Ontwerp van een beslissingsmodel om energiebesparende investeringen te optimaliseren

Carl Bequé
Energiebesparende investeringen? Optimalisatiemodel wijst de wegIedereen wil zo goedkoop mogelijk bouwen en wonen. U toch ook? Helaas kunnen we ons bij het maken van de nodige keuzes tot op heden enkel baseren op klassieke methoden, zoals het inwinnen van professioneel advies en gebruik van het eigen gezond verstand. De kans om tot een optimale investering te komen, blijft op deze manier erg klein. Ideaal voor bepaalde producenten en energieleveranciers, minder ideaal echter voor uw portefeuille.

Ontwerp van een beslissingsmodel om energiebesparende investeringen te optimaliseren

Energiebesparende investeringen? Optimalisatiemodel wijst de weg

Iedereen wil zo goedkoop mogelijk bouwen en wonen. U toch ook? Helaas kunnen we ons bij het maken van de nodige keuzes tot op heden enkel baseren op klassieke methoden, zoals het inwinnen van professioneel advies en gebruik van het eigen gezond verstand. De kans om tot een optimale investering te komen, blijft op deze manier erg klein. Ideaal voor bepaalde producenten en energieleveranciers, minder ideaal echter voor uw portefeuille. Zou een optimalisatietechniek redding kunnen bieden?

Steeds meer mensen zijn bij het bouwen van een woning geïnteresseerd in energiebesparende investeringen, zowel om economische als om ecologische redenen. De meest rendabele investeringsmix is echter meestal niet gekend, waardoor de keuze tussen een goede isolatie en hernieuwbare energie bijvoorbeeld niet altijd eenvoudig is.

Om te weten te komen in welke mate bij nieuwbouwwoningen in Vlaanderen in 2015 investeringen in isolatie te verkiezen zijn boven investeringen in hernieuwbare energie (gegeven bepaalde opgelegde beperkingen en specifieke eigenschappen van de woning), werd in de scriptie “Ontwerp van een beslissingsmodel om energiebesparende investeringen te optimaliseren” voor het eerst een optimalisatiemodel opgesteld dat in staat is om voor verschillende scenario’s de meest rendabele investeringsmix te berekenen en zo een aanbeveling naar energiebesparende investeringen te doen. Klinkt fantastisch? Dat is het ook. Het mooie aan optimalisatie is namelijk dat het een oplossing aanreikt die op geen enkele manier verbeterd kan worden. Ze is eenvoudigweg optimaal.

Een optimalisatiemodel bestaat steeds uit een doelfunctie, een aantal beslissingsvariabelen en bepaalde opgelegde beperkingen. Het is de doelfunctie die geoptimaliseerd wordt (dit wil zeggen geminimaliseerd of gemaximaliseerd). In deze scriptie vertegenwoordigt de doelfunctie de totale actuele kost van een particuliere nieuwbouweigenaar (er wordt namelijk rekening gehouden met de jaarlijkse spaarrente en dus met de tijdswaarde van geld), in functie van de verschillende beslissingsvariabelen en over een bepaalde tijdshorizon. Deze kost omvat de investerings- en herinvesteringskosten, jaarlijkse niet-investeringsgerelateerde kosten en restwaarde van de verschillende energiebesparende en energievoorzienende investeringen. Aangezien het voor zich spreekt dat we de totale actuele kost steeds zo laag mogelijk willen houden, werd de doelfunctie in dit onderzoek geminimaliseerd. Dit gebeurde voor verschillende scenario’s zoals de grootte van de woning, het type woning (open, halfopen, gesloten), de grootte van het gezin, en dergelijke, en telkens over een tijdshorizon van twintig, dertig en veertig jaar. Dit resulteerde in een totaal van 97 verschillende scenario’s, en dus in de optimalisatie van 97 verschillende modellen.

