Transitievisie Warmte 2021 Alblasserdam - Bijlagen.pdf

Op basis van de resultaten van de transitievisie warmte is voor de Drechtsteden de toekomstige elektriciteitsvraag berekend, verdeeld over de verschillende warmteopties. Deze verdeling is uiteraard onderhevig aan toekomstige ontwikkelingen en nieuwe inzichten en is daarom indicatief. De tweede factor die bepaalt of de elektriciteitsvoorziening verduurzaamd kan worden is de impact op het net. Aardgasvrije warmteoplossingen doen niet alleen een beroep op de duurzame opwek van elektriciteit, maar ook op de transportcapaciteit van grote hoeveelheden elektriciteit. Omdat deze transportcapaciteit beperkt is, is het van belang dat de capaciteitsvraag van de warmteoptie zo laag mogelijk blijft. Deze impact heeft grote gevolgen voor de snelheid waarmee we de transitie kunnen realiseren. Op veel plekken ontstaan nu al knelpunten op het elektriciteitsnet, zie blijkt ook uit de Systeemstudie Zuid-Holland9. Daarnaast is de impact op het elektriciteitsnet van belang omdat de gevraagde piekcapaciteit direct verband heeft met de gelijktijdigheidsvraag naar elektriciteit van het elektriciteitsnet. De momenten waarop de vraag naar piekcapaciteit het hoogst is (aan het begin en aan het eind van de dag, en in het stookseizoen), zijn ook de momenten waarop er geen match met het aanbod van duurzame elektriciteit is.

Dit wordt versterkt bij de vraag naar energie die nodig is voor het opwekken van warmte voor ruimteverwarming, omdat deze vraag sterk seizoensgebonden is. Bij een grotere ongelijktijdigheid is het (nog) lastiger om vraag naar elektriciteit en aanbod van (duurzame) elektriciteit op elkaar af te stemmen. Technieken die ongelijktijdigheden in elektriciteitsvraag en -aanbod op grote schaal kunnen overbruggen zijn kostbaar of gebaseerd op fossiele energie, bijvoorbeeld gascentrales die snel bij kunnen springen. Bij grotere ongelijktijdigheid wordt er dus meer afhankelijkheid gecreëerd van fossiele energie, ook op de lange termijn. Dit heeft dus een grote impact op zowel de toekomstbestendigheid als de duurzaamheid van de oplossing. Om een blijvende afhankelijkheid van fossiele energie te voorkomen is het daarom van belang om voor aardgasvrije

9 CE Delft (2020), Systeemstudie Energie-infrastructuur Zuid-Holland.

31

warmteoplossingen te kiezen, die een zo laag mogelijke impact hebben op de capaciteitsvraag van het elektriciteitsnet. In figuur 3 is voor de meest voorkomende warmteoplossingen voor bestaande woningbouw de vraag naar elektriciteit voor ruimteverwarming in kWh per jaar weergegeven.

Elektriciteitsgebruik in kWh van verschillende warmteoplossingen 7.200

3.700

3.200

Hybride

All-electric

Aquathermie

600

Geothermie

Afvalverbranding

Infrarood

200

Bodemwarmtepomp

Ventilatielucht

Gasnet

1.600

Luchtwarmtepomp

900

Buitenlucht

0

Gasketel

2.600

Warmtenet

Figuur 3. Elektriciteitsvraag diverse warmteoplossingen voor een rijwoning met basisniveau isolatie.

Uit de grafiek kan worden afgeleid dat zowel bij een middentemperatuur warmtenet met een mix van diverse warmtebronnen als bij een all-electric oplossing met een mix van individuele oplossingen, elektriciteit een belangrijke energiebron zal zijn voor de warmtevoorziening. De impact op het elektriciteitsnet is sterk gecorreleerd aan het totale elektriciteitsgebruik van de warmteoptie. Bij warmtepompen die (gedeeltelijk) gebaseerd zijn op de buitentemperatuur (luchtwarmtpompen en aquathermie) wordt dit extra versterkt doordat in de winter, wanneer de warmtevraag het hoogst is, de efficiëntie van deze technieken lager is dan in de zomer. 3.3.3.1 Individuele biomassa Strikt gezien is individuele biomassa een variant van all-electric omdat er in principe alleen een elektriciteitsnet in de buurt nodig is. Op dit moment wordt er in Nederland in veel woningen al gebruikt gemaakt van biomassa voor verwarmen. In de vorm van houtkachels en open haarden wordt al houtachtige biomassa gebruikt voor verwarmen van gebouwen. De bestaande open haarden zijn vaak niet erg efficiënt en stoten ook veel stoffen uit, zoals fijnstof. Desalniettemin kan individuele biomassa een lokale maatwerkoplossing zijn voor bijvoorbeeld gebouwen in het landelijk gebied die moeilijk op een andere manier te verduurzamen zijn, zeker als de biomassa afkomstig is van eigen erf of bedrijf.

Warmte In de RES Drechtsteden wordt onderscheid gemaakt in drie voorkeurscategorieën van warmtebronnen: 1. Eerste voorkeur: direct bruikbare warmte. De eerste voorkeur gaat in onze regio uit naar direct bruikbare warmte. Deze warmte kan direct worden benut. Op deze manier hoeft het niet te worden opgewekt. Zo wordt onder andere onnodige elektrificatie van het energiesysteem voorkomen. Voorbeelden van direct bruikbare warmte zijn restwarmte uit afvalverbranding en diepe geothermie. 2. Tweede voorkeur: op te waarderen warmte. De tweede voorkeur gaat uit naar op te waarderen warmte. Dit is duurzame warmte uit omgevingswarmte, zoals oppervlaktewater en andere vormen van aquathermie, laagtemperatuur (rest)warmtebronnen, ondiepe geothermie en (ventilatie)lucht. Die moet worden opgewaardeerd met een elektrische warmtepomp voordat het gebruikt kan worden voor verwarming van

