Amsterdam.

Afbeelding: een voormalig badhuis in Flensburg, Duitsland. Foto: VollwertBIT (CC BY-SA 2.5).

Welk type openbaar badhuis willen we?

De metamorfose van het openbare bad in de 19e en 20e eeuw, die ook gevolgen had voor openbare baden buiten de westerse wereld, vormt een uitdaging voor iedereen die publiek baden nieuw leven wil inblazen met het oog op duurzaamheid. Welk type badhuis willen we? Natuurlijk zijn het Romeinse bad en het douchebadhuis uitersten en zijn er vele tussenvormen denkbaar. Toch zal elke ontwerper van een toekomstig badhuis beslissingen moeten nemen die waarschijnlijk controversieel zullen zijn.

Je zou bijvoorbeeld kunnen beargumenteren dat het douchebadhuis niet alleen past bij moderne badpraktijken, maar ook een maximale efficiëntie biedt. Dat is vooral waar als de overheid, in plaats van de badgast, de duur van de douche en de temperatuur van het water regelt. Op die manier zou het openbare badhuis een technologie kunnen worden om zuinigheid af te dwingen bij de hele bevolking. Maar op zijn zachtst gezegd is het onwaarschijnlijk dat zo’n aanpak enthousiasme zal opwekken voor een heropleving van het openbare badhuis. Het douchebadhuis bevordert evenmin de sociale interactie. ⁵⁷

Elke ontwerper van een toekomstig badhuis zal beslissingen moeten nemen die waarschijnlijk controversieel zijn.

Pleiten voor de terugkeer van het pre-industriële openbare badhuis, waarin sociale interactie en gemeenschappelijke luxe centraal staan, is misschien succesvoller om mensen weg te lokken van hun privébadkamers, maar het kent ook obstakels. Het openbare badhuis stuit al 2000 jaar op weerstand, meestal vanwege tegenstrijdige opvattingen over gezondheid en moraal. ⁵⁸ Bijvoorbeeld, zorgen over losbandigheid en prostitutie - echte en ingebeelde - lopen door de geschiedenis van het badhuis in alle culturen. ⁵⁹ Het scheiden van mannen en vrouwen pakt die zorgen niet volledig aan.

Afbeelding: Scène uit een badhuis, circa 1470, geschilderd door de Meester van Anthony of Burgundy (Berlin Staatsbibliothek, Ms. Dep. Breslau 2, vol. 2, fol. 244).

Elk pleidooi om openbare badhuizen nieuw leven in te blazen zal ook te maken krijgen met de angst voor besmettelijke ziekten. Een “lockdown” van de samenleving, zoals veel regeringen toepasten tijdens de pandemie van het coronavirus in 2020 en 2021, is bijvoorbeeld onverenigbaar met openbare badhuizen. Zo’n maatregel werkt alleen als iedereen een eigen badkamer heeft. ⁶⁰ Het verband tussen gemeenschappelijk baden en gezondheid is complex. De wetenschap heeft veel van de gezondheidsvoordelen van koude, warme en stoombaden bevestigd en heeft ook het belang van sociale interactie aangetoond. Mensen samenbrengen brengt echter ook altijd gezondheidsrisico’s met zich mee.

Hoe bouw je een low-tech badhuis?

Er is nog een verschil tussen badhuizen die voor en na de Industriële Revolutie werden gebouwd: preïndustriële baden werkten op hernieuwbare brandstoffen, terwijl industriële baden op fossiele brandstoffen werkten. Veel moderne badhuizen hadden een eigen kolencentrale die de ruimte en het water verwarmde en elektriciteit leverde voor de verlichting. Op fossiele brandstoffen werkende badhuizen zijn energie-efficiënter dan op fossiele brandstoffen werkende privébadkamers, maar het kan uiteraard nog beter.

Een groot badhuis dat wordt verwarmd door een hypocaustum en grote ramen is nog steeds moeilijk te verslaan als koolstofneutrale technologie, tenminste op basis van duurzame houtproductie. ⁶¹⁶² De verbranding van biomassa zorgt echter voor luchtvervuiling, terwijl we een badhuis ook zouden kunnen verwarmen met hernieuwbare energiebronnen die dat probleem niet hebben. De meest voor de hand liggende oplossing voor ruimte- en waterverwarming zijn vlakke plaat zonnecollectoren waarin de zon het water verwarmt. Windmolens die warmte opwekken zijn een low-tech alternatief voor thermische zonnecollectoren in minder zonnige klimaten. ⁶³ Andere potentiële warmtebronnen zijn geothermische energie en afvalwarmte van fabrieken.

Op fossiele brandstoffen werkende badhuizen zijn energie-efficiënter dan op fossiele brandstoffen werkende privébadkamers, maar het kan uiteraard nog beter.

Het grootste nadeel van een badhuis op zonne- of windenergie is de afhankelijkheid van gunstige weersomstandigheden. Om dat te compenseren kan zonne- of windenergie worden gecombineerd met thermische energieopslag, zoals geïsoleerde watertanks. Warmte opslaan in een thermische massa voor langere periodes is veel goedkoper en duurzamer dan elektriciteit opslaan in chemische batterijen. Het vereist echter ruimte die alleen gemeenschappelijk baden kan bieden. Stoombaden en sauna’s zijn moeilijker los te koppelen van biomassaverbranding, maar er bestaan enkele innovatieve voorbeelden. ⁶⁴

Door badfaciliteiten te clusteren in een gedeelde infrastructuur ontstaat er ook voldoende ruimte om een badhuis te voorzien van uitgebreide warmte-isolatie (een doorslaggevende factor in energieverbruik) en te zorgen voor een autonome watervoorziening (bijvoorbeeld door regenwater op te vangen en op te slaan) en de lokale behandeling van afvalwater (bijvoorbeeld door fytoremediatie met behulp van planten).

Architecten hebben een aantal van deze ideeën toegepast in landen waar openbare baden nog steeds worden gebruikt. In een bergdorp in China bijvoorbeeld is een gemeenschappelijk badhuis voor 5.000 mensen grotendeels onafhankelijk van centrale infrastructuurnetwerken. Het water wordt opgepompt uit een bron en verwarmd met zonnecollectoren. Het afvalwater van de douches en toiletten wordt gefilterd in bassins gevuld met bamboeplanten. ⁶⁵.

Afbeelding: dit badhuis in China heeft 24 douches en bedient een gemeenschap van 5.000 mensen. Het recycleert het afvalwater met bamboeplanten. Bron: BAO Architects.

Een openbaar badhuis past echter ook in de hoogtechnologische visie van een gecentraliseerde energie-infrastructuur op basis van PV-panelen en windturbines die elektriciteit leveren. In een dergelijke configuratie zouden openbare badhuizen een overschot aan elektriciteit kunnen absorberen tijdens dagen met veel zon of wind. In plaats van de elektriciteit van overtollige zonne- en windenergie te vernietigen, zouden we die kunnen gebruiken om elektrische warmtepompen aan te drijven en de warmte op te slaan in de thermische massa van openbare badhuizen. ⁶⁶ Hoewel deze aanpak minder efficiënt is dan badhuizen die zonder elektriciteit werken, is het nog altijd beter dan een scenario waarin een gecentraliseerd hernieuwbaar elektriciteitsnet energie levert aan een veel groter aantal privébadkamers.

Kris De Decker

Veel dank aan Jonas Görgen en Elizabeth Shove voor hun feedback op een eerdere versie van dit artikel.

Marie Verdeil en Roel Roscam Abbing hebben bijgedragen aan de selectie van afbeeldingen.

