Bijlage 2 Klimaatneutrale warmtebronnen voor het Diemennet - CE Delft 2024

25

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

4 Ontwikkeling van nieuwe warmtebronnen In dit hoofdstuk schetsen we welke knelpunten we voorzien in het ontwikkelen van nieuwe warmtebronnen. Vervolgens beschrijven we een strategische visie waarin we richting geven in de mogelijke opties en wat daarvoor op hooflijnen van belang is. Dit dient als beantwoording van de vraag: ‘Wat is er nodig om alternatieve klimaatneutrale warmtebronnen in het Diemennet te realiseren?’.

4.1

Knelpunten in het realiseren van bronnen De warmtevoorziening van het Diemennet ondergaat de komende vijftien jaar een grote verduurzamingstransitie. Zoals de stilgelegde ontwikkeling van de biomassaketel op de Diemenlocatie demonstreert, bestaan er reële risico’s dat bronnen niet worden gerealiseerd zoals gepland. In de interviews die gevoerd zijn voor dit onderzoek zijn een aantal knelpunten geïdentificeerd die we in deze paragraaf onder de aandacht brengen.

Procesknelpunten In het ontwikkelproces van nieuwe warmtebronnen spelen draagvlak en risico rond technische, economische en bestuurlijke aspecten een rol. Als deze knelpunten niet worden geadresseerd dreigt het stuklopen van ontwikkelprocessen en/of het stilvallen van initiatiefneming.

Duurzaamheid Vanuit betrokken partijen en de maatschappij bestaan verschillende ideeën over welke warmtebronnen een rol kunnen spelen in een duurzaam energiesysteem. Het is van belang dat er een breed gedragen consensus ontstaat en dat betrokken partijen hierover keuzes maken en zich voor langere tijd committeren. De gestokte ontwikkeling van de biomassacentrale laat zien wat er gebeurt wanneer deze consensus en commitment er onvoldoende is.

Betaalbaarheid Het is in het belang van de maatschappij dat energie betaalbaar is. Hoewel we kunnen duiden hoe duur warmteopties voor het Diemennet zijn, kunnen er nauwelijks garanties worden geboden voor de prijs van warmte van de ene of andere bron over tien of vijftien jaar. Aan elke bron zit een prijsrisico wat beperkt is te overzien, net zo goed als er onzekerheid bestaat over de toekomstige prijs van aardgas en elektriciteit voor warmtepompen. Partijen moeten dit risico accepteren willen ze het Diemennet verduurzamen. Verder is over de tarifering van (duurzame) warmte is op dit moment nog onzekerheid omdat wetsvoorstel ‘Wet collectieve warmte’ (Wcw) al lange tijd voor ligt, maar nog altijd niet is aangenomen.

26

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Beperkte ervaring klimaatneutrale technieken Een aantal technieken zijn nog volop in ontwikkeling, duurzame energiedragers zijn nog beperkt beschikbaar. Bijvoorbeeld voor grootschalige thermische opslag is het effect op de ondergrond nog beperkt bekend. Hoewel ook veel duurzame technieken zich de afgelopen jaren bewezen hebben, zijn ze, vergeleken met conventionele fossiele technieken, relatief onvolwassen en dat brengt risico’s met zich mee. Dit risico kan draagvlak ondermijnen waardoor ontwikkelprocessen niet worden doorgezet.

Garanties voor leveringszekerheid Met name bij restwarmtebronnen wordt bijvoorbeeld in het geval van TEA of datacenters de warmte van een derde partij gebruikt. Deze partijen zijn wel bereid warmte aan te bieden, maar niet altijd bereid dat voor langere tijd te garanderen omdat er een risico bestaat dat de bron over een aantal jaar niet meer dezelfde hoeveelheid warmte kan leveren. Als deze garantie niet kan worden gegeven stijgt het investeringsrisico voor een restwarmtebron aanzienlijk.

Ondersteuning met subsidies en regelingen Nederland kent verschillende subsidies en regelingen om het ontwikkelen van duurzame energie te ondersteunen. Zoals eerder aangekaart zijn regelingen zoals de SDE niet altijd beschikbaar of afdoende voor een investering in een duurzame warmtebron voor het Diemennet.

Milieueisen Voor het ontwikkelen van warmtebronnen bestaan verschillende vergunnings-technische milieubeschermingen. Denk daarbij aan het beperken van effecten op drinkwaterwinning, eisen aan koudemiddelen of het tegengaan van uitstoot van stikstof of fijnstof. Nieuwe warmtebronnen moeten binnen deze kaders ontwikkeld worden. Tegelijkertijd zijn er de laatste jaren meerdere vergunningen vernietigd omdat in het proces onvoldoende stil is gestaan bij, of omgegaan met, milieueisen. Dit kan het ontwikkelproces doen stokken.

Technische knelpunten Naast procesknelpunten zijn er ook een aantal technische knelpunten waarmee rekening dient te worden gehouden in het ontwikkelen van nieuwe warmtebronnen.

Netcapaciteit Doordat er steeds meer van het elektriciteitsnet wordt gevraagd is het op dit moment niet mogelijk om elektrisch transportvermogen te contracteren. Voor de meeste potentiële basis- en middenlastbronnen is dit vermogen noodzakelijk, immers de temperatuur moet worden verhoogd met elektriciteit. Liander voorziet dat er pas rond 2029 meer netcapaciteit beschikbaar komt in regio Almere en in 2033 voor regio Amsterdam-Zuidoost.

Beschikbare ruimte in boven- en ondergrond Regio’s Amsterdam en Almere zijn dichtbebouwd en dichtbevolkt, bovendien heeft open ruimte vaak een beschermde status. Het ontwikkelen van nieuwe bronnen op nieuwe locaties is daarmee uitdagend en vaak kostbaar. Ruimte kan ook beperkend werken voor het uitkoppelen van bestaande bronnen. Vaak is er ruimte voor een warmtepomp nodig, het kan

27

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

uitdagend zijn om deze ruimte in of rond de bron te vinden. Ruimtegebrek geldt verder ook in de ondergrond, bijvoorbeeld in boringvrije zones vanwege waterwinning.

Locatie warmtebron in het net Het Diemennet beslaat van oost naar west een lengte van meer dan 30 km. Warmtetransport over zo’n afstand is kostbaar en doorgaans alleen mogelijk als de warmte een hoge temperatuur heeft, omdat daar een kleinere leidingdiameter nodig is. Veel van de potentiële basis- en middenlastbronnen hebben een relatief klein vermogen en een vaste locatie, zoals de afvalwaterzuiveringsinstallatie in Almere. De in te zetten decentrale bronnen moeten daarom zo gekozen worden dat deze zo veel mogelijk voldoen aan de lokale warmtevraag. Een warmtenet heeft hydraulische beperkingen, niet alle warmte kan van elk punt naar een ander punt gestuurd worden. Deze decentralisatie ten opzichte van de huidige situatie vergt mogelijk warmtenet-aanpassingen. De benodigde coördinatie en afhankelijkheden in de tijd maakt bronontwikkeling en operatie van het gehele warmtenet complexer.

Uitvoeringscapaciteit Voor het realiseren van een warmtebron is van verschillende kanten capaciteit nodig. De exploitant dient onderzoek te doen en een businesscase te ontwikkelen, ontwerpen te maken, subsidie- en vergunningsaanvragen doen, bevoegde autoriteiten moeten die aanvragen evalueren en er zijn mensen nodig voor de uitvoering. Er bestaat een risico dat er op plekken in deze keten te weinig ervaren personeel beschikbaar is. Hierdoor kunnen projecten uitlopen en kosten oplopen.

4.2

Pijlers ontwikkeling bronnen Diemennet De regio heeft diverse mogelijkheden om toekomstige warmtenetten van warmte te voorzien. Aan de hand van voorgaande analyses ontvouwt zich een strategie voor de inzet van warmtebronnen om het Diemennet te verduurzamen. Hierbij onderscheiden we de volgende vier pijlers:

4.2.1 Pijler ombouw van Diemencentrale naar waterstof Op de Diemenlocatie staan al warmte producerende assets: de STEG en de elektrische boiler in aanbouw. Indien de STEG wordt omgebouwd naar waterstof kan deze, ook op lange termijn, in combinatie met de elektrische boiler een rol blijven spelen in de warmtevoorziening. De productieprofielen van de installaties zijn in zekere zin complementair: elektrische boilers staan vooral aan bij lage elektriciteitsprijzen en de waterstof-STEG zal met de hoge marginale productiekosten alleen aanstaan wanneer de elektriciteitsprijzen hoog zijn. De combinatie van de twee, in combinatie met een warmtebuffer, is een optie voor de middenlast. De waterstofombouw is hiervoor op termijn cruciaal. Om dit te kunnen bewerkstelligen is toegang tot waterstof en een sluitende businesscase nodig.

