Bijlage 2 Klimaatneutrale warmtebronnen voor het Diemennet - CE Delft 2024

Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet Inventarisatiestudie

Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet Inventarisatiestudie

Dit rapport is geschreven door: Florian Hesselink, Joost van den Assum, Martha Deen, Joram Dehens, Frans Rooijers, Sinan Senel en Benno Schepers Delft, CE Delft, april 2024 Publicatienummer: 24.230461.050 Opdrachtgever: Gemeente Amsterdam Alle openbare publicaties van CE Delft zijn verkrijgbaar via www.ce.nl Meer informatie over de studie is te verkrijgen bij de projectleider Florian Hesselink (CE Delft) © copyright, CE Delft, Delft

CE Delft Committed to the Environment CE Delft draagt met onafhankelijk onderzoek en advies bij aan een duurzame samenleving. Wij zijn toon– aangevend op het gebied van energie, transport en grondstoffen. Met onze kennis van techniek, beleid en economie helpen we overheden, NGO’s en bedrijven structurele veranderingen te realiseren. Al sinds 1978 werken betrokken en kundige medewerkers bij CE Delft om dit waar te maken.

1

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Inhoud Samenvatting

4

1

Inleiding 1.1 Aanleiding 1.2 Doel en onderzoeksvragen 1.3 Methode 1.4 Leeswijzer

8 8 8 8 9

2

Beschrijving van het Diemennet 2.1 Wat is het Diemennet? 2.2 De huidige warmtevraag 2.3 Wat verandert er in de toekomst?

10 10 11 14

3

Inventarisatie warmtebronnen 3.1 Geselecteerde oplossingsrichtingen: Bronnen en infrastructuur 3.2 Welke bronnen kunnen waarvoor worden gebruikt?

17 17 18

4

Ontwikkeling van nieuwe warmtebronnen 4.1 Knelpunten in het realiseren van bronnen 4.2 Pijlers ontwikkeling bronnen Diemennet

28 28 30

5

Conclusies en aanbevelingen 33 5.1 Hoe verandert de warmtevraag en -productie van het Diemennet in de toekomst? 33 5.2 Welke klimaatneutrale warmtebronnen zijn beschikbaar en waarvoor kunnen deze in het Diemennet worden gebruikt? 33 5.3 Wat is er nodig om alternatieve klimaatneutrale warmtebronnen in het Diemennet te realiseren? 35 Literatuurlijst

38

A

Oplossingsrichtingen A.1 Thermische energie uit afvalwater A.2 Thermische energie uit oppervlaktewater A.3 Zonthermie A.4 Restwarmte datacenters A.5 Geothermie A.6 Restwarmte elektrolyser A.7 Elektrische boiler A.8 Vaste biomassa A.9 Waterstof A.10 Groengas A.11 Kernenergie

41 41 47 53 57 63 69 71 74 75 78 79

2

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

A.12 A.13

Transportleiding Westpoort Warmte Grootschalige thermische opslag

83 87

B

Opwaardering met warmtepompen

91

C

Beschikbaarheid transportvermogen elektriciteit

95

D

Ontwikkeling nettarieven

99

3

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Samenvatting Het Diemennet van Vattenfall voorziet circa 140.000 woningequivalenten in Almere en regio Amsterdam-Zuidoost van warmte. Op dit moment wordt het net voornamelijk voorzien met restwarmte van de gasgestookte Diemencentrale. Een klimaatneutraal alternatief is op termijn nodig, niet alleen vanwege emissiereductiedoelen, maar ook omdat de inzet van de centrale zal verminderen door ontwikkelingen op de elektriciteitsmarkt. Vanuit dit oogpunt was Vattenfall bezig met het ontwikkelen van een biomassaketel die de komende jaren een belangrijke rol zou gaan spelen in de warmtevoorziening. De bijbehorende vergunning is echter in augustus 2023 vernietigd door de Raad van State. Hierop heeft Vattenfall het biomassaproject op pauze gezet en is in gesprek gegaan met betrokken gemeenten en provincies over tijdig beschikbare, betaalbare alternatieven. Voor dit gesprek hebben betrokken gemeenten, provincies en Vattenfall aan CE Delft gevraagd een inventarisatie te doen van mogelijke klimaatneutrale bronnen voor het Diemennet.

Beoordeling van bronnen In dit onderzoek is gekeken naar de potentie van elf warmtebronnen en is de rol van warmtetransport en warmteopslag onderzocht. Naast een bureaustudie zijn de opdrachtgevers, omgevingsdiensten, netbeheerder Liander en EBN gevraagd wat er lokaal mogelijk is en welke uitdagingen zij voorzien. In Tabel 1 staat onze totaalbeoordeling van de geschiktheid van individuele bronnen en infrastructuur richting 2040. Hierin hebben we bronnen beoordeeld op criteria als technische beschikbaarheid, potentieel vermogen, kosten en haalbaarheid in het Diemennet. In theorie is er genoeg vermogen beschikbaar om te voorzien in de toekomstige warmtevraag. Tabel 1 - Beoordeling geschiktheid van bronnen en infrastructuur voor het Diemennet richting 2040. Groene markering is een kansrijke optie, geel kan maar waarschijnlijk niet reëel en rood is niet reëel Bron

Geschikt voor Basislast

Thermische Energie uit Oppervlaktewater (TEO) Thermische Energie uit Afvalwater (TEA) Zonthermie Restwarmte datacenters Geothermie Restwarmte elektrolyser Elektrische boiler Vaste biomassa Groengas Waterstof Kernenergie (SMR)

4

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Middenlast

Pieklast

Bron

Geschikt voor Basislast

Middenlast

Pieklast

Infrastructuur Transportleiding Westpoort Warmte (afvalwarmte en nieuw te ontwikkelingen bronnen) Grootschalige thermische opslag

Vier mogelijke pijlers voor centrale en decentrale warmteproductie We stellen vast dat de grote uitdaging voor het Diemennet ligt bij het vinden van basis- en middenlastbronnen. De huidige piekbronnen staan minder onder druk dan de Diemencentrale zelf, bovendien leveren ze een relatief klein deel van de totale warmte. De als kansrijk beoordeelde bronnen in de tabel vatten we samen in vier verschillende pijlers. In de eerste twee pijlers behoud men de centrale warmteproductie met transport zoals dat nu gebeurt vanuit de Diemencentrale. 1. Ombouw van de Diemencentrale naar waterstof. De centrale zal op termijn sluiten of moeten omgebouwd zodat deze met duurzaam gas kan produceren. Waterstof restwarmte is waarschijnlijk minder uur per jaar tegen een betaalbare prijs beschikbaar. Opgesteld in combinatie met elektrische boilers voor warmteproductie op momenten met lage elektriciteitsprijzen en warmtebuffering kan de Diemenlocatie gebruikt blijven worden. 2. Transport uit westelijk havengebied. Aanvullend is uitkoppeling en transport van warmte uit het westelijk havengebied een optie. Op dit moment gebeurt dit al in beperkte mate via de South Connection. De AEB zou hierin een rol kunnen spelen, maar waarschijnlijk zijn ook andere bronnen nodig. Een deel daarvan zal elektrisch moeten worden opgewaardeerd.

Voor deze optie zou nieuwe transportinfrastructuur moeten worden aangelegd, waarvan de ontwikkeling waarschijnlijk tien jaar duurt. Als alternatief of ter aanvulling van centrale warmteproductie kan warmte met decentrale bronnen dichter bij de afname worden opgewekt. Afhankelijk van de bron duurt het vijf tot tien jaar om deze te ontwikkelen. Hier zien we de volgende twee pijlers. 3. Geothermie als basislast. Indien beschikbaar is geothermie een stabiele basislastbron. Wel is voor warmtetransport waarschijnlijk een warmtepomp nodig om de warmte van 60-80 ˚C in de winter naar 100-120 ˚C op te waarderen. Dit maakt de optie relatief duur. Daarnaast moet de potentie van geothermie in regio Amsterdam-Zuidoost en regio Almere nog beter worden onderzocht. 4. Decentrale, lagetemperatuurbronnen met warmtepomp. Dit zijn onder andere datacenters en TEA-installaties met lagere temperaturen, waarbij meer elektrische warmteopwaardering nodig zal zijn met behulp van grootschalige warmtepompen. Hoewel de opwaarderingsstap groot is, is er met name van datacenterwarmte zeer veel potentie aanwezig. In theorie zouden elektrolysers en datacenters met middentemperatuurrestwarmte ook een optie zijn, maar ontwikkelingen op dit vlak zijn nu beperkt concreet in beeld.