De aanleg van waterleiding- en rioolnetwerken nam veel tijd in beslag, vooral in oudere Europese steden. Vóór 1900 hadden alleen de duurste Parijse flats een badkamer. ²⁶ In de rijkste Britse huishoudens verschenen in de jaren 1860 privé-baden. Toch duurde het nog tot de jaren 1950 voordat arbeiderswoningen routinematig van warm en koud stromend water werden voorzien. ³ In de nieuwere steden van de VS was het gemakkelijker om een infrastructuur voor watervoorziening en riolering aan te leggen. Vanaf de jaren 1870 overtrof het Amerikaanse sanitair dat van elk ander land. Meer dan de helft van alle Amerikaanse huizen had een complete badkamer in 1940. Ter vergelijking: in heel Frankrijk had in 1954 slechts één huis of appartement op tien een douche of bad. ²⁰ ↩︎
De neveldouche: duurzame decadentie?, Kris De Decker, Low-tech Magazine, 2019. https://qelnixcor.cloud/nl/2019/10/mist-showers-sustainable-decadence/ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Pickerill, Jenny. “Cold comfort? Reconceiving the practices of bathing in British self-build eco-homes.” Annals of the Association of American Geographers 105.5 (2015): 1061-1077. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00045608.2015.1060880 ↩︎ ↩︎ ↩︎
De trend gaat in de richting van meer en langere douches ² en meer, grotere en luxere privébadkamers. Zo heeft meer dan een derde van de nieuwe eengezinswoningen in de VS drie of meer badkamers in 2021, vergeleken met “slechts” een kwart in 2005. Bron: Number of Bathrooms in New Homes in 2021, Jesse Wade, National Association Of Home Builders, November 2022. https://eyeonhousing.org/2022/11/number-of-bathrooms-in-new-homes-in-2021/ ↩︎
Hoeveel water publieke badhuizen kunnen besparen, hangt af van hoe mensen precies baden. Gedeelde baden en badkuipen zorgen voor waterbesparing, maar individuele douches en badkuipen niet, zelfs niet als ze in een gemeenschappelijke ruimte staan. ↩︎
Erfurt, Patricia. “Hot springs throughout history. The Geoheritage of hot springs.” Cham: Springer International Publishing, 2021. 119-182. ↩︎ ↩︎ ↩︎
Tamburello, Giancarlo, et al. “Global thermal spring distribution and relationship to endogenous and exogenous factors.” Nature Communications 13.1 (2022): 6378. ↩︎
Cataldi, Raffaele, Susan F. Hodgson, and John W. Lund. Stories from a heated earth: our geothermal heritage. No. 19. Nicholson, 1999. ↩︎ ↩︎ ↩︎
Zelfs sommige dieren, zoals sneeuwapen en capibara’s, baden graag in warmwaterbronnen. Zie, bijvoorbeeld: Matsuzawa, Tetsuro. “Hot-spring bathing of wild monkeys in Shiga-Heights: origin and propagation of a cultural behavior.” Primates 59.3 (2018): 209-213. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s10329-018-0661-z.pdf. ↩︎
Sonntag, C. F. “The History of Baths and Bathing in Britain before the Norman Conquest.” Proceedings of the Royal Society of Medicine 13.sect_hist_med (1920): 25-46. ↩︎ ↩︎
Aaland, Mikkel. “Sweat: The illustrated history and description of the Finnish sauna, Russian bania, Islamic hammam, Japanese mushi-buro, Mexican temescal and American Indian & Eskimo sweat lodge.” (1978). ↩︎
Pollock, Ethan. Without the banya we would perish: a history of the Russian bathhouse. Oxford University Press, USA, 2019. ↩︎ ↩︎ ↩︎
De eerste schriftelijke verwijzing naar het stoombad dateert uit de vijfde eeuw voor Christus, toen de Griekse historicus Herodotus het Scythische zweetbad ten noorden van de Zwarte Zee vergeleek met het Griekse stoombad van zijn tijd. Het is echter zeer waarschijnlijk dat de oorsprong teruggaat tot de prehistorie. Het is niet verrassend dat het stoombad en het heteluchtbad zich aanvankelijk verspreidden in regio’s met koude en lange winters: Noordwest-Europa, Rusland, Alaska en Canada. Het werd ook gebruikt door inheemse Amerikanen en verspreidde zich ook naar Midden- en Zuid-Amerika. ¹⁰ ↩︎
Een van de vroegste archeologische vermeldingen van door mensen gemaakte badfaciliteiten dateert van rond 2300 voor Christus in wat nu Pakistan is. De inwoners van Mohenjo-daro, de vermoedelijke hoofdstad van de Indus-beschaving, bouwden putten en drainagesystemen die privébadkamers in de meeste woongebouwen mogelijk maakten, evenals een groot, gemeenschappelijk bad. De privébadkamers hadden een ondiep platform van 1m2 waar mensen emmers water over zich heen gooiden. Het “Grote Bad” was een bakstenen bassin met treden aan weerszijden en een capaciteit voor 160 m3 water. Omdat de stad in een heet woestijnklimaat lag, was het niet nodig om het water te verwarmen. Bronnen: Graeber, David, and David Wengrow. The dawn of everything: A new history of humanity. Penguin UK, 2021 + Jansen, Michael. “Mohenjo-Daro, Indus Valley civilization: water supply and water use in one of the largest Bronze Age cities of the third millennium BC.” Geo: A new world of knowledge (2011). https://openarchive.icomos.org/id/eprint/1541/1/110601geo_06_2011_indian_edition_email.pdf ↩︎
Maréchal, Sadi. Public baths and bathing habits in Late Antiquity: a study of the archaeological and historical evidence from Roman Italy, North Africa and Palestine between AD 285 and AD 700. Diss. Ghent University, 2016. https://biblio.ugent.be/publication/7235534/file/7235545.pdf ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Fagan, Garrett G. “The genesis of the Roman public bath: recent approaches and future directions.” American Journal of Archaeology 105.3 (2001): 403-426. ↩︎
Kosso, Cynthia, and Anne Scott, eds. The nature and function of water, baths, bathing, and hygiene from antiquity through the Renaissance. Vol. 11. Brill, 2009. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Zowel de Grieken als de Romeinen gebruikten ook koude baden in combinatie met sportfaciliteiten. Hier was de handeling van het wassen secundair. ¹⁵¹⁹ ↩︎
Hoagland, Alison K. The bathroom: a social history of cleanliness and the body. Bloomsbury Publishing USA, 2018. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Ashenburg, Katherine. The dirt on clean: An unsanitized history. Vintage Canada, 2010. ↩︎ ↩︎ ↩︎
Fournier, Caroline. Les bains d’al-Andalus: VIIIe-XVe siècle. Presses universitaires de Rennes, 2018. https://books.openedition.org/pur/44617#anchor-resume ↩︎ ↩︎ ↩︎
Sibley, Magda, Camilla Pezzica, and Chris Tweed. “Eco-hammam: the complexity of accelerating the ecological transition of a key social heritage sector in Morocco.” Sustainability 13.17 (2021): 9935 ↩︎
Coomans, Janna. “Janna Coomans - The Medieval Bathhouse (MA Thesis - 2013).” The Medieval Bathhouse: Bathing Culture in the Late Medieval Low Countries (2013): n. pag. Print. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Wurtzel, Ellen. “Passionate Encounters, Public Healing: Medieval Urban Bathhouses in Northern France.” French Historical Studies 46.3 (2023): 331-360. https://read.dukeupress.edu/french-historical-studies/article/46/3/331/381254/Passionate-Encounters-Public-HealingMedieval-Urban ↩︎ ↩︎
Büchner, Robert. Im städtischen Bad vor 500 Jahren: Badhaus, bader und Badegäste im alten Tirol. Böhlau, 2014. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Het Parijs van de dertiende eeuw, met 200.000 inwoners, telde ongeveer 30 openbare badhuizen ²³²⁴, terwijl het Londen van de 14e eeuw, met 80.000 inwoners, minstens 18 openbare badhuizen had. ²⁰ In de late 14e eeuwse Lage Landen hadden Brugge (30.000 inwoners) en Gent (40.000 inwoners) elk ongeveer twintig openbare badhuizen, terwijl kleinere steden zoals Maastricht en Leuven (15.000 inwoners) er ongeveer vijf hadden. Wenen (Oostenrijk) telde 29 badhuizen in de vijftiende eeuw. ²³ Middeleeuwse badhuizen, zoals hammams, waren kleiner dan Romeinse baden. Middeleeuwse badhuizen gevonden in Duitsland en de Lage Landen hadden een grondoppervlak van tussen de 100 en 200 vierkante meter. ²³ Het typische Romeinse stadsbad had een oppervlakte van ongeveer 500 m2. ¹⁵ ↩︎ ↩︎
Butler, Lee. “Washing Off the Dust”: Baths and Bathing in Late Medieval Japan." Monumenta Nipponica 60.1 (2005): 1-41. https://web.archive.org/web/20190818120651id_/http://muse.jhu.edu:80/article/182356/pdf ↩︎ ↩︎
Merry, Adam M., “More Than a Bath: An Examination of Japanese Bathing Culture” (2013). CMC Senior Theses. Paper 665. http://scholarship.claremont.edu/cmc_theses/665 ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Gill, A. A. ““Chattering” in the Baths: The Urban Greek Bathing Establishment and Social Discourse in Classical Antiquity.” (2011). https://tobias-lib.ub.uni-tuebingen.de/xmlui/bitstream/handle/10900/61481/CD27_Gill_CAA2008.pdf?sequence=2&isAllowed=y ↩︎
Górnicka, Barbara. Nakedness, shame, and embarrassment: A long-term sociological perspective. Vol. 12. Springer, 2016. ↩︎ ↩︎
A Cultural History of Parson’s Pleasure, George Townsend, PhD, Birkbeck, University of London, 2022, ongepubliceerd. Zie ook: Dive in! A history of river swimming in Oxford. Museum of Oxford, expo 2023. https://moxdigiexhibits.omeka.net/exhibits/show/dive-in#:~:text=Dive%20In!-,A%20history%20of%20river%20swimming%20in%20Oxford,places%20for%20bathing%20and%20swimming. ↩︎
Het egalitaire karakter van het openbare bad werd versterkt door het feit dat mensen gedeeltelijk of volledig naakt waren. “Men ontdeed zich niet alleen van zijn kleren, maar ook van zijn sociale rang en materiële rijkdom, die grotendeels onzichtbaar werden”, concludeert een historicus van het Japanse openbare bad. ²⁸ “Het ware collectief is een naakt collectief”, merkt een ander op, verwijzend naar de Russische banya. Bron: Gearsimova, A. “My Banya, Your Banya: From Reality to Myth.” (2016). ↩︎
Mietz, Michael. “The fuel economy of public bathhouses in the Roman Empire.” Master’s thesis, Ghent University, Faculty of Arts and Philosophy, Campus Boekentoren, Blandijnberg 2 (2016): 9000. https://libstore.ugent.be/fulltxt/RUG01/002/303/996/RUG01-002303996_2016_0001_AC.pdf ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Wilson, A (2012) Raw materials and energy, in “The cambridge companion to the roman economy, scheidel 2012. ↩︎
Ancient deforestation revisited, Journal of the history of biology, 44 (1), 43-57. https://www.researchgate.net/profile/J-Donald-Hughes/publication/45407393_Ancient_Deforestation_Revisited/links/08ce17d911d2244431641d70/Ancient-Deforestation-Revisited.pdf ↩︎
Miliaresis, Ismini. “Heating the Stabian Baths at Pompeii.” Curious (2021): 83. https://library.oapen.org/bitstream/handle/20.500.12657/58973/1/external_content.pdf#page=91 ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
De studie gaat ervan uit dat de baden 24 uur per dag werden verwarmd en alleen werden stilgelegd voor onderhoud. De brandstof die gebruikt wordt om het bad op te warmen (berekend op 35 kg in het geval van de Stabische Baden) wordt slechts één keer opgeteld bij het totale jaarlijkse energieverbruik. De resultaten zijn ook gebaseerd op de aanname dat het water van de baden één keer per dag werd ververst (en dus één keer per dag moest worden opgewarmd vanuit koude toestand). ↩︎
Veal, Robyn, and Victoria Leitch. Fuel and Fire in the Ancient Roman World: Towards an integrated economic understanding. McDonald Institute for Archaeological Research, 2019. https://www.repository.cam.ac.uk/bitstreams/c349fc20-11d0-4ad4-a2e9-55dccca9f2df/download ↩︎ ↩︎
Miliaresis, Ismini Alexandra. Heating and Fuel Consumption in the Terme del Foro at Ostia. Diss. University of Virginia, 2013. https://libraetd.lib.virginia.edu/public_view/5d86p0445 ↩︎