32

gebouwen. Afhankelijk van de gebruikte omgevingswarmte zijn er grote verschillen in rendement, (ventilatie)lucht heeft een relatief laag rendement. 3. Minste voorkeur: te maken warmte. De minste voorkeur gaat uit naar te maken warmte. Dit is warmte die nog geheel moet worden opgewekt en niet reeds 'aanwezig' is in de omgeving. Onder deze categorie vallen duurzame brandstoffen zoals groene waterstof en groen gas. Deze categorie heeft de minste voorkeur omdat deze hoogwaardig toepasbaar is voor industriële grondstoffen en processen en voor zware mobiliteit. In de rest van dit hoofdstuk zullen de meest voorkomende warmtebronnen stuk voor stuk globaal besproken worden. 3.3.4.1 Restwarmte Het bedrijfsleven kent vele soorten processen waar warmte ontstaat of overblijft waar op dit moment nog geen goede toepassing voor is. Deze ‘overgebleven’ warmte uit productieprocessen wordt restwarmte genoemd. Er zijn vele verschillende soorten van restwarmte met ook verschillende temperaturen. Dit kan bijvoorbeeld restwarmte zijn uit aan afvalverbrandingsinstallatie, energiecentrales of de (chemische) industrie. Het voordeel van deze hoge temperatuur restwarmte is dat er geen warmtepomp nodig is om de warmte naar het juiste temperatuurniveau te brengen om de gebouwde omgeving te kunnen verwarmen. Er is ook restwarmte beschikbaar van lagere temperatuur.

Denk daarbij bijvoorbeeld aan restwarmte uit datacenters, koel- en vrieshuizen of ijsbanen. Een mogelijk nadeel van restwarmte is de beschikbaarheid. Restwarmte is niet overal in significante hoeveelheden beschikbaar en het is soms onzeker hoe lang de warmte beschikbaar blijft. Ook dient een restwarmtebron voldoende warmtepotentieel te hebben om een aansluiting op het warmtenet aantrekkelijk te maken. Naast lokale restwarmtebronnen bestaat er soms ook de mogelijkheid om restwarmte te ontvangen van omliggende industriële clusters, bijvoorbeeld uit het havengebied in Rotterdam. Omdat restwarmte een relatief goedkope bron is, is het nuttig om daar waar mogelijk en haalbaar deze bron te benutten voor de ontwikkeling van warmtenetten. Het is dan wel van belang dat er voldoende alternatieve duurzame warmtebronnen op beschikbaar zijn, zodat de leveringszekerheid van warmte kan worden gegarandeerd voor een zeer lange tijd. 3.3.4.2 Energie uit bodem (bodemwarmte) en diepere aardlagen (geothermie) De bodem en diepere aardlagen kunnen als warmtebron dienen. Bodemwarmte is warmte die van de zon komt en de bodem in trekt tot enkele honderden meters. Boor je naar diepere aardlagen, dan spreken we over aardwarmte, ook wel geothermie genoemd. Deze warmte komt uit de hete kern van de aarde. Hoe dieper je boort naar warmte, hoe hoger de temperaturen zijn die je uit de aarde kan onttrekken.

Als vuistregel kan aangenomen worden dat ongeveer voor elke kilometer de temperaturen oplopen met circa 30 ⁰C. Bron

Diepte

Temperatuur

Bodemlussen of WKO

Tot 250 meter

10 – 15 ⁰C

Ondiepe geothermie

250 tot 1.000 meter

20 – 40 ⁰C

Middeldiepe geothermie

1 tot 2 kilometer

40 – 70 ⁰C

Diepe geothermie

2 tot 4 kilometer

70 – 100 ⁰C

Diepe geothermie is in potentie een zeer duurzame bron omdat het gebouwen via een warmtenet direct kan verwarmen zonder de tussenkomst van een warmtepomp. Afhankelijk van de noodzakelijke aanvoertemperatuur is het voor middeldiepe en ondiepe geothermie wel noodzakelijk om nog een warmtepomp te gebruiken om de temperatuur te verhogen. Voor bodemlussen of WKO’s is altijd een warmtepomp noodzakelijk. Of de bodem en aardlagen ook geschikt zijn om warmte uit te winnen hangt sterk af per locatie. Geothermie wordt in het buitenland al heel lang toegepast voor verwarming, zeker in vulkanische gebieden zoals IJsland. In Nederland is het gebruik als warmtebron relatief nieuw, maar toch zijn er al verschillende succesvolle projecten. De meeste projecten leveren warmte aan glas- en tuinbouw, maar er worden bijvoorbeeld ook 470 appartementen in Pijnacker-Noord verwarmd op basis van geothermie.

33

3.3.4.3 Aquathermie Ook water kan een potentieel zeer grote bron van warmte zijn. Thermische energie uit water, ook wel aquathermie genoemd, kan in theorie een groot deel van de gebouwen van warmte voorzien. Aquathermie kan uit verschillende waterbronnen komen: oppervlaktewarmte (TEO), afvalwater (TEA) en drinkwater (TED). Vooral thermische energie uit oppervlaktewater heeft in de Drechtsteden een in theorie enorm potentieel vanwege de grote waterwegen die door het gebied lopen. Voor warmtenetten waar ook oudere woningen aangesloten moeten worden is het noodzakelijk dat de aanvoertemperatuur wel opgehoogd wordt van tussen de 5 ⁰C en 25 ⁰C naar maximaal 70 ⁰C. Om aquathermie als warmtebron te benutten dient de temperatuur in bijna alle gevallen flink verhoogd te worden door middel van een warmtepomp. Er is bij de inzet van warmtepompen dus ook op termijn voldoende duurzame elektriciteit nodig. Een voordeel van aquathermie is dat het op een kleinere schaal kan worden toegepast dan bij andere potentiële bronnen voor warmtenetten, zoals bij restwarmte en geothermie. Oppervlaktewater is in de zomer veel warmer dan in de zomer. De warmte in het water uit de zomer kan onttrokken worden en tijdelijk opgeslagen in WKO-bronnen. Dit kan lokaal ook voordelen hebben voor waterkwaliteit en hittestress.