De beslissingsvariabelen krijgen van het gebruikte programma een bepaalde waarde na optimalisatie. Deze stellen hier de al dan niet investering in en de hoeveelheid van elke energiebesparende of energievoorzienende maatregel voor. Om het model zo realistisch mogelijk voor te stellen, werd gepoogd om zoveel mogelijk beslissingsvariabelen in het model op te nemen. Dit wil zeggen dat zowel verscheidene isolatiediktes als verschillende mogelijke investeringen in hernieuwbare energie en klassieke energiebronnen zoals aardgas, stookolie en elektriciteit van het net, in beschouwing genomen worden. Zelfs een investering in een mechanisch ventilatiesysteem met warmterecuperatie wordt vertegenwoordigd door een van de 37 beslissingsvariabelen.

Tot slot heeft elk optimalisatiemodel een aantal opgelegde beperkingen waaraan de optimale oplossing moet voldoen. We denken hierbij aan de minimale nood aan energie, een eventueel beschikbaar budget, de beschikbare oppervlakte voor zonnepanelen, verschillende overheidsbeperkingen, en nog een aantal logische beperkingen (er kan bijvoorbeeld slechts één dikte per isolatietype aanbevolen worden). De overheidsbeperkingen zorgen ervoor dat het maximaal toegelaten E-peil of energieprestatiepeil van de woning niet overschreden wordt.

De bedoeling van het optimalisatiemodel uit deze scriptie is dat iedereen in staat is om het te gebruiken en de resultaten zelf te analyseren, ook mensen die niets van optimalisatie afweten. Het model werd daarom bewust ontworpen in Microsoft Excel en wordt in datzelfde programma geoptimaliseerd door gebruik te maken van de gratis Solver functie. Op deze manier worden de beslissingen die bij het bouwen van een woning genomen moeten worden enigszins vergemakkelijkt. Het model beslist namelijk in uw plaats. Is dat geen luxe?

Een luxe is het zeker. Het is echter belangrijk om te weten dat de output van een model steeds afhankelijk is van de input. Dit wil zeggen dat de resultaten in grote mate afhangen van bepaalde keuzes die de gebruiker van het model op voorhand maakt, zoals de tijdshorizon waarover de totale actuele kost geminimaliseerd moet worden, de voorspelde toekomstige energieprijzen en spaarrentes, en andere data parameters in het model. Ook zullen de verschillende eigenschappen van de gewenste woning, bijvoorbeeld zoals eerder vermeld de grootte en het type, door de gebruiker in het model ingegeven moeten worden.

Uit de resultaten van dit onderzoek bleek dat bepaalde investeringen in geen enkel scenario door het model aanbevolen werden. Het gaat hier over een investering in fotovoltaïsche zonnepanelen, in een warmtepomp, in een ventilatiesysteem met warmterecuperatie en in een condensatieketel voor stookolie. Andere investeringen kwamen dan weer in elk scenario voor, zoals een investering in driedubbele beglazing en een investering in een goede vloer- en muurisolatie. Deze en nog andere bevindingen leidden tot de conclusie dat investeringen in isolatie in het algemeen te verkiezen zijn boven investeringen in hernieuwbare energie, maar dat een combinatie van beide soms voordeliger of zelfs noodzakelijk kan zijn om aan alle overheidseisen te voldoen.

Wanneer u dus van plan bent om te bouwen en niet goed weet hoeveel u in wat moet investeren, aarzel vooral niet om een realistisch en goed werkend optimalisatiemodel zoals deze uit de besproken scriptie te raadplegen. Indien dit echter om een of andere reden geen optie zou zijn, onthoud dan dat het dikwijls beter is om eerst te investeren in een goede isolatie alvorens u hernieuwbare energie in beschouwing neemt. 

Bibliografie

Audenaert, A., De Cleyn, S. H., & Vankerckhove, B. (2008). Economic analysis of passive houses and low-energy houses compared with standard houses. Energy Policy, 36 (1), 47-55.

Banfi, S., Farsi, M., Filippini, M., & Jakob, M. (2008). Willingness to pay for energy-saving measures in residential buildings. Energy economics, 30 (2), 503-516.