Of de (kleine) ramen in de Stabische baden glas of luiken hadden, is niet helemaal duidelijk. Het onderzoek concludeert dat het energieverbruik redelijk vergelijkbaar is met als zonder glas. De baden in de Forum Thermen, met ramen die enkele meters hoog zijn, zouden echter bijna 1,5 keer zoveel hout nodig hebben gehad om de ruimtes met ramen zonder beglazing in de maand mei te verwarmen, en meer dan twee keer zoveel in de koudste maand. ↩︎
Ring, James W. “Windows, baths, and solar energy in the Roman empire.” American Journal of Archaeology 100.4 (1996): 717-724. ↩︎
Dit kan ook van toepassing zijn geweest op Romeinse badhuizen, maar ik kon er geen enkele verwijzing naar vinden. Voor hammams, zie bijvoorbeeld: Sibley, Magda, and Martin Sibley. “Hybrid transitions: combining biomass and solar energy for water heating in public bathhouses.” Energy Procedia 83 (2015): 525-532. ↩︎ ↩︎
Een brandstofverbruik van 7,5 tot 12 kg/uur is gemiddeld 9,75 kg/uur, wat overeenkomt met 234 kg brandhout per dag. Een kg hout bevat ruwweg 5 kWh thermische energie, wat het dagelijkse brandstofverbruik van de Forum Thermen op 1.170 kWh brengt. Een douche van 8,9 minuten (het gemiddelde in Nederland) kost 2,1 kWh thermische energie. ² Conclusie: het dagelijkse energieverbruik van de Forum Thermen is gelijk aan dat van 557 douches. Het dagelijkse brandstofverbruik van de kleinere en minder energie-efficiënte Stabian baden komt overeen met het energieverbruik van 378 douches. ↩︎
Brünenberg–Jens-Arne, Monika Trümper–Clemens, et al. “Stabian Baths in Pompeii. New Research on the Development of Ancient Bathing Culture.” (2019). https://www.academia.edu/download/67567783/Truemper_et_al._Stabian_Baths_RM_2019.pdf ↩︎
Het energieverbruik van een sauna is variabeler dan het energieverbruik van een douche en ik kon geen betrouwbaar academisch onderzoek vinden. De gegevens die ik gebruik zijn een ruwe schatting gebaseerd op cijfers die ik vond op internetfora en websites. Merk ook op dat het klimaat een deel van het verschil in energie-efficiëntie verklaart: de sauna bevindt zich vaak in een koud klimaat, terwijl de meeste Romeinse baden rond de Middellandse Zee stonden. ↩︎
Williams, Marilyn T. Washing” the great unwashed": public baths in urban America, 1840-1920. Ohio State University Press, 1991. https://kb.osu.edu/bitstream/handle/1811/6282/1/Washing_the_Great_Unwashed.pdf ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Dillon, Jennifer Reed. Modernity, sanitation and the public bath: Berlin, 1896–1933, as archetype. Duke University, 2007. https://dukespace.lib.duke.edu/bitstreams/33e2fe84-16ec-4044-91d6-75d5c87d37e3/download ↩︎ ↩︎ ↩︎
Ladd, Brian K. “Public baths and civic improvement in nineteenth-century German cities.” Journal of urban history 14.3 (1988): 372-393. ↩︎ ↩︎
Het badhuis van Stuttgart had bijvoorbeeld twee grote zwembaden, 300 kleedhokjes, 102 badkuipen, twee Russisch-Romeinse baden, twee koudwaterbaden, een zonnebad en een bad voor honden. Tegen het einde van de eeuw had bijna elke Duitse stad minstens één monumentaal badhuis gebouwd, waar vaak ook een restaurant en een kapperszaak bij hoorden. ²⁵⁴⁶ ↩︎
New York City bouwde 25 monumentale badhuizen en Boston had zwembaden en gymnastiekzalen. Andere Amerikaanse steden bouwden echter uitsluitend douchebadhuizen voor de arme klassen. Tegen 1920 had Chicago bijvoorbeeld meer dan twintig badhuizen met douches gebouwd, verspreid over de arme wijken en de arbeidersklasse. ⁴⁶ ↩︎
Duitsland en Oostenrijk bouwden badhuizen met douches in arme buurten, maar bleven ook uitgebreide en dure faciliteiten bouwen voor de hogere sociale klassen, die vaak wel een watervoorziening hadden maar nog steeds geen badkamer. ⁴⁶ ↩︎
Talmisānī, Mayy, and Eve Gandossi. The last hammams of Cairo: a disappearing bathhouse culture. American Univ in Cairo Press, 2009. ↩︎
Damascus had 40 hammams in de jaren 1940 en slechts 13 in 2004. Bron: Sibley, Magda. “The Historic hammāms of Damascus and Fez: lessons of sustainability and future developments.” The 23rd conference on passive and low energy architecture (PLEA). 2006. https://www.academia.edu/download/52232181/The_Historic_Hammms_of_Damascus_and_Fez_20170321-32624-5s2lbk.pdf Marokko is een uitzondering. Afhankelijk van de bron wordt het aantal nog werkende hammams in het land geschat op 6.000 tot 10.000 die vaak nog de traditionele verwarmingssystemen gebruiken. ⁴² ↩︎
“Tokyo starts effort to revive public bathhouses”, Julian Ryall Tokyo, October 1, 2022. https://www.dw.com/en/japan-launches-campaign-to-revive-fading-public-bathhouses/a-63282747#:~:text=In%20an%20effort%20to%20protect,pop%20into%20their%20local%20bathhouse. ↩︎
“Public baths fade from Tokyo, with nearly half gone over 15 years”, Natsumi Nakai, October 10, 2023. https://www.asahi.com/ajw/articles/15025294#:~:text=Public%20bathhouses%20are%20swiftly%20disappearing,to%20the%20Tokyo%20metropolitan%20government. ↩︎
“Fuel Crisis Forces Syrians to Use Public Baths”, Sputnik International, 2023. https://sputnikglobe.com/20230131/fuel-crisis-forces-syrians-to-use-public-baths-1106687250.html See also: “Aleppo bathhouse boom as Syria crisis turns showers cold”, Africanews, 2021. https://www.africanews.com/2021/12/30/aleppo-bathhouse-boom-as-syria-crisis-turns-showers-cold/ ↩︎
“Why we need to bring back the art of communal bathing”. Jamie Mackay, Aeon Magazine, 2016. https://aeon.co/ideas/why-we-need-to-bring-back-the-art-of-communal-bathing ↩︎
Dit geldt vooral voor West-Europa, waar het verzet zo sterk werd dat het badhuis uiteindelijk in sommige regio’s tussen de zestiende en de negentiende eeuw verdween. ²³ De redenen voor de tijdelijke ondergang van het baden in West-Europa - een unieke gebeurtenis in de wereldgeschiedenis - zijn controversieel onder historici. Sommigen wijzen op de druk van de katholieke en protestantse kerk, die de middeleeuwse badhuizen steeds meer beschouwden als plaatsen van immoraliteit en zonde. ⁵⁹ Anderen zien de oorzaak in epidemieën, of wijzen op veranderende medische opvattingen - artsen beschouwden heet water en stoom niet langer als gezond. ²³ De tegenstand begon al voordat de georganiseerde religie verscheen. De oude Romeinse filosoof Seneca was kritisch over de grotere Romeinse baden en schreef er verschillende tirades tegen. Hij klaagde over het lawaai in de thermen en beschuldigde ze van extravagantie en hedonisme. Zie bijvoorbeeld: Morele brieven aan Lucilius door Seneca. Brief 86. Over Scipio’s villa. https://en.wikisource.org/wiki/Moral_letters_to_Lucilius/Letter_86 ↩︎
In het oude Rome stonden sommige badhuizen gemengd baden toe, terwijl andere badhuizen mannelijke en vrouwelijke baders scheidden. Prostitutie was legaal, maar het feit dat de vrouw van een man met andere mannen badderde was een legitieme reden voor echtscheiding. ¹⁵ In islamitisch Spanje werden hoge boetes uitgedeeld aan mannen die het badhuis binnen glipten op dagen die aan vrouwen waren toegewezen of die betrapt werden op het loeren door de ramen van het gebouw. Vrouwen riskeerden hun wettelijke rechten als ze hetzelfde deden. Op het mishandelen van een vrouw in een badhuis, zelfs verbaal, stond de doodstraf. Zie: Powers, James F. “Frontier municipal baths and social interaction in thirteenth-century Spain.” The American Historical Review 84.3 (1979): 649.667. In de Middeleeuwen maakten de autoriteiten in de Lage Landen onderscheid tussen “eerlijke” en “oneerlijke” badhuizen. Om de kwaliteit van de “eerlijke” badhuizen te handhaven, schaften ze gemengd baden af, stelden regels op voor badmeisjes en maakten prostitutie in het badhuis illegaal. ²³ ↩︎ ↩︎
Het lijdt geen twijfel dat openbare badhuizen een vector waren in historische epidemieën. Medische traktaten raadden zelfs af om het badhuis te bezoeken. Bijna alle badhuizen bleven echter open, waarschijnlijk omdat ze werden gezien als een dienst die te essentieel was. Dat was tenminste het geval in de middeleeuwse Lage Landen en in het Romeinse Rijk, zie: ²³²¹ ↩︎
Kan het verbranden van biomassa weer duurzaam worden? Kris De Decker, Low-tech Magazine, September 2020. https://qelnixcor.cloud/nl/2020/09/how-to-make-biomass-energy-sustainable-again/ ↩︎
Bovendien werd de hypocaustum in de middeleeuwen verder verbeterd, waardoor hij nog energiezuiniger kon worden gemaakt dan in de Romeinse tijd. Zie: Luchtverwarming in de middeleeuwen: de hypocaust met warmteopslag, Kris De Decker, Low-tech Magazine, Maart 2017. https://qelnixcor.cloud/nl/2017/03/heat-storage-hypocausts-air-heating-in-the-middle-ages/ ↩︎
Warmtemolens: Verwarm je huis met windenergie, Kris De Decker, Low-tech Magazine, Februari 2019. https://qelnixcor.cloud/nl/2019/02/heat-your-house-with-a-mechanical-windmill/ ↩︎
Onderzoekers van de Universiteit van Stuttgart hebben bijvoorbeeld een hybride opslagsysteem bedacht dat bestaat uit een water- en stoomtank onder druk die dient als opslag voor zonne-energie. De stoom kan op elk moment vrijkomen in een sauna, terwijl het water dient om de ruimte te verwarmen. Zie: Schaefer, M., et al. “Development of a zero-energy-sauna: Simulation study of thermal energy storage.” Energy and Buildings 256 (2022): 111659. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378778821009439. Een zeer low-tech voorbeeld is “Solauna”, dat alleen met zonnewarmte werkt, in principe door een zeer grote en goed geïsoleerde zonnekoker te bouwen. Zie: https://www.biopiscinas.pt/en/solar-sauna/. “Lytefire” creëert hitte en stoom door zonlicht van spiegels geconcentreerd op een metalen plaat of een zak met stenen. Zie: https://lytefiresauna.com/en. ↩︎
Zie: https://www.designboom.com/architecture/bao-split-bathhouse/. Een ander voorbeeld is een badhuis in Oost-Iran, gebouwd in 2004, dat werkt op twee zonnecollectorvelden (195 m2 in totaal) en twee thermisch geïsoleerde opslagtanks (3 m3 elk). De installatie levert warm water voor twaalf douches en vier baden en voorziet in de warmwaterbehoefte van 150 mensen per dag. Bron: Azad, E. “Design, installation and operation of a solar thermal public bath in eastern iran.” Energy for Sustainable Development 16.1 (2012): 68-73. Onderzoekers onderzoeken ook het gecombineerde gebruik van biomassaovens en thermische zonnecollectoren voor hammams in Marokko. Zie: Krarouch, M., et al. “Simulation of floor heating in a combined solar-biomass system integrated in a public bathhouse located in Marrakech.” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 353. No. 1. IOP Publishing, 2018. Zie ook: Mohamed, Krarouch, and Haller Michel. “Design optimisation of a combined pellets and solar heating systems for water heating in a public bathhouse.” Energy Reports 6 (2020): 1628-1635. Zie ook: Sibley, Magda, Camilla Pezzica, and Chris Tweed. “Eco-hammam: the complexity of accelerating the ecological transition of a key social heritage sector in Morocco.” Sustainability 13.17 (2021): 9935. Zie ook: Zbaidi, Mourad, et al. “Improving the Energy Efficiency of a Traditional Hammam by Using Two Types of Heat Exchanger.” International Journal on Engineering Applications 11.6 (2023). ↩︎
Hoe duurzaam is een duurzaam elektriciteitsnet?, Kris De Decker, Low-tech Magazine, September 2017. https://qelnixcor.cloud/nl/2017/09/how-not-to-run-a-modern-society-on-solar-and-wind-power-alone/ Zie ook: Battery Killers: Grid-Interactive Water Heaters, Kris De Decker, No Tech Magazine, mei 2015. https://www.notechmagazine.com/2015/05/battery-killers-grid-interactive-water-heaters.html ↩︎