5

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Vervolgstappen voor het ontwikkelen van klimaatneutrale bronnen Het is nog te vroeg om volledig in te zetten op één specifieke pijler, hiervoor bestaat nog teveel onzekerheid over onder andere bronbeschikbaarheid en kosten. We voorzien daarom de volgende vervolgstappen: 1. Doe nader onderzoek en indien mogelijk, ontwikkel een geothermiebron rond onderzoeksboring Amstelland. Naast potentie zijn aandachtspunten op korte termijn de netcapaciteit en de warmtepomp. 2. Onderzoek de potentie van geothermie in Almere. Hierover is op dit moment te weinig bekend en de beschikbaarheid van geothermie in Almere kan doorslaggevend zijn voor de bronnenstrategie als geheel. Aandachtspunten op dit vlak zijn financiering van een eerste boring en seismiek. 3. Onderzoek bronbeschikbaarheid en transportmogelijkheden vanuit Westpoort Warmte. Het is nog onduidelijk in hoeverre welke bronnen in het westelijk havengebied ook voor het Diemennet een optie zijn. Op dit moment kan er al wat warmte worden uitgekoppeld, nieuwe infrastructuur bied meer mogelijkheden maar vergt ook investeringen. 4. Start met ontwikkeling van decentrale bronnen. Deze zullen waarschijnlijk nodig zijn. Bijvoorbeeld uitkoppeling van een datacenter of TEA. Aandachtspunten naast benodigde warmtepomp en beperkte netcapaciteit tot 2033. 5.

Onderzoek de mogelijke rol van de Diemenlocatie door combinatie van de elektriciteitscentrale op waterstof, elektrische boiler en opslag. Door de benodigde infrastructuur, kosten en operationele mogelijkheden van deze configuratie beter uit te zoeken wordt duidelijker wat de toekomstige rol van de Diemenlocatie gaat zijn.

Knelpunten In interviews identificeerden we proces- en techniekgerelateerde knelpunten die een effect hebben op het draagvlak en (investerings)risico van nieuwe klimaatneutrale bronnen. Dit zijn: — Duurzaamheid. Breed gedragen, lange termijn consensus en commitment over welke bronnen acceptabel zijn ontbreekt bij bronnen als biomassa en afvalwarmte. — Betaalbaarheid. Voor maatschappelijk draagvlak is duidelijkheid over de toekomstige tarifering nodig. Hierover is door wetgeving en prijsrisico onzekerheid. — Beperkte ervaring klimaatneutrale technieken: Sommige technieken zijn relatief nieuw en/of op de beoogde schaal of in bepaald gebied nauwelijks toegepast. Deze investeringen hebben daardoor meer risico’s dan conventionele fossiele technieken. — Garanties voor leveringszekerheid: Voor restwarmtebronnen zijn broneigenaren niet altijd bereid om langjarige levergaranties te geven, zoals bij datacenters. Hierdoor worden investeringen in individuele bronnen risicovoller. — Ondersteuning met subsidies en regelingen: Een aantal bronnen wordt, om uiteenlopende redenen, niet of beperkt ondersteund, waardoor investeringen nu niet rendabel zijn. Dit speelt bijvoorbeeld bij bronnen waar een industriële warmtepomp bij nodig is. — Milieueisen: Hiervoor dient genoeg aandacht te zijn, want deze hebben in het verleden ontwikkelprocessen doen stokken.

Bijvoorbeeld bij vergunning van de biomassacentrale. — Netcapaciteit: Elektriciteit is voor veel bronnen nodig, maar tot minstens 2029 in Almere en tot 2033 in regio Amsterdam zal geen nieuwe capaciteit beschikbaar zijn. — Beschikbare ruimte. Ruimte is in de regio schaars, zowel in boven- als ondergrond, maar wel nodig voor de ontwikkeling van nieuwe bronnen. — Locatie warmtebron in het net. Bij decentrale bronnen is het nodig dat opwek dichter bij de vraag zit dan nu het geval. We zien bijvoorbeeld meer bronpotentie in Amsterdam dan Almere, wat voor dat deel van het net kan vereisen dat er andere keuzes worden gemaakt.

6

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Dit alles maakt dat het ontwikkelen van nieuwe, klimaatneutrale warmtebronnen in elk geval uitdagend is. Toch zijn de meeste knelpunten op te lossen met voldoende coördinatie en commitment van betrokken partijen. En dat zal nodig zijn, want als er in de komende jaren geen nieuwe bronnen worden ontwikkeld heeft dat nadelige gevolgen voor de betaalbaarheid en mogelijk leveringszekerheid van warmte voor huishoudens en bedrijven. Bovendien hebben de gemeenten hoge ambities om hun gebouwde omgeving aardgasvrij te maken en vormt netcongestie een steeds acuter probleem. Warmtenetten spelen een belangrijke rol in beide vraagstukken en daarom is het zo snel als mogelijk ontwikkelen van nieuwe, klimaatneutrale warmtebronnen noodzakelijk.

7

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

1 Inleiding 1.1

Aanleiding De Raad van State heeft in augustus 2023 de vergunning voor een nieuwe biomassacentrale bij Diemen vernietigd. Deze centrale zou een cruciale rol spelen in de toekomstige warmtevoorziening van het Diemennet. Er is nu behoefte aan inzicht in andere warmtebronnen om het oostelijk warmtenet van Amsterdam, Almere, Diemen, Ouder-Amstel en Amstelveen betaalbaar van warmte te voorzien. Voorlopig is aardgas nog een energiebron die gebruikt kan worden, maar door het klimaatbeleid is dat eindig. De betrokken gemeenten, provincies Noord-Holland en Flevoland en Vattenfall hebben daarom gezamenlijk aan CE Delft gevraagd een inventarisatie te doen van alternatieve, klimaatneutrale warmtebronnen.

1.2

Doel en onderzoeksvragen CE Delft is gevraagd om de mogelijke warmtebronnen, uitgaande van de huidige en geprognotiseerde warmtevraag, in kaart te brengen. Hierbij gaat het om technische mogelijkheden (capaciteit, jaarpatroon), de inschatting van de kosten van elk van de bronnen, en noodzakelijke juridische stappen, zoals vergunningen. CE Delft brengt de realistische mogelijkheden zo nauwgezet mogelijk in kaart. De hoofdvraag van deze studie is: ‘Welke alternatieve, klimaatneutrale warmtebronnen zijn haalbaar voor het Diemennet?’. In dit rapport beantwoorden we deze vraag door de volgende deelvragen te beantwoorden: — Hoe verandert de warmtevraag en -productie van het Diemennet in de toekomst? — Welke klimaatneutrale warmtebronnen zijn beschikbaar en waarvoor kunnen deze in het Diemennet worden gebruikt? — Wat is er nodig om alternatieve klimaatneutrale warmtebronnen in het Diemennet te realiseren?

1.3

Methode Deze studie is uitgevoerd door middel van bureauonderzoek (literatuurstudie, geografische en kwantitatieve analyse) en interviews. In het onderzoek beschouwen we dertien oplossingsrichtingen waarmee duurzame warmte ontsloten kan worden. De bronnen zijn iteratief geselecteerd en afgestemd in gesprek met opdrachtgevers en betrokkenen. CE Delft heeft gesprekken gevoerd met zowel betrokkenen als inhoudelijk experts. Tabel 2 bevat een overzicht van deze interviews. Tabel 2 – Geïnterviewde organisaties

8

Organisatie

Onderwerp interview

Vattenfall

Informatie delen Diemennet en potenties, kansen en uitdagingen van nieuwe duurzame bronnen

Liander

― ―

Energiebeheer Nederland

Geothermieboring Amstelland en potentie geothermie in regio

Omgevingsdienst Noorzeekanaalgebied

Vergunningstechnische aspecten bronontwikkeling

Mogelijkheden op het elektriciteitsnet regio Almere Mogelijkheden op het elektriciteitsnet regio Amsterdam

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

1.4

Organisatie

Onderwerp interview

Provincie Noord-Holland

― ―

Provincie Flevoland (schriftelijk)