4.2.2 Pijler transport westelijk havengebied In en rond het westelijk havengebied van Amsterdam is in de vorm van de AEB nog warmte op hoge temperatuur beschikbaar. Daarnaast is er in het gebied industriële restwarmte op midden temperatuur. Verder is er in dit gebied ook veel meer potentie voor bijvoorbeeld warmte uit afvalwater en elektrolyse restwarmte dan direct rond het Diemennet. Deze warmte zou via een nieuwe transportleiding kunnen ingevoed worden in het Diemennet. Dit warmtetransport ontsluit veel warmte, maar vereist een uitdagende en kostbare infrastructuuruitbreiding waar momenteel ook geen subsidiemogelijkheden vanuit het Rijk

28

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

voor bestaan. De HT-restwarmte uit het westelijke havengebied zou theoretisch via een nieuwe transportleiding door het IJ ter hoogte van de Diemencentrale kunnen worden gebracht. Nieuwe leidingen over noord zijn minder praktisch omdat de bestaande leidingen beperkt vermogen kunnen transporteren. De bestaande verbinding over zuid, de South Connection, zou wel een grotere rol kunnen krijgen, zeker wanneer de leidingcapaciteit zou worden vergroot met een nieuwe transportleiding.

4.2.3 Pijler geothermie voor basislast Geothermie levert relatief hogetemperatuurwarmte. De warmte is jaarrond beschikbaar en kan daardoor een aanzienlijk deel van de warmtelevering op zich nemen. Daarom beschouwen we de geothermiepijler als een belangrijke pijler voor de basislast. Wel kent geothermie hogere investeringskosten en een hogere warmteprijs dan bronnen zoals datacenter restwarmte en TEA doordat zowel boring als warmtepomp nodig zijn. De ingeschatte potentie van geothermie is kleiner dan de totale warmtebehoefte dus zullen andere bronnen nodig blijven. Geothermie bevindt zich op dit moment in onderzoeksfase. EBN geeft aan optimistisch te zijn over potentie in de regio rond de Amstelland onderzoeksboring, maar helemaal zeker is dat nog niet. Indien de onderzoeksresultaten van de onderzoeksboring en verder seismisch onderzoek succesvol blijken, kan begonnen worden met verdere exploratie en ontwikkelen van geothermiedoubletten. Daarnaast kan verder onderzoek in de bodemstructuur rond zuidoost uitwijzen dat er nog meer potentie is. Ten slotte is er in Almere nog veel onduidelijkheid over de potentie van geothermie. Een onderzoeksboring is hier nodig om meer duidelijkheid te krijgen zodat ook dat deel van het afzetgebied met geothermie kan worden voorzien.

Het financieren van een dergelijke onderzoeksboring vormt nu een belemmering omdat de financiële risico’s groot zijn. Daarnaast is ook voor geothermie een elektriciteitsaansluiting met transportvermogen nodig, wat momenteel een grote uitdaging vormt in de regio.

4.2.4 Pijler decentrale lagetemperatuurbronnen met warmtepomp Andere potentiële basis- en middenlast bronnen hebben overwegend een lagere temperatuur en zullen met een warmtepomp dus nog meer moeten worden opgewaardeerd. Dat gaat gepaard met grotere hoeveelheden elektriciteit, en dus is hiervoor meer netcapaciteit nodig. De potentie van lagetemperatuurrestwarmte uit verschillende soorten warmtebronnen zoals datacenters en TEA kunnen technisch gezien de volledige warmtebehoefte voor basis- en middenlast invullen in de regio. Restwarmtebronnen met hogere temperatuur, zoals datacenters met nieuwe koeltechnieken, verdienen de voorkeur omdat er minder elektriciteit nodig is om de warmte op te waarderen waardoor ook een kleinere elektriciteitsaansluiting volstaat. Dat betekent ook dat de kosten voor de eindgebruiker lager zijn. Net als bij geothermie kunnen deze bronnen zowel centraal opgesteld staan (zoals op de Diemen locatie) als decentraal in het net. Verder dan de vier pijlers heeft de regio ook andere mogelijkheden die momenteel als minder kansrijk zijn aangeduid of minder toekomstbestending zijn. Andere technieken zoals nucleaire warmte of ultradiepe geothermie zijn duur of nog (te) experimenteel en onzeker.

Elektrolyser restwarmte rond het Diemennet zou een goede bron kunnen zijn, maar we zien door beperkingen op het elektriciteitsnet de ontwikkeling van een elektrolyser hier voorlopig niet van de grond komen.

29

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Tekstkader 3 - Warmteopslag is geen warmtebron, maar draagt wel bij aan de warmtebroncapaciteit Door inzet van (seizoens)warmteopslag kunnen beschikbare bronnen beter worden benut. Door toevoeging van de opslag kan de bron meer uren, en op de uren dat deze het meest nodig is, nuttige warmte leveren. Zo kunnen overschotten van warmte uit de zomer met gebruik van seizoensopslag bijdragen aan de warmtelevering in de winter. Op basis van de technisch beschikbare bronnen voor het Diemennet voorzien we niet dat warmteopslag een vereiste is. Wel kan het uit een kostenoptimalisatie blijken dat seizoensopslag het waard is. Kortetermijnopslag, warmtebuffering, wordt nu al toegepast bij de Diemencentrale en zal in de toekomst een rol blijven spelen. Bijvoorbeeld zodat gebruik kan worden gemaakt van momenten met lage elektriciteitsprijzen.

Figuur 4 – Pijlers bronontwikkeling Diemennet

Nu

2030

2040

Ombouw Diemencentrale naar waterstof

Alleen bij ombouw van de STEG kan deze i.c.m. de e-boiler en warmtebuffering een klimaatneutrale rol blijven spelen.

Verkenning ombouw

Ombouw STEG In gebruik name e-boiler

Transport uit westelijk havengebied Verkenning haalbaarheid Er kan nu gestart worden met het verkennen van de mogelijkheid van geothermie.

De realisatie van de transportleiding bepaalt of de warmte ook ontsloten kan worden.

Aanleg transportleiding

Geothermie als basislast Ontwikkeling

Als geothermie kansrijk blijkt kunnen extra doubletten ontwikkeld worden.

Als centrale warmteproductie geen optie is, is grootschalige uitkoppeling van elektrische warmte nodig.

Decentrale warmtepompbronnen Lokaal kan al gekeken worden naar kleinschalige toepassing.

Ontwikkeling

Overige bronnen

De overige warmtebronnen kunnen zorgen voor uitbreiding, vervanging of back-up van de bestaande bronnen.

De komende decennia komen meer bronnen beschikbaar die nu nog niet in te zetten zijn, zoals grootschalige thermische opslag of ultradiepe/ondiepe geothermie. Deze kennen echter nog veel onzekerheid.

De voorgenoemde strategie richt zich voornamelijk op de basislast tot middenlast warmtevoorziening. Deze bronnen nemen het grootste volume van de warmte voor hun rekening en vormen op korte termijn ook het grootste knelpunt bij de warmtevoorziening in het Diemennet. Biomassa, groengas, waterstof en eventueel elektrische boilerwarmte zijn potentiële bronnen voor de pieklast, maar de keuzes die hierin op termijn gemaakt moeten worden zijn nauwelijks afhankelijk van de keuzes voor basis- en middenlast.

30

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

5 Conclusies en aanbevelingen De hoofdvraag van dit onderzoek was ‘Welke klimaatneutrale warmtebronnen zijn haalbaar voor het Diemennet?’. Deze vraag is beantwoord in de uitwerking van drie deelvragen.

