Bijlage 2 bij verzamelverordening raad Weesp 2024 Transitievisie warmte Amsterdam en Weesp.pdf
Tekst van het document
De individuele gasaansluitingen kunnen dan dus afgesloten worden. Ook in dit geval gaan de woningen naar het minimumniveau. Een voordeel van een collectieve installatie is dat het ruimtegebruik en de techniek in de woning beperkt blijft. De collectieve warmtevoorziening kan relatief eenvoudig vervangen worden door nieuwe technieken passend bij alle infrastructuren, zonder dat je daarvoor nog aanpassingen hoeft te doen aan het gebouw of de woning. Dit is dus een zeer robuust, flexibel en onderhoudsarm systeem. Met name voor complexen in bezit van woningcorporaties is dit een zeer geschikte en toekomstbestendige oplossing. Het is daarbij wel van belang dat de woningen met een aanvoertemperatuur van maximaal 70°C verwarmd kunnen worden. 3.2.2 All-electric ‘All-electric’ betekent dat er in principe alleen een elektriciteitsnet in de wijk is. Als dat het geval is, dan is er een warmte-opwekinstallatie in de woning of het gebouw nodig die alleen elektriciteit gebruikt. Dit kan bijvoorbeeld met infraroodpanelen of een warmtepomp. Het grote voordeel van deze oplossing is dat alle woningen en gebouwen al aangesloten zijn op het elektriciteitsnetwerk. Iedere individuele vastgoedeigenaar, met voldoende financiële middelen, kan dus de keuze maken om zijn
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 60
huis niet alleen te isoleren, maar ook de gasketel te vervangen door bijvoorbeeld een warmtepomp. De individuele vastgoedeigenaar is dus veel minder afhankelijk van keuzes en beperkingen van andere vastgoedeigenaren in de straat, of in de buurt. Ook is hij/zij veel minder afhankelijk van het tijdstip van deze keuzes. Er is echter ook een keerzijde. De (over)capaciteit in het bestaande elektriciteitsnet is beperkt en deze is bijvoorbeeld ook nodig voor de realisatie van laadpalen voor elektrische mobiliteit. Het elektriciteitsnet zal dus bij all-electric extra verzwaard moeten worden, niet alleen op wijkniveau, maar ook op gemeentelijk, regionaal, nationaal en mogelijk internationaal niveau. All-electric leent zich vaak minder voor een wijkgerichte aanpak omdat er een tweetal beperkingen is. De eerste is het tempo waarmee gebouweigenaren hun pand gereed kunnen maken voor all-electric en de tweede is de beperkte capaciteit van het bestaande elektriciteitsnet en de tijd die nodig is om deze te vergroten. Rekening houdend met het feit dat we in de toekomst warmte kunnen gaan opslaan in woningen, is het ook sterk de vraag of het verstandig is om op korte termijn al hele buurten gelijktijdig elektrisch te gaan verwarmen. Dit kan ertoe leiden dat er onnodig hoge kosten gemaakt gaan worden voor netverzwaring op wijkniveau, die in de toekomst niet nodig blijken.
All-electric is daarom een alternatief dat zich meer leent om organisch te ontwikkelen verspreid over meerdere buurten en delen van de gemeente. Met name voor eengezinswoningen en gebouwen in buurten waar een collectieve warmteoplossing geen logische oplossing is en waarvan de woningen al goed geïsoleerd zijn. Ook bij kleinschalige nieuwbouwprojecten is all-electric een goed alternatief. Het moment van verzwaren van het elektriciteitsnet, en het moment waarop het gasnet wordt verwijderd, worden door de netbeheerder en gemeente in overleg bepaald op een moment dat de maatschappelijke kosten zo laag mogelijk zijn.
Efficiëntie van warmtepompen en infraroodpanelen Een warmtepomp gebruikt de temperatuur van de omgeving als bron. Dat zorgt ervoor dat er meer energie in de vorm van warmte wordt opgewekt dan dat er aan elektriciteit wordt gebruikt. Van 1 kWh elektriciteit kan een warmtepomp 3-6 kWh aan warmte produceren voor ruimteverwarming (COP van 3-6). Bij infraroodpanelen is de omzetting van elektriciteit naar warmte één staat tot één, veel minder efficiënt dus. Infraroodpanelen hebben wel het voordeel dat ze alleen aan hoeven te staan op het moment dat er een persoon aanwezig is in de ruimte (in tegenstelling tot andere technieken) waardoor ze in praktijk wel wat efficiënter zijn dan de COP doet vermoeden. Een ander nadeel van infraroodpanelen is echter dat ze niet gecombineerd kunnen worden met een warmtebatterij. Zonthermie als bron voor een warmtepomp Met de nieuwe generatie zonthermische panelen wordt er, óók als er geen zon is, warmte geproduceerd. Dit kan doordat het paneel behalve uit zon- en daglicht ook heel goed warmte kan winnen uit de buitenlucht. Hierdoor kan ook ‘s nachts en in de winter voldoende warmte geleverd worden aan een water-waterwarmtepomp, zodat deze net zo efficiënt warmte kan produceren als een warmtepomp met een bodemlus. Voordeel is dat deze oplossing veel eenvoudiger is te installeren dan het boren van een bodemlus.
De zonthermische panelen kunnen gecombineerd worden met zonnepanelen voor het opwekken van elektriciteit.
Nieuwe generatie warmtepompen Er komen steeds meer nieuwe generatie warmtepompen op de markt, die een grotere temperatuursprong kunnen maken door gebruik te maken van andere koudemiddelen, zoals ammoniak (NH3) en CO2. Speciaal voor woningen is er nu ook een individuele lucht-water-warmtepomp op de markt met als koudemiddel CO2, die zonder problemen 70°C kan produceren. Voordeel is dat je dan dus niet meer de bestaande radiatoren hoeft te vervangen. De verwachting is dat er ook water-water-warmtepompen voor woningen op de markt komen met dezelfde eigenschappen. Om op grotere schaal individuele warmtepompen in buurten toe te passen is het wel van belang dat er technieken komen om warmte compact in de woning op de slaan. Dat vraagt wel de nodige extra ruimte in de woning.
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 61
Individuele opties met biomassa In all-electric buurten bestaat het risico dat huiseigenaren de keuze maken om houtachtige biomassa te gebruiken, bijvoorbeeld met een pelletketel of houtkachel. Deze oplossing moet echter niet gestimuleerd worden in verband met de risico’s op uitstoot van fijnstof en stankoverlast. Daarnaast is het de vraag hoe betaalbaar houtpellets op de langere termijn zullen zijn.
Als de warmte in de woningen op grotere schaal in een wijk worden opgewekt met infraroodpanelen of een warmtepomp zullen er aanpassingen gedaan moeten worden om de capaciteit van het elektriciteitsnet te vergroten. Uitgaande van de huidige stand van de techniek kan je alleen met warmtepompen of infrarood verwarmen als de woningen minimaal op het basisniveau zitten (55°C of lager). Daarnaast moeten voor het kunnen toepassen van warmtepompen ook alle radiatoren vervangen worden door laagtemperatuur radiatoren. Je hebt warmtepompen die lucht gebruiken als warmtebron (lucht-water-warmtepompen) en die water gebruiken als warmtebron (water-water-warmtepompen). Een lucht-water-warmtepomp gebruikt als bron bijvoorbeeld buitenlucht. Een water-water-warmtepomp gebruikt als bron bijvoorbeeld bodemenergie of warmte uit zon (zonthermie). Voor het benutten van energie uit buitenlucht is een buitenunit nodig. Voor het benutten van warmte uit de bodem moet er een bodemlus geboord worden onder de woning of in de tuin. Voor het benutten van zonthermie moeten er thermische zonnepanelen geplaatst worden op het dak van de woning. Bij meergezinswoningen is er een collectief bronnet in het gebouw nodig om de individuele warmtepompen in de woningen te verbinden met de bodemlussen of de thermische zonnepanelen.