Directe zonnestroom: off-grid zonder batterijen

Fri, 25 Aug 2023 00:00:00 +0000

Afbeelding: Een laptop op directe zonnestroom. Foto: Marie Verdeil.

Conventionele zonnestroominstallaties stellen onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en de energieverslindende levensstijl die daaruit voortvloeit niet ter discussie. Zowel zonnepanelen op daken als grootschalige zonneparken voorzien ons van alle stroom die we maar willen, ook als de zon niet schijnt. Dat komt omdat deze systemen het centrale elektriciteitsnet, dat grotendeels op fossiele brandstoffen werkt, als een soort batterij gebruiken om stroomtekorten op te vangen.

Hoewel aan het elektriciteitsnet gekoppelde zonnepanelen het fossiele brandstofverbruik van thermische energiecentrales kunnen verlagen, wordt deze besparing op zijn minst gedeeltelijk tenietgedaan door de extra fossiele brandstoffen die nodig zijn voor de bouw en het onderhoud van wat in wezen een dubbele energie-infrastructuur is. Het combineren van zonne- en windenergie kan het aandeel hernieuwbare energie in het elektriciteitsnet verder vergroten, maar daarvoor moet de infrastructuur nog verder worden uitgebouwd. Behalve energie vraagt dat ook veel geld en tijd.

Centrales op fossiele brandstoffen vervangen door energieopslag, zodat het overschot aan elektriciteit dat wordt opgewekt op zonnige dagen kan worden bewaard voor wanneer er geen of onvoldoende zon is, stuit op hetzelfde probleem. Energieopslag, of die nu geïntegreerd is in een elektriciteitsnet of zich bij individuele huishoudens (off-grid systemen) bevindt, is zeer duur en koolstofintensief om te bouwen en te onderhouden.

Autonome zonne-installatie

De productie van zonnepanelen kost uiteraard geld en energie. De financiële en energetische kosten van de bijhorende back-up infrastructuur zijn echter vele malen groter. Voor netgekoppelde zonnestroominstallaties zijn deze kosten zeer moeilijk precies te berekenen, maar voor autonome zonne-installaties (zonder netkoppeling en met eigen energieopslag) is dat een stuk makkelijker. Als voorbeeld neem ik daarom de kleine autonome zonne-installatie die mijn woonkamer in Barcelona van stroom voorziet.

Dit systeem bestaat uit twee 50W zonnepanelen op het balkon, een 100 Ah loodaccu en een 10A laadregelaar. De opgewekte energie wordt onder meer gebruikt voor de verlichting, de muziekinstallatie, en het opladen van laptops en andere elektronische apparatuur. De aanvankelijke financële investering bedroeg 340 euro: 120 euro voor de zonnepanelen, 170 euro voor de accu en 50 euro voor de laadregelaar.

Maar terwijl de zonnepanelen dertig jaar zouden moeten meegaan en de laadregelaar ongeveer tien jaar, moet ik de loodaccu gemiddeld elke drie tot vijf jaar vervangen. ¹ Over een levensduur van 30 jaar bedragen de kosten dan 120 euro voor de zonnepanelen, 150 euro voor de laadregelaars en – in het beste geval – 1.020 euro voor de accu’s. De accu’s (en de bijbehorende laadregelaars) maken dus ongeveer 90% van de totale levensduurkosten uit.

Energieopslag domineert ook de “ingebedde” energie (en de daaruit voortvloeiende koolstofuitstoot) van de installatie. De productie van mijn loodzuuraccu heeft 1.200 megajoule (MJ) energie gekost. ² Over een levensduur van 30 jaar (zes accu’s in het beste geval) komt dat neer op 7.200 MJ. De drie laadregelaars voegen nog eens 360 MJ toe over een levensduur van 30 jaar, wat het totale energieverbruik voor het accusysteem op 7.560 MJ brengt. ³

Daarentegen kost de productie van de zonnepanelen slechts 2.275 MJ op een totaal van 9.835 MJ. ⁴ Conclusie: meer dan 75% van het totale fossiele energieverbruik is het gevolg van energieopslag.

Afbeelding: Rechts op het balkon staan de twee 50W zonnepanelen die de woonkamer van mijn appartement van stroom voorzien. Daarnaast staat het 30W zonnepaneel dat [deze website doet werken](https://qelnixcor.cloud/nl/2018/09/how-to-build-a-low-tech-website/). Foto: Marie Verdeil.

Afbeelding: De structuur voor de zonnepanelen, opgebouwd uit afvalhout. Foto: Kris De Decker.

Afbeelding: De loodzuuraccu van 100 Ah die de woonkamer na zonsondergang van elektriciteit voorziet. Foto: Kris De Decker.

Andere soorten accu’s zouden deze conclusie niet significant veranderen. Voor een vergelijkbaar off-grid systeem met lithium-ion accu’s zou de energieopslag verantwoordelijk zijn voor ongeveer 95% van de totale levensduurkosten (die bijna het dubbele bedragen van een systeem met loodzuurbatterijen). Uitgaande van een optimistische levensduur (10 jaar) en inclusief de laadregelaars is lithium energieopslag goed voor zowat 70% van het geïnvesteerde energieverbruik in een zonnestroominstallatie. ⁵ ⁶ Voor nikkel-ijzer accu’s zou de energieopslag verantwoordelijk zijn voor 85% van de totale levensduurkosten (er zijn geen data voor de energiekost). ⁷

De schaalgrootte en locatie van de zonne-installatie maken ook geen verschil uit. Een groter systeem heeft meer zonnepanelen nodig, maar ook grotere accu’s en duurdere en krachtigere laadregelaars. De verhoudingen blijven dezelfde. ⁸ De enige factor die de zonnepanelen een iets groter aandeel in het totale kostenplaatje kan geven, zijn de structuren waarop ze zijn gemonteerd. Ik hou daar geen rekening mee omdat ik ze zelf heb gebouwd uit afvalhout. Staan de zonnepanelen echter op een dak gemonteerd, dan ligt een doe-het-zelf oplossing minder voor de hand. Maar ook in dat geval blijft de kost van de energieopslag veruit het zwaarst doorwegen.

Directe zonne-energie: veel goedkoper en duurzamer

In tegenstelling tot fossiele brandstoffen zijn de zon en de wind niet op afroep beschikbaar. Het probleem met onze benadering van hernieuwbare energie is dat we vasthouden aan de eis dat stroom altijd oneindig beschikbaar moet zijn, ongeacht het weer, de seizoenen of het tijdstip van de dag. Het aanpassen van de vraag naar energie aan het aanbod – zoals dat vroeger gebeurde – zou leiden tot spectaculaire verlagingen van de kosten en het gebruik van fossiele brandstoffen.

Als ik bijvoorbeeld de batterijopslag van mijn zonnestroominstallatie zou weglaten, dan zou mijn systeem ongeveer tien keer goedkoper worden: 120 euro in plaats van 1.290 euro over een levensduur van 30 jaar (omgerekend 4 euro in plaats van 43 euro per jaar). Als alternatief zou ik 1.290 euro kunnen uitgeven aan zonnepanelen alleen, wat me een zonne-installatie van 1.075 watt zou opleveren. Dat is tien keer de capaciteit van de opstelling met batterijen, meer dan wat er op het balkon zou passen.