5.1

Hoe verandert de warmtevraag en -productie van het Diemennet in de toekomst? De centrale warmteproductie door de Diemencentrale zal de komende jaren afnemen en duurder worden door ontwikkelingen op de elektriciteitsmarkt en klimaatbeleid. Tegelijkertijd hebben omliggende gemeenten ambities om veel gebouwen van het gas af te halen en aan te sluiten op een warmtenet. Er ligt hierdoor een grote opgave, met name om te voorzien aan de basis- en middenlast van het warmtenet. We verwachten dat er op termijn ruim 300 MW klimaatneutraal basis- en middenlastvermogen nodig is. Een groot deel hiervan zal in de winter op temperaturen van 100 tot 120 °C geproduceerd moeten kunnen worden. Aanbevelingen op vraag en productie: — Isoleer, regel afgiftesystemen in en breng daarmee de aanvoer- en retourtemperatuur in gebouwen omlaag. Hierdoor is er minder duurzame warmte nodig. Voor het verlagen van de temperatuur die de bronnen moeten maken is de retourtemperatuur van woningen in veel gevallen belangrijker dan de benodigde aanvoertemperatuur van woningen. Deze retourtemperatuur verdient dus speciale aandacht. — Communiceer structureel visie en verwachtingen ten aanzien van aansluitingen op het Diemennet. Zowel gemeentes als Vattenfall hebben baat bij een beeld van hoeveel warmte er wanneer nodig gaat zijn.

5.2

Welke klimaatneutrale warmtebronnen zijn beschikbaar en waarvoor kunnen deze in het Diemennet worden gebruikt? In deze studie zijn elf bronnen en twee infrastructuren onderzocht, te weten: — thermische energie uit oppervlaktewater; — thermische energie uit afvalwater; — zonthermie; — restwarmte datacenters ; — geothermie; — restwarmte elektrolysers; — elektrische boiler; — vaste biomassa; — groengas; — waterstof; — kernenergie; — transportleiding Westpoort Warmte; — grootschalige thermische opslag. Uit de inventarisatie blijkt dat er in theorie voldoende klimaatneutraal productievermogen tijdig ontwikkeld kan worden om te voldoen aan de toekomstige behoefte.

31

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Over de invulling van verschillende deellasten concluderen we de volgende zaken: — Basislast: Tenzij een nieuwe transportleiding naar Westpoort Warmte hoogwaardige restwarmte ontsluit, zullen meerdere basislastbronnen elektrisch moeten worden opgewaardeerd met een warmtepomp. Dit is nodig omdat brontemperaturen over het algemeen te laag zijn om na transport en distributie in de wijk de benodigde temperaturen bij gebouwgebruikers te behalen. De bronnen met een relatief hogere temperatuur en stabielere beschikbaarheid door het jaar heen, zoals geothermie en datacenterrestwarmte, hebben de voorkeur. Voor restwarmte van elektrolysers en kernenergie voorzien we geen concreet potentieel rond het Diemennet. — Middenlast: Basislastbronnen kunnen over het algemeen worden ingezet in de middenlast tegen hogere kosten door overdimensionering of door gebruik van grootschalige thermische seizoensopslag. Een elektrische boiler (zoals op dit moment in aanbouw) in combinatie met warmte uit de STEG op waterstof en warmtebuffering kan een goede aanvulling zijn voor middenlast. Verbranding van moleculen (biomassa, groengas, waterstof) kan hierin ook een rol spelen maar waterstof en groengas zijn voorlopig kostbaar en beperkt beschikbaar. Biomassa is op dit moment wel beschikbaar, maar kent zorgen rondom oorsprong en duurzaamheid en is naar verwachting op termijn steeds minder beschikbaar.

— Pieklast: Biomassa, groengas, waterstof en (in mindere mate) elektrische boilerwarmte zijn pieklastopties. De komende jaren hoeven vanuit leveringszekerheidsperspectief nog geen keuzes gemaakt te worden voor de invulling van de pieklast. Daarnaast levert de pieklast een relatief klein deel van de totale warmtevraag. Over de beschikbaarheid en kosten van de vier bronnen is nu nog relatief veel onzekerheid waardoor het beter is om nu te focussen op de basis- en middenlast. Tabel 9 vat de totaalbeoordelingen samen. Tabel 9 - Beoordeling geschiktheid van bronnen en infrastructuur voor het Diemennet. 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)

32

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

5.3

Wat is er nodig om alternatieve klimaatneutrale warmtebronnen in het Diemennet te realiseren? Hoewel er in theorie meerdere opties zijn kennen de warmteoplossingen algemene en bronspecifieke uitdagingen die overkomen moeten worden. We identificeerden de volgende proces-gerelateerde knelpunten die een effect hebben op draagvlak en (investerings)risico: — duurzaamheid; — betaalbaarheid; — beperkte ervaring klimaatneutrale technieken; — garanties voor leveringszekerheid; — ondersteuning met subsidies en regelingen; — milieueisen. Daarnaast spelen de volgende technische knelpunten voor de toepassing van bronnen: — netcapaciteit; — beschikbare ruimte; — locatie warmtebron in het net; — uitvoeringscapaciteit. Dit alles maakt dat het ontwikkelen van nieuwe, klimaatneutrale warmtebronnen in elk geval uitdagend zal zijn. Toch zijn de meeste knelpunten te overkomen met voldoende coördinatie en commitment van betrokken partijen. Andere, hardere knelpunten, zoals het gebrek aan netcapaciteit, dwingen tot het formuleren van een strategie die hiermee rekening houdt. Hiertoe doen wij een aanzet in de vorm van vier pijlers. Deze pijlers vormen kansrijke ontwikkelingsrichtingen waarop geconcentreerd kan worden. Twee pijlers richten zich op centrale warmteproductie, de andere twee op decentrale productie: 1. Ombouw van Diemencentrale naar waterstof.

De STEG op de Diemenlocatie zal de komende jaren in deze configuratie nog met aardgas centrale warmte produceren voor het net. De STEG kan op termijn worden omgebouwd naar waterstof en in combinatie met de elektrische boiler en warmtebuffers worden opgesteld. Een businesscase-analyse waarbij wordt gekeken naar de rol van de STEG in het elektriciteitssysteem en de benodigde aanleg van infrastructuur dient uit te wijzen of dit op de langere termijn een optie blijkt. 2. Transport uit westelijk havengebied. Een technisch-economische haalbaarheidsanalyse van deze optie dient zo spoedig mogelijk uit te wijzen of het uitkoppelen van de in het westelijk havengebied beschikbare warmtebronnen concurrerend zou zijn met de andere opties zoals datacenters, geothermie en afvalwater in het Diemennet. 3. Geothermie als basislast. Additioneel potentieonderzoek is op verschillende locaties nodig en we verwachten niet dat op termijn de gehele basislast met geothermie kan worden voorzien. Desalniettemin concluderen we dat geothermie een geschikte doch relatief kostbare kandidaat is voor duurzame basislastwarmte voor het Diemennet. 4. Decentrale lagetemperatuurbronnen met warmtepomp zoals datacenter en TEA. Naast geothermie is de kans reëel dat er aanvullende decentrale bronnen nodig zijn

33

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

voor de basis- en middenlast. Hiervoor zijn voornamelijk lagetemperatuurbronnen beschikbaar die met tot wel 80 ˚C moeten worden opgewaardeerd om in het transportnet in de winter te kunnen gebruiken. De bronnen in deze categorie met een hogere restwarmtetemperatuur hebben over het algemeen de voorkeur boven bronnen met een lagere temperatuur. Er is voldoende potentieel voor in de omgeving van het Diemennet in de vorm van onder andere datacenters en thermische energie uit afvalwater. Tabel 10 – Beoordeling pijlers Diemennet op risico’s voorzieningszekerheid, kosten en doorlooptijd Warmteproductie

Pijler

Leveringszekerheid

Kosten

Doorlooptijd

Centraal

Waterstof-STEG, elektrische boiler en buffer op Diemenlocatie

Laag risico, installaties bestaan voor een groot deel al.

Beperkt als piek- of middenlast maar zeer hoog als hiermee basislast wordt geleverd.

Zeer beperkt, totdat centrale wordt omgebouwd beschikbaar als aardgas-STEG.

Transport uit westelijk havengebied

Risico is afhankelijk van toekomst AEB en restwarmte in het westelijk havengebied.

Meerprijs voor transport vanuit west. Warmtekosten afhankelijk van bronnen daar.

Ontwikkeling duurt waarschijnlijk acht tot tien jaar, in die periode moeten ook nieuwe warmtebronnen in west worden ontwikkeld.