Vervolgens wordt de warmte op een later moment met warmtepompen opgehoogd voor het warmtenet. Via dezelfde bron kan ook gekoeld worden, maar dit is niet noodzakelijk. Wanneer er zonder WKO-bron warmte uit oppervlaktewater gewonnen wordt, vraagt dit in de winter meer elektriciteit en kan er minder warmte benut worden. 3.3.4.4 Zonthermie Door middel van zonnecollectoren kan zonne-energie ook direct in warmte worden opgezet. Tot nu toe heeft deze bron nauwelijks een rol gehad in de warmtetransitie. Dit komt voornamelijk doordat de opwek van warmte uit deze bron het laagst is in de periode dat de warmtevraag het hoogst is (in de winter). Voor het succesvol toepassen van zonthermie als warmtebron is het dus in de meeste gevallen noodzakelijk om veel warmte op te kunnen slaan. Dit wordt bijvoorbeeld al gedaan in grote watercontainers die in de grond worden ingegraven in Denenmarken. Voor het verwarmen van zonthermie is relatief veel ruimte nodig voor een groot oppervlak van collectoren (dit kan eventueel ook op daken van gebouwen) en voor de warmteopslag die noodzakelijk is. Het voordeel van zonthermie is dat er zeker in de zomer hoge temperaturen mee opgewekt kunnen worden. Maar het opslaan van deze temperaturen voor periodes van enkele maanden is wel een uitdaging.

Er bestaat ook de mogelijkheid om zonthermie te combineren met warmtepompen om de temperaturen op te hogen, maar dit vraagt wel extra elektriciteit. In Denenmarken bestaan er sinds enige jaren warmtenetten die voor een deel op basis van zonthermie draaien. Een voorbeeld is bijvoorbeeld te vinden in de plaats Gram in zuidoost Denenmarken. Hier wordt een oppervlak van 45.000 m2 zonnecollectoren gecombineerd met 120.000 m 3 verwarmd wateropslag. Gecombineerd levert deze centrale aan circa 1.200 aansluitingen warmte. Dat is circa 40 m 2 aan zonnecollectoren en 100 m3 opslag per aansluiting. Zonthermie dekt hierbij ongeveer 60% van de warmtebehoefte af, de rest wordt geleverd via warmtekrachtkoppelingen en boilers op basis van gas en elektriciteit. 3.3.4.5 Biomassa en groen gas Biomassa is een containerbegrip dat vele potentiële vormen van energie omvat. Onder biomassa vallen bijvoorbeeld hout, mest, rioolslib, zeewier, GFT en algen. Biomassa kan daarnaast is vele soorten energiedragers voorkomen: vaste brandstoffen zoals resthout, vloeibaar zoals in biobrandstoffen of gasvorming zoals bij groen gas. Energie uit biomassa is chemische energie die in de materialen zit, die omgezet kan worden in hoge temperatuur warmte of elektriciteit. Een speciaal soort biomassa energiedrager is groen gas. Dit kan gebruikt worden als alternatief voor aardgas.

Sommige vormen van biomassa, zoals houtverbranding, staan de laatste jaren onder discussie. Bij specifieke situaties en toepassingen worden vraagtekens gezet of de biomassa wel als duurzaam gezien kan worden. Er is ook veel politieke discussie over bepaalde vormen van biomassa. Het is belangrijk om altijd te specificeren welke vorm van biomassa bedoeld wordt en waar deze vandaan komt. Ook is het belangrijk om te overwegen of biomassa in een andere toepassing niet meer waarde heeft. Op dit moment wordt er al een significante hoeveelheid biomassa toegepast in Nederland, voornamelijk uit reststromen die geen duidelijke andere functie hebben. Maar biomassa, zeker uit reststromen, is niet onbeperkt

34

beschikbaar. Daarom moet er zuinig mee omgesprongen worden. Als dezelfde biomassa beter ingezet kan worden als grondstof, kan het misschien beter niet ingezet worden voor verwarming van woningen. De verwachting is dat de komende decennia er meer biomassa beschikbaar komt voor het verduurzamen van alle sectoren. Zo verwacht het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL) dat de komende decennia er veel meer groen gas beschikbaar komt. Maar dit zal waarschijnlijk veel minder zijn dan de huidige aardgasvraag in Nederland. Dat betekent dat groen gas voorlopig schaars is en zuinig ingezet moet worden. Ook andere sectoren zoals industrie, mobiliteit en back-up voor de elektriciteitsvoorziening zullen een beroep doen op een gedeelte van de biomassa en groen gas. Voor de gebouwde omgeving betekent dit dat er waarschijnlijk ook een beperkte hoeveelheid biomassa en groen gas beschikbaar komt, maar dat dit zo zuinig mogelijk ingezet moet worden. De meeste warmtenetten zullen groen gas nodig hebben voor piekvoorzieningen in de winter. En biomassa of groen gas inzet kan interessant zijn voor woningen die echt geen goed alternatief hebben. Maar het devies blijft om waar we biomassa en groen gas inzetten, dit altijd zo efficiënt en effectief mogelijk moet.

Afwegingen bij warmtebronnen Er zijn vele vormen van warmtebronnen beschikbaar om woningen te verwarmen. Een randvoorwaarde voor het toepassen van een warmtebron is de beschikbaarheid van die bron in een gebied. Maar de wél aanwezige warmtebronnen zijn niet zomaar uitwisselbaar, elke bron heeft eigen karakteristieken. Ze verschillen bijvoorbeeld qua temperatuurniveaus, de prijs van warmte, de volwassenheid van de techniek (marktgereedheid) en het aantal aansluitingen die nodig zijn (schaal). Om een goede keus te kunnen maken tussen de verschillende aanwezige warmtebronnen is het belangrijke om deze aspecten goed mee te wegen. Een aantal mogelijke overwegingen zijn bijvoorbeeld: 

Schaal: het aantal woningen of woningequivalenten (WEQ) dat verwacht wordt aan te sluiten om de bron rendabel te kunnen exploiteren.