Beliën, J., Colpaert, J., De Boeck, L., Eyckmans, J., & Leirens, W. (2013). Teaching integer programming starting from an energy supply game. INFORMS Transactions on Education13 (3), 129-137.  

Belsolar (n.d.). Opbrengstberekening als bijvoegsel voor premieaanvraag. Opgehaald op 7 februari 2015 van http://opbrengstberekening.belsolar-zonneboiler.be/

BNP Paribas Fortis (n.d.). Een hypothecaire lening: wat moet u weten vooraleer u leent?. Opgehaald op 11 maart 2015 van https://www.bnpparibasfortis.be/portal/start.asp

Bouw-Energie (n.d.). Bereken het energieverbruik van uw woning. Opgehaald op 4 maart 2015 van http://www.bouw-energie.be/berekenen/epb.php

Cyx, W., Renders, N., Van Holm, M., & Verbeke, S. (2011). IEE TABULA—Typology Approach for Building Stock Energy Assessment. VITO, Vlaamse instelling voor technologisch onderzoek, Tech. Rep.

Daktimmerwerken (n.d.). Eengezinswoningen met Zadeldak. Opgehaald op 3 maart 2015 van http://www.daktimmerwerken.be/Eengezinswoningen_met_Zadeldak

De Tijd (2015). ‘Zonnepanelen ook zonder subsidies rendabel’. Opgehaald op 4 maart 2015 van http://www.nieuwsblad.be/cnt/dmf20150115_01475159

Dzehverovic, A. (2014). Meest voorkomende dakvormen. Opgehaald op 6 maart 2015 van http://www.greenem.nl/columns/2014/03/1346/meest-voorkomende-dakvormen

Federale Overheidsdienst Financiën (2012). Goederen en diensten onderworpen aan het tarief van 6 % (tabel A). opgehaald op 14 maart van http://ccff02.minfin.fgov.be/KMWeb/document.do?method=view&id=a88ab29e-c45a-4156-92d0-5dae0199deaf&documentLanguage=NL#findHighlighted

Federale Overheidsdienst Financiën (2015). Ik bouw een nieuw huis. Wat is het btw-tarief?. Opgehaald op 4 maart 2015 van http://financien.belgium.be/nl/particulieren/woning/bouwen/btw_tarief/

Frontline Solvers (n.d.). The Best Optimization Technology for the Best Solutions. Opgehaald op 24 april 2015 van http://www.solver.com/premium-solver-platform

Gillingham, K., Newell, R. G., & Palmer, K. (2009). Energy Efficiency Economics and Policy. Annual Review of Resource Economics, 1 (1), 597-620.

Green, D. (2012). Green buildings: bioclimatic design, passive energy systems and renewable technologies. Opgehaald op 28 juli 2014 van http://www.greenenergysavingtips.com/green-buildings-bioclimatic-design-passive-energy-systems-and-renewable-technologies/

Hassett, K. A., & Metcalf, G. E. (1993). Energy conservation investment: Do consumers discount the future correctly?. Energy Policy, 21 (6), 710-716.

Immotheker (2015). Overzicht van de gemiddelde rentestanden voor woonleningen in België. Opgehaald op 2 maart 2015 van https://www.immotheker.be/NL/Info_en_duiding/Rentebarometer/

IsoPro (n.d.). Dakhellingen. Opgehaald op 11 maart 2015 van http://www.isopro.nl/dakkapellen/dakhellingen

Jaffe, A. B., & Stavins, R. N. (1994). The energy-efficiency gap: What does it mean?. Energy policy, 22 (10), 804-810.

Joost de Vree Bouwencyclopedie (n.d.). Dakhelling. Opgehaald op 11 maart 2015 van http://www.joostdevree.nl/shtmls/dakhelling.shtml

Kablan, M. M. (2004). Decision support for energy conservation promotion:: an analytic hierarchy process approach. Energy policy, 32 (10), 1151-1158.