Beleid warmtebronnen

Gemeente Almere

Visie op ontwikkeling warmtebronnen en -netten en lokale kennis ophalen

Gemeente Diemen

Visie op ontwikkeling warmtebronnen en -netten en lokale kennis ophalen

Gemeente Amsterdam

Visie op ontwikkeling warmtebronnen en -netten en lokale kennis ophalen

Gemeente Ouder-Amstel

Visie op ontwikkeling warmtebronnen en -netten en lokale kennis ophalen

Restwarmte datacenters Geothermie

Leeswijzer Dit rapport bestaat uit vijf hoofdstukken en vier bijlagen. In Hoofdstuk 2 beschrijven we kerninformatie over het Diemennet zoals de warmtevraag en relevante toekomstige ontwikkelingen. In Hoofdstuk 3 introduceren en typeren we de oplossingsrichtingen voor een duurzame warmtevoorziening. Vervolgens beschrijft Hoofdstuk 4 wat er nodig is om deze bronnen te realiseren. Daarbij besteden we aandacht aan werkbare combinaties van bronnen, belangrijkste obstakels en aandachtspunten voor ontwikkeling, de realisatietermijn van een nieuwe bron en de kosten van de duurzame warmte. Ten slotte bevat Hoofdstuk 5 de belangrijkste conclusies en aanbevelingen. Het hoofdrapport is gebaseerd op de uitwerking van individuele warmtebronnen in Bijlage A. Bijlagen B, C en D bevatten verdieping in elektrificatie en behandelen respectievelijk het aanbod van industriële warmtepompen, de beschikbaarheid van elektrisch transportvermogen en de ontwikkeling van nettarieven.

9

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

2 Beschrijving van het Diemennet In dit hoofdstuk behandelen we relevante eigenschappen van het Diemennet, zoals ligging, warmtevraag, warmtebronnen en groeiprognoses. Dit dient als beantwoording van de vraag ‘Hoe verandert de warmtevraag en -productie van het Diemennet in de toekomst?’.

2.1

Wat is het Diemennet? Het Diemennet (zie toelichting op terminologie in Tekstkader 1) levert op dit moment warmte aan circa 140.000 woningequivalenten 1 (WEQ), waarvan grofweg de helft in Almere en de andere helft in Amsterdam, Diemen, Ouder-Amstel en via het Eneco-net Amstelveen (Vattenfall, 2023). Dit tweede cluster noemen we conform Vattenfall-terminologie collectief ‘Zuidoost’. Figuur 1 illustreert de ligging van het tracé en het afzetgebied van het Diemennet. Het net is in verschillende periodes ontwikkeld: — Het netgedeelte in Almere is het oudst, de eerste wijken zijn in de vroege jaren 80 aangesloten. — Het gros van het warmtenet in en rond Amsterdam is uitgelegd rond de eeuwwisseling. — De warmtetransportleiding tussen Diemen en Almere is aangelegd in 2011. — Op de locatie van de Diemencentrale wordt al sinds de jaren 70 elektriciteit opgewekt. De huidige centrale bestaat uit twee eenheden, in gebruik genomen in 1995 en 2012. Figuur 1 – Tracé en afzetgebied van het Diemennet

________________________________ 1

Warmtenetten leveren warmte aan woningen en utiliteitsgebouwen zoals kantoren en winkels. Utiliteitsgebouwen worden uitgedrukt in woningequivalenten om met één eenheid de omvang van een warmtenet te kunnen omschrijven.

10

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Tekstkader 1 – Afkadering Diemennet Hoewel de in Diemen gelegen Diemencentrale de hoofdwarmtebron vormt voor het net, en er ook gebouwen in Diemen mee worden verwarmd, wordt de warmte vooral naar andere gemeenten getransporteerd. In Amsterdam spreekt Vattenfall over ‘warmtenet Amsterdam-Zuid en -Oost’, in Almere over ‘warmtenet Almere’. Daarnaast levert Vattenfall met de Diemencentrale warmte door naar het warmtenet van Eneco in Amstelveen, ‘warmtenet Amstelveen-Noord’, en zijn er ook een aantal gebouwen in Ouder-Amstel aangesloten. Dit collectief aan warmtenet-infrastructuur is het Diemennet. Verder is het Diemennet bij de Nieuwe Meer in Amsterdam met een warmtewisselaar verbonden met het andere grote warmtenet in Amsterdam, ‘warmtenet Amsterdam-Noord en -West’, ook wel Westpoort Warmte genoemd. Westpoort Warmte is voor 50% in handen van gemeente Amsterdam, de andere 50% is ook in handen van Vattenfall. De verbinding tussen de netten heet de South Connection en staat het toe om beperkt vermogen van het Westpoort Warmtenet naar Amsterdam-Zuid en Amstelveen te transporteren en vice versa.

2.2

De huidige warmtevraag Warmteproductie voor het Diemennet is 5.000 tot 5.500 TJ per jaar De vraag naar warmte volgt door het jaar heen de buitentemperatuur. In de zomer is er nagenoeg geen vraag naar ruimteverwarming en blijft er de basisvraag over voor warm tapwater en industriële toepassingen. In Figuur 1 staan de productiepieken die nodig waren om aan de vraag naar warmte te voldoen. Op jaarbasis wordt momenteel circa 5.500 TJ warmte geproduceerd, waarvan ongeveer driekwart wordt geleverd aan eingebruikers en de rest verloren in transport en distributie (NPLW, 2021; RVO, 2022). We baseren ons voor de warmte- en vermogensvraag van het net op door Vattenfall aangeleverde cijfers (januari 2024). Hieruit blijkt dat de huidige piekproductie in de winter rond de 600 MW ligt. Figuur 2 – Huidige vermogensvraagpiek per week Diemennet

Bron: Vattenfall.

11

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

De Diemencentrale voorziet in 2023 ~90% van de warmtevraag, maar zal naar verwachting steeds minder produceren De warmtevraag van het Diemennet wordt voornamelijk verkregen uit de Diemencentrale. De Diemencentrale bestaat uit onder andere twee STEG-centrales (stoom- en gasturbine) en produceert elektriciteit voor netlevering, waarbij warmte als bijproduct vrijkomt. Thermisch kunnen de twee centrales maximaal een vermogen van 440 MW th leveren. De Diemencentrale produceerde afgelopen jaren in deellast rond de zes- tot zevenduizend uur per jaar elektriciteit, maar kon voor meer uren warmte leveren aan het warmtenet door middel van warmtebuffering in de grote warmtebuffer op de Diemenlocatie.

De overige warmtevraag (~10%) komt van gasketels en AEB De rest van de warmtevraag in het Diemennet wordt voornamelijk door levering vanuit de AEB (via de South Connection) en gasketels voorzien. Deze ketels staan op de Diemenlocatie en dieper in het net opgesteld in verschillende hulpwarmtecentrales. De hulpcentrales worden ingezet om met name in de winter het verschil in vraag en de productie van de Diemencentrale in te vullen. Het Diemennet is verbonden met het Westpoort Warmtenet via de South Connection verbinding bij de Nieuwe Meer. Via deze verbinding kan maximaal 60 MWth getransporteerd worden. Op dit moment wordt een beperkte hoeveelheid warmte afkomstig van de afvalverbrandingsinstallatie (AVI) AEB Amsterdam doorgevoerd naar het Diemennet. In de zomer kan de volledige capaciteit worden benut, vanwege hydraulische beperkingen kan dat in de winter niet. Ten slotte vormt het Zoneiland in Almere een kleine bron van warmte in de vorm van zonthermische collectoren. Figuur 3 schetst hoe de invulling van de huidige warmtevraag over het jaar wordt gedaan met behulp van een jaarduurcurve. Figuur 3 – Indicatieve invulling huidige jaarduurcurve Diemennet Indicatieve invulling huidige jaarduurcurve Diemennet 700 600

MW

500 400 300 200

100 0 0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

Uur Diemencentrale

AEB

Gasketels

Totaal

Bron: Vattenfall, bewerking CE Delft. Het aandeel zonthermie is uit de indicatie gelaten, dit is ongeveer 0,2% van het totaal.

12

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Een nieuwe elektrische boiler van 150 MW kan vanaf 2025 een productie op de Diemenlocatie aanvullen Op de Diemenlocatie is de afgelopen jaren een elektrische boiler van 150 MWth ontwikkeld, welke juist ingezet kan worden op momenten dat zon en wind de elektriciteitsprijzen naar beneden drukken waardoor de STEG wordt afgeschakeld en elektrische boilerwarmte voordelig wordt. De elektrische boiler is naar verwachting begin 2025 gereed. Door snel stijgende nettarieven is de warmte wel fors duurder dan aanvankelijk gedacht.