Warmtekosten: de variabele kosten van warmte die uit de bron gewonnen kan worden.



Marktgereedheid: de mate waarin er op dit moment al met succes commerciële systemen worden geëxploiteerd.



Tijdlijn voor toepassing: de indicatieve tijdlijn voor de inzet van de warmtebron.

In tabel 12 staan indicatief deze karakteristieken uitgewerkt voor een aantal warmtebronnen die relevant kunnen zijn in de Drechtsteden. Warmtebron

Schaal

Warmtekosten

Marktgereedheid

Tijdlijn voor Drechtsteden

(min. – max. WEQ) Restwarmte HT/MT

10.000 - 50.000

Laag/Midden

Hoog

Nu al toegepast

Diepe geothermie

7.000 - 11.500

Midden

Hoog

>2020

Middeldiepe geothermie

4.500 - 7.000

Zeer hoog

Laag

>2030

Ondiepe geothermie

750 – 5.000

Hoog

Midden

>2030

Aquathermie

200 – 2.000

Hoog

Midden

>2020

WEQ = woningequivalenten. HT = Hoge temperatuur ~90 ⁰C, MT = Midden temperatuur ~70 ⁰C Tabel 11: Een selectie van overwegingen bij verschillende warmtebronnen

Specifiek voor de technieken middeldiepe en ondiepe geothermie is marktgereedheid een aandachtspunt. De techniek voor winning van dit type aardwarmte is nog in ontwikkeling en de huidige subsidieregimes zijn (nog) niet ingericht om dit type warmte rendabel te winnen.

35

Technisch potentieel warmtebronnen Een randvoorwaarde voor de keuze van een collectieve warmtebron is het beschikbaar potentieel van de warmtebron. Er zijn verschillende vormen van potentiëlen te onderscheiden: 

Theoretisch potentieel: de theoretische hoeveelheid energie die gewonnen kan worden op basis van het maximale hoeveelheid warmte die aanwezig is.



Technisch potentieel: het deel van het theoretisch potentieel dat rekening houdend met technisch en praktische limitaties gewonnen kan worden, zoals de beschikbare technieken, voldoende vermogen van de warmtebron en afstand tot gebouwen.



Economisch potentieel: het gedeelte van het theoretisch potentieel dat kosten-effectief kan worden gerealiseerd.

Het theoretisch potentieel wordt vaak geschat op basis van potentiekaarten. Dit zijn kaarten die aangeven welke orde van grootte aan warmte zich bevinden in de ondergrond, aanwezig is als restwarmte en zich bevindt in bijvoorbeeld oppervlaktewater. Voor de warmtebronnen restwarmte en geothermie is een vertaalslag gemaakt van theoretisch en technisch potentieel. Dit is met de volgende methode gedaan: 

Restwarmte: Restwarmte indicaties van Nationaal Programma Regionale Energie Strategie (NP RES) zijn gecorrigeerd voor een inschatting voor het technisch potentieel. Voor hoge temperatuur en midden temperatuur restwarmte is dit gedaan door alleen warmtebronnen die meer vermogen leveren dan 1 MWth leveren mee te nemen en 80% van het potentieel van die bronnen te nemen. Voor lage temperatuur restwarmte is dit gedaan door 10% van het theoretische aanbod te nemen. Dit percentage corrigeert voor het feit dat de meeste lage temperatuur warmtebronnen zullen zijn die in praktijk niet of lastig aan te sluiten zijn op een warmtenet vanwege beperkte vermogens, lange termijn potentieel of praktische haalbaarheid.



Geothermie: geologen van warmtebedrijf HVC hebben een lokale analyse gedaan aan de hand van publiek beschikbare data van de potentie in verschillende aardlagen. Dit is aangevuld met verdiepend geologisch onderzoek. Aan de hand van de theoretische potentie is een inschatting gemaakt van het aantal mogelijke boringen en de warmtevermogens die hierbij gehaald zouden kunnen worden.



Aquathermie: Op basis van de zeer ruime beschikbaarheid van oppervlaktewater in de regio is er een keuze gemaakt om geen kwantitatieve vertaling te maken van het theoretisch potentieel van aquathermie. Voor vrijwel alle gemeentes kan aquathermie technisch gezien een voldoende potentieel vormen als alternatieve warmtebron voor een significant deel van de woningen. Waarschijnlijk is de potentie van de bron niet limiterend. Daarom is gekozen deze bron als positief aan te duiden voor alle gemeentes (als ‘+’).



Regionale restwarmte: In de Drechtsteden is er technisch gezien voldoende perspectief op lokale, duurzame warmtebronnen. Restwarmte uit het Rotterdamse havengebied (Rotterdam-Zuid) of uit Moerdijk kan op termijn een wenselijke, maar niet noodzakelijke, aanvulling zijn op de warmtebronnen. Onder de volgende voorwaarden kan dit een interessante optie zijn: o

Er is vanuit het Rotterdamse havengebied of Moerdijk voldoende warmte beschikbaar om naast andere stedelijke gebieden ook de Drechtsteden van restwarmte te voorzien.

o

De warmte kan op een kosteneffectieve manier naar de Drechtsteden getransporteerd worden.

o

Bovenregionale restwarmte heeft voldoende lange termijn leveringsperspectief.

Op dit moment wordt voor verschillende stedelijke gebieden in Zuid-Holland verkend of restwarmte uit het Rotterdamse havengebied een interessante optie zou kunnen zijn. Zowel richting het noorden als het oosten zijn er aanzienlijke afzetgebieden mogelijk met o.a. Den Haag, Rotterdam en Delft. Na Rotterdam is een logische vervolgstap om bijvoorbeeld Barendrecht of Ridderkerk aan te sluiten op restwarmte. Het aansluiten van gebieden gelegen tussen de warmtebron en de Drechtsteden in maakt eventueel transport van warmte naar de Drechtsteden aantrekkelijker. Transport van warmte vanuit Rotterdam-Zuid naar de westelijke gemeenten in de Drechtsteden (Hendrik-Ido-Ambacht en Zwijndrecht) kan worden onderzocht als er meer zekerheid is over de omgeving Barendrecht en Ridderkerk. Pas als er in deze gebieden meer

36

duidelijkheid bestaat qua volumes en tijdlijn, wordt het logisch om ook verder na te denken over een eventuele verbinding richting de Drechtsteden. Er wordt geen grote kans gemist door op dit moment deze mogelijkheid niet verder uit te werken. 

