RIS322746 Bijlage Haalbaarheid warmtesysteem zonnecollectoren sportveld DUNO Den Haag Geredigeerd

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag

projectnummer 0495070.100 Definitief 25 oktober 2024

www.anteagroup.nl

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 concept 25 oktober 2024

Auteur(s)

Opdrachtgever Gemeente Den Haag (DSO) Dienst Stedelijke Ontwikkeling 2500 DP Den Haag

Postbus 12655

Gecontroleerd

Datum 25 oktober 2024

Beschrijving Concept rapportage

Vrijgave

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Managementsamenvatting De gemeente Den Haag heeft Antea Group, De Warmtetransitiemakers en Aendless gevraagd een haalbaarheidsstudie uit te voeren voor een warmtenet gevoed door middel van warmtecollectoren onder één kunstgrasveld bij sportvereniging DUNO (collectorveld genaamd). In dit haalbaarheidsonderzoek is het collectorveld beschreven als ook meerdere warmtesystemen en piekinstallaties. De onderzochte systemen zijn: 1. Zeer laagtemperatuur (ZLT) systeem, zonder piekinstallatie (ZLT|zp) 2. Laagtemperatuur systeem met elektrische piekinstallatie (LT|E-piek) 3. Laagtemperatuur systeem met gasgestookte piekinstallatie (LT|Gas-piek) Zowel het ZLT- als de LT-systemen gebruiken het verwarmde water van het collectorveld altijd in combinatie met een warmte-koudeopslag (WKO). De ZLT- en LT-systemen verschillen echter in de verdere opbouw. Het ZLT|zp systeem distribueert het water van het collectorveld en WKO rechtstreeks naar de gebouwen. In de gebouwen wordt per individuele afnemer dit warme water vervolgens opgewaardeerd tot 50 ⁰C via individuele warmtepompen (waardoor geen extra piekinstallatie nodig is). Bij de LT-systemen wordt het warme water van het collectorveld en WKO collectief opgewaardeerd in een warmteoverdrachtstation (WOS). Hierdoor is geen warmtepomp bij de afnemer nodig, enkel een afleverset.

Het verschil tussen LT|E-piek en LT|Gas-piek zit in de piekinstallatie die warmte bijvoedt bij grote warmtevragen. LT|E-piek vult deze extra warmtevraag in met een centrale warmtepomp en LT|Gas-piek dit doet met een centrale gasketel. Uit de omgevingsanalyse blijkt het vastgoed in de nabije omgeving van het collectorveld geschikt voor een ZLTof LT-systeem. Dit omdat de woningen voldoende geïsoleerd zijn, of goed te isoleren zijn. Een deel van de nabijgelegen gebouwen is reeds aangesloten op een bestaand warmtenet, anderen worden nog met gas verwarmd. Vanuit duurzaamheidsperspectief is ervoor gekozen alleen de gebouwen die nu op gas verwarmd worden mee te nemen in het onderzoek. Na analyse van de omvang en de specifieke locatie blijkt het collectorveld voldoende warmte op te kunnen wekken om in combinatie met een WKO een werkend warmtesysteem te voeden voor de directe omgeving. Hierin zal in het ZLT-systeem de benodigde winterpiek door de individuele warmtepompen bij de afnemers opgewekt worden en bij de LT-systemen deze piek centraal door elektriciteit of gas geleverd worden. Technisch en economisch blijken alle drie de opties haalbaar. Op basis van het onderzoek is niet één systeem dat op alle aspecten als duidelijke nummer één naar voren komt. Afhankelijk van de voorkeur voor bepaalde criteria scoren de systemen verschillend.