Het net levert warmte tussen 70 en 90 ˚C aan eindgebruikers, maar voor warmtetransport moeten bronnen in de winter warmte van meer dan 100 ˚C produceren. Het net levert op dit moment warmte aan gebouwen met een temperatuur van 70 of 90 ˚C. De warmte wordt echter centraal opgewekt en moet over lange afstanden worden getransporteerd. De twee belangrijkste zaken in het transporteren van warmte zijn de leidingdiameter en het temperatuurverschil tussen de aanvoer- en retour, hoe groter beide zijn, hoe meer vermogen er getransporteerd kan worden. Op dit moment is het in de winter nodig dat warmte op circa 120 °C geproduceerd wordt zodat er genoeg transportvermogen is om de gebouwen te verwarmen. In de zomer volstaan lagere temperaturen. Duurzame warmtebronnen hebben veelal een lagere productietemperatuur. Het opwaarderen daarvan met een warmtepomp is door de investering in en operationele kosten van de warmtepomp erg kostbaar. Het is dus wenselijk om de productietemperaturen te verlagen. Dit kan door de volgende aanpassingen: 1. Verlaag de warmtevraag met isolatie en verlaag de aanvoertemperatuur. De aanvoertemperatuur in gebouwen kan omlaag worden gebracht, bijvoorbeeld door alle gebouwen terug te brengen naar een 70 ˚C aanvoerregime (grofweg de minimumtemperatuur waarmee ook tapwater kan worden geleverd).

Hiervoor moet een gebouw wel redelijk zijn geïsoleerd en het afgiftesysteem waterzijdig goed zijn ingeregeld hebben. 2. Verbeter de afgifte in gebouwen voor een lagere retourtemperatuur. Als gevolg van betere afgifte/uitkoeling van warmte in gebouwen door het waterzijdig inregelen kan de retourtemperatuur in de transportleiding dalen. Hierdoor stijgt het temperatuurverschil en kan weer meer vermogen door de leidingen worden getransporteerd. In veel gebouwen is het afgiftesysteem nu nog niet goed ingeregeld. 3. Vermeid warmtetransport. Door warmte dichter bij afname te produceren is er minder warmtetransport nodig en kan men in het transportnet uit met lagere productietemperaturen. Het Diemennet is nu ingesteld op centrale warmteproductie op de Diemenlocatie, bij de ontwikkeling van decentrale warmtebronnen die dieper in het net staan opgesteld kunnen potentieel lagere productietemperaturen worden gehanteerd. Warmteproductie dichter bij de gebouwen is alleen mogelijk wanneer er bronnen beschikbaar zijn en er ruimte en draagvlak is deze te ontwikkelen. 4. Vergroot de leidingdiameter. In feite is hiervoor een nieuwe transportleiding nodig, dit achten we voor grote delen van het net niet haalbaar. Nieuwe infrastructuur kan in delen van het net wel een oplossing bieden voor lokale warmtetekorten.

Een kanttekening bij aanpassingen om lagere productietemperaturen mogelijk te maken is dat als de vraag naar warmte door groei van het warmtenet toeneemt, er alsnog veel transportvermogen nodig zal zijn. Hoewel onzeker is het dus goed mogelijk dat er in de toekomst hoge productietemperaturen nodig blijven.

13

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

2.3

Wat verandert er in de toekomst? De warmtevraag stijgt door extra aansluitingen en om deze te leveren is klimaatneutraal productievermogen nodig: voor het totaal van huidige vraag en nieuwe vraag ruim 300 MW aan basis- en middenlast en nog bijna 500 MWth aan pieklastvermogen De vraag naar warmte zal in de toekomst groeien. Hoewel er nog veel onzekerheid is over duurzame warmteoplossingen in wijken, kunnen de gemeenten Amsterdam en Almere tot 2040 nog circa 100.000 WEQ aansluiten bovenop de huidige 140.000. Hierdoor zal er meer bronvermogen nodig zijn. Wij hebben, op basis van een groei van 100.000 WEQ in Tabel 3 een inschatting gedaan van hoeveel opgesteld vermogen er nodig is. Hoewel we in de prognose voorzien dat het aantal aansluitingen fors groeit verwachten we dat de vraag per aansluiting fors daalt door een combinatie van isolatie en klimaatverandering. Het benodigd vermogen verdelen we in drie categorieën: basis-, midden en pieklast. In Tekstkader 2 definiëren we deze begrippen. In de tabel definiëren we het benodigd vermogen per deellast als percentage van de piekvraag. Voor het Diemennet nemen we een basislastvermogen gelijk aan 25% van de piekvraag, een middenlastvermogen gelijk aan 15% van de piekvraag. De overige 60% van het opgesteld vermogen voorziet in de pieklast.

Daar bovenop is extra piekvermogen nodig in geval van extreem koude jaren en als noodvoorziening in geval een bron tijdens een piekmoment uitvalt. Bij deze gekozen verdeling levert de basislast op jaarbasis 70% van de warmte, de middenlast 20% en de pieklast de laatste 10%. Tabel 4 vat dit samen. Tekstkader 2 – Toelichting basis, midden- en pieklastbronnen Basislastwarmtebronnen leveren een constante en stabiele warmteproductie. Deze bronnen hebben vaak een hoog rendement en functioneren technisch en/of bedrijfseconomisch het best wanneer ze continu warmte leveren. Ze zijn in staat om gedurende lange perioden een constante hoeveelheid warmte te leveren en kunnen efficiënt worden ingezet om te voldoen aan de constante warmtevraag van het netwerk. Een basislastbron heeft vaak relatief hoge investeringskosten en relatief lage operationele kosten. Middenlastwarmtebronnen zijn flexibeler inzetbaar dan basislastbronnen. Deze bronnen worden vaak gebruikt om te voorzien in de warmtebehoefte tijdens periodes van verhoogde vraag (bijvoorbeeld de winter). Ten opzichte van basislastbronnen zijn de investeringskosten vaak lager en de operationele kosten vaak hoger. Daarnaast is het mogelijk dat andere factoren bijdragen aan het feit dat een middenlastbron niet continu draait. Dat is bijvoorbeeld het geval bij een wkk en elektrische boiler waar de elektriciteitsmarkt een factor speelt.

Basislastbronnen kunnen veelal ook als middenlastbron worden ingezet, maar deze hebben dan wel relatief hoge kosten, omdat de investering in minder draaiuren moet worden terugverdiend. Pieklastwarmtebronnen zijn bedoeld om te voorzien in de maximale warmtevraag, bijvoorbeeld tijdens koude winterdagen. Deze bronnen zijn ontworpen om kortstondig grote hoeveelheden warmte te produceren en kunnen snel opschalen om aan de piekvraag te voldoen. Piekbronnen zijn vaak ook de back-upvoorziening voor het warmtenet als er geen warmte uit de andere bronnen beschikbaar is, bijvoorbeeld in geval van een storing. Een pieklastbron heeft typisch lage investeringskosten en hoge operationele kosten (voor brandstof). De meest voorkomende pieklastwarmtebron is momenteel een gasketel. Biomassaketels of ketels op hernieuwbaar gas kunnen ook als piekbron worden ingezet. Bron: (CE Delft, 2023d).

14

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Tabel 3 – Verwachte ontwikkeling opgesteld vermogen (MWth) Diemennet Deellast

Huidig

2030

2035

2040

Basislast

150

170

180

200

Middenlast

90

100

110

Pieklast

360 (+ back-up)

300 (+ back-up)

440 (+ back-up)

120 490 (+ back-up2)

Totaal

600

670 (+12%)

740 (+23%)

810 (+35%)

Tabel 4 – Aangenomen verdeling opgesteld vermogen en warmteproductie per jaar per deellast Deellast

Aandeel in opgesteld vermogen

Aandeel in warmteproductie per jaar

Basislast

25%

70%

Middenlast

15%

20%

Pieklast

60%

10%

Totaal

100%

100%

Om in de toekomst de basis- en middenlast klimaatneutraal in de toekomst in te vullen is er voor het Diemennet ruim 300 MWth nodig.