Kelleher, J., & Ringwood, J. V. (2009). A computational tool for evaluating the economics of solar and wind microgeneration of electricity. Energy, 34 (4), 401-409.

Kerkhove, L. (2014). Expertartikel: The right tool for right the job: Optimalisatietechnieken. Opgehaald op 3 april 2015 van http://www.logistiek.be/software-and-automation/expertartikel-the-right-tool-for-right-the-job-optimalisatietechnieken

Leefmilieu Brussel (2008). DE PRODUCTIE VAN SANITAIR WARM WATER. Opgehaald op 7 maart 2015 van http://documentatie.leefmilieubrussel.be/documents/IF_Energie_ECS01_part_NL.PDF

Lior, N. (2011). The ECOS 2009 World Energy Panel: An introduction to the Panel and to the present (2009) situation in sustainable energy development. Energy, 36 (6), 3620-3628.

Milieu Centraal (n.d.). Gemiddeld energieverbruik. Opgehaald op 9 maart 2015 van http://www.milieucentraal.nl/energie-besparen/snel-besparen/grip-op-je-energierekening/gemiddeld-energieverbruik/

Nieuwsblad (2013). Hernieuwbare energie en beter isoleren wordt verplicht. Opgehaald op 10 maart 2015 van http://www.nieuwsblad.be/cnt/dmf20130215_044

Noailly, J. (2012). Improving the energy efficiency of buildings: The impact of environmental policy on technological innovation. Energy Economics, 34 (3), 795-806.

Nuon (2015). Energieprijzen: opbouw energieprijs. Opgehaald op 14 maart 2015 van http://www.nuon.nl/energieprijzen/

Organisatie voor Duurzame Energie (n.d.). Energiezuinig bouwen: primair energieverbruik. Opgehaald op 8 maart 2015 van http://www.ode.be/zonnestroom/praktische-gids/22-ode/ode/70-energiezuinig-primair

Popescu, D., Bienert, S., Schützenhofer, C., & Boazu, R. (2012). Impact of energy efficiency measures on the economic value of buildings. Applied Energy, 89 (1), 454-463.

Quackels Woningbouw (2014). Wat zijn jouw kosten aan hernieuwbare energiebronnen volgens epb eisen in 2014? Opgehaald op 2 maart 2015 van http://www.quackels.com/kosten-hernieuwbare-energiebronnen-epb-eisen-2014/

Saari, A., Kalamees, T., Jokisalo, J., Michelsson, R., Alanne, K., & Kurnitski, J. (2012). Financial viability of energy-efficiency measures in a new detached house design in Finland. Applied Energy, 92, 76-83.

Sartori, I., & Hestnes, A. G. (2007). Energy use in the life cycle of conventional and low-energy buildings: A review article. Energy and buildings, 39 (3), 249-257.

Scarpa, R., & Willis, K. (2010). Willingness-to-pay for renewable energy: Primary and discretionary choice of British households' for micro-generation technologies. Energy Economics, 32 (1), 129-136.

Shukla, R., Sumathy, K., Erickson, P., & Gong, J. (2013). Recent advances in the solar water heating systems: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 19, 173-190.

Spaargids (n.d.). Simulatie woonkrediet. Opgehaald op 2 maart 2015 van http://www.spaargids.be/sparen/simulatie-woonlening.html?formule=vast&rate=3%2C0400&rate_maand=&rate_sort=0&amount=100%2C00&year=20&month=240&date=01%2F03%2F2015&option=com_vloans&view=mortgagecalc

Spiere-Helkijn (n.d.). 10 tips voor een beter rendement van uw installatie. Opgehaald op 2 april 2015 van http://www.spiere-helkijn.be/leefomgeving/milieu/energie/10-tips-voor-een-betere-verwarming

Vandevoordt, S. (2013). Dit zijn de energiebronnen van de toekomst... Opgehaald op 11 maart 2015 van http://www.livios.be/nl/techniek/energiebronnen/dit-zijn-de-energiebronnen-van-de-toekomst/