Geothermie in de basislast

Beperkt risico indien voldoende potentie in bodem.

Kosten liggen hoog maar risico’s op fluctuaties zijn beperkt.

Hoog risico, bronnen ontwikkelen duurt vijf tot tien jaar maar daarvoor moeten tussenresultaten positief uitvallen. Netcongestie is voorlopig beperkend.

Decentrale LTbronnen met warmtepomp

Hoge leveringszekerheid bij TEA, bij datacenters onzekerheid over leveringsgaranties

Kosten liggen hoog, maar lager dan bij geothermie, risico’s op fluctuaties zijn beperkt.

Hoog risico, bronnen ontwikkelen duurt zes tot acht jaar. Netcongestie is voorlopig beperkend.

Decentraal

Het is noodzakelijk dat er wordt gewerkt aan nieuwe klimaatneutrale bronnen, echter is het op dit moment niet aan te bevelen om volop in te zetten op één specifieke pijler. Het is juist nodig om op alle pijlers onzekerheden, wat betreft potentie en kosten, beter in kaart te brengen er ervaring op te doen met nieuwe warmtebronnen.

34

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

We bevelen daarom de volgende vervolgstappen aan: 1. Doe nader onderzoek en indien mogelijk, ontwikkel een geothermiebron rond onderzoeksboring Amstelland. Voorwaarde is dat de resultaten van de onderzoeksboring voldoende positief zijn. Aandachtspunten zijn dat de warmte moet worden opgewaardeerd met een hogetemperatuurwarmtepomp, de kosten hiervan zijn hoog en netcapaciteit is niet beschikbaar tot 2030-2032. 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 welke andere bronnen te ontwikkelen. Uitdaging hierbij is hoe een eerste geothermieboring te financieren aangezien de financiële risico’s hiervan groot zijn en momenteel niet af te dekken zijn met bestaande beleidsinstrumenten. 3. Onderzoek bronbeschikbaarheid en transportmogelijkheden vanuit Westpoort Warmte. Door betrokken partijen is onderzoek gedaan naar bronbeschikbaarheid voor het Westpoort Warmtenet, het is nog onduidelijk in hoeverre bronnen ook voor het Diemennet beschikbaar zouden zijn. Op dit moment kan er via de South Connection een redelijk vermogen worden uitgekoppeld. Een nieuw tracé zou veel meer warmte kunnen ontsluiten maar vergt een grote investering. 4. Start met ontwikkeling van decentrale bronnen.

Bijvoorbeeld een TEA of een datacenter, waarbij er sterke voorkeur is voor een datacenter met restwarmte van een hogere temperatuur. De kans is zeer groot dat er meerdere warmtepomp warmtebronnen nodig gaan zijn. Netcapaciteit vormt tot 2033 waarschijnlijk een beperking, ook voor geothermie. Tot capaciteit beschikbaar is kan een tijdelijke flexibele elektriciteitsaansluiting of lokale voorziening worden overwogen. 5. Onderzoek de mogelijke rol van de Diemenlocatie door combinatie van de elektriciteitscentrale op waterstof, elektrische boiler en opslag. Vattenfall wil de elektriciteitscentrale op Diemen naar waterstof ombouwen. De combinatie met de elektrische boiler en een warmtebuffer kan een aanvulling zijn op basislastbronnen als geothermie of warmtepompen. 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.

35

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Literatuurlijst Agora Industry. (2022). Power-2-Heat: Gas savings and emissions reduction in industry. Arpagaus, C. F. B. M. U. J. S. S. S. B. (2018). High temperature heat pumps: Market overview, state of the art, research status, refrigerants, and application potentials. Energy, 152, 985-1010. Atriensis. (2021). ACM duidt positie netbeheerder bij warmtenetten. Atriensis. Retrieved 18 november from https://www.atriensis.nl/nieuwsbericht-projecten/acm-duidtpositie-netbeheerder-bij-warmtenetten Bernal, D. C., Muñoz, E., Manente, G., Sciacovelli, A., Ameli, H., & Gallego-Schmid, A. (2021). Environmental Assessment of Latent Heat Thermal Energy Storage Technology System with Phase Change Material for Domestic Heating Applications. Sustainability, 13(20). Carlier, P., Fluchere, J., Giraud, B., & Poizat, F. (2008). Quelle esperance de vie pour les reacteurs EDF? CBS. (2023). Kritieke materialen in de Nederlandse toeleveringsketen. CBS. Retrieved 15-01 from https://www.cbs.nl/nl-nl/longread/rapportages/2023/kritieke-materialen-inde-nederlandse-toeleveringsketen?onepage=true#c-1--Inleiding CE Delft. (2018). Nationaal potentieel van aquathermie : Analyse en review van de mogelijkheden. CE Delft. (2020). Verkennend onderzoek zonthermie Zuid-Holland. CE Delft. (2021). Potentieel zonthermie RES-regio Rivierenland. CE Delft. (2022). Update kengetallen warmtenetten Vesta MAIS. CE Delft.

(2023a). Afnameverplichting groene waterstof. CE Delft. (2023b). Factsheet Warmte. Achtergrondinformatie per warmtebron. Versie november 2023. CE Delft. (2023c). Power-to-Heat en warmteopslag in warmtenetten. Businesscase, potentieel en rol in energiesysteem. CE Delft. (2023d). Verduurzaming bronnen voor warmtenetten - Opgave, onrendabele top en knelpunten richting 2030. CE Delft, & Pondera. (2023). Integrale Effectenanalyse - Programma Energiehoofdstructuur 2023 - Ontwikkeling energiehoofdinfrastructuur 2030-2050. CE Delft, & TNO. (2022). 50% green hydrogen for Dutch industry: Analysis of consequences draft RED3. CE Delft, & TNO. (2023). Afnameverplichting groene waterstof. Danish Energy Agency. (2022). Technology Data. Generation of Electricity and District Heating. July 2022 update. De Laborderie, A., Puech, C., Adra, N., Blanc, I., Beloin-Saint-Pierre, D., Padey, P., Payet, J., Sie, M., & Jacquin, P. (2011). Environmental Impacts of Solar Thermal Systems with Life Cycle Assessment World Renewable Energy Congress, Linköping, Sweden. https://minesparis-psl.hal.science/hal-00668172/ DNVGL. (2020). Haalbaarheid waterstof in bijstookketels voor warmtenetten. Dutch Data Center Association. (2023). State of the Dutch Data Centers. DWA installatie- en energieadvies. (2011). Rendementsverbetering WKO. EBN, & IF Technology. (2023).

Hoge Temperatuur Opslag van warmte, Stand der techniek en bodempotentie, RES Rotterdam Den Haag & omgeving Leiden. Energy Technologies Institute. (2016). System Requirements For Alternative Nuclear Technologies (Phase 3). Gemeente Diemen, Gemeente Almere, Gemeente Amsterdam, Gemeente Weesp, Gemeente Gooise Meren, Provincie Noord Holland, & Vattenfall. (2019). Convenant verduurzaming stadsverwarmingscentrale Diemen. Bestuur Gooise meren.

36

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

https://bestuur.gooisemeren.nl/fileadmin/news_import/1501018_Bijlage_bij_RM__Convenant_Stadsverwarmingscentrale_Diemen.pdf Godschalk, B. (2022, 19-2-2024). HTO en MTO: business case verbeteraar in de warmtetransitie. IF Technology. https://iftechnology.nl/kennisbank/hto-en-mtobusiness-case-verbeteraar-in-de-warmtetransitie/ H2O Waternetwerk. (2022). Rioolwaterzuivering Utrecht krijgt grootste warmtepomp van Nederland. H2O Waternetwerk. Retrieved 16-02 from https://www.h2owaternetwerk.nl/h2o-actueel/rioolwaterzuivering-utrecht-krijgtgrootste-warmtepomp-vannederland#:~:text=Op%20het%20terrein%20van%20rioolwaterzuivering,grootste%20w armtepomp%20van%20Nederland%20gebouwd. Hamm, V., Maragna, C., Maurel, C., Klein, S., Nardini, I., Hahn, F., Vangkilde-Pedersen, T., Gauthier, G., Godschalk, B., Oerlemans, P., Rey, C., Bloemendal, M., Beernink, S., Allaerts, K., Tómasdóttir, S., Gunnarsson, G., El-Alfy, A., Guglielmetti, L., De Oliveira Fliho, F., . . . Azores, U. o. t. (2021). Synthesis of demonstrators and case studies - Best practice guidelines for UTES development. HyCC. (2024). H₂era, Amsterdam. HyCC. https://www.hycc.com/en/projects/h2era HyCC. (n.d.). H2ermes project. H2ermes. https://h2ermes.nl/project/ IEA-ETSAP., & IRENA. (2015). Solar Heating and Cooling for Residential Applications : Technology Brief. IF Technology. (2017). Smart polder Merwedekanaalzone Utrecht.