Zonder batterij en laadregelaar daalt ook de energiekost van de installatie van 9.835 MJ naar 2.275 MJ. Met andere woorden: ik zou minstens vier keer zoveel zonne-energie kunnen opwekken met eenzelfde investering in fossiele brandstoffen.

Hoe kan directe zonne-energie praktisch zijn?

Allemaal goed en wel, maar de zon schijnt niet na zonsondergang en de hoeveelheid zonne-energie varieert gedurende de dag en het jaar. Dus hoe kan het gebruik van zonnepanelen zonder batterijen (of andere back-up infrastructuur in het geval van netgekoppelde installaties) dan praktisch zijn?

Om die vraag te beantwoorden kijken we naar een pionier van “directe zonnestroom”: de Living Energy Farm. Deze milieu-educatieve gemeenschap in de Amerikaanse staat Virginia is volledig “off-the-grid” dankzij zonne-energie, maar slechts 10% van de opgewekte zonnestroom gaat door een (nikkel-ijzer) batterij. Nochtans leveren de zonnepanelen stroom voor meerdere woningen, een gemeenschappelijke keuken, een metaalwerkplaats, en een landbouwbedrijf. ⁹ ¹⁰

Afbeelding: Directe zonnestroom op de Living Energy Farm.

De zonne-installatie is in gebruik sinds 2011 en bestaat uit afzonderlijke systemen met een totaal piekvermogen van 1.400 watt. ¹¹ Ter vergelijking: het gemiddelde piekvermogen van een residentiële zonnestroominstallatie in Nederland – voor één huishouden – bedraagt 4.660 watt. Net zoals in mijn appartement wordt er bij de Living Energy Farm erg zuinig omgesprongen met energie, maar dat er nauwelijks batterijen worden gebruikt, heeft nog andere redenen.

Sommige apparaten worden alleen overdag gebruikt

Een eerste reden ligt voor de hand: sommige elektrische apparaten en machines worden alleen overdag gebruikt. Dat is bijvoorbeeld zo voor alle machines in de metaalwerkplaats, inclusief een lintzaag, compressor, slijpmachine, cirkelzaag, draaibank, freesmachine en boormachine. Het geldt ook voor landbouwmachines zoals een graanmolen en een dieptebronpomp. Direct gekoppeld aan zonnepanelen bieden deze machines alle mogelijkheden van moderne technologie op netstroom, met de uitzondering dat ze alleen overdag kunnen worden gebruikt. ¹⁰

Op veel kleinere schaal heb ik thuis een soldeerbout, lijmpistool en irrigatiepomp (voor het balkon) op directe zonne-energie aangedreven. Andere voorbeelden van apparaten en machines die alleen overdag zouden kunnen worden gebruikt, zijn stofzuigers, naaimachines, wasmachines, spelconsoles, lasersnijders en 3D-printers. Het is niet zo moeilijk om je een moderne samenleving voor te stellen waarin activiteiten zoals stofzuigen en doe-het-zelf klusjes alleen overdag plaats vinden. Het is zeker geen terugkeer naar de middeleeuwen.

Afbeelding: verschillende gereedschappen in de werkplaats van de Living Energy Farm. Foto: Alexis Zeigler.

Afbeelding: metaaldraaibank in de werkplaats van de Living Energy Farm. Foto: Alexis Zeigler.

Afbeelding: Solderen met directe zonnestroom. Foto: Marie Verdeil. [Bekijk de video](https://www.youtube.com/watch?v=qozZCJU4IOc).

Bovendien vereisen niet alle elektrische apparaten constante aandacht. Wasmachines of vaatwassers die automatisch in werking treden als de zon schijnt, zijn vaak geciteerde voorbeeldtoepassingen van een “slim” energienetwerk. Maar die aanpak steunt op een omvangrijke infrastructuur van elektriciteitstransmissie, communicatienetwerken, en met elektronica volgestouwde apparaten.

Bij een gedecentraliseerde aanpak met directe zonne-energie wordt de intelligentie daarentegen geleverd door de zon en de omwenteling van de planeet. Een wasmachine of vaatwasser op directe zonne-energie kan ‘s avonds worden volgeladen en aangezet. De machine start dan ‘s ochtends “automatisch” op. Je kan zelfs (elektronische of mechanische) tijdschakelaars gebruiken om verschillende apparaten na elkaar te laten werken.

Of wolken een extra limiet vormen voor een directe zonne-installatie, en in welke mate, hangt af van de grootte van de zonnepanelen. Een verdubbeling van het oppervlak van de zonnepanelen garandeert voldoende zonnestroom bij matige bewolking, terwijl de installatie veel goedkoper en duurzamer blijft dan een systeem met batterijen of andere backup-infrastructuur.

Een nog grotere oppervlakte aan zonnepanelen zou zelfs tijdens zware bewolking voldoende energie kunnen leveren, maar de omvang van het systeem vertienvoudigen brengt de kosten opnieuw op het niveau van een autonome installatie met batterijen. Een verviervoudiging van de oppervlakte maakt het systeem weer even afhankelijk van fossiele brandstoffen.

Veel apparaten hebben al batterijen

Directe zonnestroom sluit evenmin het gebruik van elektrische apparaten na zonsondergang uit. Zoals vermeldt beschikt de Living Energy Farm over een bescheiden batterijsysteem, dat stroom levert voor onder meer verlichting, ventilatoren, en elektronische apparaten na zonsondergang. ¹⁰ Daarbij beschikken heel veel moderne apparaten al over een ingebouwde energieopslag. Dat is het geval voor allerlei types elektrische voertuigen, voor de meeste elektronische gadgets, en voor oudere elektrische apparatuur met AA-batterijen.

Dit soort apparaten kan dus overdag worden opgeladen met directe zonne-energie en vervolgens gedurende een aantal uren na zonsondergang worden gebruikt dankzij de ingebouwde batterij. In combinatie met een lithium-ion powerbank kan een direct zonnepaneel het ook mogelijk maken om USB-apparaten op te laden na zonsondergang. Deze strategie kan zelfs werken voor verlichting, omdat er veel lampen op batterijen bestaan die je kan gebruiken als moderne toortsen, opgehangen in verschillende delen van kamers en gebouwen.

Afbeelding: Een mobiele telefoon op directe zonnestroom. Foto: Marie Verdeil.

De chemische energieopslag uitbesteden aan het apparaat is uiteraard niet de duurzaamste optie. Voor de productie van lithium-ion batterijen zijn fossiele brandstoffen nodig, en bovendien worden ze (in tegenstelling tot loodzuuraccu’s) niet gerecycleerd. De beste oplossing is uiteraard het gebruik van elektrische apparaten reduceren. Maar ze opladen met directe zonne-energie is wel een stuk duurzamer en efficiënter dan via andere batterijen of een fossiel elektriciteitsnetwerk. Als we hightech apparaten gebruiken, dan liefst op een zo slim mogelijke manier.

Niet-elektrische energieopslag

Een derde reden waarom directe zonnestroom praktischer is dan het aanvankelijk lijkt, is dat sommige elektrische apparaten na zonsondergang kunnen worden gebruikt dankzij thermische energieopslag. Dat is veel goedkoper en duurzamer dan de opslag van elektrische energie. Thermische energieopslag is al redelijk ingeburgerd voor ruimte- en waterverwarmingssystemen, die door de zon verwarmd water opslaan in een geïsoleerde boiler of (alleen voor ruimteverwarming) in de gebouwschil. Het is geen verassing dat de Living Energy Farm zulke systemen heeft, en thermische zonne-energie zorgt ook voor warm water in mijn appartement.

Dezelfde aanpak werkt echter ook voor twee belangrijke huishoudelijke apparaten die na zonsondergang moeten werken en die bovendien erg veel elektriciteit verbruiken: de koelkast en het kookfornuis. In plaats van elektriciteit van een zonnepaneel op te slaan in een batterij om vervolgens na zonsondergang een koelkast of kookfornuis aan te drijven, maken deze apparaten op de Living Energy Farm gebruik van thermische isolatie. Die houdt de warmte binnen (in het geval van het kookfornuis) of buiten (in het geval van de koelkast) als er geen stroomtoevoer is. De thermische isolatie zorgt bovendien voor een zeer hoge energie-efficiëntie, waardoor elk van deze apparaten al kan werken op een zonnepaneel van slechts 100-200 watt.

Een koelkast op direct zonne-energie

Het is perfect mogelijk om een conventionele koelkast of vrieskast direct aan een zonnepaneel te koppelen, maar zo’n toestel zou ‘s nachts heel snel opwarmen. Zelfs koelkasten met de meest energie-efficiënte labels hebben een relatief beperkte isolatiedikte (meestal 2,5 cm). Als die isolatiedikte echter wordt verhoogd tot ongeveer 12,5 cm, dan daalt het energieverbruik van een koelkast met een factor vier. ¹² ¹³ De passieve koelcapaciteit van een koelkast kan verder worden verhoogd door toevoeging van thermische massa in de vorm van een waterreservoir binnenin het toestel. Overdag koelt het zonnepaneel het water of zet het om in ijs. ‘s Nachts vertraagt dit koude water of ijs de opwarming van de koelkast. ¹⁴

Een op directe zonnestroom werkende koelkast opent bovendien aan de bovenkant, niet aan de voorkant. Koude lucht is zwaar, en dus gaat er op die manier veel minder energie verloren als iemand de deur opent. Al deze ontwerpkeuze’s zorgen samen voor een spectaculaire energie-efficiëntie. Een studie van directe zonnekoelkasten in zeer zonnige regio’s (Texas en New Mexico, VS) liet zien dat ze hun koelcapaciteit behouden gedurende 6 of 7 dagen zonder stroomtoevoer. De apparaten functioneerden het hele jaar door met zonnepanelen van slechts 80W tot 120W. ¹⁵ De Living Energy Farm drijft haar zonnekoelkast aan met een paneel van 200W. ¹⁰

Afbeelding: De Sundanzer DDR165. Een koelkast speciaal ontworpen voor directe zonnestroom. Foto: Sundanzer.