De warmtevraag van aansluitingen verandert door energiebesparing en klimaatverandering De warmtevraag van het net zal veranderen, maar welke kant op en hoeveel is onzeker. Deze onzekerheid zit hem erin dat de warmtevraag samenhangt met veel meerdere ontwikkelingen. Aan de ene kant zal de warmtevolume per aansluiting waarschijnlijk dalen. Dit komt onder andere door middel van betere inregeling, energiebesparing door isolatieen gedragsaanpassingen, klimaatverandering 3 en ook een prijseffect (indien energie voor gebouwgebruikers structureel een grotere kostenpost wordt). Daar staat tegenover dat er in de toekomst waarschijnlijk meer gebouwen worden aangesloten op het Diemennet. Voor alle gemeenten in het afzetgebied geldt dat er forse ambities op het gebied van collectieve warmtevoorzieningen zijn. Open staat nog hoeveel op het Diemennet en hoeveel op nieuwe, lokale netten wordt aangesloten. — Almere: Er wordt gekeken naar het aansluiten van (delen van) bestaande bouw in Almere Buiten (circa 20.000 woningen) en Almere Haven (circa 10.000 woningen), daarnaast is een (lokaal) warmtenet ook een optie voor het nieuw te ontwikkelingen Almere Pampus. — Amsterdam: Conform de transitievisie warmte (TVW) wordt er een forse groei van collectieve warmtevoorzieningen op hogere temperatuur voorzien in de bestaande stad.

— Diemen: Op dit moment voorziet de gemeente geen groei van aansluitingen aan het Diemennet omdat de gemeentelijke focus ligt op ontwikkeling van lokale netten. Er wordt gekeken naar het op een warmtenet aansluiten van circa 10.000 weq. — Ouder-Amstel: De gemeente is bezig met een aantal grote nieuwbouwontwikkelingen (totaal circa 8.500 woningen) waarbij aansluiten op het Diemennet niet de voorkeurs________________________________ 2

3

Het vermogen van de back-up is afhankelijk van operationele overwegingen: het back-up vermogen moet minstens zo groot zijn als de grootste individuele bron in het net, voor het geval dat deze uitvalt. Vattenfall geeft aan in totaal circa 600 MW aan pieklast te voorzien. Het aantal ‘graaddagen’, een maatstaf voor het verschil in binnen- en buitentemperatuur en daarmee de warmtevraag, daalt volgens de KNMI-klimaatscenario’s richting 2040 fors. Afhankelijk van het scenario kan de daling ten opzichte van 2019 5 tot 40% zijn.

15

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

optie is, maar wel wordt afgewogen. Daarnaast is inbreiding rond bestaande leidingen van het Diemennet een mogelijkheid.

Richting 2035 zal de Diemencentrale steeds minder als betaalbare basislast kunnen dienen Naarmate er meer elektriciteit wordt opgewekt met wind en zon zal de Diemencentrale vaker uit de elektriciteitsmarkt worden geduwd en dus minder draaiuren gaan maken. Daarmee zal de basislastrol van de Diemencentrale over de komende jaren kleiner worden. De uitbouw van wind op zee zal het aantal draaiuren van 6.000-7.000 doen terugbrengen tot een paar duizend uur per jaar. Hoewel een deel van de uren met warmtebuffering kunnen worden overbrugd, wordt behoud van de basislastfunctie bij grote terugloop van draaiuren wel steeds uitdagender. De elektrische boiler die op dit moment in ontwikkeling is op de Diemenlocatie heeft een complementair productieprofiel aan de STEG en zal daardoor wel een deel van het productieverlies kunnen opvangen. Hoe snel de productie zal verschuiven is sterk afhankelijk van ontwikkelingen op de elektriciteitsmarkt en rond elektriciteitsinfrastructuur. We sommen de belangrijkste uitgangspunten op voor analyse van benodigde warmtebronnen voor het Diemennet: 1. STEG-warmte komt onder druk te staan door duurzame elektriciteitsopwek waardoor alternatieve basis- en middenlastbronnen vanaf 2030 en zeker richting 2035 noodzakelijk zijn voor een betaalbare en duurzame warmtelevering. 2.

Voorlopig blijft het nodig dat centrale warmtebronnen warmte tot 120 ˚C kunnen produceren in de winter. Decentrale bronnen kunnen mogelijk de aanvoertemperatuur in het gehele transportnet verlagen. Daarnaast kan door verlaging van de retourtemperaturen ook de aanvoertemperatuur van centrale bronnen worden verlaagd. 3. Bij verwachtte groei is er in 2040 meer productievermogen nodig dan dat nu staat opgesteld. Hiervoor dient ruim 300 MW aan nieuw klimaatneutraal vermogen voor basis- en middenlast te worden ontwikkeld. Voor de pieklast dient nog eens 500 MW ontwikkeld te worden.

16

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

3 Inventarisatie warmtebronnen In dit hoofdstuk inventariseren we alternatieve warmtebronnen en beoordelen we of en hoe deze in het net kunnen worden ingezet. Dit dient als beantwoording van de vraag: ‘Welke klimaatneutrale warmtebronnen zijn beschikbaar en waarvoor kunnen deze in het Diemennet worden gebruikt?’.

3.1

Geselecteerde oplossingsrichtingen: Bronnen en infrastructuur Er zijn op basis van de gevoerde interviews elf bronnen geselecteerd en uitgewerkt in dit onderzoek. Sommige bonnen zijn besproken maar niet opgenomen of als onderdeel van andere bronnen meegenomen. Bijvoorbeeld industriële restwarmte is buiten beschouwing gelaten omdat we concluderen dat er binnen het zoekgebied, de omgeving rond het Diemennet, geen significante potentie voor is. Naast de bronnen onderzoeken we ook twee infrastructurele opties die van zichzelf geen bronnen zijn, maar wel een rol kunnen spelen in de warmtevoorziening. In Bijlage A is voor elke optie technische en praktische informatie voor toepassing in het Diemennet uitgewerkt, dit hoofdstuk presenteert de conclusies van deze analyses. De bronnen zijn: — Thermische Energie uit Oppervlaktewater (TEO): Warmte uit oppervlaktewater wordt opgewaardeerd met een warmtepomp. Omdat de temperatuur fluctueert wordt TEO vrijwel altijd gecombineerd met ondergrondse warmteopslag. — Thermische Energie uit Afvalwater (TEA): Warmte in afvalwater bij zuiveringslocaties of in rioolleidingen wordt opgewaardeerd met een warmtepomp. — Zonthermie: Zonnewarmte wordt verzameld met zonnecollectoren. De warmte kan direct worden gebruikt of worden opgeslagen. Opwaardering van de warmte met een warmtepomp is waarschijnlijk nodig.

— Restwarmte datacenters: Servers in datacenters produceren warmte die verder niet nuttig gebruikt wordt, deze kan worden uitgekoppeld. Opwaardering van de warmte met een warmtepomp is nodig. — Geothermie: Vanuit de diepe ondergrond kan aardwarmte worden gewonnen en gebruikt voor de verwarming van gebouwen. Opwaardering van de warmte met een warmtepomp is nodig voor warmtetransport. — Restwarmte elektrolysers: Elektrolysers worden ontwikkeld om van elektriciteit waterstof te produceren. In dit proces komt restwarmte vrij, die met een warmtepomp naar de juiste temperatuur dient te worden gebracht. — Elektrische boiler: Elektriciteit wordt met een verwarmingselement in een watervat direct omgezet naar warmte. — Vaste biomassa: Vaste biomassa kan in nieuwe wkk’s of (hulp)ketels worden verbrand om warmte te produceren. — Groengas: Groengas is biomassa die van samenstelling gelijk is aan aardgas en kan worden ingezet in bestaande of nieuwe wkk’s of (hulp)ketels worden verbrand om warmte te produceren. — Waterstof: Waterstofgas kan op dezelfde manier als aardgas worden gebruikt voor warmteopwekking, oftewel directe verbranding in wkk’s of (hulp)ketels. — Kernenergie: Rest- en aftapwarmte van een nog te ontwikkelen SMR-kerncentrale kan gebruikt worden als warmtebron.

17

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Daarnaast identificeren we ook twee opties die in combinatie met de bronnen een rol kunnen spelen voor het Diemennet: 1. Uitbreiding van warmtetransport uit Westpoort Warmte: In en rond het westelijk havengebied voorzien we meer potentie voor duurzame warmte dan rond de Diemencentrale. Transportleidingen naar het Diemennet kunnen een duurzame warmtevoorziening op de lange termijn verzekeren. 2. Grootschalige thermische opslag: Warmte die in periodes van lage vraag overvloedig beschikbaar is wordt op middelhoge of hoge temperatuur opgeslagen. Hierin zijn verschillende technieken mogelijk, wij beperken ons tot varianten voor opslag in de ondergrond.