IF Technology. (2023). Hoge Temperatuur Opslag van warmte. Stand der techniek en bodempotentie RES Rotterdam Den Haag & omgeving Leiden. KPMG. (2021). Marktconsultatie kernenergie. Liander. (lopend). Tarieven Grootzakelijk. Liander. https://www.liander.nl/grootzakelijk/tarieven Lipka, M., & Rajewski, A. (2020). Regress in nuclear district heating. The need for rethinking cogeneration. Progress in Nuclear Energy, 130(103518). Nationaal Programma RES. (2023a). Factsheet Warmte. Nationaal Programma RES. (2023b). Factsheet Warmte - Achtergrondinformatie per warmtebron. NEA. (2016). Uranium 2016: Resources, Production and Demand. Netbeheer Nederland. (2023a). De financiële impact van de energietransitie voor netbeheerders. Geactualiseerde prognose 2030. Netbeheer Nederland. (2023b). Position paper Alternatieve Transportrechten. Netbeheer Nederland. https://www.netbeheernederland.nl/_upload/RadFiles/New/Documents/Position%2 0paper%20Alternatieve%20Transportrechten%20v1.0%20-%20augustus%202023.pdf Netwerk Aquathermie. (2023). Aquathermal Energy in Europe. NPLW. (2021). Duurzaamheid van bestaande warmtenetten. Omroep Flevoland. (2023). VVD NOP wil onderzoek naar kleine kernreactor in de gemeente. Omroep Flevoland. https://www.omroepflevoland.nl/nieuws/334675/vvd-nop-wilonderzoek-naar-kleine-kernreactor-in-de-gemeente PBL. (2022). Eindadvies basisbedragen SDE++ 2022. PBL. (2023a).

Eindadvies basisbedragen SDE++ 2023. PBL. (2023b). OT-model Eindadvies basisbedragen SDE++ 2023 (Excelbestand). PBL. https://www.pbl.nl/sites/default/files/downloads/pbl-2023-ot-model-sde-plusplus-2023-4815_1.xlsx Pieper, H., Ommen, T., Buhler, F., Paaske, B. L., Elmegaard, B., & Markussen, W. B. (2018). Allocation of investment costs for large-scale heat pumps supplying district heating. Energy Procedia, 147, 358-367. Provincie Flevoland. (2023). Toekomst voor het nieuwe land.

37

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Rolls-Royce. (2024). Our technology. GDA Rolls Royce. Retrieved 07-02 from https://gda.rolls-royce-smr.com/our-technology RVO. (2022). Duurzaamheidsrapportage 2022. RVO. (2023). Beleid zonne-energie. Rijksdienst voor Ondernemend Nederland. Retrieved 2002 from https://www.rvo.nl/onderwerpen/zonne-energie/beleid#zonneladder RVO. (ongoing). Warmteatlas. Rijksdienst voor Ondernemend Nederland. https://rvo.b3p.nl/viewer/app/Warmteatlas/v2 Syntraal. (2021). Thermische Energie uit Afvalwater. Talang, R. P. N., Sirivithayapakorn, S., & Polruang, S. (2022). Life cycle impact assessment and life cycle cost assessment for centralized and decentralized wastewater treatment plants in Thailand. Scientific Reports, 12(14540). TenneT. (2023). TenneT verwacht verdere stijging transporttarieven in 2024. TenneT. https://www.tennet.eu/nl/nieuws/tennet-verwacht-verdere-stijgingtransporttarieven-2024 Turkenburg, W. (2024). De energietransitie: huidige uitzicht op nieuwe kerncentrales (groot en klein) in Nederland. n.b. Retrieved 19-02 from https://www.linkedin.com/posts/wim-turkenburg-3539b8a8_huidige-uitzicht-opnieuwe-kerncentrales-ugcPost-7164590707943403520-LNr/?utm_source=share&utm_medium=member_ios Vattenfall. (2023, 30-11-2023). Deep-dive Diemennet t.b.v. onderzoek klimaatneutrale warmtebronnen CE Delft [Interview]. Niet gepubliceerd. VIVET. (2023).

Dataset: Beschikbare capaciteit elektriciteitsnet. In: Pdok.

38

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

A Oplossingsrichtingen Deze bijlage bevat nadere omschrijving en analyse van individuele oplossingsrichtingen. Voor elke oplossingsrichting is een techniekbeschrijving en een verkennende haalbaarheidsanalyse gedaan voor het Diemennet. De techniekbeschrijving omvat de werking, kosten, toekomstbestendigheid en aandachtspunten in de realisatie. In de haalbaarheidsanalyse beschrijven we technisch potentieel, de benodigde stappen om de bron te ontwikkelen en doen we een inschatting van de rol die de bron in het Diemennet kan spelen.

A.1

Thermische energie uit afvalwater Bij aquathermie wordt thermische energie gewonnen uit water. Het water heeft hierbij temperatuurniveaus tussen 5˚en 25 ˚C en is daarmee een zeer lage temperatuur (ZLT) warmtebron. De drie belangrijkste vormen van aquathermie zijn thermische energie uit afvalwater (TEA), thermische energie uit oppervlaktewater (TEO), thermische energie uit drinkwater (TED). Omdat uit eerdere studies is gebleken dat in Nederland de potentie van TED vele malen kleiner is dan die van TEA en TEO (CE Delft, 2018), gaat dit rapport alleen in op de eerste twee technieken. Deze bijlage beschrijft de potentie van TEA als bron voor het Diemennet. Bijlage A.2 doet hetzelfde voor TEO.

A.1.1 Techniekbeschrijving Hoe werkt TEA in een warmtenet? Onder TEA verstaan we warmtewinning uit afvalwater met behulp van een warmtewisselaar en het opwaarderen van de warmte met een warmtepomp naar de juiste aanvoertemperatuur (Syntraal, 2021). In Nederland kunnen TEA-installaties afvalwater afkomstig uit woningen, persleidingen, rioolgemalen en rioolwaterzuiveringsinstallaties (RWZI’s) voor de winning van warmte gebruiken (CE Delft, 2018). In deze studie focussen we ons op centrale terugwinning van warmte uit het effluent, het gezuiverde afvalwater, van RWZI’s. Een TEA-installatie bestaat uit: — eventueel een waterbuffer realiseren; — eventueel een (grootschalige) thermische opslag creëren; — onttrekkingsinstallatie warmte effluent afvalwater; — pompinstallatie en warmtewisselaar; — centrale warmtepomp; — aansluiting op het warmtedistributienet. Afhankelijk van de toegepaste zuiveringstechniek in de RWZI, kan het debiet van het effluent wel sterk door de week variëren. Om thermische energie uit afvalwater constant beschikbaar te maken, kan er bij sommige RWZI’s een waterbuffer nodig zijn.

39

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

De temperatuur van het effluent is echter wel seizoensgebonden. In de zomer is de temperatuur beduidend hoger dan de wintertemperatuur. Door het jaar heen fluctueert de temperatuur tussen de 12 en 24 ˚C (PBL, 2023a). TEA als warmtebron kan worden ingezet in de voorziening van de basislast vanwege de constante beschikbaarheid van afvalwater en de daaraan gelieerde hoge aantal vollasturen van 6.000 (PBL, 2023a). Warmtepompen in een TEA-installatie zijn in principe regelbaar en kunnen aan- en uitgezet worden om de vraag te volgen, maar dit heeft een negatief effect op de prestaties en levensduur van de warmtepompen en is daarom economisch minder aantrekkelijk.