Grotere gebouwen kunnen ook gebruik maken van een eigen warmte- en koude opslaginstallatie (WKO) om gebruik te maken van bodemenergie als warmtebron. Deze kan worden gecombineerd met aquathermie. Naast de warmtepomp of de infraroodpanelen komt er een boilervat van minimaal 150 liter voor warm tapwater in de woning. Deze ruimte moet wel beschikbaar zijn. Bij infraroodpanelen en lucht-water-warmtepomp zal het elektriciteitsnet meer verzwaard moeten worden dan bij water-water-warmtepompen. Meergezinswoningen kunnen ook collectief verwarmd worden met warmtepompen. Het is dan wel voor de efficiëntie van belang dat de maximale aanvoertemperatuur naar de gebouwen en woningen niet hoger is dan 70°C. De bronnen voor een collectieve warmtepomp zijn vergelijkbaar met die van een individuele warmtepomp. Groot voordeel van een collectieve installatie is dat het ruimtegebruik en de
techniek in de woning beperkt blijft. De collectieve warmtevoorziening kan relatief eenvoudig vervangen worden door nieuwe technieken passend bij alle infrastructuren, zonder dat je daarvoor nog aanpassingen hoeft te doen aan het gebouw of de woning (zie ook collectieve gasketels). 3.2.3 Lokaal bronnet Een bronnet is een lokale, vaak kleinschalige (collectieve) warmtevoorziening in de vorm van een lage temperatuurnet. In het gebouw is een warmtepomp nodig voor verwarming. Het aangevoerde water kan ook gebruikt worden voor koeling. Een bronnet is dus een aanvulling op all-electric en warmtenetten. Ook bij deze infrastructuur moet de capaciteit van het elektriciteitsnet in de wijk worden verhoogd. Een voorbeeld van een bronnet is een WKO-bron (mogelijk gecombineerd met aquathermie), die door enkele kantoorgebouwen wordt gedeeld en die door een bronnet zijn verbonden. Aangezien een warmtepomp ook op woning- of gebouwniveau in veel gevallen een efficiënte bron kan hebben, zal een bronnet voor een gehele wijk in veel gevallen geen logische optie zijn. In wijken waar in hoge dichtheid gebouwd is, kan er mogelijk beperkt ruimte zijn voor lokale warmtebronnen, waardoor een bronnet een optie is. In de bestaande bouw is in dat geval echter vaak een warmtenet een goedkopere optie omdat er dan minder gebouwgebonden maatregelen hoeven te worden genomen.
De verwachting is daarom dat een bronnet voor de bestaande bouw in Amsterdam hoofdzakelijk beperkt zal blijven tot utiliteitsbouw. Voor gebieden met relatief veel utiliteitsbouw wordt een bronnet interessant vanwege de hoge koudevraag en vanwege de relatief lage energiebelasting op elektriciteit die grotere gebouwen betalen vanwege het hogere verbruik. Hierdoor zullen zij vaak kiezen voor een lokale warmte- en koude-oplossing in de vorm van all-electric eventueel in combinatie met een collectief bronnet. 3.2.4 Warmtenet Een warmtenet is een infrastructuur van ondergrondse leidingen die warm water vervoeren naar meerdere gebouwen tegelijkertijd. Er is daarom sprake van een collectieve warmtevoorziening. De temperatuur van het warme water moet voldoende zijn om de woningen te kunnen verwarmen. In Amsterdam ligt reeds een warmtenet. Het overgrote deel van de huidige woningen en gebouwen die in Amsterdam worden verwarmd middels een warmtenet zijn aangesloten op het moment dat ze zijn gebouwd. Het gaat om twee grote netten in het westen van de stad met als eigenaar Westpoort Warmte, en een net in het oosten met als eigenaar Vattenfall.
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 62
Deze zijn weergegeven op de kaart in figuur 11. Op deze warmtenetten zijn momenteel reeds circa 102 duizend woningequivalenten aangesloten. De bestaande netten worden gevoed met restwarmte uit de afvalverbrandingsinstallatie (AVI) met als eigenaar het Amsterdams Energie Bedrijf (AEB) en restwarmte uit de Diemercentrale met als eigenaar Vattenfall. Dit is restwarmte van hoge temperatuur. Deze hoogtemperatuur warmte wordt via een hoofdwarmte-infrastructuur naar diverse wijken in de stad getransporteerd. Vanaf deze hoofdwarmte-infrastructuur gaan er leidingen de wijk in. De netten in oudere buurten leveren een temperatuur van maximaal 90°C aan de woningen en gebouwen. Nieuwere buurten zijn beter geïsoleerd. De aanvoertemperatuur is daar dus lager, circa 70°C (middentemperatuur). Nieuwbouw In Amsterdam is er de komende jaren een grote nieuwbouwopgave. Nieuwbouwontwikkelingen kennen vaak een hoge dichtheid en de woningen zijn relatief klein. De nieuwbouw, met veel gestapelde bouw, is in veel gevallen zeer geschikt voor het ontwikkelen van een collectieve warmtevoorziening. Omdat met nieuwbouw relatief eenvoudig een grote schaal bereikt kan worden, kan nieuwbouw tevens voor een versnelling zorgen bij het aansluiten van omliggende bestaande bouw. Het is niet voor niets dat tot nu toe veel van de warmtenetten ontwikkeld zijn bij nieuwbouwprojecten.
Bij nieuw te bouwen wijken kan de aanvoertemperatuur verder verlaagd worden naar 40°C (laagtemperatuur). Bij woningen moet in dat geval wel een aanvullende boostervoorziening geplaats worden voor warm tapwater. Gezien het ruimtebeslag van deze voorziening en het aanvullende elektriciteitsverbruik zien we in de praktijk dat ook bij nieuwbouwwoningen deels wordt gekozen voor warmtelevering op 70°C. Gemeente Amsterdam geeft echter vanuit het oogpunt van efficiëntie de voorkeur aan laagtemperatuur bij nieuwbouw.19 Het is dan niet altijd nodig of efficiënt om aan te sluiten op de hoofdwarmte-infrastructuur van de stad. De kaart in figuur 12 laat per grootschalig nieuwbouwgebied de meest logische infrastructuur zien op basis van de warmteopties met de laagste maatschappelijke kosten.
19 De voorkeur van de gemeente voor laagtemperatuur warmte wordt uitgesproken in de aangenomen motie van 9 november 2017 van de leden Groen, Bosman en Dijk inzake het warmteplan Amstelkwartier 2e fase Weststrook (duurzame warmtebronnen in nieuwbouw).