De totale nationale kosten (TNK) zijn het laagst voor het LT|Gas-pieksysteem, terwijl de kosten voor zowel ZLT|zp als het LT|E-piek vergelijkbaar zijn. De reden waardoor het LT|Gas-pieksysteem de laagste TNK heeft is door de relatief lage gasprijs ten opzichte van elektrisch bijstoken. De kosten voor de gebruiker (TCO) zijn echter lager voor het ZLT|zpsysteem omdat individuele warmtepompen efficiënter de warmte kunnen opwaarderen (hogere COP) dan een centrale warmtepomp, waardoor er in het ZLT|zpsysteem minder energie ingekocht hoeft te worden. Naast kosten zijn er andere aspecten die meegenomen kunnen worden in de keuze tussen een ZLT- of LT-systeem, zoals: • Een ZLT-systeem biedt naast verwarming ook de mogelijkheid om passief te koelen. De koelvraag is momenteel nog beperkt, maar de verwachting is dat deze wel gaat groeien. • De initiële kosten zijn lager bij de LT-systemen dan bij het ZLT|zpsysteem. Dit komt omdat bij de LTsystemen de warmtepomp centraal aangestuurd wordt en meegaat in de algemene investeringen, terwijl bij het ZLT|zpsysteem huishoudens zelf een individuele warmtepomp dienen aan te schaffen. • Bij de systemen ZLT|zp en LT|E-piek is de druk op het elektriciteitsnet groter dan bij het LT|gaspieksysteem, waardoor netcongestieproblemen kunnen optreden of kunnen verergeren. Afstemming met de netbeheerder is hierdoor gewenst.

• De CO₂-reductie is het grootst bij het ZLT|zp systeem ten opzichte van de LT-systemen. Dit komt doordat er minder elektriciteit nodig is voor het opwaarderen van de warmte doordat de individuele warmtepompen efficiënter werken dan de centrale warmtepomp, en elektriciteit minder uitstoot heeft dan een gasketel.

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Inhoudsopgave 1.

Inleiding

5

1.1 1.2 1.3 1.4

Achtergrond Doelstelling Scope project Onderzoeksvragen

5 5 5 7

2.

Beschrijving locatie

8

2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 2.5

Sportveld en terrein Omgeving Warmtevraag omgeving Warmtevraag Warmteprofielen Koeltevraag Scope bepaling gebouwde omgeving

8 8 9 9 9 10 11

3.

Uitgangspunten schetsontwerp

12

3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.3

Methode Tools Engineeringstool en technisch ontwerp Warmtetool Uitgangspunten schetsontwerp Doorgerekende warmtebronnen

12 12 12 13 14 15

4.

Schetsontwerp warmtesysteem

16

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

Algemene omschrijving warmtesysteem Collectorveld Distributie Componenten in het systeem Modellering systemen

16 Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 19 22 24

5.

Overzicht scenario’s

28

5.1 5.2 5.3

Scenario 1: ZLT-systeem zonder back up Scenario 2: LT-systeem volledig gasvrij Scenario 3: LT-systeem met gas piek en back up

28 30 31

6.

Resultaten haalbaarheidsonderzoek veldcollectoren

33

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

Totale nationale kosten (TNK) Totale kosten voor de eigenaar (TCO) Initiële investeringen Gevoeligheidsanalyse Resultaten Afwegingskader

33 34 34 35 36 36

7.

Conclusies

37

8.

Aanbevelingen

39

Bijlagen Bijlage 1: Uitgangspunten Warmtetoolberekeningen Bijlage 2: Toelichting TNK en TCO

40 41

blad 4 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

1.

Inleiding

1.1

Achtergrond De gemeente Den Haag is bezig haar wijken te verduurzamen. Als onderdeel daarvan heeft de gemeenteraad van Den Haag haar eigen transitievisie warmte (TVW) vastgesteld (RIS313867). Als uitgangspunt in de TVW geldt dat lokale schone bronnen op grote schaal nodig zijn in Den Haag om de duurzaamheidsdoelstellingen te behalen. Gemeente Den Haag bevordert daarom de ontwikkeling van deze lokale bronnen en brengt daarmee de voorkeur voor lokale bronnen in de praktijk. Een van de potentieel interessante warmtebronnen voor het verwarmen van gebouwen is warmtewinning uit kunstgrasvelden. Deze techniek bevindt zich momenteel in TRL 8 (systeem is compleet, getest, gekwalificeerd en klaar om ingezet te worden), echter zijn er nog geen meerjarige praktijkresultaten beschikbaar. De eerste onderzoeken wijzen echter uit dat de potentie groot is. De gemeente Den Haag heeft een uitvoerige analyse uitgevoerd op de meest geschikte locaties voor dergelijke warmtewinning en heeft een kunstgrasveld bij de voetbalvereniging DUNO aangewezen als het meest kansrijk. De gemeente Den Haag heeft Antea Group gevraagd een haalbaarheidsonderzoek uit te voeren voor het winnen van warmte uit dit kunstgrasveld en de distributie in de directe omgeving van het veld. Antea Group voert deze opdracht uit in samenwerking met De Warmtetransitiemakers en Aendless.