Wat zijn de kosten van thermische energie uit afvalwater? Tabel 11 toont alle kosten die gekoppeld zijn aan een TEA-installatie. Alle bedragen in de tabel zijn gebaseerd op een installatie van 1 MW die 6.000 vollasturen per jaar draait en het water opwaardeert tot 70 ˚C. Hierdoor wordt er geen rekening gehouden met eventuele schaalvoordelen die optreden bij grotere TEA-installaties met vermogens die ver boven 1 MW liggen. Tabel 11 – Vaste en variabele kosten voor een TEA-installatie van 1 MW (PBL, 2023a) Parameter

Eenheid

Waarde

Investeringskosten (CAPEX)

€/kW

1.338

€/kW/jaar

28

Variabele O&M-kosten (OPEX)

€/kWh

0,0419

Warmteprijs 2023

€/GJ

22

Vaste O&M-kosten

Een belangrijke kanttekening bij bovenstaande tabel, is dat het water voor warmtelevering aan het Diemennet in de winter opgewaardeerd moet worden tot 100-110 ˚C en niet tot 70 ˚C. Hierdoor zullen zowel de investeringskosten, de variabele O&M-kosten als de warmteprijs ongeveer 50% hoger uitvallen. Daarnaast resulteert het invoeden van warmte met een hogere temperatuur op het transportnet tot een lagere COP (van ~2,5). Hierdoor wordt niet meer aan de huidige minimale COP-eis voldaan om in aanmerking te komen voor een SDE++-subsidie. De investeringskosten bestaan uit de kosten voor een onttrekkingsinstallatie, een pompinstallatie, warmtewisselaar en een centrale warmtepomp, maar niet uit de kosten die nodig zijn voor een distributienet en een afgiftesysteem voor eindverbruikers. De vaste O&M-kosten omvatten de kosten voor het onderhouden en monitoren van het systeem en kosten en de aansluiting van het systeem op het elektriciteitsnet, met name voor de warmtepomp. De variabele kosten bestaan voornamelijk uit de kosten voor het elektriciteitsverbruik van het pompsysteem en de warmtepomp (PBL, 2023a).

40

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Hoe toekomstbestendig is thermische energie uit afvalwater? Beschikbaarheid Het Diemennet is omringd door meerdere grote bevolkingskernen welke stabiele waterzuiveringsvraag met zich mee brengen. Door de vele aanwezige huishoudens is afvalwater volop beschikbaar en de bijbehorende afvalwaterinfrastructuur zal hiervoor noodzakelijk blijven. Het overgrote deel van de rioolwaterzuivering in Amsterdam vindt plaats in het westelijk havengebied. In de buurt van het Diemennet is de beschikbare potentie aan RZWI-restwarmte relatief klein.

Levensduur De economische levensduur van een warmtepomp, het belangrijkste onderdeel van een TEA-installatie, bedraagt 12 jaar (PBL, 2022). De technische levensduur van warmtepompen wordt op 25 jaar geraamd (Danish Energy Agency, 2022). De economische levensduur van een RWZI wordt op 30 jaar ingeschat (Talang et al., 2022).

Beperkte netcapaciteit beschikbaar Ontwikkelingen in elektrificatie van het energiesysteem zijn de afgelopen jaren sneller gegaan dan wat de netwerken kunnen faciliteren, waardoor er op veel plekken in Nederland sprake is van netcongestie. Het aansluiten van warmtepompen voor TEA-installaties vereist dat er geen afnamecongestie op het middensspanningsnet aanwezig is. Bijlage C licht het probleem van netcongestie in de omgeving van het Diemennet verder toe.

Groot risico op stijging van de elektriciteitsprijs en nettarieven. De grootste variabele kosten van een TEA-installatie zijn afkomstig van de elektriciteit die nodig is voor het opwaarderen van de watertemperatuur met een warmtepomp. Deze behoefte aan elektriciteit neemt een prijsrisico met zich mee. Daarnaast zijn tarieven van netbeheerders voor aansluitingen de afgelopen jaren sterk gestegen (zie Bijlage D voor meer achtergrondinformatie over deze ontwikkeling). Deze ontwikkeling zet de businesscase voor elektrificatie onder druk. Omdat veel van de potentiële klimaatneutrale warmtebronnen opwaardering naar een hogere temperatuur nodig hebben is het nodig deze ontwikkeling richting 2030 en daarna mee te nemen in de potentie-inschatting.

Dalende investeringskosten De investeringskosten van een TEA-installatie bestaan voor meer dan de helft uit de aanschafkosten van de warmtepomp (Pieper et al., 2018). Er is op dit moment één warmtepomp in Nederland die op deze schaal wordt gebruikt om warmte aan een warmtenet te leveren, hoewel er ook gewerkt wordt aan warmtopwaardering bij geothermie in Delft en door HVC in Lelystad (H2O Waternetwerk, 2022). Omdat deze (HT-)warmtepompen nog niet breed toegepast worden, zullen de kosten van deze techniek naar verwachting in de komende jaren dalen.

41

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Verdere aandachtspunten van thermische energie uit afvalwater Momenteel is Eneco bezig met de constructie van een TEA-installatie op het terrein van rioolwaterzuivering Utrecht die met behulp van een warmtepomp met een thermisch vermogen van 27 MWth ongeveer 20.000 woningen in Utrecht en Nieuwegein van warmte gaat voorzien (H2O Waternetwerk, 2022). In andere landen kent TEA-installaties al een langere geschiedenis. Zo levert een TEA-installatie in Oslo al sinds 1989 warmte aan Noorse huishoudens (Netwerk Aquathermie, 2023).

A.1.2 Haalbaarheid TEA Diemennet Waar en hoeveel thermische energie uit afvalwater kan worden gerealiseerd Tabel 12 bevat zes RWZI’s die zich in de buurt van het Diemennet en Westpoort Warmte bevinden. De RWZI’s uit Almere, Amstelveen en Weesp zijn in de buurt van het Diemennet gevestigd. Figuur 5 toont de locaties van deze drie RWZI’s die door middel van een TEAinstallatie direct warmte zouden kunnen gaan leveren aan het Diemennet. De Westpoort RWZI’s en de RWZI’s in Zwanenburg en Zaandam-Oost liggen verder weg van het Diemennet, maar nabij het Westpoort Warmtenet. Deze RWZI’s zouden indirect via de Transportleiding Westpoort Warmte kunnen leveren aan het Westpoortnet. Deze transportleiding wordt verder toegelicht in Bijlage A.6. Het is echter de vraag of deze drie RWZI’s het Diemennet van warmte zullen gaan voorzien, omdat er meer partijen in de restwarmte geïnteresseerd zijn. Zo zijn er ook initiatieven in Haarlemmermeer en Zaandam die aanspraak maken op de restwarmte van de RWZI’s om de gebouwde omgeving in hun gemeenten te verduurzamen. Daarnaast kan de restwarmte van RWZI’s ook gebruikt worden voor nieuwe lokale warmtenetten die lagetemperatuurwarmte aan nieuwbouwwijken kunnen leveren. Tabel 12 - Overzicht van RWZI’s in de regio (Diemennet en Westpoort Warmte) Locatie RWZI

Thermisch vermogen (MWth)

Afstand tot warmtenet

Almere

6,2 – 14,4

1.000 - 1.500 m

Amstelveen

4,2 – 9,7

1.000 - 1.500 m

Weesp

1,3 – 3,0

600 – 800 m

Subtotaal Diemennet

42

12 – 27

-

West & Westpoort

39,8 - 92,6

1.000 – 1500 m

Zwanenburg

7,3 – 16,9

~6.000 m

Zaandam-Oost

2,9 – 4,6

1.200 - 2.400 m

Subtotaal Westpoort Warmte

50 – 114

-

Totaal

62 - 141

-

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Figuur 5 – De locaties van de drie RWZI’s in de buurt van het Diemennet

Bron: Warmteatlas (RVO, ongoing).

Past het ruimtebeslag van de techniek binnen de beschikbare ruimte op de locaties? In een TEA-installatie neemt de warmtepomp het grootste gedeelte van het ruimtebeslag voor zijn rekening. De benodigde oppervlakte voor een warmtepomp bedraagt 20-50 m2/MWth (CE Delft, 2023c). Afhankelijk van het thermisch vermogen van de RWZI en de TEA-installatie zal de warmtepomp een oppervlakte van 20-400 m2 beslaan. We schatten in dat dit uitdagend, maar mogelijk zou moeten kunnen zijn op de afvalwaterzuiveringslocaties.