In tegenstelling tot zonneverwarming is zonnekoeling optimaal afgestemd op seizoensgebonden variaties in zonnestraling. Koeling vraagt meer energie in de zomer, wanneer er meer zonne-energie is. De eerder vermelde koelkast in New Mexico registreerde een elektriciteitsverbruik van 406 watt-uur per dag in de zomer en slechts 230 watt-uur in de winter. ¹⁶ Bovendien kan de technologie worden ingezet in de hele koudeketen, waarvan de huishoudelijke koelkast slechts een klein (maar essentiëel) onderdeel van uitmaakt. Een andere toepassing is luchtkoeling, al is dit minder goed onderzocht en vormt het een grotere uitdaging. ¹⁷

Een kookfornuis op directe zonne-energie

Ook een conventioneel kookfornuis kan in principe rechtstreeks aan een zonnepaneel worden verbonden, maar net zoals bij een conventionele koelkast is dat niet zo praktisch. Je kan alleen overdag koken, en je moet erg veel zonnepanelen plaatsen. Eén enkele kookplaat heeft al gauw 1.000 watt elektrisch vermogen nodig. Een elektrische zonnekoker lost deze problemen op door de kookplaat in te pakken met thermische isolatie. De technologie is in feite een combinatie van een elektrische kookplaat en een hooikist.

Afbeelding: Test van een elektrische zonnekoker. Foto: California Polytechnic State University (Cal Poly).

Dankzij de thermische isolatie accumuleert een elektrische zonnekoker gedurende de dag langzaam warmte die dan na zonsondergang kan worden gebruikt om te koken. Op die manier kan een veel lagere stroomtoevoer voldoende zijn om hoge temperaturen te bereiken. Zie het als het “opladen” van je fornuis, niet met elektriciteit maar met warmte.

Onderzoekers van de Amerikaanse California Polytechnic State University (Cal Poly) bouwden het eerste elektrische zonnekooktoestel in 2015. Hun 12 volt apparaat, dat sindsdien verder is ontwikkeld, heeft slechts een zonnepaneel van 100W nodig om te werken. Het kookt een liter water in een uur. Met een volle dag zonlicht kunnen er bijna 5 kg bonen, rijst, stoofpot of aardappelen worden gekookt. ¹⁸

Koken na zonsondergang is mogelijk door het gebruik van een kookpot met een veel dikkere bodem (5-10 kg). Het onderzoeksteam van Cal Poly slaagde erin om de temperatuur van die solide warmteopslag op vijf uur tijd naar 250°C te brengen met een zonnepaneel van 100W. Vervolgens konden ze na zonsondergang een liter water koken in drie seconden. In een andere test roerbakten ze 1 kg groenten in twee minuten. De ideale configuratie bestaat uit twee kookpotten: één met en één zonder warmteopslag. Zo kan een elektrische zonnekoker zowel traag als snel koken, afhankelijk van het tijdstip en het gerecht. ¹⁹

Afbeelding: Het principe van een elektrische zonnekoker met solide warmteopslag. Tekening: California Polytechnic State University (Cal Poly).

Thermisch of elektrisch?

Net als water- en ruimteverwarmingssystemen op zonne-energie, kunnen koken en koelen zowel met als zonder elektriciteit werken – enerzijds met PV-panelen en anderzijds met thermische zonnecollectoren. Maar terwijl ruimte- en waterverwarming op zonne-energie kosten- en energie-efficiënter zijn zonder elektriciteit, is dat voor koelen en koken op zonne-energie net andersom.

Voor ruimte- en waterverwarming zijn relatief kleine temperatuurverschillen nodig, die kunnen worden geleverd door goedkope thermische zonnecollectoren van glasplaten en waterbuizen. Voor koeling en koken zijn daarentegen grotere temperatuurverschillen nodig, waarvoor meer geavanceerde (vacuümbuis- of parabolische) zonnecollectoren nodig zijn - en deze zijn duurder dan PV-panelen. ²⁰ ²¹

De enige uitzondering is een eenvoudige zonnekoker – een geïsoleerde doos met een glasplaat bovenaan – maar die kan niet zo’n hoge temperaturen behalen. Bovendien heeft een elektrische zonnekoker een aantal extra voordelen. Met een niet-elektrisch toestel moet je buiten koken, wat minder praktisch maar ook minder efficiënt is, zeker in de winter: een thermische zonnekoker verliest dan meer warmte aan de omgeving. Een elektrische zonnekoker is ook energie-efficiënter omdat hij aan alle kanten is geïsoleerd. Hij werkt bovendien beter bij bewolkt weer en kan na zonsondergang worden gebruikt. Op de Living Energy Farm wordt de parabolische zonnekoker alleen in optimale omstandigheden gebruikt – bij volle zon en hoge buitentemperaturen.

Wat zijn de technische uitdagingen?

Hoewel de Living Energy Farm al deze toepassingen van directe zonne-energie in de praktijk brengt, zijn er wel een aantal technische uitdagingen voor wie het voorbeeld wil volgen. Bijna al onze moderne technologie is ontworpen om met een stabiele en ononderbroken stroomtoevoer te werken. Dat hoeft niet zo te zijn, maar voorlopig vraagt directe zonnestroom meestal enig knutselwerk. Een directe zonne-installatie is veel makkelijker te bouwen dan een autonoom systeem met batterijen, maar er zijn vaak aanpassingen nodig aan de kant van de toestellen.

Sommige apparaten kunnen rechtstreeks op een zonnepaneel worden aangesloten: het volstaat om de positieve en negatieve contacten van het zonnepaneel en het apparaat met elkaar te verbinden. Bijvoorbeeld machines met een gelijkstroommotor verdragen grote schommelingen in de stroomtoevoer. De metaalwerkplaats en de landbouwmachines op de Living Energy Farm werken op deze manier. Als wolken de zon blokkeren, kan de gecombineerde elektrische belasting groter worden dan de stroomtoevoer van de zonnepanelen, maar dat stopt de machines niet. Alle motoren zullen vertragen omdat ze de beschikbare energie delen, maar ze blijven allemaal nuttig werk doen. ¹⁰ ²²

Hetzelfde geldt voor alle apparaten die werken op basis van resistieve verwarmingselementen, zoals waterkokers, kookplaten of elektrische verwarmingssystemen. Ze werken ongeacht het vermogen of de spanning, alleen langzamer of sneller. Een koelkast op directe zonne-energie werkt bij voorkeur op een variabele DC-compressor, die de snelheid kan aanpassen aan de wisselende zonnestroomproductie. ¹⁰ ²³

Veel andere apparaten hebben een specifieke en stabiele spanningsingang nodig, die meestal niet overeenkomt met wat het zonnepaneel produceert. Dit kan worden opgelost door een DC-DC converter (een “buck” of “boost” converter) tussen het zonnepaneel en het apparaat te plaatsen. Dit is een kleine elektronische module die de fluctuerende spanning van een zonnepaneel omzet in een constante uitgangsspanning voor een laagspanningsapparaat (5V, 12V of hoger). ²⁴

Afbeelding: Experimenten met directe zonnestroom. Foto: Marie Verdeil.

Gebruik je daarbij nog een omvormer, dan kunnen ook netstroomapparaten rechtstreeks op een zonnepaneel werken. ²⁵ DC-DC converters zijn essentieel voor alle toestellen die elektronische componenten bevatten. Dat is tegenwoordig voor heel veel apparaten het geval, inclusief toestellen, zoals wasmachines of koffiezetmachines, die tot voor kort zonder elektronica werkten. Dat geeft je vaak twee opties om dergelijke apparaten op directe zonnestroom te doen werken. Je kan ofwel een DC-DC converter plaatsen, ofwel het toestel aanpassen door de elektronica te omzeilen.

Doe-het-zelf handleidingen & commerciële apparaten

De meeste toepassingen van directe zonnestroom werken op laagspanning, zodat je er op een veilige manier zelf mee aan de slag kan. Binnenkort publiceert Lowtech Magazine hierover een handleiding. De Living Energy Farm maakt voor een aantal toepassingen echter gebruik van gelijkstroom met hogere voltages. Voorbeelden zijn de werktuigmachines in de metaalwerkplaats (90V) en een aantal krachtige elektrische zonnekokers (48V, 180V). Het is geen goed idee om deze systemen zelf te bouwen, omdat deze voltages tot dodelijke ongevallen kunnen leiden.

Wie zelf een (laagspanning) elektrische zonnekoker wil bouwen, vindt uitgebreide handleidingen bij zowel de Living Energy Farm als Cal Poly. ²⁶ De toestellen kunnen met eenvoudige materialen worden gemaakt. Het isolatiemateriaal moet brandbestendig zijn. Voorbeeldmaterialen zijn steenwol, glasvezel, natuurwol of klei.

Voor de verwarmingselementen kunnen verschillende technologieën woren gebruikt, maar het inbedden van nichroomdraden in cement is de eenvoudigste optie. Deze draden kunnen uit allerlei toestellen worden gehaald zoals broodroosters, ovens en kookplaten. In principe kunnen de verwarmingsdraden rechstreeks aan de kookpot worden bevestigd, maar het is praktischer om een verwarmd “nest” te maken waarin een pot kan worden geplaatst.

Afbeelding: Geïnspireerd door het werk van Cal Poly ontwikkelde de Living Energy Farm ook een aantal elektrische zonnekokers, waarvan ze er eentje [via hun website te koop aanbieden](https://livingenergylights.com/product/roxy-solar-electric-oven/). De Roxy Oven kan als kookplaat of als oven worden gebruikt, bijvoorbeeld voor het bakken van brood. De deur blijft ook gesloten als het toestel als kookplaat wordt gebruikt. Deze zonnekoker beschikt niet over energieopslag.