Antea Group is de penvoerder met daarnaast ervaring in de realisatie van kunstgrasvelden. De Warmtetransitiemakers zijn gespecialiseerd in het modelleren van warmtesystemen en Aendless heeft de kennis van de techniek van warmtewinning uit grasvelden.

1.2

Doelstelling Het doel van het onderzoek betreft een advies over de haalbaarheid van het uitvoeren van een pilot voor het plaatsen van warmtecollectoren onder het kunstgrasveld van voetbalvereniging DUNO met een warmtedistributiesysteem (zeer laag ZLT of laagtemperatuur LT warmtenet) naar de omliggende bebouwing. Dit onderzoek dient als onderbouwing voor de afdeling Energietransitie van de gemeente Den Haag om op zorgvuldige wijze hier een besluit over te nemen. Het onderzoek levert inzichten in de potentie voor warmte-opwekking uit kunstgrasvelden middels het gebruik van warmtecollectoren. Daarnaast biedt het onderzoek inzicht in de mogelijke varianten voor de afgifte aan de omgeving. De uitkomsten geven de warmte-opwek en -afgifte weer, de benodigde technieken en kostenindicatie voor het benodigde systeem.

1.3

Scope project De gemeente heeft de kaders voor het haalbaarheidsonderzoek afgebakend. Daarom is de scope van dit onderzoek één kunstgrasveld met warmtecollectoren. Dit kunstgrasveld is gelegen bij voetbalvereniging DUNO gelegen aan de Monseigneur Nolenslaan 9 in Den Haag (in de wijk Waldeck, gelegen naast de Vruchtenbuurt), zie figuur 1-1 en 1-2.

blad 5 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Figuur 1-1: Locatie sportveld in Den Haag (bron: Street Smart)

Vruchtenbuurt

Figuur 1-2: Locatie sportveld en gebouwen met hun gebruiksdoel in het onderzoeksgebied

blad 6 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

De gebouwen met de meeste potentie voor de afgifte van de warmte staan in de buurt van het collectorveld. De gemeente kiest hiervoor zodat de kosten en warmteverliezen minimaal zijn. In figuur 1-2 is het onderzoeksgebied omlijnd en is het betreffende voetbalveld aangegeven. Het te onderzoeken warmtenet is een (zeer) laagtemperatuur warmtenet dat warmte afgeeft aan de gebouwen binnen het omlijnde gebied. Binnen dit gebied wordt de technische en economische haalbaarheid van het warmtenet onderzocht. Naast het onderzoeksgebied wordt onderzocht of de Vruchtenbuurt kan worden aangesloten op het warmtenet. Voor deze woonwijk wordt gekeken hoeveel warmte er beschikbaar komt uit het collectorveld en welk gedeelte van deze woonwijk hiermee van warmte kan worden voorzien. Dit wordt op een minder detailniveau uitgewerkt dan het omlijnde gebied.