3.2

Welke bronnen kunnen waarvoor worden gebruikt? In Tabel 5 karakteriseren we de verschillende oplossingsrichtingen voor het Diemennet. Dit doen we op basis van de geschiktheid als basis-, midden- en pieklast en het technisch beschikbaar potentieel. De inschatting voor welke deellast bronnen geschikt zijn volgt uit een afweging van beschikbaarheid door het jaar heen, investeringskosten en productiekosten. De potentieelinschatting drukken we zo goed als mogelijk uit in het productievermogen (in MWth) wat naar verwachting gerealiseerd kan worden voor het Diemennet. Let op: Deze potentieelinschatting is nog geen beoordeling op haalbaarheid, dit doen we in volgende deelhoofdstukken. De samenvatting bevat een andere beoordeling. Tabel 5 – Geschiktheid in deellast en technisch potentieel bronnen Diemennet

Bron

Geschikt voor

TEO

Basislast

Middenlast

Opslag nodig

Opslag nodig

Potentieel Diemennet (MWth) Pieklast Theoretisch ruim beschikbaar, economische en praktische beperkingen. Tussen 12 en 27 MW op basis van drie RWZIlocaties.

TEA Zonthermie

Opslag nodig

Afhankelijk van ruimte, circa 3 MW per 10 ha.

Opslag nodig

Restwarmte datacenters

Circa 100 MW bestaand vermogen in nabijheid, meer vermogen via nieuwbouw of transportleiding beschikbaar.

Geothermie

Regio Amsterdam-Zuidoost: nog onzeker maar voorlopige inschatting van 4-6 doubletten, ~55 MW (20-90 MW). Mogelijk potentie voor extra doubletten. Almere: onbekend, mogelijk tot enkele tientallen MW.

Restwarmte elektrolyser

Opslag nodig

Elektrische boiler

Hoge kosten

Afhankelijk van elektrolyseprojecten, waarschijnlijk beperkt initiatieven direct rond Diemennet.

Opslag nodig

Hoge kosten

Vaste biomassa

18

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Tot 150 MWth in ontwikkeling. Meer is technisch mogelijk, economische afweging. Goede combinatie met wkk. Praktisch onbeperkte potentie in MW, economische en maatschappelijke afweging hoeveel te realiseren. Geen last van congestie.

Bron

Geschikt voor Basislast

Middenlast

Potentieel Diemennet (MWth) Pieklast

Groengas

Hoge kosten

Praktisch onbeperkt, economische en maatschappelijke afweging hoeveel te realiseren.

Waterstof

Hoge kosten

Praktisch onbeperkt, economische en maatschappelijke afweging hoeveel te realiseren. Technisch gezien kan een nieuwe SMR afhankelijk van het formaat aan totale basisen middenlast behoefte voldoen.

Kernenergie Infrastructuur

Tot 60 MWth reeds beschikbaar. Een nieuwe leiding kan bijv. 150-200 MWth ontsluiten, hiervoor dienen mogelijk nieuwe bronnen te worden ontwikkeld

Transportleiding Westpoort Warmte Grootschalige thermische opslag Aangenomen behoefte productievermogen in 2040

Onbekend.

200 MWth

120 MWth

490 MWth

Over het algemeen zien we dat er genoeg technische mogelijkheden zijn om de verschillende deellasten te vullen. Gezien dat de potentie per bron in de meeste gevallen minder is dan de behoefte in 2040, is waarschijnlijk een mix van warmtebronnen nodig. Een mix van verschillende bronnen achten wij ook verstandig voor de leveringszekerheid van de warmtelevering en het voorkomen van te grote blootstelling aan het succes van een enkele techniek. De volgende paragrafen bespreken apart de invullingsopties voor de basis-, middenen pieklast. Daarbij vergelijken we op hoofdlijnen de onderlinge kosten en toepasbaarheid en benoemen we relevante aandachtspunten. Daarna geven we aan welke bronnen we meer en welke we als minder kansrijk zien voor het warmtenet. Deze afweging is niet alleen gebaseerd op vermogens en kosten, maar ook op verschillende praktische overwegingen zoals die zijn uitgewerkt in de bijlagen.

Inschatting van kosten De financiële evaluatie van basis-, midden en pieklastbronnen zijn gebaseerd op de basisbedragen in het eindadvies voor de Stimuleringsregeling Duurzame Energieproductie en Klimaattransitie (SDE++-regeling) 2023 van het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL) (PBL, 2023a). Deze benadering heeft als voordeel dat de kosten op basis van recente marktinformatie en met een consistente methodiek tot stand zijn gekomen. Desalniettemin constateren we dat de SDE-getallen een structurele onderschatting geven van investeringsen warmtekosten van bronnen voor het Diemennet. De belangrijkste redenen hiervoor zijn: — PBL schat projectkosten voor de SDE laag in om competitieve projecten te belonen en oversubsidiëring te voorkomen. De kosten voor een referentieproject zijn bepaald met behulp van marktinformatie, maar gaan uit van ‘best-of-class’-projecten om het risico op oversubsidiëring te beperken. — SDE-categorieën zijn voor een aantal toepassingen niet dekkend en/of toereikend. De totstandkoming van categorieën in de SDE opzet is reactief: pas als voldoende marktpartijen aangeven en onderbouwen dat bestaande categorieën niet toereikend zijn voor duurzame energieproductieplannen worden aanpassingen aan de regeling overwogen.

19

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Onder andere de volgende zaken vormen een uitdaging voor duurzame warmte in het Diemennet: • Warmtepompprojecten kennen een prestatie-eis in de vorm van een minimale COP van 3,0 voor het hele systeem, inclusief alle pompen. Met een COP van 3 kun je warmtebronnen grofweg met 60 tot 70 ˚C opwaarderen (zie warmtepomp bijlage). Toepassingen die een grotere opwaardering vereisen zijn op dit moment niet subsidiabel. • Projecten met industriële warmtepompen gaan uit van de investeringskosten voor een warmtepomp die maximaal tot 70 à 80 ˚C warmte kan leveren. Warmtepompen die hogere temperaturen produceren zijn aanzienlijk duurder, maar de regeling houdt niet rekening met de hogere investeringskosten. • Geothermie in Amsterdam of Almere heeft mogelijk een lagere opbrengst per doublet dan gemiddeld in Nederland. Hierdoor zouden de investeringskosten per MW hoger zijn. De SDE houdt voor geothermie geen rekening met dit soort verschillen. • Sommige warmtebronnen hebben voor inzet in een warmtenet ook warmteopslag nodig. De SDE houdt hier niet voor alle mogelijke bronnen rekening mee in de projectkosten. • Het aantal vollasturen waar duurzame warmteprojecten vanuit gaan is niet altijd in lijn met hoe een warmtebron in basis-, midden- of pieklast in een warmtenet zou worden ingezet. In sommige gevallen is een bron daarom niet subsidiabel bij de benodigde inzet.

Omdat de SDE-kosten dus niet een volledig beeld geven van de bronkosten hebben we een aantal aanpassingen gedaan. Specifiek voor plaatsing van een hoge(re) temperatuur (> 100 ˚C) warmtepomp en seizoensopslag bij zonthermie en TEO hebben we de investeringskosten uit de SDE++ naar boven bijgesteld op basis van bedragen in de bijlagen. De opgenomen investerings- en warmtekosten zijn puur indicatief en zijn gespecificeerd naar de situatie van het Diemennet. Ze dienen vooral onderling vergeleken te worden, en kunnen

Opties voor de basislast Op termijn verwachten we dat er circa 180 MW aan klimaatneutraal basislastvermogen moet worden gerealiseerd. Tabel 6 bevat een overzicht van zeven warmtebronnen en infrastructuur die hierbij een rol kan spelen. Met uitzondering van warmte uit een elektrische boiler en kerncentrale moeten alle mogelijke basislastbronnen worden opgewaardeerd met een warmtepomp. Tabel 6 – Overzicht basislastbronnen voor het Diemennet Bron

Investering

Warmtekosten

Aandachtspunten

3.100 €/kW

40 €/GJ

Lage en fluctuerende temperatuur, opslag in ondergrond en elektrische opwaardering nodig. Schaalbaarheid (aantal installaties, warmtepompen en ruimte ondergrond).