Afbeelding: De Roxy Oven zonder deur en met de glaswol isolatie zichtbaar. Het apparaat – gemaakt in de metaalwerkplaats met directe zonnestroom – werkt op 48V en vereist een zonnepaneel van 200 tot 500 watt. De Living Energy Farm biedt ook aan zonnekoelkast van Sunstar [online te koop aan](https://livingenergylights.com/product/sunstar-direct-drive-8-cuft-chest-style-refrigerator-freezer/).

Verkwist een direct zonepaneel energie?

De duurzaamheid van een zonnestroominstallatie hangt niet alleen af van de energie die nodig is om de infrastructuur te produceren en te onderhouden, maar ook van de energie die de zonnepanelen gedurende hun levensduur produceren. Sommige mensen zullen opwerpen dat het directe gebruik van zonne-energie op dat vlak minder goed scoort dan conventionele zonnestroominstallaties met netkoppeling of batterijen.

Immers, de stofzuiger, de wasmachine en de boormachine worden niet elke dag gebruikt, en als er geen elektrisch apparaat is aangesloten dan produceert een zonnepaneel ook geen stroom. Bijgevolg zal de hoeveelheid elektriciteit die het paneel produceert over de gehele levensduur dalen, terwijl de energie die nodig was om het paneel te fabriceren dezelfde blijft. Dat maakt de stroom van een direct zonnepaneel koolstofintensiever.

Omdat energieopslag in batterijen (of het netgekoppelde alternatief) zo’n groot deel uitmaakt van de totale geïnvesteerde energie, kan een op zichzelf staand zonnepaneel wel heel wat energie verspillen voordat het minder duurzaam wordt dan de tegenhanger met batterijopslag of netkoppeling.

Bovendien vermijdt het directe gebruik van zonne-energie de laad- en ontlaadverliezen die worden veroorzaakt door de batterijen, of de energieverliezen in de transmissie-infrastructuur voor netgekoppelde systemen. Beide moeten worden gecompenseerd door extra zonnepanelen. Daarbij verspillen zonnepanelen die zijn aangesloten op accu’s of het elektriciteitsnet ook stroom – een gevolg van het grote verschil in energieproductie tussen zomer en winter.

Directe zonnestroom maximaliseren met collectieve diensten

Niettemin is het belangrijk om de energieproductie van een direct zonnepaneel te maximaliseren. In die context is het nuttig even terug te keren naar het oorspronkelijke voorbeeldsysteem dat op mijn balkon staat. Directe zonnestroom zou een mooie aanvulling op dit systeem kunnen zijn, met name voor de koelkast en het kookfornuis. Het was omwille van deze apparaten dat ik in 2016 concludeerde dat het onmogelijk was om mijn appartement volledig van het elektriciteitsnet af te koppelen.

De Living Energy Farm laat evenwel zien dat het wel degelijk zou kunnen: er is plaats voor nog eens 200 watt aan zonnepanelen (4 x 50W) op het balkon, voldoende om zowel een thermisch geïsoleerde koelkast en kookplaat aan te drijven. Extra batterijcapaciteit zou niet nodig zijn.

Voor het gebruik van andere apparaten is directe zonnestroom in mijn geval echter weinig nuttig. Het zou niet erg efficiënt zijn om een extra zonnepaneel te plaatsen voor de wasmachine of de boormachine, omdat die maar af en toe worden gebruikt. Dit lijkt in de kaart te spelen van een “slim” elektriciteitsnet, omdat op die manier vele huishoudens van dezelfde zonnestroom gebruik kunnen maken – er is altijd wel iemand die kleren moet wassen of een gaatje moet boren.

Maar zo’n slim elektriciteitsnetwerk vereist wel heel wat infrastructuur, zelfs als er op die schaal gebruik zou worden gemaakt van directe zonnestroom. Er zijn dan wel geen batterijen of fossiele brandstoffen als backup nodig, maar wel een transmissie- en communicatieinfrastructuur.

Afbeelding: Een platenspeler op directe zonnestroom en een DC-DC converter. Foto: Marie Verdeil. [Bekijk de video](https://www.youtube.com/watch?v=_LjSigJv0-0).

De Living Energy Farm demonstreert een alternatieve oplossing: het gemeenschappelijk organiseren van huishoudelijke taken en werkzaamheden. In plaats van een collectief elektriciteitsnet dat energie verdeelt over vele indidviduele huishoudens, kunnen we ook collectieve diensten opzetten met een gedecentraliseerde energieproductie.

In de gemeenschappelijke werkplaats van de Living Energy Farm kan directe zonnestroom veel efficiënter worden ingezet dan in een individuele werkplaats die maar af en toe wordt gebruikt. Een collectief wassalon in elke straat zou ook veel efficiënter gebruik maken van directe zonnestroom. Bovendien besparen we zo heel veel energie op het bouwen van apparaten, en winnen we veel plaats.

Directe windstroom?

Deze strategie wordt nog belangrijker als we niet voor directe zonnestroom maar voor directe windstroom kiezen – of voor een combinatie van beide. De Living Energy Farm bevindt zich in een regio die veel zonniger is dan België of Nederland, maar in de Lage Landen is er wel meer wind.

Er is echter een belangrijk verschil tussen zonnestroom en windstroom. De efficiëntie van een zonnepaneel is niet afhankelijk van de grootte, wat zonnestroom ideaal maakt voor decentrale energieproductie. Daarentegen neemt de efficiëntie van een windturbine meer dan evenredig toe naarmate de rotordiameter groter wordt. Veel beter dan een windturbine per huishouden is dus een wat grotere windturbine voor een gemeenschap van huishoudens, bijvoorbeeld voor het aandrijven van een collectieve wasplaats of werkplaats.