1.4

Onderzoeksvragen Het haalbaarheidsonderzoek focust zich op de technische en financiële haalbaarheid van het collectorveld en het warmtenet. De onderzoeksvragen zijn ook in die hoedanigheid op te splitsen: Collectorveld Hoeveel warmte levert het collectorveld; Wat is het aandeel van het veld (exclusief de WKO), en wat wordt door andere bronnen geleverd; Welke temperatuur warmte levert het veld op; Welke vloeistof wordt gebruikt in de collector, water of een andere vloeistof? En wat zijn de implicaties van deze keuze; Wat is de doorlooptijd van de aanleg van het collectorveld? Afnemers en systeem Wie zijn potentiële afnemers in de nabijheid; Wat is de warmte- en koudevraag van de afnemers; Welk type woningen zijn geschikt voor deze warmtetoepassing; Welke mate van isolatie is er nodig bij deze woningen; Is een aanvullende warmtepomp noodzakelijk? Hoeveel aanvullende capaciteit in de vorm van een warmtepomp is daarbij nodig voor welke gebouwen; Is de combinatie met een nieuw aan te leggen warmte- en koudeopslag (WKO) essentieel of kan het ook zonder; Onderzoek ook de mogelijkheden van de beoogde installatie voor koudelevering aan aangesloten gebouwen in de zomer; Hoe om te gaan met piekvraag en back up warmte? Is daar extra gascapaciteit voor nodig en zo ja, hoeveel? Onderhoud Hoe om te gaan met de onderhoudscyclus van 10 jaar en groot onderhoud van 30 jaar, per veld; Hoe om te

gaan met warmte- en koude vraagtijdens het onderhoud? Is wellicht een tweede veld, direct naast de eerste afdoende voor de warmtevraag op dat moment; Is voor deze vraag de eventuele WKO, ofwel een combinatie van twee velden die niet gelijktijdig worden onderhouden, afdoende; Moet er een backupvoorziening zijn? Financieel Wat zijn de kosten voor aanleg van een veld, een aanvullend veld, en een nieuw aan te leggen WKO; Wat zijn de kosten van aansluiting op een mogelijk bestaande WKO; Welke onderhoudskosten worden voorzien van het collectorveld; Wat zijn de kosten van aansluiting van de individuele gebouwen?

blad 7 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

2.

Beschrijving locatie Dit hoofdstuk beschrijft het sportveld en de directe omgeving in meer detail, dit met als doel een beeld te schetsen van de oppervlaktes, afstanden, warmte- en koudevraag en het benodigde warmtenet.

2.1

Sportveld en terrein De gemeente heeft het noordoostelijke voetbalveld van voetbalvereniging DUNO aangewezen als onderzoeksobject met de grootste potentie (zie figuur 2-1). Het voetbalveld inclusief uitloopruimte (totale gebied binnen de boarding) omvat een oppervlakte 7.140 m². De gemeente heeft dit voetbalveld als meest kansrijk beschouwd, omdat de renovatie van het veld gepland staat in 2025, het een gunstige ligging heeft en er voldoende afnemers in de direct omgeving liggen.

7.140 m²

Figuur 2-1: Oppervlakte collectorveld (bron: Street Smart)

2.2

Omgeving In de omgeving van het collectorveld zijn verschillende soorten potentiële afnemers aanwezig (zie figuur 1-2). • Zwembad (100m) welke nu op stadsverwarming is aangesloten. Dit zwembad kan voor een constante warmtevraag zorgen. • Bestaande gebouwen (appartementen, winkelcentrum, wellnesscentrum, verzorgingshuis, scholen en kantoren) binnen straal van 400 meter van het veld. • Geplande nieuwbouw: in zuidwesthoek van onderzoeksgebied (figuur 1-2). Er worden nieuwe appartementen en sporthal gebouwd binnen 400 meter van het collectorveld. De locaties van het type gebouwen is weergegeven in figuur 1-2. Voor dit haalbaarheidsonderzoek is er echter een selectie gemaakt welke gebouwen wel en niet interessant zijn om mee te nemen in het onderzoek. De selectiecriteria zijn: • Gebouwen die reeds zijn aangesloten op het bestaande warmtenet worden niet meegenomen in het onderzoek, omdat het niet wenselijk is om dubbel leidingwerk en andere hardware aan te sluiten, en omdat de verduurzaming van deze gebouwen al heeft plaatsgevonden. Om deze reden valt het zwembad af van de aan te sluiten gebouwen. • Zowel woningbouw als maatschappelijk vastgoed wordt meegenomen in het onderzoek.

blad 8 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

2.3

Warmtevraag omgeving

2.3.1

Warmtevraag De warmtevraagdichtheidskaart in figuur 2-2 geeft de dichtheid van de warmtevraag weer. In het algemeen geldt dat hoe hoger de warmtevraagdichtheid is, hoe haalbaarder een collectieve warmtevoorziening vanuit technoeconomisch oogpunt. Dit zegt echter niet dat het ook gunstiger is ten opzichte van een individuele oplossing.