Overige warmtebronnen: de potentie voor de overige warmtebronnen zijn niet gekwantificeerd. Bodemwarmte en zonthermie hebben technisch gezien een grote potentie, maar het zal lokaal afhankelijk zijn of deze bronnen geëxploiteerd kunnen worden. Het aanbod van biomassa en biogas uit de Drechtsteden zelf is beperkt en de inzet van biogas is ook noodzakelijk als piekvoorziening voor de andere warmtenetten.

Tabel 12: Het technisch potentieel van warmtebronnen per gemeente

Technisch potentieel* (TJ)

Restwarmte (MT/HT)**

Restwarmte (LT)**

Ondiepe geothermie

Aquathermie***

Alblasserdam

40

-

-

40

-

+

1.190

-

800

60

-

+

HardinxveldGiessendam

-

-

-

40

-

+

Hendrik-IdoAmbacht

-

-

400

10

250

+

Papendrecht

-

300

-

-

-

+

Sliedrecht

-

300

-

-

-

+

Zwijndrecht

100

-

400

40

250

+

1.330

600

1.600

190

500

Ruim aanbod

Dordrecht

Totaal

Diepe geothermie

Middeldiepe geothermie

* Potentieel is inclusief huidige warmtebronnen voor warmtenetten ** MT/HT-bronnen > 1 MWth, 80% van theoretisch potentieel. Alle LT-bronnen, 10% potentieel van theoretisch potentieel. *** Aquathermie vraagt veel elektriciteit voor het opwaarderen van warmte (in mindere mate geldt dit ook voor LT restwarmte en ondiepe geothermie). Ter vergelijking: indien 35% van de woningen in de Drechtsteden op een warmtenet aangesloten zou worden, zou dit een warmtevraag van de orde 2.500 tot 3.000 TJ betekenen. Gezien het technisch potentieel in bovenstaande tabel, leidt dit tot de conclusie dat er technisch gezien ruim voldoende warmte in de Drechtsteden beschikbaar is.

Warmteopslag Warmteopslag wordt meestal geassocieerd met warmte- koudeopslag in de bodem (WKO-bronnen). Echter worden er in WKO-bronnen, op circa 50-250 meter diepte, temperaturen van maar 10-25ºC opgeslagen. Er is dus aanvullend een warmtepomp nodig om gebouwen en woningen met deze brontemperatuur te kunnen verwarmen. Warmteopslag, waarmee direct kan worden verwarmd met temperaturen tussen de 40ºC en 90ºC, wordt echter nog weinig toegepast. De verwachting is dat dit zal sterk gaan veranderen, omdat de capaciteit van het elektriciteitsnet in de Drechtsteden beperkt is. De vraag naar warmte voor het verwarmen van gebouwen en woningen is zeer seizoensgebonden. De vraag naar warmtapwater is het gehele jaar vrij stabiel en heeft pieken in ochtend- en avonduren. Ruimteverwarming heeft echter een enorme dip in de zomer en een zeer hoge piekvraag op koude dagen. Daarom moet bij de keuze van de warmteoptie rekening gehouden worden met de impact op het elektriciteitsnet. Bij collectieve warmteoplossingen is de impact op het elektriciteitsnet veel lager dan bij individuele all-electric oplossingen (zie elektriciteit). Warmteopslag maakt het mogelijk om het benodigde piekvermogen van een warmteopwekker, zoals een warmtepomp, verder te verkleinen. Ook kan er meer warmte uit dezelfde warmtebron worden benut.

Een traditionele gasketel is een goedkope technologie waarbij het gebruikelijk is om het benodigde ketelvermogen te dimensioneren

37

op de piekwarmtevraag voor ruimteverwarming en/of warm tapwater. Het huidige gasnet heeft hiervoor voldoende capaciteit. Het huidige elektriciteitsnet heeft echter deze capaciteit bij lange na niet. In het geval van de overstap van een gasketel naar warmtepompen moet de capaciteit van het huidige net dus verhoogd worden. Als dit voorkomen of beperkt kan worden, bespaart dat veel geld voor de maatschappij. Ook is de investering in een warmtepomp relatief hoog, dus hoe kleiner de warmtepomp, hoe beter de businesscase. Daarnaast werkt een warmtepomp het meest optimaal wanneer deze continu kan draaien en is de technologie minder geschikt om in een korte tijdspanne een grote hoeveelheid water te verwarmen. Daarom worden warmtepompen die nu al toegepast worden in woningen gecombineerd met een boilervat van circa 150 liter om warm tapwater voor één dag op te slaan. Door een warmtepomp te combineren met warmteopslag voor niet alleen warm tapwater maar ook ruimteverwarming kan de warmtepomp (nog) kleiner uitgevoerd worden, kan deze meer draaiuren maken en hoeft het elektriciteitsnet dus minder verzwaard te worden. Een ander belangrijk aspect, dat meegenomen moet worden, is dat ook aan de bronzijde veel gaat veranderen. Nu is elektriciteit altijd beschikbaar, omdat kolen- en gascentrales het gehele jaar door kunnen leveren op basis van de vraag.

