Verduurzaming in de bouw is één van de grootste uitdagingen van deze tijd. Gebouwen moeten niet alleen energiezuinig zijn, maar ook slim omgaan met schommelingen in energievraag- en aanbod. Thermisch Actief Beton (TAB) kan daarin een belangrijke rol spelen. Door beton niet alleen constructief, maar ook energetisch in te zetten, kan een krachtig systeem ontstaan dat warmte en koude op een natuurlijke en efficiënte manier opslaat en afgeeft.

Tijdens het Symposium Thermisch Actief Beton op 11 november gaan we dieper in op de techniek, de praktijktoepassingen en de kansen die TAB biedt voor een toekomstbestendige bouwsector. In dit artikel maken we alvast kennis met het principe, de werking en de voordelen van thermisch actief beton.

dr.ir. Pieter Jan-Hoes zal de ontwikkelingen op het gebied van peakshaving uitgebreid bespreken op het Symposium ‘Thermisch Actief Beton’. Zie: Symposium ‘THERMISCH ACTIEF BETON’

Beton is van nature een uitstekende warmtebuffer. Door gebruik te maken van betonkernactivering (BKA) – waarbij leidingen met water in de kern van betonnen vloeren of plafonds worden geïntegreerd – kan warmte of koude worden opgeslagen en geleidelijk worden afgegeven. Dit principe is niet nieuw, maar krijgt in het licht van energiecoördinatie en netcongestie een nieuwe relevantie.

Binnen het BEHeaT-programma (Built Environment Heat Transition), onderdeel van het Eindhoven Institute for Renewable Energy Systems (EIRES), wordt onderzocht hoe thermisch actieve bouwdelen kunnen worden ingezet voor peakshaving: het afvlakken van pieken in energieverbruik en -vraag.

Peakshaving is essentieel in een energiesysteem waarin duurzame bronnen zoals zon en wind fluctuerend zijn. Door warmte op te slaan in de gebouwmassa tijdens momenten van lage netbelasting (bijvoorbeeld ’s nachts of bij overschot aan zonne-energie), en deze warmte later te gebruiken, wordt het net ontlast. Dit voorkomt piekbelasting en draagt bij aan een stabielere energievoorziening.

Het onderzoek van Hoes richt zich op:

• Simulatiemodellen voor thermische opslag in beton
• Integratie met warmtepompen en WKO-systemen
• Regelstrategieën voor dynamische aansturing
• Scenario-analyse voor verschillende gebouwtypen en gebruiksprofielen

Beton heeft een hoge soortelijke warmtecapaciteit en een lage warmtegeleidingscoëfficiënt. Dit maakt het uitermate geschikt voor langzame, stabiele warmteopslag. In combinatie met lage-temperatuurverwarming en slimme regeltechniek kan de thermische massa van beton worden ingezet als een passieve batterij.

Hoes en zijn team werken aan multi-scale simulaties waarin de interactie tussen gebouw, gebruiker en energienet wordt gemodelleerd. Hierbij wordt niet alleen gekeken naar de fysieke eigenschappen van beton, maar ook naar gedrag van gebruikers, zoninstraling, interne warmtelasten en klimaatdata.

Voor architecten en opdrachtgevers betekent dit dat constructieve keuzes direct invloed hebben op de energieprestatie van een gebouw. Een gebouw met zware betonnen vloeren en geïntegreerde BKA kan fungeren als een thermische buffer, mits:

• De isolatie en zonwering goed zijn afgestemd
• Er een warmtepomp of WKO-systeem aanwezig is
• De regeltechniek dynamisch en voorspellend is

Hoes benadrukt dat ontwerpoptimalisatie cruciaal is. Zijn onderzoek maakt gebruik van multi-objectieve optimalisatie, waarbij comfort, energieverbruik en flexibiliteit worden afgewogen. Dit leidt tot ontwerpen die niet alleen energiezuinig zijn, maar ook robuust en toekomstbestendig.

Binnen TU/e worden de modellen van Hoes gevalideerd in living labs en pilotprojecten. Hierbij wordt samengewerkt met industriepartners en gemeenten. De focus ligt op:

• Meetcampagnes in gebouwen met BKA
• Validatie van simulatiemodellen
• Ontwikkeling van regelalgoritmen
• Scenario-analyse voor netimpact

Een voorbeeld is het TROEF-project, waar Pieter-Jan Hoes bij betrokken is. TROEF staat voor ‘Transparant Reduceren van CO2 en Optimaliseren van Energie in een ecosysteem van Flexibiliteit’. Binnen dit project keek men naar het geheel van energiegemeenschappen die kunnen bestaan uit gebouwen, laadpalen voor EV’s en elektrische batterijen. Bij Pieter-Jan lag de focus binnen TROEF specifiek op de rol van gebouwen bij een dergelijke energiegemeenschap.