Figuur 2-2: Warmtevraagdichtheidskaart

De totale huidige warmtevraag in het onderzoeksgebied is 11,3 TJ en de toekomstige warmtevraag is 10,2 TJ. Het verschil wordt bepaald door het besparingspotentieel. Hierbij wordt aangenomen dat vooroorlogse woningen naar label D/C worden geïsoleerd en naoorlogse woningen naar minimaal B/A. De woningequivalenten (WEQ) in de verkenningsfase staat gelijk aan een jaargebruik van 30 GJ. Voor de modelering van verschillende opties is het gemiddelde WEQ gebruikt voor het onderzoeksgebied. Dat betekent dat het een representatieve warmtevraag is van de omgeving met totale vraag gedeeld door het aantal wooneenheden.

2.3.2

Warmteprofielen Middels de warmteprofielen in figuur 2-3 wordt de mate van complexiteit voor het isoleren van de gebouwen om ze geschikt te maken voor lage afgiftetemperatuur weergegeven. Lage temperatuur wordt gedefinieerd op 50 graden of lager. Energetisch is het wenselijk te streven naar een zo laag mogelijke afgiftetemperatuur maar niet alle woningen lenen zich hiervoor: blad 9 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

• • •

Groen is al geschikt voor lage afgiftetemperatuur. Oranje kan via isolatiemaatregelen geschikt worden gemaakt voor lage temperatuur. Rood is moeilijk te isoleren naar een lage afgiftetemperatuur.

Vrijwel het hele onderzoeksgebied kleurt groen in figuur 2-3, wat betekent dat de woningen al geschikt zijn voor warmtesystemen met een afgiftetemperatuur van maximaal 50 graden. Drie hoogbouwcomplexen en het winkelcentrum in het noorden kleuren oranje en hebben meer isolatiemaatregelen nodig in vergelijking met de overige gebouwen. In dit onderzoek wordt uitgegaan van een minimaal energielabel B als uitgangspunt voor het haalbaar maken van een efficiënt LT-systeem. Minder goed geïsoleerde huizen hebben een hoger energiegebruik en hebben een hogere afgiftetemperatuur nodig om de ruimte te verwarmen. Om die reden wordt er in dit onderzoek uitgegaan van een minimaal energielabel B.

Figuur 2-3: Warmteprofielen van de gebouwen binnen het onderzoeksgebied

2.4

Koudevraag De vraag naar koeling vanuit de gebouwen speelt momenteel een beperkte rol bij de huidige status van isolatie. Hoewel koeling interessant kan zijn voor utiliteitsgebouwen, is de huidige koudevraag zeer klein voor de bestaande bouw. Zie hiervoor figuur 2-4 waarbij elke staaf het aantal gebouwen weergeeft dat een bepaald percentage koudevraag heeft ten opzichte van de warmtevraag. Door het toepassen van isolatie voor ZLT- en LT-systemen groeit de koudevraag door extra isolatie, echter is de groei van de koudevraag niet voldoende rendabel/kostenefficiënt om bij LT-systeem een extra leidingsysteem toe te passen voor de levering van deze koudevraag. Bij toepassing van een collectief LT-systeem zijn extra leidingen nodig om ook koude te leveren vanuit het collectieve systeem.

blad 10 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Bij een ZLT-systeem zijn geen extra leidingen nodig om ook koude aan de afnemers te leveren. Koelen met een ZLT-systeem biedt tevens ook mogelijkheden om de restwarmte die vrijkomt bij de koeling in het warmtekoudeopslagsysteem (WKO) op te slaan.