Figuur 11. Bestaand warmtenet en warmtebronnen Amsterdam
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 63
Bestaande bouw Om in een bestaande wijk een warmtenet te realiseren is er voldoende schaalgrootte en dichtheid van gebouwen nodig. Hoe hoger de temperatuur die met de beschikbare warmtebron kan worden geleverd, hoe eenvoudiger de schaalgrootte kan worden bereikt. Omdat er dan meer woningen geschikt zijn om aan te kunnen sluiten. Woningcorporaties, die vaak meerdere woningen bezitten in buurten kunnen makkelijker de benodigde schaal bereiken dan particuliere woningeigenaren. Bij een warmtenet komt er per gebouw of cluster van eengezinswoningen of kleinere gebouwen een afleverstation. Hier kan de temperatuur worden geregeld. De temperatuur van het net kan dus lokaal worden verlaagd als een gebouw daarvoor geschikt is. Bij de realisatie van een warmtenet is de schaalgrootte op wijkniveau veel minder gelimiteerd dan bij all-electric. Bij warmtenetten is juist een minimale schaal nodig. De schaal die nodig is, hangt sterk samen met de beoogde warmtebron. In de praktijk blijkt het organiseren van deze schaal zeer complex, omdat je te maken hebt met veel verschillende stakeholders. Ook voor woningcorporaties is het zeer moeilijk om deze schaal te realiseren. Niet alleen vanwege de investeringen die dan gedaan moeten worden, maar ook omdat 70 procent van de huurders akkoord moet geven voor het ombouwen van een individuele gasketel naar een collectieve warmtevoorziening.
In een aantal buurten langs de bestaande hoofdwarmte-infrastructuur is het mogelijk om voor de bestaande bouw nieuwe netten te realiseren met een maximale aanvoertemperatuur van 90°C door de aanwezigheid van hoogwaardige restwarmte die beschikbaar is in Amsterdam. Er moeten dan wel afspraken gemaakt worden met de vastgoedeigenaren dat de woningen voor het einde van de transitieperiode naar het minimumniveau gebracht worden zodat de temperatuur op termijn verlaagd kan worden (zie hoofdstuk 4). Op locaties waar geen gebruik kan worden gemaakt van deze hoofdwarmte-infrastructuur zal echter direct gestart moeten worden met warmtenetten met een aanvoertemperatuur van maximaal 70°C, omdat er geen duurzame bronnen zijn die efficiënt hogere temperaturen kunnen leveren. Dit kan in buurten gebouwd voor 1990 grote gevolgen hebben op de snelheid waarmee het warmtenet gerealiseerd kan worden, omdat de vastgoedeigenaren voldoende tijd moeten krijgen om de noodzakelijke aanpassingen aan de gebouwen en woningen te kunnen doen. De gemeente Amsterdam bestaat voor meer dan 80 procent uit meergezinswoningen. Om meergezinswoningen aan te kunnen sluiten op een warmtenet moeten ze collectief worden verwarmd, dus met een afleverset in de woning. Voor het behalen van voldoende schaal en dichtheid is het voor de haalbaarheid van een warmtenet belangrijk dat zoveel mogelijk meergezinswoningen aansluiten.
Het aantal eengezinswoningen in Amsterdam is beperkt. Bestaande eengezinswoningen zijn lastiger aan te sluiten op een warmtenet dan bestaande meergezinswoningen. De woningen zijn gebouwd in veel lagere dichtheden en de bestaande gasketel is vaak geplaats op zolder. Hierdoor moeten er aanvullend aanpassingen gedaan worden in de woning. Daarnaast is het van belang dat de gehele straat/ meerdere straten aansluit(en). Zolang het niet afdwingbaar wordt, is een warmtenet dus alleen te realiseren bij bestaande eengezinswoningen, als er voldoende aaneengesloten corporatiebezit is of dat er een sterk bewonerscollectief is dat een warmtenet wil. Corporatiebezit Om een nieuw warmtenet in de bestaande buurten te kunnen realiseren is het van essentieel belang dat vastgoed in het bezit van woningcorporaties wordt aangesloten. Woningcorporaties (en VvE’s) moeten er dus in de planning rekening mee houden dat de grotere complexen met meergezinswoningen collectief verwarmd gaan worden, indien nodig tijdelijk met een collectieve gasketel. Om desinvesteringen te voorkomen is het dus vaak niet verstandig om complexmatig individuele ketels te vervangen (‘verketelen’). Ook moeten bestaande verouderde collectieve verwarmingsinstallaties (blokverwarming) worden gemoderniseerd. Een collectieve warmtevoorziening met een aanvoertemperatuur van maximaal 70°C is zeer flexibel.
Ook als het warmtenet er niet komt zijn er voldoende alternatieven beschikbaar om de woningen duurzaam en betaalbaar te verwarmen. De investering in een collectieve warmtevoorziening bij grotere complexen is dus no-regret. 3.3 Energiebronnen De vorige paragraaf ging in op infrastructuren. Deze paragraaf gaat in op energiebronnen. Bij iedere energie-infrastructuur hoort een andere energiedrager. Dit is respectievelijk gas (gasnet), elektriciteit (elektriciteitsnetnet) en/of water (warmtenet). Bij de verschillende energiedragers horen verschillende bronnen en (on)mogelijkheden om energie, die nodig is voor het verwarmen van woningen en gebouwen, op te slaan. Daarnaast is de bron en bijhorende energie-infrastructuur ook sterk afhankelijk van de schaalgrootte die kan worden gerealiseerd. In het Amsterdamse bronnenboek, dat input is voor de Regionale Energiestrategie (RES) van de regio Noord Holland Zuid, wordt nader gekeken naar de beschikbaarheid en toepasbaarheid van de verschillende bronnen. In elk scenario en bij elke infrastructuur zijn we in de energietransitie voorlopig nog afhankelijk van fossiele bronnen. Geleidelijk zullen we eerst afscheid nemen van kolen en daarna ook van aardgas. Deze uitfasering kost tijd en daarom is het tijdelijk gebruikmaken van fossiele bronnen noodzakelijk. Bij de keuze voor een nieuwe
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 64
energie-infrastructuur is het wel belangrijk dat er voldoende en bewezen alternatieven beschikbaar zijn, zodat de fossiele bronnen zo snel als mogelijk uitgefaseerd kunnen worden. Belangrijk is dus dat door de keuze van een alternatief voor aardgas per buurt op korte termijn minder fossiele brandstoffen nodig zijn en de afhankelijkheid ervan op de langere termijn zoveel als mogelijk beperkt wordt.
Afhankelijkheid van fossiele bronnen Tijdens de energietransitie blijven we afhankelijk van fossiele bronnen. Een goed voorbeeld van deze afhankelijkheid is een woning die zonnepanelen heeft liggen op het dak. Het grootste deel van de energie die wordt opgewekt door de panelen kan niet gelijktijdig worden gebruikt in de woning en wordt dus teruggeleverd aan het elektriciteitsnet en elders gebruikt. Als het donker is of bewolkt en de panelen niet of nauwelijks elektriciteit produceren, wordt er elektriciteit uit het elektriciteitsnet gebruikt. Deze elektriciteit wordt opgewekt met een mix van bronnen, nu nog circa 80% fossiel (aardgas en kolen). Dat neemt niet weg dat het goed is dat er zonnepanelen op daken worden geplaatst. Al het relatief beperkt beschikbare dakoppervlak in Amsterdam moet namelijk zoveel als mogelijk benut worden voor de productie van hernieuwbare elektriciteit.
3.3.1 Duurzaam gas De inschatting is dat aan het eind van de warmtetransitie Amsterdam voor het voeden van warmtenetten (10 procent van piekvraag) en gasnetten nog een gasvraag zal hebben van circa 100 miljoen m3 aardgasequivalenten. Dit is circa 15 procent van het huidige aardgasverbruik van de gebouwde omgeving. Hierbij is het eventuele gasverbruik dat nodig is voor de piekvoorziening voor het elektriciteitsnet niet meegenomen. Het is daarom een belangrijke vraag op welke manier en in hoeverre deze resterende gasvraag duurzaam kan worden ingevuld. Grofweg zijn er twee vormen van hernieuwbaar gas: groen gas en groen waterstofgas. Groen gas is biogas dat is opgewaardeerd tot aardgaskwaliteit en groen waterstofgas wordt verkregen door water te splitsen met behulp van hernieuwbare elektriciteit.