2.000 €/kW

30 €/GJ

Lage temperatuur, elektrische opwaardering nodig.

2.600 €/kW

30 €/GJ

Groot ruimtebeslag, opslag in ondergrond en elektrische opwaardering nodig. Beperkt aantal productie-uren met mismatch warmtevraag.

TEO

TEA

Zonthermie

20

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Bron

Investering

Warmtekosten

Aandachtspunten

1.600 €/kW

25 €/GJ

Lage (bestaand) tot midden (nieuw) temperatuur. Elektrische opwaardering nodig. Eigenaren nu vaak niet bereid leveringsgaranties te bieden.

2.600 €/kW

35 €/GJ

Beschikbaarheid onzeker, financiële risico’s boringen, beperkte opwaardering warmte nodig.

1.900 €/kW

25 €/GJ

Elektrolyserprojecten nog niet in zicht rond Diemennet. Productie-uren op basis van elektriciteitsprijs. Voor basislast warmtebuffer nodig.

350 €/kW

35 €/GJ

Beperkte productie-uren op basis van elektriciteitsprijs. Om operationele redenen warmtebuffer nodig. Door lage efficiëntie grote vermogensvraag en daarmee blootstelling aan hoge nettarieven.

1.000 €/kW

25 €/GJ

Herkomst biomassa bepaalt duurzaamheid, lokale emissies en (kort cyclische) CO2-uitstoot.

6.000 €/kW (onzeker)

? €/GJ

Zeer hoge investeringskosten, lange realisatietermijn. Techniek nog niet marktrijp.

1.250 €/kW transportvermogen

Bronkosten plus meerkosten tot 10 €/GJ

Uitdagend tracé en ontwikkeling van nieuwe warmtebronnen (in westelijk havengebied) blijft noodzakelijk.

Restwarmte datacenters

Geothermie

Restwarmte elektrolyser

Elektrische boiler

Vaste biomassa

Kernenergie (SMR) Infrastructuur Transportleiding Westpoort Warmte

Geothermie, datacenter restwarmte, TEA of eventueel een transportleiding zijn de meest kansrijke basislastopties voor het Diemennet Geothermie komt op relatief hoge temperatuur uit de grond. Hoewel de warmte voor het Diemennet alsnog opgewaardeerd zou moeten worden met een warmtepomp kan dit op efficiëntere wijze dan lageretemperatuurbronnen. De belangrijkste beperking voor geothermie is de onzekerheid over het potentieel in de ondergrond en het vinden van bovengrondse locaties. Datacenter restwarmte is een stabiele bron van warmte. Afhankelijk van of het bestaande of nieuwe datacenters betreft is er meer of minder opwaardering met een warmtepomp nodig. Rond het Diemennet is in theorie veel datacenterwarmte te ontsluiten. Wel zijn er nog uitdagingen in het garanderen van warmtelevering door datacenterexploitanten. Moderne datacenters met restwarmte van hogere temperatuur verdienen de voorkeur aangezien deze warmte efficiënter op te waarderen is voor het Diemennet en een minder grote netaansluiting vergen voor de warmtepomp. TEA is op drie RWZI’s die in de buurt van het Diemennet liggen beschikbaar. De warmte moet worden opgewaardeerd met een warmtepomp. Hoewel er veel opwaardering nodig is en het potentieel in absolute zin beperkt, verwachten we dat TEA een stabiele warmtebron is die relatief eenvoudig uitgekoppeld kan worden omdat RWZI’s in handen zijn van waterschappen.

21

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Een grote transportleiding naar Westpoort Warmte zou warmte uit de AEB beschikbaar maken voor het Diemennet zolang deze warmte blijft leveren. Bovendien voorzien we in het westelijk havengebied meer potentie voor duurzame warmtebronnen, bijvoorbeeld industriële warmte, datacenter restwarmte, grootschalige TEA en elektrolyser-warmte. Wel zou de aanleg van een nieuwe transportleiding een kostbaar project zijn. Het tracé waar we naar hebben gekeken is 19 km lang en loopt door het IJ.

TEO, zonthermie, elektrolyser restwarmte, kernenergie, vaste biomassa en elektrische boilerwarmte zijn om diverse redenen minder kansrijke basislastbronnen voor het Diemennet TEO is meer geschikt als warmtebron voor een kleinschalig warmtenet en kan hooguit lokaal opgesteld een rol van betekenis spelen. Onder andere door de lage brontemperatuur is een warmtepomp nodig die de bron opwaardeert, door temperatuurfluctuaties in het jaar is ook warmteopslag over het seizoen noodzakelijk. Per uitkoppellocatie kan slechts beperkt vermogen worden opgesteld, dus om betekenisvolle vermogens te realiseren zullen veel locaties moeten worden ontwikkeld. Zonthermie kent een zeer beperkt aantal vollasturen en kan daarom alleen in combinatie met seizoenswarmteopslag als basislast dienen. Daarnaast is voor de zonnecollectoren veel ruimte nodig, welke schaars is in de omgeving van het Diemennet. Omdat elektrolysers op basis van de elektriciteitsprijzen waterstof produceren verloopt het productieprofiel grillig over het jaar heen. Om de restwarmte als basislast te benutten is dus warmteopslag nodig. We schatten op dit moment in dat als er rond Amsterdam en Almere waterstofproductie plaats zal vinden, dit zal gebeuren in het westelijk havengebied. Dit, omdat dit dichter bij toekomstige duurzame elektriciteitsproductie op zee ligt waardoor er minder transportuitdagingen zijn.

Dit maakt dat elektrolyser restwarmte niet onmogelijk is voor het Diemennet, maar wel minder waarschijnlijk. Een SMR-kerncentrale zou in theorie als centrale productiebron invulling kunnen geven aan de warmtebehoeften van het Diemennet. Een aantal aspecten maken echter dat we dit geen kansrijke optie achten. Ten eerste is de ontwikkeltijd van (traditionele) kerncentrales in Europa vaak lang en is er daardoor een groot risico dat een kerncentrale te laat gereed is om de STEG te vervangen. Hoewel gehoopt wordt dat dit voor SMR’s sneller zou kunnen is de technologie nog niet marktrijp en is de ontwikkeltijd ook voor deze type centrales een aandachtspunt. Ten tweede zijn de investeringskosten van kerncentrales zeer hoog. Met genoeg politieke en maatschappelijke ondersteuning kunnen zulke investeringen worden gerealiseerd, echter is de status van kernenergie voor velen controversieel. Het ontwikkelen van een nieuwe kerncentrale dicht bij Amsterdam en Almere lijkt ons daarom niet waarschijnlijk.

22

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Vaste biomassa is qua kosten en regelbaarheid een geschikte basislastbron, maar het maatschappelijk draagvlak omwille van onder andere lokale milieueffecten en herkomst is beperkt. Een elektrische boiler kan als basislast dienen, echter zullen de warmtekosten hierdoor zeer hoog worden omdat zowel de elektriciteitskosten als de kosten voor een vaste netaansluiting hoog gaan zijn. Omwille van betaalbaarheid heeft het ontwikkelen van goedkopere basislastbronnen daarom de voorkeur.

Opties voor de middenlast We schatten dat er in 2040 circa 110 MW aan middenlastvermogen nodig is. In Tabel 7 staat een overzicht van mogelijke bronnen. De investerings- en warmtekosten kunnen verschillen van dezelfde bronnen bij inzet in basis- of pieklast, bijvoorbeeld doordat er extra investeringen nodig zijn of omdat bij inzet in middenlast men een lager aantal vollasturen draait waardoor de marginale kosten hoger zijn. Tabel 7 – Overzicht middenlastbronnen voor het Diemennet Bron

Investering

Warmteko sten

Aandachtspunten

3.100 €/kW

50 €/GJ

Lage en fluctuerende temperatuur, opslag in ondergrond en elektrische opwaardering nodig. Schaalbaarheid uitdagend (aantal installaties, warmtepompen en ruimte ondergrond).

2.000 €/kW

35 €/GJ

Lage temperatuur, elektrische opwaardering nodig.

2.600 €/kW

40 €/GJ

Groot ruimtebeslag, opslag in ondergrond en elektrische opwaardering nodig. Beperkt aantal productie-uren met mismatch warmtevraag.