Maar in de toekomst is het aanbod van zonne-energie en windenergie veel minder constant en ook deels seizoen afhankelijk. Het vierde voordeel dat een warmtepomp in combinatie met warmteopslag biedt, is de mogelijkheid voor vraagsturing. Wanneer de elektriciteitsprijs laag is of er overschotten zijn van (zelf) opgewekte hernieuwbare elektriciteit kan de warmteopslag gevuld worden voor gebruik op een later moment. Op momenten dat er een piek is in de elektriciteitsvraag wordt (ook) warmte vanuit de warmteopslag geleverd. Opslag is dus noodzakelijk om de elektriciteit, die een warmtepomp gebruikt, CO2 neutraal op te kunnen wekken. De ontwikkelingen op het gebied van warmteopslag staan niet stil. Om warmteopslag in woningen in combinatie met warmtepompen toe te kunnen passen moet echter nog wel een grote sprong gemaakt worden. Voor een waterbuffer is er simpelweg geen ruimte en compacte technieken, die breed toepasbaar zijn in woningen, zijn nog niet marktrijp. Bij een collectieve oplossing voor een gebouw of bij een warmtenet kan met de huidige stand van de techniek wel al warmte opgeslagen worden. Grote buffervaten boven of ondergronds gevuld met warm water kunnen als warmtebatterij dienen. Bij warmtenetten wordt deze techniek al toegepast, zo ook bij de Diemer Centrale.

Er worden ook nieuwe compactere warmtedragers dan water uitgetest en ontwikkeld, zoals phase change materials (PCM’s) en thermochemische warmtebatterijen.

Duurzaamheid van de warmteopties Het onderzoeksbeeld heeft de aardgasvrije warmteopties per buurt bepaald op basis van laagste maatschappelijke kosten. Vervolgens is het belangrijk om te toetsen of deze warmteopties ook daadwerkelijk leiden tot een CO 2neutrale eindsituatie. Bij de keuze voor een warmteoptie is het van belang dat deze op korte termijn CO2 bespaart en dat deze op lange termijn de hoogste kans geeft op een CO2-neutrale energievoorziening. Bij de keuze voor een warmteoptie spelen daarom twee aspecten een belangrijke rol: de efficiëntie van de warmteoptie en de mogelijkheid om de energiebron te verduurzamen. Op basis van inzicht in deze twee aspecten kunnen we toetsen of het onderzoeksbeeld daadwerkelijk leidt tot een CO2-neutrale warmtevoorziening.

De efficiëntie van de warmteoptie Hernieuwbare energie is schaars, daarom is het belangrijk deze zo efficiënt mogelijk in te zetten. Hoe efficiënter de warmteoptie is, hoe minder energie er nodig is en dus hoe minder duurzame bronnen er nodig zijn. De efficiëntie van een warmteoptie heeft zowel invloed op de CO2-uitstoot op de korte termijn als op de langere termijn. De volgende onderdelen uit de warmteketen hebben invloed op de efficiëntie van de oplossing: 

38

De energievraag van de gebouwen. Hoe lager de vraag, hoe efficiënter de oplossing. Er is echter een verschil tussen het energetische optimum (hoeveel van de energievraag kan maximaal bespaard worden) en het economische optimum (bij welke mate van energiebesparing wegen de kosten die de gebouweigenaar

maakt, op tegen de opbrengsten voor de eigenaar of huurder). Het optimum verschilt per bouwjaar, woningtype en het moment waarop het gebouw is of wordt verbeterd10. 

Het temperatuurniveau waarmee het gebouw comfortabel verwarmd kan worden. Hoe lager de temperatuur, hoe efficiënter de oplossing. Ook hier is een verschil tussen het energetische optimum en het economische optimum. Het optimum verschilt ook hier per bouwjaar, woningtype en het moment waarop het gebouw is of wordt verbeterd11.



De verliezen van energie, waaronder de energie die nodig is tijdens transport. Bij transport van warmte, elektriciteit en gas gaat er energie verloren en kan aanvullende energie nodig zijn. Bijvoorbeeld in de vorm van transportpompen.



De efficiëntie van de opwek van warmte en de hoeveelheid energie in de vorm van gas, elektriciteit of andere energiedragers (afval of biomassa), die daarbij nodig zijn.

In figuur 4 is de CO2-uitstoot van een gasketel vergeleken met de CO2-uitstoot van individuele warmteopties (allelectric) en collectieve oplossingen (middentemperatuur warmtenet), op basis van landelijke kentallen van verschillende warmtebronnen12. De CO2-uitstoot van deze warmteopties is uitgedrukt in de hoeveelheid CO 2 die jaarlijks wordt uitgestoten om een woning te voorzien van ruimteverwarming en warm tapwater. Hierbij zijn een aantal uitgangspunten13 aangenomen voor een gemiddelde rijwoning met basisniveau isolatie. De vergelijking is gemaakt voor 2020 en 2030. Tussen 2020 en 2030 is aangenomen dat de CO2-uitstootfactor van elektriciteit met circa 65% daalt, in lijn met berekeningen van het PBL. De uitstootfactor voor (aard)gas is gelijk gehouden.

10

De meeste bestaande woningen, gebouwd voor 1990, hebben een warmtevraag voor ruimteverwarming van circa 95 kWh/ m 2. Het economisch optimum ligt voor de meeste van deze woningen ergens tussen de 65-80 kWh/m2. De meeste bestaande woningen, gebouwd na 1990, hebben een gemiddelde warmtevraag voor ruimteverwarming van 45 kWh/m 2. Bij zeer goed geïsoleerde nieuwbouwwoningen is een gemiddelde warmtevraag voor ruimteverwarming van 25 kWh/m 2 haalbaar. 11

De meeste bestaande woningen en gebouwen, gebouwd voor 1990, hebben op de koudste dagen een temperatuur nodig van 80-90 °C om comfortabel warm te worden. Het economisch optimum ligt voor de meeste van deze woningen op 70°C of lager. De meeste bestaande woningen, gebouwd na 1990, kunnen al verwarmd worden met 70°C of lager. Om met 40°C verwarmd te kunnen worden moeten in de meeste gevallen alle radiatoren vervangen worden. Bij nieuwbouwwoningen is een temperatuur van 40°C de standaard. 12

Om de systeemefficiëntie van de verschillende verwarmingstechnieken met elkaar te kunnen vergelijken zijn deze omgerekend naar de CO2-uitstoot per woning (106 m2 GBO) per jaar voor ruimteverwarming (62 kWh/m2) en warm tapwater (2.350 kWhth). Voor de uitstoot van aardgas is aangenomen 1,89 kg per m3, voor elektriciteit 0,475 kg per kWh (https://www.co2emissiefactoren.nl/). Rendementen: Gasketel 87%, transportverlies warmtenet 20%; SCOP’s: hybride-ventilatie 4, hybride-buitenlucht 3.8, luchtwarmtepomp 2,6, bodemwarmtepomp 3,6, aquathermie 3.2; Aandeel (aard)gas: hybride-ventilatie 62%, hybride-buitenlucht 35%, warmtenet 20% voor piekvoorziening; elektriciteitsgebruik pompenergie warmtenet: 6 kWh per GJ, plus 5% van warmteopwek voor geothermie.