Figuur 12. Nieuwbouwkaart aardgasvrij Amsterdam
De productiepotentie voor biogas in Nederland is zeer beperkt. In het Klimaatakkoord committeert de groen gassector zich aan een productie van 70 PJ Nederlands groen gas in 2030, wat neerkomt op 2,2 miljard m3 aardgasequivalent aan groen gas.
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 65
Van deze 70 PJ kan ‘een substantieel deel worden ingezet in de gebouwde omgeving’20. De onderbouwing dat dit groen gas voornamelijk zal worden ingezet in de gebouwde omgeving, wordt geleverd door CE Delft21.CE Delft geeft aan dat tot 2030 andere sectoren, zoals de industrie, de meerkosten van groen gas ten opzichte van aardgas nog niet kunnen dragen. Daarentegen hebben ook deze sectoren voor 2030 een verduurzamingsopgave en is niet met zekerheid te zeggen dat ze hiervoor geen gebruik zullen maken van groen gas. In de periode na 2030 wordt met meer zekerheid verwacht dat de industrie groen gas zal inzetten. Ook andere sectoren, zoals de transportsector, zullen gebruik willen maken van het beperkte Nederlandse potentieel aan groen gas. Daarom zal naast groen gas mogelijk ook waterstofgas of ander hernieuwbaar gas nodig zijn voor de gebouwde omgeving om na 2030 in de vraag naar duurzaam gas te voorzien. Het Klimaatakkoord verwacht voor 2050 een totale technische potentie van 419 PJ groen gas, waarvan een nog onbekend aandeel ingezet kan worden in de gebouwde omgeving. Wat waterstofgas betreft gaat het Klimaatakkoord uit van 120 PJ die exclusief voor de gebouwde omgeving beschikbaar is in 205022. 2030
2050
Toelichting
Commitment van partijen
Potentie/ Verwachting
Groen gas (PJ)
70
419
Tot 2030 voornamelijk toepasbaar in gebouwde omgeving 0
Waterstof (PJ)
-
120
Toepasbaar in gebouwde omgeving in 205011
Momenteel gebruikt de gebouwde omgeving in Nederland ca. 13,5 miljard m3 gas per jaar. Indien het verwachte aanbod van 2,2 miljard m3 groen gas in 2030 evenredig wordt verdeeld over Nederland zou gemiddeld gezien daarmee ongeveer 15% van het totale Nederlandse aardgasverbruik kunnen worden verduurzaamd. Dat komt overeen met de 15 procent resterende gasvraag die Amsterdam in 2040 nog zal hebben op grond van de analyse. Of Amsterdam daadwerkelijk aanspraak kan maken op deze hoeveelheid groen gas zal met het herijken van deze transitievisie warmte steeds opnieuw moeten worden beoordeeld.
20
Klimaatakkoord (2019), Tekst Klimaatakkoord, Den Haag, 28 juni 2019
21
CE Delft (2018), Contouren en instrumenten voor een Routekaart Groen gas 2020-2050.
22
Klimaatakkoord (2018), Achtergrondnotitie ten behoeve van de Sectortafel Gebouwde Omgeving
Voor de periode na 2030 is de duurzaamheid van het gasnet naast groen gas afhankelijk van de komst van waterstof. Volgens het Klimaatakkoord is er in 2050 ruimschoots waterstof beschikbaar voor de gebouwde omgeving, maar die verwachting is echter erg onzeker. Voor de productie van groen waterstofgas zijn we sterk afhankelijk van technologische ontwikkelingen en grootschalige productie van hernieuwbare elektriciteit en groene waterstof in het buitenland, zoals NoordAfrika en het Midden-Oosten. In deze landen kan zon- en windenergie op land veel efficiënter geproduceerd worden dan in Nederland, wat het verlies bij de productie van waterstof deels kan compenseren. Ook is er daar, in tegenstelling tot Nederland, voldoende ruimte. Omdat gas veel goedkoper is te transporteren dan elektriciteit, kan het ook over lange afstanden worden getransporteerd via pijpleidingen en met schepen. De productie van waterstof kan hierdoor mogelijk op de lange termijn in deze landen rendabel worden. Naar verwachting zal er pas na 2035 op grotere schaal waterstof geproduceerd gaan worden. Of deze productie van de grond komt en in hoeverre deze beschikbaar komt voor de gebouwde omgeving is onzeker.
Vanuit energie-efficiëntie is het verstandiger om de industrie en de transportsector voorrang te geven voor gebruik van groen gas en groene waterstof vanwege de hogere temperaturen die in die sectoren nodig zijn. Waterstof wordt daarnaast ook gebruikt als grondstof voor bijvoorbeeld kunstmest en kan in de toekomst een veel bredere toepassing krijgen als duurzame grondstof voor bijvoorbeeld plastic. Voor de voorziening van de gasvraag in de gebouwde omgeving zal daarom voorlopig nog aardgas nodig zijn. In het algemeen is de conclusie dat het gasnet in de gebouwde omgeving zoveel mogelijk moet worden uitgefaseerd om een blijvende afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te voorkomen, maar dat de resterende gasvraag in 2040 mogelijk wel duurzaam kan worden ingevuld met de kennis en verwachtingen van nu. Voorwaarde is wel dat er sterk wordt ingezet op hybride warmtepompen in combinatie met isolatie in buurten waar het gasnet blijft liggen. 3.3.2 Elektriciteit Net als in alle sectoren gaat ook in de gebouwde omgeving elektriciteit een nog grotere rol spelen. Met name voor het opwekken van warmte met warmtepompen in woningen, gebouwen en buurten zal de vraag naar elektriciteit stijgen. Deze elektriciteit moet dan wel verduurzaamd (kunnen) worden. Zon en wind zijn daarvoor de meest logische bronnen voor Nederland op dit moment. Dit is een grote opgave.
De huidige elektriciteitsmix in Nederland bestaat namelijk nog voor circa 80 procent uit fossiele bronnen.
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 66
Nu is elektriciteit altijd beschikbaar, omdat kolen-, gas- en kerncentrales het gehele jaar door kunnen leveren op basis van de vraag. Maar in de toekomst zal het elektriciteitsaanbod veel minder constant en ook deels seizoenafhankelijk zijn door een groter aandeel van zonne-energie en windenergie. Het opslaan van energie en in dit geval dus warmte is noodzakelijk. Bij de keuze voor de energie-infrastructuur is het daarom nodig om meer rekening te houden met de (on) mogelijkheid om energie te bufferen en voor warmteopties te kiezen die een minimale impact hebben op de gevraagde capaciteit van het elektriciteitsnet. Belangrijk daarbij is te vermelden dat voor het voeden van warmtepompen elektriciteit uit windenergie veel meer geschikt is dan zonne-energie, omdat in het stookseizoen het aanbod van wind vele malen hoger ligt. Op basis van de resultaten van de transitievisie warmte is voor Amsterdam de toekomstige elektriciteitsvraag berekend, verdeeld over de verschillende warmteopties. Deze verdeling is uiteraard onderhevig aan toekomstige ontwikkelingen en nieuwe inzichten en is daarom indicatief.