Vanhove, T. (2014). Vlaming woont tussen 7 en 12 procent compacter. Opgehaald op 11 februari 2015 van http://www.habitos.be/nl/kopen-huren/vlaming-woont-tussen-7-en-12-procent-compacter-9878/

Velux (2013). Nieuwe generatie!. Opgehaald op 4 maart 2015 van http://www.bouwinfo.be/sites/default/files/VELUX_catalogue_092013_NL_full_72dpi_simples.pdf

Vlaams Energieagentschap (n.d. a). Hernieuwbare energie. Opgehaald op 24 juli 2014 van http://www.energiesparen.be/epb/groeneenergie

Vlaams Energieagentschap (n.d. b). Eisen. Opgehaald op 24 juli 2014 van http://www.energiesparen.be/epb/eisenhernieuwbareenergie

Vlaams Energieagentschap (n.d. c). E-peil. Opgehaald op 28 juli 2014 van http://www.energiesparen.be/epb/epeileis

Vlaams Energieagentschap (n.d. d). Wat zijn de eisen?. Opgehaald op 28 juli 2014 van http://www.energiesparen.be/epb/welkeeisen

Vlaams Energieagentschap (n.d. e). Zoek uw subsidie. Opgehaald op 4 augustus 2014 van http://www.energiesparen.be/subsidies/subsidiemodule

Vlaamse overheid (n.d. a). Minimumaandeel hernieuwbare energie vanaf 2014 voor EPB-nieuwbouw. Opgehaald op 24 juli 2014 van http://www.vlaanderen.be/nl/bouwen-wonen-en-energie/energie/energienormen/minimumaandeel-hernieuwbare-energie-vanaf-2014-voor-epb-nieuwbouw

Vlaamse overheid (n.d. b). Energieprestatieregelgeving (EPB) voor nieuwbouw en renovatie. Opgehaald op 24 juli 2014 van http://www.vlaanderen.be/nl/bouwen-wonen-en-energie/energie/energienormen/energieprestatieregelgeving-epb-voor-nieuwbouw-en-renovatie

Vlaamse overheid (n.d. c). Subsidies voor energiebesparende maatregelen in woningen. Opgehaald op 4 maart 2015 van http://www.vlaanderen.be/nl/bouwen-wonen-en-energie/bouwen-en-verbouwen/subsidies-voor-energiebesparende-maatregelen-woningen

Vlaamse overheid (n.d. d).  Jaarlijkse energieverbruik gezin. Opgehaald op 11 februari 2015 van http://www.energiesparen.be/jaarlijkse-energieverbruik-gezin

Winston, W. L. (2004). Operations Research: Applications and Algorithms. Belmont (USA): Brooks/Cole

Vlaamse overheid (n.d. e). EPB-eisen vanaf 2015. Opgehaald op 8 maart 2015 van http://www2.vlaanderen.be/economie/energiesparen/epb/doc/epbeisentabel2015.pdf

VREG (n.d.). Wat is het gemiddelde verbruik van een alleenstaande, van een gezin, ...?. Opgehaald op 8 maart 2015 van http://www.vreg.be/nl/wat-het-gemiddelde-verbruik-van-een-alleenstaande-van-een-gezin

Warmtepompen Advies (2014). Geothermische warmtepompen (Grond/Water). Opgehaald op 3 maart 2015 van http://warmtepompenadvies.be/geothermische-warmtepompen-grondwater/

Wouters, W., Geerts, E., Van Hevel, J., Eyckmans, J., & Verbeke, T. (2009). Energie rijk. Opgehaald op 12 maart 2014 van http://energierijk.be/game/index-EN.html

Zonnepanelen energie (n.d.). Wat is de beste hellingsgraad van mijn dak voor zonnepanelen? Opgehaald op 10 maart 2015 van http://zonnepanelenenergie.be/gratis-advies/wat-is-de-beste-hellingsgraad-van-mijn-dak-voor-zonnepanelen