39

CO2-uitstoot in 2020 en 2030 van verschillende warmteoplossingen 3.400

2.100 1.900

1.800 1.200

1.100 800

600

900 700

500

Hybride

All-electric

Afvalverbranding

Infrarood

Bodemwarmtepomp

Luchtwarmtepomp

Buitenlucht

Ventilatielucht

Gasketel

400

Gasnet

700

Aquathermie

1.000

Geothermie

1.700 1.500 1.500

Warmtenet

Uitstoot 2020 (links weergegeven per oplossing) Uitstoot 2030 (rechts weergegeven per oplossing)

Figuur 4: Huidige CO2-uitstoot van verschillende warmteopties voor een gemiddelde rijwoning met een warmtevraag van 62 kWh/m2

Uit de grafiek kan worden afgeleid dat met uitzondering van infraroodpanelen alle aardgasvrije warmteopties met de technieken van vandaag al leiden tot minder CO2-uitstoot ten opzichte van de huidige gasketel. Op basis van het onderzoeksbeeld kunnen we dan concluderen dat alle warmteopties, zowel gasnet hybride, all electric als een middentemperatuur warmtenet al leiden tot CO2-besparing, zelfs met de huidige niet-duurzame elektriciteitsmix. Als we naar 2030 kijken, wanneer CO2-uitstoot van elektriciteit flink zal dalen, zien we dat het gat van alle alternatieve opties nog een stuk groter wordt. In 2030 zullen alternatieven dan tussen de 25% en 75% minder CO 2-uitstoot hebben dan een gasketel. Dit gat zal na 2030 nog groter worden, omdat de CO2-uitstoot van elektriciteit naar verwachting nog verder zal dalen.

De mogelijkheid om de energiebron te verduurzamen Een tweede en zeer belangrijk aspect bij de keuze voor een warmteoptie is dat deze op termijn kan worden gevoed met duurzame energiebronnen, waardoor gedurende de warmtetransitie de CO2-uitstoot verder kan dalen en de afhankelijkheid van fossiele bronstoffen afneemt. Het einddoel is immers niet alleen aardgasvrij, maar ook CO2neutraal. We maken daarbij onderscheid tussen gas, elektriciteit en warmte. Als voorbeeld: een middentemperatuurwarmtenet met als warmtebron hoogtemperatuur restwarmte stoot op dit moment minder CO2 uit dan een middentemperatuur warmtenet met als warmtebron aquathermie of datacenterwarmte. Dit komt door het feit dat bij deze laatste bronnen aanvullend warmtepompen nodig zijn om de gewenste temperatuur van 70°C aan het net te kunnen leveren. De warmtepompen gebruiken hiervoor elektriciteit uit het net. De huidige mix van de elektriciteit wordt in Nederland nu nog grotendeels fossiel opgewekt. In de

40

toekomst zal de elektriciteit verder vergroenen en neemt daarmee de CO2-uitstoot van deze warmtebronnen dus af. Ook voor hoogtemperatuur restwarmte geldt dat de CO2-uitstoot in de toekomst zal afnemen door nieuwe bronnen als geothermie, de vergroening van de elektriciteitsmix, door efficiëntere installaties en mogelijk het afvangen en opslaan van CO2 bij de afvalenergiecentrale. Per energiedrager (warmte, elektriciteit en gas) kunnen we nu de volgende conclusies trekken over de duurzaamheid op de lange termijn. 3.4.2.1 Verduurzaming warmte We hebben gezien dat er in de Drechtsteden een breed aanbod is van mogelijke warmtebronnen, die wel per gemeente verschillen. Alle bronnen leiden nu al tot CO2-besparing en er zijn voldoende warmtebronnen om de toekomstige warmtenetten mee te voeden. Aangezien een warmtenet een systeem is waarin de warmte circuleert tussen de warmtebron en de warmteafnemer hebben warmtebronnen per definitie een lokaal karakter. Om de toekomstige warmtebronnen te ontsluiten en om de schaal te maken die nodig is voor de ontwikkeling van de bronnen is het belangrijk dat warmtenetten snel enige omvang bereiken en ook blijven doorgroeien. De koppeling van decentrale netten kan op termijn voordelen opleveren zoals het ontsluiten van nieuwe warmtebronnen en het creëren van schaalvoordelen in piek-, buffering- en back-upvoorzieningen.