Lokale bronnetten 200 GWh
All electric 272 GWh
Warmtenet (40 °C) 67 GWh
Warmtenet (70 °C) 357 GWh
Figuur 13. Grafische weergave van het elektriciteitsgebruik per warmteoptie Amsterdam in GWh per jaar aan einde van warmtetransitie voor scenario 1, totaal 1.030 GWh per jaar.
Gasnet/hybride 134 GWh
Lokale bronnetten 200 GWh
All electric 156 GWh
Warmtenet (40 °C) 67 GWh Warmtenet (70 °C) 120 GWh Gasnet/hybride 134 GWh
Figuren 13 en 14 laten indicatief het elektriciteitsgebruik in GWh per jaar zien aan het einde van de warmtetransitie. Er zijn twee scenario’s berekend. 1. Het eerste scenario heeft een totaalverbruik van meer dan 1.000 GWh per jaar en gaat uit van de aanname dat er zeer beperkt hoogtemperatuur restwarmte en diepe geothermie als bron van het warmtenet beschikbaar zijn. Een groot deel van de warmtebronnen in dit scenario bestaat uit restwarmte uit datacenters en aquathermie. In dit scenario worden er relatief goedkope all-electric technieken toegepast met relatief veel infrarood en lucht/water warmtepompen. Figuur 14. Grafische weergave van het elektriciteitsgebruik per warmteoptie Amsterdam in GWh per jaar aan einde van warmtetransitie voor scenario 2, totaal minder dan 677 GWh per jaar.
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 67
Impact e-net diverse warmteoplossing
Voor het opwekken van elektriciteit voor de warmteopties zijn tussen de 40 en 60 windturbines op land nodig van 5,6 MW of 13 tot 20 windturbines op zee nodig van 12 MW. 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 opwekking 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.
Impact warmteoplossing op capaciteit E-net in VA’100
2. Het tweede scenario heeft een totaalverbruik minder dan 700 GWh per jaar en gaat uit van de aanname dat er relatief veel hoogtemperatuur restwarmte beschikbaar is en/of diepe geothermie als bron van het warmtenet. In dit scenario worden er efficiënte all-electric technieken toegepast met relatief veel water/ water warmtepompen.
800
600
400
200
0
Verbruik elektriciteit voor ruimteverwarming Elektriciteitsgebruik ruimteverwarming in KWh per woning per jaar
Gasketel Referentie
2.500
Hybride Gasnet
Referentie
2.000
Infrarood boiler
WarmteWarmtepomp lucht/ pomp water water/water
All-electric individueel
Aquathemie
Datacenter/ HT Ondiepe Restwarmte geothermie
Diep geothermie
Warmtenet middentemperatuur
1.500
Figuur 16. Impact op het elektriciteitsnet van diverse warmteoplossingen voor een gemiddelde bestaande woning met basisniveau isolatie.
1.000
Er ontstaan namelijk nu al veel knelpunten in het huidige net van Amsterdam23 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 is met het aanbod van duurzame elektriciteit. 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.
500
0 Gasketel Referentie
Hybride Gasnet
Referentie
Infrarood boiler
WarmteWarmtepomp lucht/ pomp water water/water
All-electric individueel
Aquathemie
Datacenter/ HT Ondiepe Restwarmte geothermie
Diep geothermie
Warmtenet middentemperatuur
Figuur 15. Elektriciteitsvraag diverse warmteoplossingen voor een gemiddelde bestaande woning met basisniveau isolatie.
23
Bron: Themastudie Elektriciteit Amsterdam; Gemeente Amsterdam & Liander; Maart 2019
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 68
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 warmteoplossingen te kiezen, die een zo laag mogelijke impact hebben op de capaciteitsvraag van het elektriciteitsnet. In figuur 15 en 16 is voor de meest voorkomende warmteoplossingen voor bestaande woningbouw de vraag naar elektriciteit voor ruimteverwarming in kWh per jaar en de impact op het elektriciteitsnet in Volt Ampère (VA) per woning weergegeven. Elektriciteit voor warm tapwater is hierin niet meegenomen. Deze is veel makkelijker te verduurzamen omdat deze vraag gedurende het gehele jaar door vrij constant is met enkel een piek in de ochtend- en avonduren.
niet mogelijk om nader te onderbouwen hoe deze kostprijs tot stand komt, omdat dit sterk afhankelijk is van de omvang en de fasering van het project, de locatie, de bron, de warmte-opwekinstallatie en het tijdstip van realisatie. Ook zijn van belang de daarbij horende stand van de techniek, subsidies en het politiek landschap. 3.3.3.1 Restwarmte Restwarmte komt vrij bij een productieproces. Er zijn vele verschillende soorten van restwarmte met ook verschillende temperaturen. Voor bestaande warmtenetten in Amsterdam is hoogwaardige restwarmte de meest voorkomende bron. Deze restwarmte met een hoge temperatuur is afkomstig van energiecentrales waar elektriciteit wordt opgewekt met aardgas of uit afval. Een andere vorm is restwarmte uit 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. Er staan meerdere datacenters in de planning om gebouwd te worden in Amsterdam.
Uit de grafieken 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 in Amsterdam, zie ook figuren 13 en 14. De impact op het elektriciteitsnet, de groene kolom, is echter bij een oplossing met een warmtenet vele malen kleiner dan bij een all-electric oplossing. De elektriciteit die nodig is voor de collectieve warmtepompen van het warmtenet is door de toepassingsschaal eenvoudiger duurzaam op te wekken dan voor warmtepompen die individueel zijn geplaatst in de woning. Individuele warmtepompen hebben daarmee een grotere kans op een blijvende afhankelijkheid van fossiele energiebronnen. De CO2-uitstoot van een warmtenet met een mix van diverse duurzame bronnen kan daarom sneller dalen, dan die van all-electric oplossingen.
Datacenters Er worden meer en meer datacenters gerealiseerd in Amsterdam. De servers in deze centers produceren veel warmte. De temperatuur van deze restwarmte is circa 30°C. Deze warmte kan met een warmtepomp op een hoger temperatuur worden gebracht. Zo kan in combinatie met een warmtenet de gebouwde omgeving worden verwarmd met deze restwarmte. Er is ook een nieuwe technologie in ontwikkeling om deze servers te koelen met minerale olie. Hierdoor kan in de toekomst mogelijk circa 50°C aan restwarmte uitgekoppeld worden.
3.3.3 Warmtebronnen Er zijn verschillende soorten warmtebronnen, die hieronder per categorie worden besproken. Als kosten voor de productie van warmte in de situatie van een warmtenet is het vertrekpunt van de TVW een inkoopprijs van circa 10 Euro/GJ exclusief BTW van de warmteleverancier bij de warmteproducent, zonder daarbij dus een keuze te maken voor de (mix van) energiebronnen. Dit uitgangspunten zijn gelijk met die van City Deal en dat de productieketen tegen deze kosten de warmte moet kunnen leveren. Dit wordt beschouwd als een realistische prijs. In de visie is het
Een mogelijk nadeel van restwarmte is de beschikbaarheid. Er is maar een beperkt aantal locaties in Amsterdam waar restwarmte benut kan worden voor het verwarmen van de gebouwde omgeving en het is in sommige gevallen onzeker hoe lang de warmte beschikbaar blijft. Omdat restwarmte een relatief goedkope bron is, moet het daar waar mogelijk worden benut 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.