Figuur 2-4: Verhouding koudevraag tot warmtevraag in aantal panden

2.5

Scope bepaling gebouwde omgeving De selectie van de gebouwen binnen dit haalbaarheidsonderzoek is weergegeven in figuur 2-5. Deze scope omvat hoogbouwflats, twee sportaccommodaties en gebouwen met onderwijs- en gezondheidszorgfuncties. De panden in scope zijn gekozen, omdat ze nog geen aansluiting hebben op stadsverwarming en omdat deze in directe omgeving van het veld liggen. In deze selectie is zowel maatschappelijk vastgoed als woningbouw meegenomen. Na de eerste analyse van de energie-opwek en -vraag blijkt dat het veld niet genoeg potentie heeft voor het aansluiten van nieuwbouw en de Koos Meindertsschool in het zuiden van het gebied als aanvulling op de reeds beschreven gebouwen. Daarom worden deze panden niet meegenomen in de berekening van de haalbaarheid. Daarnaast is er niet voldoende warmtecapaciteit over om ook de Vruchtenbuurt aan te sluiten.

Figuur 2-5: Meegenomen gebouwen in schetsontwerp

blad 11 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

3.

Uitgangspunten schetsontwerp

3.1

Methode Voor het uitvoeren van het haalbaarheidsonderzoek is gewerkt volgens het volgende stappenplan.

Gebiedsanalyse

• Een analyse van gebouwen en vastgoed in de omgeving

Schetsontwerp (SO) en bronpotentie • Een overzicht van leidingsysteem en potentie van de locale bron

Energiebalans en modelering met Warmtetool • Doorrekening met de Warmtetool, resultaat analyse

Rapportage & presentatie • Een overzichtelijk pakket met de uitkomsten van dit onderzoek

Figuur 3-1: Stappenplan haalbaarheidsonderzoek

3.1.1

Tools In dit onderzoek zijn verschillende tools en informatiebronnen ingezet. Informatie over gebouwen en gebiedseigenschappen komen veelal uit openbare datasets, zoals de BAG. De uitkomst van een gerichte analyse is een aantal overzichtskaarten waaruit inzichtelijk wordt: • • • •

Wat de relevante gebouweigenschappen zijn, zoals energielabel, bouwjaar, eigendom en type gebruik; Welke temperatuur een pand nodig heeft om comfortabel te worden verwarmd; Wat de warmtevraagdichtheid is in verschillende delen van het onderzoeksgebied; Wat de koudevraag is en hoe het zich verhoudt tegen de warmtevraag in het gebied.

In deze stap zijn ook de nieuwbouwwoningen meegenomen en ingeschat voor de warmte en koudevraag. Aan de bronzijde is inzichtelijk welke capaciteit en eigenschappen de warmtebron heeft. De locatie en ligging van de bron(en) zijn ook inzichtelijk op de overzichtskaarten. Dit geeft de basis voor het onderzoek en het ontwerp van het systeem. In deze stap wordt ook gekeken naar de potentie van de bron en mogelijke scope voor het onderzoeksgebied.

3.1.2

Engineeringstool en technisch ontwerp Na de gebiedsanalyse wordt het schetsontwerp (SO) voor de verschillende systemen opgesteld (zie figuur 3-2). In dit geval zijn dat twee schetsontwerpen die op hetzelfde locatie en lijnen liggen, maar wel andere diameters hebben, dit komt doordat er verschillende diameters nodig zijn bij verschillende aanvoer- en retourtemperaturen. In de engineeringstool worden de leidingen gedimensioneerd en de kosten van de leidingen worden meegenomen in het verdere modeleringsproces (warmtetool). Voor de modellering van de systemen is een energiebalans van de oplossingen opgesteld. Deze stap biedt inzichten in de technische specificaties van het systeem. Hierbij worden de maandelijkse opbrengsten van de bron en warmtevraag gesimuleerd in een energiebalans.

blad 12 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Figuur 3-2: Voorbeeld schetsontwerp (SO) en kostenraming