1.700 €/kW

35 €/GJ

Lage (bestaand) tot midden (nieuw) temperatuur. Elektrische opwaardering nodig. Eigenaren nu vaak niet bereid leveringsgaranties te bieden.

1.900 €/kW

40 €/GJ

Elektrolyserprojecten nog niet in zicht rond Diemennet. Productie-uren op basis van elektriciteitsprijs.

350 €/kW

25 €/GJ

Beperkte productie-uren op basis van elektriciteitsprijs. Om operationele redenen warmtebuffer nodig. Hoge nettarieven en vermogensvraag.

1.000 €/kW

25 €/GJ

Herkomst biomassa bepaalt duurzaamheid, lokale emissies en (kort cyclische) CO2-uitstoot.

500 €/kW

?4 €/GJ

Prijs en beschikbaarheid, (kort cyclische) CO2-uitstoot.

500 €/kW

? €/GJ

Prijs, infrastructuur, en beschikbaarheid.

6.000 €/kW

? €/GJ

Hoge investeringskosten, lange realisatietermijn. Techniek nog niet marktrijp.

TEO

TEA

Zonthermie

Restwarmte datacenters Restwarmte elektrolyser Elektrische boiler

Vaste biomassa Groengas Waterstof Kernenergie (SMR)

________________________________ 4

23

De toekomstige prijs van groengas en (groene) waterstof achten we te onzeker om een relatieve kostenschatting voor te doen.

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Bron

Investering

Warmteko sten

Aandachtspunten

Transportleiding Westpoort Warmte

1.250 €/kW transportvermogen

Meerkoste n tot 10 €/GJ

Uitdagend tracé en ontwikkeling van nieuwe warmtebronnen (in westelijk havengebied) blijft noodzakelijk.

Grootschalige thermische opslag

1.500 €/kW productievermogen opslag

Meerkoste n tot 10 €/GJ

Maakt het mogelijk basislastbronnen voor middenlast in te zetten. Beperkt toegepast in Nederland, potentie sterk afhankelijk van ondergrond. Kosten en effect ondergrond onzeker.

Infrastructuur

TEO, zonthermie en kernenergie zijn om dezelfde redenen bij de basislast geen geschikte middenlastbronnen. Basisbronnen als datacenter restwarmte, TEA en een transportleiding zouden tevens een rol kunnen spelen in de middenlast. Ook kan de combinatie van een STEG op waterstof, elektrische boiler en opslag op de Diemenlocatie gebruikt worden om de middenlast bedienen. Elektrolyserestwarmte, biomassa, groengas of waterstof kunnen indien nodig allen de middenlast aanvullen, maar bij al deze opties zijn kanttekeningen te plaatsen. Voor gebruik van restwarmte van een elektrolyser moet er nog wel eerst een elektrolyser ontwikkeld worden. Hiertoe zien we geen concrete plannen en we verwachten dat elekrolysercapaciteit vooral in het westelijk havengebied komt te staan, daar zijn ook al concrete plannen voor. Daarbij is het aantal draaiuren van de elektrolyser gebaseerd op de elektriciteitsprijs wat voor het warmtenet een operationele uitdaging vormt. Er zou in ieder geval een grote warmtebuffer nodig zijn om de warmte goed te benutten. Elektrische boilerwarmte zal vanaf 2025 op de Diemensite beschikbaar zijn. Net als bij de elektrolyser is dit in combinatie met een grote warmtebuffer. Door gestegen nettarieven is de elektrische boilerwarmte voorlopig relatief duur. Desalniettemin kan het een rol spelen.

Voor flexibele eenheden zoals de elektrische boiler is het waarschijnlijk binnenkort mogelijk flexibele contracten af te sluiten voor een netaansluiting met lagere kosten. Omdat elektrische boiler vooral draaien bij lage elektriciteitsprijzen en de STEG vooral aanstaat bij hoge elektriciteitsprijzen, is de combinatie van die twee, zeker wanneer aangevuld met een buffer, een mogelijk interessante combinatie voor middenlast. Een biomassaketel was het oorspronkelijke plan van Vattenfall. Biomassaverbranding kan tegen voorspelbare prijzen op momenten dat het operationeel nodig is. Echter blijkt dat er weinig maatschappelijk draagvlak is voor deze warmtebron. Groengas is nu nog zeer beperkt beschikbaar maar zal op termijn een alternatief zijn voor aardgas. Groengas zal waarschijnlijk een relatief dure middenlastbron zijn. Waterstof is op dit moment beschikbaar afkomstig uit fossiele bronnen, op termijn zal vooral groene waterstof beschikbaar zijn. We verwachten dat waterstof net als groengas een dure bron zal zijn voor de middenlast. Een uitzondering hierop is aftapwarmte uit de STEG als deze worden omgebouwd naar waterstof. Biomassa zou technisch bezien een voor de hand liggende middenlastbron zijn. Voor de middenlast voorzien we overdimensionering van basislastbronnen zoals datacenter restwarmte, waar nodig in combinatie met thermische opslag.

Overdimensionering van geothermie achten we te duur. Daarnaast kan de middenlast worden aangevuld met elektrische boilerwarmte in combinatie met STEG-warmte en opslag. Verdere aanvulling met klimaatneutrale moleculen (groengas, waterstof) is een optie, maar kostbaar.

24

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Opties voor de pieklast Pieklastbronnen staan typisch decentraal opgesteld in hulpwarmtecentrales. In het Diemennet staan nu gasketels als piekvoorziening, deze hebben een vermogen van (een veelvoud van) 30 MW5. In 2040 zal meer dan 400 MW aan klimaatneutraal piekvermogen nodig zijn, plus back-upvoorzieningen. Deze piekvoorzieningen staan niet vaak aan, en produceren maar een beperkt aandeel van de jaarlijkse warmtelevering, maar zijn wel belangrijk voor de leveringszekerheid bij lage buitentemperaturen. In Tabel 8 staat een overzicht van mogelijke pieklastbronnen. De toekomstige warmtekosten voor deze warmtebronnen zijn erg onzeker en dienen vooral onderling vergeleken te worden. Tabel 8 – Overzicht pieklastbronnen voor het Diemennet Bron

Investering

Warmtekosten

350 €/kW

45 €/GJ

Eventueel is overdimensionering en warmtebuffering nodig. Hoge nettarieven en vermogensvraag.

1.000 €/kW

25 €/GJ

Herkomst biomassa bepaalt duurzaamheid, lokale milieueffecten en (kort cyclische) CO2-uitstoot.

500 €/kW

?6 €/GJ

Prijs en beschikbaarheid, (kort cyclische) CO2-uitstoot.

500 €/kW

? €/GJ

Prijs, infrastructuur, en beschikbaarheid.

Elektrische boiler Vaste biomassa Groengas Waterstof

Aandachtspunten

Het piekvermogen kan om diverse manieren klimaatneutraal worden ingevuld, maar we zien op de kortere termijn nog geen aanleiding om hier al scherpe keuzes in te maken. Piekvoorzieningen kunnen met waterstof, groengas of met biomassa worden ingevuld.

Elektrische pieklast kan ook, maar lijkt door de hoge netbelasting vanuit systeemperspectief minder aantrekkelijk. Piekvoorzieningen hebben relatief lage vaste investeringskosten en hoge operationele kosten. Op dit moment is het nog relatief onzeker hoe de prijzen voor waterstof en groengas zich gaan ontwikkelen. Omdat de warmte uit de huidige piekbronnen (gasketels) in het Diemennet niet acuut onder druk staan en de realisatietermijn voor nieuwe piekvoorzieningen korter is dan voor basis- en middenlastbronnen is het daarom te vroeg om hier al een voorkeursbron voor aan te wijzen. Hoewel het te realiseren vermogen twee keer meer is dan het basis- en middenlastvermogen is deze opgave toch kleiner omdat piekvoorzieningen lagere investeringskosten hebben, veel minder uren draaien en dus ook veel minder warmte produceren op jaarbasis. Daarnaast kunnen bestaande piekketels op aardgas ook op groengas bedreven worden zonder aanpassingen en kunnen deze ketels ook met beperkte aanpassingen geschikt gemaakt worden voor waterstof.

________________________________ 5

Een hulpwarmtecentrale in het Diemennet heeft nu dus een gasketel met een vermogen van 30, 60 of

6

bijvoorbeeld 90 MW. De toekomstige prijs van groengas en (groene) waterstof achten we te onzeker om een relatieve kostenschatting voor te doen.