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 69
Op basis van het Amsterdamse bronnenboek (zie figuur 17) kan worden geconcludeerd dat er voldoende bronnen beschikbaar zijn om minimaal 55 procent van de gebouwde omgeving in Amsterdam aan te kunnen sluiten op een warmtenet. 3.3.3.2 Biomassa Van biomassa in de vorm van bijvoorbeeld hout, bermgras, mest, slib, zeewier en mogelijk ook algen kan energie geproduceerd worden. Energie uit biomassa kan omgezet worden naar alle energiedragers en is dus zeer breed toepasbaar in alle sectoren, dus ook voor industrie en transport. Biomassa is echter schaars. Als warmtebron voor de gebouwde omgeving moet er daarom zeer zorgvuldig mee omgegaan worden. Vaak zijn er andere sectoren waarin biomassa een hogere waarde heeft dan in de gebouwde omgeving. Belangrijk is om de schaarse biomassa alleen in te zetten als transitiebron voor basislast bij de ontwikkeling van nieuwe warmtenetten of de vergroening van bestaande warmtenetten in de bestaande gebouwde omgeving. En dan met name daar waar er geen alternatieve bron, zoals restwarmte beschikbaar is. Het is dan wel van belang dat er een alternatieve duurzame warmtebron op locatie op termijn beschikbaar is, zodat de leveringszekerheid van warmte op lange termijn gegarandeerd kan worden. De lokale warmtenetten op biomassa moeten daarom toewerken naar een aanvoertemperatuur van maximaal 70°C.
Bij een hogere aanvoertemperatuur is het advies om goede afspraken te maken met de vastgoedeigenaren, zodat de temperatuur voor het einde van de exploitatieduur van de biomassawarmtecentrale verlaagd kan worden. Het verbranden van hout of houtpellets in woningen is niet efficiënt en moet daarom voorkomen worden. Ook het inzetten van biomassa bij de ontwikkeling van een warmtenet voor een nieuwbouwwijk moet niet gestimuleerd worden. Bij toepassing van biomassa als transitiebron in een warmtenet heeft het de voorkeur om biomassa centraal grootschalig in te zetten, aangezien grote installaties aanzienlijk lagere emissies van o.a. fijnstof realiseren dan kleinere installaties. 3.3.3.3 Bodemenergie en Geothermie Uit de bodem en uit diepere aardlagen kan warmte onttrokken worden. Een vuistregel; elke kilometer neemt de temperatuur met circa 30°C toe. Dus hoe dieper je boort, hoe hoger de temperatuur. Of je op een bepaalde diepte in Amsterdam deze warmte ook daadwerkelijk uit de aarde kan winnen, is sterk afhankelijk van de lokale eigenschappen van de aardlagen.
Bron
Diepte
Temperatuur
Bodemlussen of WKO
Tot 250 meter
10 - 15°C
Ondiepe geothermie
250-1000 meter
20 - 40°C
Diepe geothermie
1-4 kilometer
40 - 100°C
Ultradiepe geothermie
4-6 kilometer
100 - 180°C
Tabel 3 Bodemenergie en aardwarmte.
De aardlaag tot 250 meter is in Amsterdam zeer geschikt voor het onttrekken van energie. WKO is daarom breed toepasbaar voor het leveren van bronwarmte en koude. Ook kan in deze laag bronwarmte tot 25°C uit aquathermie tijdelijk opgeslagen worden. Of er ook warmte geoogst kan worden uit diepere aardlagen in Amsterdam is op dit moment onzeker. Deze warmte is in potentie een zeer duurzame bron, omdat deze warmte kan leveren waarmee de gebouwde omgeving met een warmtenet rechtstreeks verwarmd kunnen worden, zonder tussenkomst van een warmtepomp. In 2020 wordt geologisch onderzoek uitgevoerd om daar meer inzicht in te krijgen.
Benutten retourwarmte diepe geothermie Uit een geothermieput van circa 2,5 kilometer diepte kunnen temperaturen van 70°C of hoger omhoog worden gepompt. Als hiermee bestaande woningen en gebouwen verwarmd worden, is de retourtemperatuur tussen de 40 en 50 °C. Het zou zonde zijn om deze warmte onbenut weer terug te pompen in de injectieput, waar het afgekoelde water weer wordt teruggepompt naar 2,5 kilometer diepte. In combinatie met een wijkwarmtepomp kan deze retourtemperatuur weer verhoogd worden naar 70°C. Hierdoor wordt er meer warmte benut en wordt er maar 20 en 30°C teruggepompt in de injectieput.
3.3.3.4 Aquathermie Aquathermie kan in alle denkbare collectieve warmteopties voor zowel de bestaande bouw als nieuwbouw een relevante bron zijn als de aanvoertemperatuur naar het gebouw of de woning lager of gelijk is aan 70 graden. Dat betekent dat het dus zowel een rol kan spelen bij een (lokaal) midddentemperatuur of laagtemperatuur warmtenet als een (lokaal) bronnet. Met alle thermische energie uit water
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 70
(aquathermie) kan in theorie een heel groot deel van de gebouwde omgeving verwarmd worden. Dat kan de energie zijn uit oppervlakte-, afval- en drinkwater (TEO, TEA en TED). Om deze bronnen te kunnen benutten zullen er wel warmtenetten ontwikkeld moeten worden in buurten met een aanvoertemperatuur van maximaal 70°C. Voordeel is dat het op een kleinere schaal kan worden toegepast dan bij andere potentiële bronnen voor warmtenetten, zoals bij restwarmte en geothermie vaak het geval zal zijn. Door energie uit oppervlaktewater te onttrekken kan de waterkwaliteit worden verbeterd en het vermindert ook hittestress. Voorbeelden van energie uit afvalwater zijn warmte uit het riool (riothermie) en uit het gezuiverde afvalwater (effluentwater) bij een rioolwaterzuiveringsinstallatie (RWZI). Bij laagwaardige warmtebronnen, zoals aquathermie is het van belang om te vermelden dat er elektrische warmtepompen nodig zijn om de warmte op het vereiste temperatuurniveau te krijgen voor het verwarmen van de woningen en deze te voorzien van warm tapwater. Er is bij de inzet van warmtepompen dus ook op termijn voldoende duurzame elektriciteit nodig.
Verwarmen met oppervlaktewater Oppervlaktewater wordt in de zomer sterk opgewarmd. Deze warmte kan onttrokken worden en tijdelijk worden opgeslagen in WKO-bronnen. In het stookseizoen kan deze warmte van circa 20°C gebruikt worden als bron voor een warmtepomp. Deze kan warmte tot circa 70°C leveren aan een gebouw of warmtenet. Vanuit de WKO-bron kunnen gebouwen ook gekoeld worden, daarvoor is dan wel aanvullend een koudenet nodig. Koeling is voor de werking van het systeem niet noodzakelijk. Een warmtepomp kan ook direct warmte onttrekken uit het oppervlaktewater zonder gebruik te maken van een WKO-bron. Dit is wel minder efficiënt en hierdoor kan er ook veel minder warmte benut worden. Omdat we alle bronnen in Amsterdam optimaal moeten benutten moet dit worden voorkomen.