Is de benodigde (capaciteit) infrastructuur aanwezig of kan deze aangelegd worden? Voor de integratie van TEA-installaties in het Diemenwarmtenet moeten er warmteleidingen worden aangelegd tussen de installaties en het Diemennet. De afstand tussen de RWZI’s en het Diemennet bedraagt steeds 1.500 meter of minder (zie Tabel 12). Voor de meeste denkbare tracés zullen civiele bouwwerken met kunstwerken moeten worden doorkruist. Dit is vaak technisch mogelijk maar brengt wel meerkosten met zich mee.

43

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Figuur 6 – Het afvalwaterleidingnetwerk in de gemeente Amsterdam, hoe donkerder paars, hoe groter de hoeveelheid energie

Bron: www.Aquathermieviewer.nl.

Naast de onttrekking van warmte aan de effluentstroom, kan ook warmte onttrokken worden aan het influent of aan de riolering (PBL, 2023a). Dit houdt in dat een TEAinstallatie niet alleen aangesloten kan worden op de gezuiverde waterstroom van één van de RWZI’s, maar ook gerealiseerd kan worden op een andere locatie in het afvalwaternetwerk (zie Figuur 6) dat dichterbij het Diemenwarmtenet ligt. Hierdoor kan de afstand tussen de TEA-installatie en het Diemennet nog verder afnemen.

Stappen in ontwikkelen Om een TEA-installatie te ontwikkelen moeten de volgende vier stappen worden doorlopen: 1. Locatie van de TEA-installatie selecteren (bij een RWZI of elders bij een hoofdleiding van het afvalwaternetwerk). 2. Onttrekkingsinstallatie en warmtepomp realiseren. 3. Deze installatie door middel vaneen warmteleiding aansluiten op het warmtedistributienet. 4. Meet- en regelsysteem ontwikkelen en integreren met het regelsysteem van het Diemennet. RWZI’s zijn publiek eigendom; Het Waterschap Zuiderzeeland is verantwoordelijk voor de RWZI in Almere en de RWZI’s in Amstelveen en Weesp worden beheerd door het Waterschap Amstel, Gooi en Vecht. We verwachten dat dit het ontwikkelen van warmtebronnen vereenvoudigt ten opzichte van wanneer de bronnen in private handen zouden zijn. Overheden zullen waarschijnlijk eerder in lijn met het publieke belang handelen.

44

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Inschatten rol thermische energie uit afvalwater in het Diemennet Doordat het effluent van RWZI’s gedurende het hele jaar door beschikbaar is, zijn TEAinstallaties geschikt om in een gedeelte van de basislast te voorzien. Eventueel kan een TEA-installatie uitgebreid worden met een thermische opslag, zodat in de winter de temperatuur van het water met minder graden opgewaardeerd hoeft te worden. Een TEA-installatie heeft vergeleken met andere warmtealternatieven in de basislast gemiddelde investerings- en warmtekosten. Hoewel een relatief dure warmtepomp (en bijbehorende netcapaciteit) nodig is, zijn de kosten voor het uitkoppelen van TEA uit een RWZI relatief laag. Indien er een TEA-installatie wordt ontwikkeld bij alle drie de RWZI’s die nabij het Diemennet gevestigd zijn, kunnen de installaties gezamenlijk een thermisch vermogen van 12 tot 27 MWth leveren. We verwachten echter dat ontwikkelen van de Weesplocatie voor de beperkte hoeveelheid vermogen die het kan bieden te ver ligt van de transportleiding om serieus te ontwikkelen. Daarmee blijven de Almere en Amstelveen locaties over. Hoewel de totale hoeveelheid vermogen beperkt is, zijn het onder andere door het publiek eigendom en stabiele beschikbaarheid wel veilige bronnen om te ontwikkelen.

Wel is in de komende jaren een struikelbok in het realiseren van TEA-installaties dat er beperkt netcapaciteit beschikbaar is op het middensspanningsnet.

A.2

Thermische energie uit oppervlaktewater Bij aquathermie wordt thermische energie gewonnen uit water. Het water heeft hierbij temperatuurniveaus tussen 5 en 25 ˚C en is daarmee een zeerlagetemperatuur(ZLT)warmtebron. De twee belangrijkste vormen van aquathermie zijn thermische energie uit afvalwater (TEA) en thermische energie uit oppervlaktewater (TEO). Deze bijlage beschrijft de potentie van TEO als bron voor het Diemennet. Bijlage A.1 doet hetzelfde voor TEA.

A.2.1 Techniekbeschrijving Hoe werkt TEO in een warmtenet? Bij thermische energie uit oppervlaktewater wordt warmte met behulp van een warmtewisselaar onttrokken aan het oppervlaktewater (PBL, 2023a). Er kan warmte worden gewonnen uit verschillende oppervlaktewateren: — waterlopen en plassen; — gemalen, ook wel ‘Smart polder’ genoemd; — zeewater. Figuur 7 toont een schematische weergave van een TEO-installatie. Een systeem voor warmte uit oppervlaktewater bestaat uit de volgende onderdelen (CE Delft, 2018): — oppervlaktewater; — pompinstallatie en warmtewisselaar; — thermische seizoensopslag; — centrale warmtepomp; — aansluiting op het warmtedistributienet.

45

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

In dit systeem wordt in de zomer water uit het oppervlaktewater middels een pomp en een warmtewisselaar met enkele graden (3 tot 6 ˚C) afgekoeld. Deze warmte wordt opgeslagen in thermische seizoensopslag. In de winter wordt de warmte uit de thermische opslag met een centrale warmtepomp opgewaardeerd. Figuur 7 – Schematische weergave van TEO

Bron: (IF Technology, 2017).

Een TEO-systeem is daarmee vergelijkbaar met een TEA-systeem. Het grootste verschil tussen de twee warmtetechnieken, is dat een TEO-systeem een additionele thermische opslag vereist, terwijl thermische opslag voor een TEA-installatie optioneel is. In theorie kan er het hele jaar door thermische energie uit oppervlaktewater gewonnen worden. Echter fluctueert de temperatuur van het oppervlaktewater te veel tussen de seizoenen (5 ˚C in de winter en 25 ˚C in de zomer) om er het hele jaar door efficiënt warmte uit te winnen (PBL, 2023a). Warmtepompen werken immers significant efficiënter bij een lageretemperatuurlift (het verschil tussen de ingaande en uitgaande temperatuur). Het opslaan van de thermische energie uit het oppervlaktewater in een thermische opslagsysteem is dus noodzakelijk voor een efficiënte TEO-installatie in de wintermaanden waarin de warmtevraag het hoogst is. Een TEO-installatie die genoeg warmte kan onttrekken om een thermische opslag te vullen en daarnaast ook met een warmtepomp warmte kan invoeden op een groot warmtenet kan naar verwachting 6.000 vollasturen draaien. Zonder de mogelijkheid tot warmteopslag vermindert het aantal vollasturen van een TEO-installatie tot 3.500 (PBL, 2023a).

46

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Wat zijn de kosten van thermische energie uit oppervlaktewater? In Tabel 13 worden alle kosten getoond die aan een TEO-installatie verbonden zijn. Alle bedragen zijn gebaseerd op een installatie van 0,88 MW die 6.000 vollasturen per jaar draait en de temperatuur opwaardeert naar 70 ˚C. Hierdoor wordt er geen rekening gehouden met eventuele schaalvoordelen die optreden bij grotere TEO-installaties met vermogens die ver boven 1 MW liggen. Tabel 13 – Vaste en variabele kosten voor een TEO-installatie Parameter

Eenheid

Waarde

Investeringskosten (CAPEX)

€/kW

2.444

€/kW/jaar

48

Variabele O&M-kosten (OPEX)

€/kWh

0,0503

Warmteprijs 2023

€/GJ

32

Vaste O&M-kosten

Bron: (PBL, 2023a).