In een ideale situatie ontsluit een warmtenet zo veel mogelijk duurzame bronnen en kan het op de koudste dagen 70°C leveren met een zo laag mogelijke retourtemperatuur. 3.4.2.2 Verduurzaming elektriciteit Voor het opwekken van warmte met (hybride) warmtepompen in woningen, of om gebouwen en buurten te verwarmen met een warmtenet, zal de vraag naar elektriciteit stijgen. Om een blijvende afhankelijkheid van fossiele energie te voorkomen is het belangrijk dat deze elektriciteit uiterlijk in 2050 duurzaam opgewekt kan worden. In hoeverre dit mogelijk is hangt af van twee factoren: 

De mogelijkheid om deze elektriciteit duurzaam op te wekken



De impact van de warmteoplossing op het elektriciteitsnet

Voor het opwekken van de hoeveelheid duurzame elektriciteit die nodig is voor de toekomstige warmtevraag in de Drechtsteden is onvoldoende ruimte in een dichtbebouwde regio als de Drechtsteden. De warmtevraag, en dus ook de elektriciteitsvraag voor verwarmen, kenmerkt zich door een grote piek in het zogenaamde ‘stookseizoen’, wanneer mensen hun woning verwarmen. De elektriciteit die wordt opgewekt met zonnepanelen in de regio is in de wintermaanden relatief laag en daarom in mindere mate beschikbaar voor het produceren van warmte in het stookseizoen. Uit de concept RES Drechtsteden14 blijkt dat de potentie voor windenergie, waarmee wel in het stookseizoen elektriciteit kan worden geleverd, beperkt is. Van de huidige elektriciteitsvraag van 4,5 PJ kan in de toekomst wellicht 0,66 tot 0,84 PJ worden verduurzaamd binnen de regio. Het merendeel van de duurzame elektriciteit die nodig is voor het duurzaam verwarmen van de Drechtsteden zal dus van buiten de regiogrenzen moeten komen. Het verduurzamen van de elektriciteitsvraag voor een aardgasvrije en duurzame verwarming is daarmee een opgave waar de Drechtsteden zelf in mindere mate invloed op heeft. Voor de transitievisie warmte is daarom aangenomen dat er voldoende elektriciteit buiten de regio duurzaam kan worden opgewekt en aangevoerd.

Naast de opwek is het belangrijk om te kijken naar de invloed van verschillende warmteopties op het elektriciteitsnet. Een grotere impact op het elektriciteitsnet creëert meer afhankelijkheid van fossiele energie voor het opvangen van de pieken, aangezien er juist op de piekmomenten relatief weinig aanbod is van zon- en windenergie. Een grotere afhankelijkheid van elektriciteit heeft tevens een nadelig effect op de snelheid waarmee we de transitie kunnen realiseren, omdat de transportcapaciteit van het net op veel plekken niet is afgestemd op een groeiende vraag naar elektriciteit en netverzwaring dus tempobepalend kan zijn. De impact op het elektriciteitsnet van een warmtenet is aanzienlijk lager dan die van all-electric, omdat je bij een warmtenet niet tot in de haarvaten van het net (extra) hoeft te verzwaren. In de context van duurzaamheid op de lange termijn kan de CO2-uitstoot bij een warmtenet met een

14

41

Zie https://drechtstedenenergie.nl/res/index.html voor de RES Drechtsteden

mix van diverse duurzame bronnen daarom sneller dalen dan bij all electric. Bij all-electric is er vanwege de hoge elektriciteitsvraag op piekmomenten immers een grotere kans op een blijvende afhankelijkheid van fossiele bronnen. 3.4.2.3 Verduurzaming gas Uit het onderzoeksbeeld volgt dat er in de gebouwde omgeving ook op de langere termijn vraag zal blijven naar gas voor verwarming. Of de binnensteden, historische linten en kleine kernen binnen de doelstelling van 2050 daadwerkelijk aardgasvrij worden, hangt af van de mate waarin duurzaam gas beschikbaar komt voor de gebouwde omgeving en van technologische innovaties waardoor andere infrastructuren toch haalbaar en betaalbaar worden in deze delen van de regio. Deze twee ontwikkelingen moeten bij iedere herijking van de transitievisie warmte opnieuw worden beoordeeld om de verduurzamingsstrategie van de binnenstad daarop aan te passen. Eerder bleek dat we nog een gasvraag houden van ca. 13% van het huidige gebruik in de gebouwde omgeving van de Drechtsteden. Met de kennis van nu over de toekomstige beschikbaarheid van duurzaam gas kunnen we die gasvraag op termijn invullen met groen gas of waterstof.

Conclusie warmteopties, bronnen en duurzaamheid Ten aanzien van het onderzoeksbeeld kunnen we nu een aantal conclusies trekken: 1. Zoveel mogelijk woningen en gebouwen benutten tussen nu en 2050 natuurlijke momenten om uiteindelijk een basisniveau te bereiken qua isolatie, installatie en ventilatie waarmee een woning of gebouw transitiegereed is voor verschillende warmteopties. 2. Alle warmteopties in het onderzoeksbeeld leveren op korte termijn al CO 2-besparing op, ook met de huidige niet-duurzame elektriciteitsmix. 3. Ten aanzien van all-electric zien we wat betreft efficiëntie een grote variatie in de oplossingen. Voor CO2besparing op de korte termijn is het belangrijk om de meest efficiënte variant te kiezen, namelijk warmtepompen, en bij voorkeur water/water-warmtepompen. All-electric heeft vanwege de hoge piekbelasting een grotere impact op het elektriciteitsnet en is daarom in de tijd afhankelijk van de uitbreiding van de capaciteit op het elektriciteitsnet en kan zorgen voor de inzet van fossiele energie op momenten dat er te weinig aanbod is van duurzame elektriciteit. 4. Ten aanzien van het gasnet is het de verwachting dat er op lange termijn onvoldoende duurzaam gas beschikbaar is om het hele bestaande gasnet te verduurzamen.

Het is noodzakelijk om in zoveel mogelijk buurten te kiezen voor een gasvrije warmteoptie en het gasgebruik sterk te reduceren in de buurten waar het gasnet wel blijft liggen. Op basis van de huidige inzichten kunnen we de resterende gasvraag in de Drechtsteden vervolgens duurzaam invullen. 5. Warmtenetten hebben op de lange termijn de kleinste kans op een blijvende afhankelijkheid van fossiele energiebronnen door de beperkte afhankelijkheid van elektriciteit en gas en omdat er voldoende perspectief is op lokale, duurzame warmtebronnen in de Drechtsteden. Voor verduurzaming van de piek- en backupvoorzieningen is er voldoende perspectief op duurzaam gas. Wegens het stedelijke karakter van de Drechtsteden zal het warmtenet een belangrijke rol spelen in de warmtetransitie in deze regio.

42