3.3.3.5 Zonthermie Tot nu toe heeft zonthermie nauwelijks een rol gespeeld in de warmtetransitie. Enkel voor de opwek van een deel van het warm tapwater (zonneboilers) is deze techniek kleinschalig in Nederland toegepast. Voor ruimteverwarming was simpelweg de overbrugging tussen zomer en winter te lang. Maar ook dit gaat veranderen. De nieuwe generatie thermische zonnepanelen kunnen gedurende een langere
tijd warmte uit de omgeving halen, niet alleen uit zon, maar ook uit licht en buitenlucht. Dit is voldoende om zonder opslag een bron te kunnen zijn voor een warmtepomp in een woning gebouw of in de wijk. Ook kunnen er collectoren gemaakt worden van asfaltwegen. Door de ontwikkeling van warmteopslag kan (op termijn) zonthermie ook ingezet worden om een groot deel van het jaar een gebouw direct te verwarmen. Afhankelijk van het seizoen kunnen er temperaturen van tussen de 40 en 80° C worden gehaald in een warmtebuffer. Met beperkte inzet van een warmtepomp kan het gehele jaar door warmte voor ruimteverwarming en warm tapwater geleverd worden. Het dakoppervlak in Amsterdam is beperkt voor het toepassen van zonthermie. Echter op bedrijventerreinen en in de haven is er voldoende ruimte. Op deze locaties kan dus niet alleen elektriciteit opgewekt worden met zonnepanelen, maar kan door de combinatie te maken met zonthermie ook het gebouw en eventueel omliggende gebouwen, middels een bronnet, worden verwarmd met deze techniek. 3.3.3.6 Toekomstige beschikbaarheid van warmtebronnen Om de resultaten van de transitievisie warmte te kunnen toetsen aan de beschikbaarheid van warmtebronnen, is een berekening gemaakt van de toekomstige benodigde warmte voor de warmtenetbuurten (460.000 WEQ). Dit vraagt om circa 8.700 TJ warmtelevering, en circa 10.500 TJ inclusief verliezen.
Zowel de beschikbaarheid als de kwaliteit (temperatuurniveau) van de warmtebronnen zijn afgeleid uit het Amsterdamse bronnenboek 24, waarin een bandbreedte voor de toekomstige beschikbaarheid aan duurzame warmtebronnen is onderbouwd. Die beschikbaarheid is vergeleken met de benodigde hoeveelheid warmte om warmtenetten in Amsterdam in de toekomst te voeden, zoals eerder in deze paragraaf is berekend. Totaal is er rekening houdend met transportverliezen circa 10.500 TJ aan warmtebronnen nodig. In figuur 17 staat het toekomstige warmteaanbod van de stad. Uit deze grafiek blijkt dat zelfs in het laagste scenario er meer dan voldoende duurzame warmtebronnen in Amsterdam zijn om warmtenetten te kunnen voorzien van warmte. De belangrijkste toekomstige bronnen voor Amsterdam zijn in dit laagste scenario thermische energie uit oppervlaktewater (TEO) en restwarmte van datacenters. Voor het benutten van deze laagwaardige bronnen (zie uitleg in volgende paragraaf) 24 Het Amsterdamse bronnenboek. Gemeente Amsterdam, 2019. https://issuu.com/gemeenteamsterdam/docs/het_amsterdamse_bronnenboek_online_versie
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 71
60.000 zijn warmtepompen nodig om de warmte op een bruikbaar temperatuurniveau te brengen. Daarvoor is naast een warmtebron ook elektriciteit nodig, het effect hiervan is eerder in deze paragraaf inzichtelijk gemaakt. Geothermie is een potentiële duurzame bron, die bovendien rechtstreeks bruikbare warmte levert. De potentie van geothermie in Amsterdam is echter nog erg onzeker. In 2020 wordt geologisch onderzoek uitgevoerd om daar meer inzicht in te krijgen.
TEO 15.000
50.000 WKO bestaand 880 PVT 2.300
40.000
In het laagste scenario zijn de belangrijkste toekomstige warmtebronnen voor Amsterdam aquathermie en restwarmte uit datacenters. Deze warmtebronnen zijn relatief laagwaardig en vragen aanvullend dus relatief veel elektriciteit. In de scenario’s waarin meer warmtebronnen beschikbaar zijn blijven er hoogwaardigere bronnen beschikbaar, waardoor de vraag naar elektriciteit beperkt blijft (zie ook figuur 15 en 16 bij het deel elektriciteit). Omdat de komende jaren het grootste deel van de bestaande woningen en gebouwen vanwege het aanwezige afgiftesysteem en de mate van isolatie nog niet geschikt is om te verwarmen met lagere temperaturen dan 80-90°C, is voor de meeste buurten alleen hoogtemperatuur warmte van voldoende kwaliteit om de woningen te kunnen verwarmen. Om voldoende snelheid te kunnen maken met de ontwikkeling van het warmtenet blijven deze bronnen nodig tot het moment dat gebouweigenaren klaar zijn voor verwarming met lagere temperaturen. Op lokaal niveau kunnen kleinere netten ontstaan waar direct een lagere temperatuur wordt geleverd.
Retour 150
Datacenter groei 8.000
Datacenter 1.200 Biomassa 3.100
30.000 Ultradiepe Geothemie 5.800
20.000
Geothermie 11.500
Orgaworld 75
10.000
AVI 5.800
STEG 5.800
0
Warmteaanbod hoog
WKO 760
TEO 2.300
Retour 30 PVT 460
Datacenter 240 Orgaworld 75
3.4 Energieopslag 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 Amsterdam haar beperkingen kent.
Datacenter groei 4.200 Biomassa 800 Geothermie 1.400 AVI 1.100 STEG 940
Warmteaanbod laag
Figuur 17. Warmtebronnen nu en 2040 in Amsterdam in TJ uitgewerkt in twee scenario’s.
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 72
3.4.1 De noodzaak van warmteopslag 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). Bron: Amsterdamse bronnenboek 25
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 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 kolenen 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, 25 Het Amsterdamse bronnenboek. Gemeente Amsterdam, 2019. https://issuu.com/gemeenteamsterdam/docs/ het_amsterdamse_bronnenboek_online_versie
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. 3.4.2 Het toepassen van warmteopslag 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 uitgetest en ontwikkeld, zoals phase change materials (PCM’s) en thermochemische warmtebatterijen.
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 73
Bijlage 4
In deze bijlage wordt de financieel-technische analyse toegelicht die heeft geleid tot de warmteopties per wijk. De volgende onderdelen worden behandeld: 1. Toepassing van het Warmtetransitiemodel 2. Vergelijkende analyse met andere rekenmodellen
Analyse, modellen en kengetallen
Het Warmtetransitiemodel maakt zoveel mogelijk gebruik van openbare data uit betrouwbare bronnen. Daarnaast maakt het model gebruik van verschillende kentallen om warmteopties te berekenen. Brondata en kentallen komen samen in het model dat volgens logische regels is ontworpen. Dit hoofdstuk gaat dieper in op de brondata, kentallen, en het modelontwerp. 4.1 Modelontwerp Het Warmtetransitiemodel (WTM) is een op GIS gebaseerd model dat geschreven is in Python 3. Het model maakt voornamelijk gebruik van de ArcPy library en maakt daarnaast gebruik van enkele PostGIS-libraries. De basis voor het modelontwerp is een database van gebouwen. Deze database is gebaseerd op de Basisregistratie Adressen en Gebouwen (BAG) van het Kadaster26. Deze gebouwendatabase is verrijkt met gegevens uit verschillende bronnen. Ook is informatie toegevoegd op basis van kentallen. De gebouwendatabase bevat zodoende van ieder gebouw in Nederland informatie over onder andere: Bouwjaar en gebouwtype Buurtkenmerken, zoals dichtheid en eigendomssituatie Gemodelleerd energieverbruik en energieprestatie, gevalideerd met werkelijke verbruiksgegevens Investeringsbandbreedtes voor verschillende bouwkundige en energetische maatregelen Bandbreedtes van de potentiele besparing en de onderhoudskosten. 4.2 Brondata Het WTM maakt vrijwel geheel gebruik van open data uit betrouwbare bronnen.