Een belangrijke kanttekening bij bovenstaande tabel, is dat het water voor warmtelevering aan het Diemennet in de winter opgewaardeerd moet worden tot 100-110 ˚C en niet tot 70 ˚C. Hierdoor zijn zullen zowel de investeringskosten, de variabele O&M-kosten als de warmteprijs ongeveer 50% hoger uitvallen. Daarnaast resulteert het invoeden van warmte met een hogere temperatuur op het transportnet tot een lagere COP (van ~2,5). Hierdoor wordt niet meer aan de minimale COP-eis voldaan om in aanmerking te komen voor een SDE++-subsidie. De investeringskosten bestaan uit de kosten voor een onttrekkingsinstallatie van de warmte uit het oppervlaktewater, een warmtewisselaar, een wko-systeem, een collectieve warmtepomp, maar niet uit de kosten die nodig zijn voor een distributienet en een afgiftesysteem voor eindverbruikers. De vaste O&M-kosten omvatten de kosten voor het onderhouden en monitoren van het systeem en kosten en de aansluiting van het systeem op het elektriciteitsnet, met name voor de warmtepomp. De variabele kosten bestaan voornamelijk uit de kosten voor het elektriciteitsverbruik van het pompsysteem en de warmtepomp (PBL, 2023a).

Hoe toekomstbestendig is thermische energie uit oppervlaktewater? Levensduur De economische levensduur van een warmtepomp, een van de belangrijkste onderdeen van een TEO-installatie, bedraagt 12 jaar (PBL, 2022). De technische levensduur van warmtepompen wordt op 25 jaar geraamd (Danish Energy Agency, 2022). Bernal et al. (2021) gaan uit van een levensduur van 40 jaar voor wko-installaties.

Beschikbaarheid De belangrijkste bronnen voor warmte uit oppervlaktewater voor het Diemennet zijn het Amsterdam-Rijnkanaal, het IJ en het IJmeer rond de Diemencentrale. Beide waterwegen zijn belangrijke vaarroutes voor de binnenvaart en in beheer van Rijkswaterstaat.

47

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Figuur 8 – Beschikbaarheid van warmte uit oppervlaktewater in de buurt van het Diemennetwerk

Bron: www.aquathermieviewer.nl/

Beperkte netcapaciteit beschikbaar Ontwikkelingen in elektrificatie van het energiesysteem zijn de afgelopen jaren sneller gegaan dan wat de netwerken kunnen faciliteren, waardoor er op veel plekken in Nederland sprake is van netcongestie. Het aansluiten van warmtepompen voor TEA-installaties vereist dat er geen afnamecongestie op het middensspanningsnet aanwezig is. Bijlage C licht het probleem van netcongestie in de omgeving van het Diemennet verder toe.

Groot risico op stijging van de elektriciteitsprijs en nettarieven De grootste variabele kosten van een TEO-installatie zijn afkomstig van de elektriciteit die nodig is voor het opwaarderen van de watertemperatuur met een warmtepomp. Deze behoefte aan elektriciteit neemt een prijsrisico met zich mee. Daarnaast zijn tarieven van netbeheerders voor aansluitingen de afgelopen jaren sterk gestegen (zie Bijlage D voor meer achtergrondinformatie over deze ontwikkeling). Deze ontwikkeling zet de businesscase voor elektrificatie onder druk. Omdat veel van de potentiële klimaatneutrale warmtebronnen opwaardering naar een hogere temperatuur nodig hebben is het nodig deze ontwikkeling richting 2030 en daarna mee te nemen in de potentie-inschatting.

Dalende investeringskosten De investeringskosten van een TEO-installatie bestaan voor meer dan de helft uit de aanschafkosten van de warmtepomp (Pieper et al., 2018). Er is op dit moment één warmtepomp in Nederland die op deze schaal wordt gebruikt om warmte aan een warmtenet te leveren, hoewel er ook gewerkt wordt aan warmtopwaardering bij geothermie in Delft en door HVC in Lelystad (H2O Waternetwerk, 2022). Omdat deze (HT-) warmtepompen nog niet breed toegepast worden, zullen de kosten van deze techniek naar verwachting in de komende jaren dalen.

48

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Verdere aandachtspunten van thermische energie uit oppervlaktewater Ongeveer 75% van de aquathermieprojecten in Nederland bestaan uit TEO-projecten. Echter wordt de techniek voornamelijk toegepast in kleinschaligere projecten; zoals het leveren van warmte aan 401 woningen in een appartementencomplex in Papendrecht; en niet als warmtebron van grootschalige warmtenetten. In Scandinavië worden TEO-installaties wel gebruikt als warmtebron in warmtenetten. Zo leveren zes zeewaterwarmtepompen gezamenlijk een thermisch vermogen van 180 MW th aan het Stockholmse warmtenetwerk (Netwerk Aquathermie, 2023).

A.2.2 Haalbaarheid TEO Diemennet Waar en hoeveel thermische energie uit oppervlaktewater kan er worden gerealiseerd? Tabel 14 geeft een overzicht van het totaal aan onttrekbaar thermisch vermogen van het IJ en het gedeelte van het Amsterdam-Rijnkanaal dat zich in de omgeving van het Diemennet bevindt. De theoretische vermogens die uiteenlopen tussen 10 en 14 GW, geven echter geen indicatie van hoeveel warmte er aan het Diemennet geleverd kan worden. Om tot deze vermogens te komen zou namelijk het complete debiet van de waterwegen gebruikt moeten worden voor de onttrekking van warmte. Tabel 14 - Onttrekbaar thermisch vermogen uit de oppervlaktewateren in de buurt van het Diemennet Locatie RWZI

Thermisch vermogen (MWth)

Afstand tot warmtenet

IJ

2.000–3.500

500–1.000 m

Amsterdam-Rijnkanaal

8.000–10.000

1.000–1.500 m

In de praktijk zijn TEO-installaties niet gebonden aan het thermisch vermogen van de oppervlaktewateren, maar aan het vermogen van de warmtepomp(en) en de mogelijkheid tot (ondergrondse) seizoenswarmteopslag. De referentiecase uit de SDE++-subsidieregeling gaat bijvoorbeeld uit van een TEO-installatiegrootte van 0,88 MW. Een extra ruimtelijke beperking is dat de efficiëntie van TEO-installaties afneemt als deze te dicht op elkaar staan, omdat het oppervlaktewater afkoelt tijdens het warmte-onttrekkingsproces.

Past het ruimtebeslag van de techniek binnen de beschikbare ruimte op de locaties? De benodigde oppervlakte voor een warmtepomp bedraagt 20-50 m2/MWth (CE Delft, 2023c). De locatie van de TEO-installatie heeft weinig invloed op de temperatuur van het water in het IJ of het Amsterdam-Rijnkanaal, dus het kan overal aan de oevers van deze warmtelichamen worden geplaatst, zolang er oppervlak beschikbaar is om de warmtepomp te realiseren. Nog beperkende voor TEO-installaties dan het benodigde oppervlak voor een warmtepomp bovengronds, is beschikbare ruimte voor thermische seizoensopslag in de ondergrond. Pas nadat er een potentiekaart is ontwikkeld die aantoont welke locaties geschikt zijn voor hogetemperatuuropslag, kunnen interessante locaties voor TEO-installaties aangewezen worden.

49

230461 - Klimaatneutrale warmtebronnen Diemennet - April 2024

Is de benodigde (capaciteit) infrastructuur aanwezig of kan deze aangelegd worden? Voor de integratie van TEO-installaties in het Diemenwarmtenet moeten er warmteleidingen worden aangelegd tussen de installaties en het Diemennet. Omdat de afstanden tussen het IJ én het Amsterdam-Rijnkanaal en het Diemennet nooit meer dan 1.500 meter zijn (zie Tabel 14), verwachten we geen probleem bij het integreren van de TEO-installaties in het warmtenet.

Stappen in ontwikkelen Om een TEO-installatie inclusief een WKO te realiseren moeten de volgende vijf stappen worden doorlopen: 1. Onderzoek doen naar een geschikte locaties waar zowel ruimte aan de oever is voor een TEO-installatie als ruimte in de ondergrond voor een seizoenopslagsysteem beschikbaar is. 2. (Ondergrondse) seizoensopslagsysteem ontwikkelen. 3. TEO-installatie realiseren. 4. Deze installatie door middel van een warmteleiding aansluiten op het warmtedistributienet. 5. Meet- en regelsysteem ontwikkelen en integreren met het regelsysteem van Diemennet. Oppervlaktewateren worden in Nederland over het algemeen beheerd door overheden. Rijkswaterstaat is verantwoordelijk voor belangrijke vaarroutes zoals het IJ en het Amsterdam-Rijnkanaal. Waterschappen en waternet beheren lokale wateren en waterinfrastructuur. We verwachten dat dit het ontwikkelen van warmtebronnen vereenvoudigd ten opzichte van wanneer de bronnen in private handen zouden zijn.