De levensduur van loodzuuraccu’s hangt af van vele factoren. Als ze te diep worden ontladen of niet geregeld volledig worden opgeladen, kan de levensduur korter zijn dan drie jaar. Langs de andere kant kan een loodzuurbatterij die nauwelijks of niet wordt ontladen veel langer meegaan dan vijf jaar. De academische literatuur houdt het echter op 3 tot 5 jaar en dat is ook mijn ervaring met de batterijen die ik sinds 2016 heb gebruikt. Zie bijvoorbeeld: “Optimal Sizing and Life Cycle Assessment of Residential Photovoltaic Energy Systems With Battery Storage”, A. Celik, in “Progress in Photovoltaics: Research and Applications”, 2008. & “Energy pay-back time of photovoltaic energy systems: present status and prospects”, E.A. Alsema, in “Proceedings of the 2nd World Conference and Exhibition on photovoltaics solar energy conversion”, July 1998. ↩︎
De productie van een loodzuurbatterij (op basis van grotendeels gerecycleerde materialen) kost ongeveer 1 MJ energie per watt-uur opslagcapaciteit. Mijn 100 ampère-uur batterij komt overeen met een opslagcapaciteit van 1.200 watt-uur, en dus is de ingebedde energie gelijk aan 1.200 MJ. Over een levensduur van 30 jaar heb ik in het beste geval zes van deze batterijen nodig, dus 7.200 MJ in totaal. Bron: “Energy Analysis of Batteries in Photovoltaic systems. Part one (Performance and energy requirements)” and “Part two (Energy Return Factors and Overall Battery Efficiencies)” (PDF). Energy Conversion and Management 46, 2005. ↩︎
Er is niet veel onderzoek gebeurd naar de ingebedde energie van laadregelaars. De meest relevante data die ik vond is een waarde van 1 MJ per watt maximaal vermogen: Kim, Bunthern, et al. “Life cycle assessment for a solar energy system based on reuse components for developing countries.” Journal of cleaner production 208 (2019): 1459-1468. Voor een capaciteit van 120W (mijn laadregelaar heeft een maximaal vermogen van 10A x 12V = 120W) komt dat neer op 120 MJ. Voor de geschatte levensduur vond ik waarden van 7 en 12,5 jaar: dezelfde referentie als hierboven, alsook: Kim, Bunthern, et al. “Second life of power supply unit as charge controller in PV system and environmental benefit assessment.” IECON 2016-42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. IEEE, 2016. Ik maakte daarom de berekening op een geschatte levensduur van 10 jaar. ↩︎
Nawaz, I., and G. N. Tiwari. “Embodied energy analysis of photovoltaic (PV) system based on macro-and micro-level.” Energy Policy 34.17 (2006): 3144-3152. Volgens deze veel geciteerde bron kost het 3,500 MJ om 1 m2 zonnepaneel te produceren. Mijn twee zonnepanelen samen meten 0,65 m2, wat neerkomt op een totale energiekost van 2.275 MJ. Een recentere literatuurstudie legt de energiekost voor de productie van verschillende types zonnepanelen op 1.034 tot 5.150 MJ/m2. De meest recente studies van silicon zonnepanelen in dit overzicht leggen de energiekost op ongeveer 1.000 MJ/m2, veel lager dan het cijfer dat ik gebruik. Zie: Ludin, Norasikin Ahmad, et al. “Prospects of life cycle assessment of renewable energy from solar photovoltaic technologies: A review.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 96 (2018): 11-28. ↩︎
Lithium-ion batterijen zijn een stuk duurder dan loodzuuraccu’s, maar in tegenstelling tot loodzuuraccu’s kunnen ze dieper worden ontladen (tot 15% van hun totale capaciteit) en hebben ze een langere levensduur (7 tot 10 jaar). Er zijn dus minder en kleinere batterijen nodig. Brengen we deze factoren in rekening, dan bedragen de levensduurkosten voor de batterij 750 euro, tegenover 1.020 euro voor de loodzuurbatterijen. Langs de andere kant vereisen lithium-ion batterijen een meer gesofistikeerde en duurdere laadregelaar: een 10A laadregelaar kost tussen de 200 en 600 euro, afhankelijk van de kwaliteit. Gaan we uit van een prijs van 400 euro voor de laadregelaar en een levensduur van 10 jaar voor zowel de batterij als de laadregelaar, dan is de batterijopslag goed voor 95% van de totale levensduurkosten (in totaal 2.070 euro, veel meer dan de totale kost voor het systeem met loodzuurbatterijen). Bronnen: https://www.lithiumion-batteries.com/products/product/12v-50ah-lithium-ion-battery & https://www.lithiumion-batteries.com/products/12v-lithium-ion-battery-chargers/ ↩︎
Hoewel de productie van een lithium-ion batterij meer energie kost dan de productie van een loodzuuraccu (1.4-1.9 MJ/Wh tegenover 1 MJ/Wh), wordt dit gecompenseerd door een langere levensduur en een grotere ontlaadcapaciteit. De energiekost van de lithium-ion batterijen over een levensduur van 30 jaar bedragen dan ongeveer 3.000 MJ, aanzienlijk minder dan een vergelijkbaar loodzuuraccu-systeem. Daartegenover staat een laadregelaar die een complexere elektronica bevat. Helaas is er geen data beschikbaar voor de energiekost van zo’n laadregelaar. Er zit dus niet anders op dan de energiekost te schatten op basis van de financiële kost, die vier tot twaalf keer duurder is dan een laadregelaar voor een loodzuurbatterij. Gaan we uit van een vier keer hogere kostprijs, dan stijgt de ingebedde energie van de laadregelaar naar 480 MJ, of 1.440 MJ over een periode van 30 jaar. De totale energiekost voor het systeem bedraagt dan 6.685 MJ, minder dan een vergelijkbaar systeem met loodzuurbatterijen. Daarvan is bijna 70% toe te wijzen aan de batterijopslag. ↩︎
Nikkel-ijzer batterijen zijn nog groter en zwaarder dan loodzuuraccu’s en ze hebben geregeld onderhoud nodig. Maar ze kunnen volledig worden ontladen en hebben een zeer lange levensduur (20 jaar). Bovendien kunnen ze worden gebruikt met dezelfde laadregelaars als loodzuuraccu’s. De levensduurkosten over 30 jaar voor de batterij zijn 750 euro, goedkoper dus dan de zes loodzuurbatterijen met een vergelijkbare capaciteit. De totale levensduurkosten voor een nikkel-ijzer batterijsysteem met 100W zonnepanelen bedragen 1.020 euro, waarvan 85% gaat naar energieopslag. Helaas zijn nikkel-ijzer batterijen moeilijk te vinden, zeker de kleinere modellen. Bronnen: https://beyondoilsolar.com/product/nickel-iron-battery-industrial-series/ & https://beyondoilsolar.com/product-category/batteries/nickel-iron/ ↩︎
Om precies te zijn zou de prijs van de zonnepanelen in een wat grotere zonnestroominstallatie in verhouding nog kleiner worden. Dat komt omdat zonnepanelen met kleine afmetingen (zoals 50W) in verhouding duurder zijn per watt piekcapaciteit dan zonnepanelen met meer conventionele afmetingen (vanaf 250W). Min of meer hetzelfde geldt voor de energiekost. ↩︎
https://livingenergyfarm.org ↩︎
Alexis Zeigler, de oprichter van de Living Energy Farm, schreef een boek over het project, dat integraal online staat: Empowering Communities. A Practical Guide to Energy Self Sufficiency and Stopping Climate Change. Het is ook op papier te bestellen. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Omdat er in het geval van directe zonnestroom niet voor elk apart systeem een laadregelaar nodig is, brengt het opsplitsen van een zonnestroominstallatie geen extra kosten of energieverbruik met zich mee. ↩︎
Onderzoek laat zien dat het verdubbelen van de isolatiedikte van 2,5 cm (standaardisolatie) naar 5 cm het jaarlijke elektriciteitsverbruik van een koelkast (50 liter inhoud) verlaagt van 250 naar 125 kilowattuur. ¹³ Met een isolatiedikte van 10 tot 12,5 cm halveert het elektriciteitsverbruik opnieuw tot ongeveer 60 kilowattuur per jaar. Nog dikkere isolatie brengt een kleinere reductie in het elektriciteitsverbruik en is niet langer aantrekkelijk omdat dikkere isolatie ook de kosten en de omvang van de koelkast doet toenemen. De studie betreft een door zonne-energie aangedreven AC koelkast die werkt dankzij een omvormer en een batterij, wat minder energie-efficiënt is dan een koelkast op directe zonnestroom. ↩︎
Gupta, B. L., Mayank Bhatnagar, and Jyotirmay Mathur. “Optimum sizing of PV panel, battery capacity and insulation thickness for a photovoltaic operated domestic refrigerator.” Sustainable Energy Technologies and Assessments 7 (2014): 55-67. ↩︎ ↩︎
Deze thermische massa kan letterlijk een container zijn met water die in het interieur van de koelkast wordt geplaatst. Of gewoon een aantal flessen drinkwater. Maar het water kan ook worden opgeslagen in reservoirs langs de zijkant van het apparaat, achter een binnenbekleding die ze op hun plaats houdt en aan het zicht onttrekt. Water heeft een hogere warmteopslagdichtheid dan lucht, waardoor de temperatuur langer stabiel blijft. ↩︎
Ewert, M., et al. “Photovoltaic direct drive, battery-free solar refrigerator field test results.” Proceedings of the solar conference. American solar energy society; American institute of architects, 2002. ↩︎ ↩︎
Dit voordeel geldt alleen als de koelkast in een onverwarmde ruimte staat opgesteld. De moderne gewoonte om een koelkast in een verwarmde keuken te plaatsen terwijl de buitentemperatuur ‘s winters gelijk of lager is dan die in de koelkast, is uiteraard absurd verspillend. Maar dit voordeel is evenmin geldig in tropische landen, waar de temperatuur het hele jaar door hoog is. ↩︎
Het gebruik van directe zonnestroom voor ruimtekoeling is niet zo grondig geanalyseerd als voor huishoudelijke koelkasten. Zie: Luerssen, Christoph, et al. “Life cycle cost analysis (LCCA) of PV-powered cooling systems with thermal energy and battery storage for off-grid applications.” Applied energy 273 (2020): 115145. Bovendien is het onwaarschijnlijk dat er even grote energiebesparingen mee kunnen worden bereikt. Een koelkast is altijd geïsoleerd, maar in het geval van een luchtgekoelde ruimte of gebouw is dat niet noodzakelijk het geval. Bovendien staat een koelkast opgesteld in een ruimte waar een stabiele temperatuur heerst. Een gebouw is onderhevig aan grotere temperatuurschommelingen en kan ook worden opgewarmd door directe zonnestraling. Luchtkoeling op directe zonnestroming is dus een stuk ingewikkelder. Zie: Qi, Ronghui, Lin Lu, and Yu Huang. “Parameter analysis and optimization of the energy and economic performance of solar-assisted liquid desiccant cooling system under different climate conditions.” Energy conversion and management 106 (2015): 1387-1395. ↩︎
Solar Electric Cooking, Pete Schwartz, Cal Poly Physics. Zie ook deze PowerPoint van dezelfde auteur. ↩︎
Insulated Solar Electric Cooker with Solid Thermal Storage, Andrew McCombs et al., 2022. Zie ook deze video. ↩︎
Zie: Ferreira, Carlos Infante, and Dong-Seon Kim. “Techno-economic review of solar cooling technologies based on location-specific data.” International Journal of Refrigeration 39 (2014): 23-37. ///// Riffat, James, et al. “Development and testing of a PCM enhanced domestic refrigerator with use of miniature DC compressor for weak/off grid locations.” International Journal of Green Energy 19.10 (2022): 1118-1131. ///// Du, Wenping, et al. “Dynamic energy efficiency characteristics analysis of a distributed solar photovoltaic direct-drive solar cold storage.” Building and Environment 206 (2021): 108324. ///// Alsagri, Ali Sulaiman. “Photovoltaic and photovoltaic thermal technologies for refrigeration purposes: an overview.” Arabian journal for science and engineering 47.7 (2022): 7911-7944. ↩︎
Of dat ook geldt voor het ingebedde energieverbruik, is niet duidelijk. Er is weinig onderzoek verricht naar de ingebedde energie van gesofistikeerde zonnecollectoren. ↩︎
In beide gevallen is het wel nodig om de schakelaar van het apparaat te omzeilen, omdat DC elektriciteit schakelaars meer verhit dan AC elektriciteit. In de plaats daarvan kan een geschikte externe schakelaar uitkomst bieden, maar daarmee omzeil je wel het veiligheidsmechanisme van het apparaat, wat uiteraard een risico inhoudt. ¹⁰ Opnieuw, dit hoeft niet zo te zijn: het is technisch perfect mogelijk om apparaten te maken die geschikt zijn voor directe zonnestroom. ↩︎
Een compresser met een constante snelheidsaandrijving kan slechts 50% van de geproduceerde zonnestroom nuttig gebruiken, terwijl een compressor met een variabele snelheidsaandrijving ongeveer 75% nuttig gebruikt. ¹⁵ Een condensator is nodig om de compressor van een energieboost te voorzien tijdens de startfase. ↩︎
In plaats van een DC-DC converter kan je ook een kleine “bufferbatterij” en laadregelaar plaatsen. Net zoals een DC-DC converter zal de laadregelaar een stabiel uitgangsvoltage garanderen. Bovendien kan de kleine batterij een beperkte energieopslag bieden die nuttig kan zijn om korte pieken in het energieverbruik op te vangen. Sommige apparaten hebben bijvoorbeeld een stroompiek bij het opladen. Het nadeel van een bufferbatterij is dat de kosten en de ingebedde energie toenemen, en dat er extra componenten stuk kunnen gaan. Een condensator is een alternatieve technologie om stroompieken op te vangen. ↩︎
Het gebruik van laagspanning gelijkstroom apparaten is echter een stuk energie-efficiënter omdat ook zonnepanelen laagspanning gelijkstroom produceren: https://www.lowtechmagazine.be/2016/02/zonne-energie-installatie-op-dc-gelijkstroom.html ↩︎
Insulated Solar Cooker Construction Manual, Living Energy Farm. Insulated solar electric cooker manual, Pete Schwartz, Cal Poly Physics. Roxy Oven Manual, Living Energy Farm. Videopresentatie handleiding zonnekokers, Alexis Zeigler, Living Energy Farm. Video handleiding voor het maken van verwarmingsdraden. Energieopslag: Insulated Solar Electric Cooker with Solid Thermal Storage, Andrew McCombs et al., 2022. Also see this video. ↩︎