In Amsterdam is het model aangevuld met data over de ligging van bestaande warmtenetten en de energie-indexen van corporatiebezit.
26
Meer informatie: https://www.geobasisregistraties.nl/basisregistraties/adressen-en-gebouwen
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 74
Bronhouder(s)
Bron
Wat halen we eruit
Bouwjaarklassen
Gebouwtype
CBS
Wijk- en Buurtkaart
Buurtgeometrie
<1920
Rijwoning
Kadaster
Basisregistratie Adressen en Gebouwen
Pandgeometrie Oppervlaktes Gebouwfuncties Bouwjaar
1920-1950
Twee-onder-een-kapwoning
1950-1975
Vrijstaande woning
1975-1990
Meergezinswoning
1990-2005
Utiliteitsbouw
ACM
Basisregistratie Topografie (TOP10NL)
Terreingeometrie (voor berekening bebouwingsdichtheid)
Basisregistratie Kadaster (eigendomsgegevens)
Eigendomsgegevens
Tabel 5 Bouwjaarklassen
Besluit maximumprijs levering warmte 2019
Prijsinformatie gas en warmte
Alle kostenkengetallen die zijn gebruikt zijn gevalideerd met de City Dealwerkgroep Businesscase en met de recente warmtenetstudie van AFWC.
Essent/Eneco/ Vattenfall
Prijsinformatie elektriciteit
Belastingdienst
Prijsinformatie energiebelasting en opslag duurzame energie
CBS
Open Data Netbeheerders (kleinverbruiksdata)
Over Morgen
Gasverbruiken op postcodeniveau ter validatie van gemodelleerde energieverbruiken Marktkennis investeringskosten en operationele kosten op basis van kosten kentallen getoetst aan gerealiseerde projecten.
Tabel 4 Openbare bronnen gebruikt in WTA
De gebouwendatabase is verrijkt met kengetallen over investeringskosten en operationele kosten en opbrengsten en een realistische besparingspotentie. Met deze kengetallen is de Warmteoptiekaart tot stand gekomen. De Warmteoptiekaart maakt de warmteoptie met de laagst maatschappelijke kosten per buurt inzichtelijk. Kengetallen worden bij woningbouw toegekend op basis van een woningtype- en bouwjaarcombinatie. Dit wordt een sleuteltype genoemd.
≥2005
4.3 Berekening en bandbreedtes Op basis van de kengetallen per sleuteltype berekent het model per woning wat de investeringen, onderhoudskosten en de energierekening is van de warmteopties warmtenet en all-electric, over een periode van dertig jaar. Op basis hiervan wordt met een netto contante waardeberekening de onrendabele top berekend van de warmteopties. In paragraaf 4.8 (tabellenoverzicht) staan alle technische en financiële parameters waarmee is gerekend. De onrendabele top per woning wordt tot op buurt- of postcodebuurtniveau opgeteld. Bij warmtenetten wordt rekening gehouden met schaal en dichtheid. Het model hanteert voor de optie warmtenet twee sets kengetallen: een voor hoogstedelijke gebieden en een voor laagstedelijke gebieden. De stedelijkheid van een buurt wordt bepaald op basis van de schaal en dichtheid van het aaneengesloten bebouwde gebied waar de buurt binnen valt. Zodoende kunnen dorpen in stedelijke gebieden alsnog een laagstedelijk kengetal krijgen. Een voorbeeld is Driemond in gemeente Amsterdam. Alle investeringskosten en de onrendabele top worden uitgedrukt in een gemiddelde bandbreedte met een onder- en bovengrens, zie figuur 18, en zijn inclusief BTW. Uitgangspunt is dat de investeringen worden gecombineerd met natuurlijke momenten. De gepresenteerde kosten zijn een gemiddelde van een bandbreedte met een onder- en bovengrens.
Bijlagen Transitievisie Warmte Amsterdam 75
De bandbreedtes zijn zodanig breed dat zij rekening houden met de volgende aspecten: De te nemen maatregelen zullen op woningniveau sterk variëren; Technische variaties binnen warmteopties, afhankelijk van warmtebron, opslag, opwekker en infrastructuur; Bestaande prijsverschillen op de markt door schaal en aanbestedingsvormen; Marktontwikkelingen zoals schaarste en inzetbaarheid van personeel, materiaal, etc.; Afwijking van de kengetallen als gevolg van sterk afwijkende woningen. De omvang van de bandbreedte verschilt per maatregeltype, warmteoptie, woningtype en bouwjaarklasse, afhankelijk van de karakteristieken van die specifieke combinatie. In paragraaf 4.8 staan alle investeringskosten en onrendabele top per sleuteltype.
Maatregelen woningniveau
Maatregelen aardgasvrij Bandbreedte
ondergrens bovengrens
Totale investering warmtetransitie
Bandbreedte
ondergrens
Bandbreedte
ondergrens
bovengrens
Figuur 18: Schematische weergave van kostenbandbreedtes voor de warmtetransitie
bovengrens
4.4 De Warmteoptiekaart Het WTM berekent per wijk of buurt (CBS-wijk/buurt of postcodebuurt27) wat de totale maatschappelijke kosten zijn van warmteopties voor woningen. De verschillende kosten van de opties zijn naast elkaar gelegd en vergeleken. De resultaten van deze analyse zijn gevisualiseerd in de Warmteoptiekaart. Deze paragraaf beschrijft eerst de gebouwgebonden maatregelen en vervolgens de warmteopties. 4.4.1 Gebouwgebonden maatregelen We onderscheiden twee niveaus van isolatie in het model, het minimumniveau en het basisniveau. 4.4.1.1 Minimumisolatieniveau Om de transitie mogelijk te maken is het wenselijk dat alle woningen zo snel mogelijk dit niveau hebben bereikt. Op dit niveau kunnen woningen comfortabel verwarmd worden met een maximumtemperatuur van 70°C in plaats van de 80°C tot 90°C die nodig is voor het verwarmen van slecht geïsoleerde woningen. De woningen zijn dan dus 70°C-ready. Tabel 6 geeft ter indicatie per bouwjaar de maatregelen die genomen moeten worden voor het minimumniveau. Bij alle isolatiemaatregelen geldt dat maximaal technisch geïsoleerd moet worden zonder dat onderdelen van de woning geheel vervangen hoeven te worden. De daadwerkelijke isolatiewaarde die behaald kan worden is dus sterk situatieafhankelijk, omdat alle woningen anders zijn.
Iedere huizenbezitter kan testen of hij op dit niveau zit door de bestaande gasketel op een maximumtemperatuur van 70°C in te (laten) stellen zonder (veel) in te hoeven leveren op gebied van comfort. In een aantal gevallen zullen er radiatoren vervangen of bijgeplaatst moeten worden. Op het gebied van isolatie zitten alle woningen gebouwd na 1990 en een deel gebouwd tussen 1975 en 1990 al vanaf het jaar dat ze gebouwd zijn op dit minimumniveau. Alle woningen die daarvoor zijn gebouwd kunnen door het nemen van deze maatregelen naar een gemiddelde warmtevraag voor ruimteverwarming lager dan 80 kWh/m2.
27 Een postcodebuurt is een gebied met dezelfde postcode. Indien CBS-buurten te grofmazig zijn worden postcodebuurten als schaalniveau gekozen.