Het werk van Hoes laat zien dat beton meer is dan een constructiemateriaal alleen. In de energietransitie kan het een actieve rol spelen als energieopslagmedium, mits goed ontworpen en aangestuurd. Dit vraagt om samenwerking tussen disciplines: bouwfysica, installatietechniek, energienetwerken en gebruikersgedrag.

Voor de bouwsector biedt dit kansen:

• Lagere energiekosten door peakshaving
• Betere benutting van duurzame opwekking
• Verhoogd comfort zonder extra installaties
• Toekomstbestendige gebouwen met flexibele energieprofielen

Ook de bestaande bouw biedt kansen om de thermische massa van beton te benutten. In gebouwen waar geen leidingen in de constructie zijn geïntegreerd zoals bij betonkernactivering, kan de warmteoverdracht plaatsvinden via het binnenklimaat, met name door luchtstroming en ventilatie.

Door slimme aansturing van het ventilatiesysteem – bijvoorbeeld door ’s nachts koelere buitenlucht langs betonnen plafonds en wanden te laten stromen – kan warmte worden afgevoerd en koude worden opgeslagen in de massa. Overdag wordt deze koude dan langzaam afgegeven, waardoor het binnenklimaat stabiel blijft en actieve koeling wordt beperkt.

Deze techniek staat bekend als ventilatieve koeling en wordt steeds vaker toegepast in renovatieprojecten. In combinatie met zonwering, nachtventilatie en adaptieve regelstrategieën kan de thermische massa van beton ook in bestaande gebouwen bijdragen aan energie-efficiëntie en peakshaving.

Voor opdrachtgevers en gebouweigenaren betekent dit dat ook zonder ingrijpende bouwkundige aanpassingen, bestaande gebouwen kunnen worden geoptimaliseerd voor energieopslag. Dit vraagt om:

• Analyse van de thermische massa van het gebouw
• Optimalisatie van ventilatiepatronen
• Integratie van slimme gebouwbeheersystemen

Het onderzoek van dr.ir. Pieter-Jan Hoes aan de TU Eindhoven bevestigt dat deze strategieën effectief zijn, mits goed afgestemd op het gebruiksprofiel van het gebouw en de lokale klimatologische omstandigheden.

De onderzoeken van dr.ir. Pieter-Jan Hoes aan de TU Eindhoven tonen aan dat energieopslag in beton geen toekomstmuziek is, maar een realistische en effectieve strategie voor duurzame gebouwen. Door de thermische massa van beton actief te benutten via betonkernactivering in nieuwbouw én via ventilatieve warmteoverdracht in bestaande bouw, kunnen gebouwen bijdragen aan een stabieler en duurzamer energiesysteem.

Voor architecten, opdrachtgevers en ingenieurs betekent dit dat constructieve keuzes niet alleen esthetisch en functioneel zijn, maar ook energetisch strategisch. Zelfs zonder grote bouwkundige aanpassingen kunnen bestaande gebouwen worden geoptimaliseerd voor peakshaving, mits ventilatie en regeltechniek slim worden ingezet. Beton wordt daarmee niet alleen een bouwsteen van de energietransitie, maar ook een actieve component in het energiesysteem van morgen.

Als u na het lezen van dit artikel nieuwsgierig bent geworden  naar de onderzoeksoutput van Pieter-Jan Hoes dan kunt u een compleet overzicht vinden op: Pieter-Jan Hoes – Onderzoeksoutput – Onderzoeksportaal Eindhoven University of Technology

Symposium Thermisch Actief Beton – Beton als motor van de energietransitie

De energietransitie vraagt om gebouwen die méér doen dan alleen energie besparen. Met Thermisch Actief Beton (TAB) verandert beton van een stil constructiemateriaal in een slimme energieopslag: het slaat warmte en koelte op, ontlast het energienet en zorgt voor een comfortabel binnenklimaat.

Tijdens het Symposium Thermisch Actief Beton ontdekt u hoe deze techniek bijdraagt aan CO₂-reductie, flexibiliteit en toekomstbestendige gebouwen. Onder leiding van dagvoorzitter prof. dr. ir. Atze Boerstra (TU Delft) delen onderzoekers, ontwerpers en praktijkexperts hun inzichten aan de hand van concrete projecten, metingen en aanbevelingen.

Een inspirerende middag voor architecten, ontwikkelaars, installateurs, gebouweigenaren en beleidsmakers die willen weten hoe beton kan bijdragen aan een slimmer en duurzamer energiesysteem.

 Mis het niet – meld u aan en bouw mee aan de toekomst van thermisch actief beton!