3.1.3

Warmtetool De inzichten en kengetallen van het opstellen van het SO en energiebalans worden in het rekenmodel gezet voor de verschillende scenario’s. Dit wordt gedaan met de Warmtetool. De warmtetool biedt inzicht in financiële consequenties van technische, geografische, financiële en beleidsmatige keuzes voor verschillende partijen. Figuur 3-3 geeft de schematische opbouw van de uitkomsten van de Warmtetool weer. De inzet van de tool wordt gekenmerkt door veelzijdigheid, transparantie en snelheid: -

Elk bron-gebouwcombinatie kan worden doorgerekend op elk warmteconcept, zonder harde gebiedsgrenzen. Binnen elk warmteconcept zijn nog sleutelkeuzes te maken, zoals: temperatuur van het afgiftesysteem, vollasttijd en rendementseisen van een warmtenet-exploitant. Op een centraal dashboard worden alle belangrijke kernresultaten visueel gerapporteerd. De berekeningen achter het dashboard zijn gestructureerd opgebouwd, zodat snel te herleiden is waar een resultaat vandaan komt. Alle getalsmatige uitgangspunten zijn overzichtelijk gescheiden en geordend in categorieën. Na het definiëren van alle scenario’s in een gebied worden ze één voor één (voor inzicht) of tegelijkertijd in batch mode (voor overzicht) doorgerekend.

blad 13 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Figuur 3-3: Schematische weergave van de datastromen binnen de Greenvis Warmtetool, verdeelt over input, rekenmodule en resultaten

3.2

Uitgangspunten schetsontwerp De gemeente Den Haag heeft een aantal uitgangspunten meegegeven ten aanzien van de haalbaarheidsstudie. Deze uitgangspunten staan hieronder nader beschreven. Participatiegraad Voor deze haalbaarheidsstudie is bij de doorrekeningen met de Warmtetool uitgegaan van een participatiegraad van 100% in het bedieningsgebied van een warmtenet. Vervolgens is er een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd met een participatiegraat van 70% in het onderzoeksgebied. De resultaten van deze analyse zijn te vinden in paragraaf 6.4. Isolatiegraad Een uitgangspunt is dat gebouwen worden geïsoleerd naar het niveau waarop comfortabel kan worden verwarmd met een (zeer) laagtemperatuurwarmtenet. Dat wil zeggen dat woningen aangesloten op een (zeer) laagtemperatuurwarmtenet (LT, 50°C) minimaal naar energielabel B geïsoleerd moeten worden. Dit komt overeen met de situatie waarbij woningen met een warmtepomp (laagtemperatuurverwarming, 50°C) verwarmd worden. Dat is ook het geval bij een zeer laagtemperatuurwarmtenet (ZLT, 12°C). De reden waarom minimale energielabel B gelijk is in zowel het ZLT als het LT-systeem is omdat in beide gevallen dezelfde warmteafgiftetemperatuur van toepassing is, maar alleen de opwekmethode anders is. Indien een pand beter geïsoleerd is, zou de afgiftetemperatuur bij zowel LT als ZLT omlaag kunnen.

De 50 graden die in dit onderzoek is aangehouden is voldoende om de huizen comfortabel te verwarmen tot bij een buitentemperatuur van -10°C. Piekvoorziening In dit haalbaarheidsonderzoek worden in drie scenario’s verschillende oplossingen voor piekvoorzieningen onderzocht. Voor scenario 1 (ZLT-warmtenet) wordt uitgegaan van een individuele piekvoorziening per woning, doormiddel van een warmtepomp die zowel ruimteverwarming als tapwater produceert. In scenario 2 gaan we uit van een centraal aangestuurd LT-warmtenet. In dit geval wordt de piekvoorziening aangevuld door een warmtepomp. Deze piekbron heeft dezelfde werking als een aardgasketel maar wordt aangedreven door elektrische energie in plaats van aardas. Dit is een manier om de piekvoorziening te verduurzamen. Echter met de huidige energiemarkt wordt deze oplossing nog als een duurdere oplossing gezien vergeleken met een LT-warmtenet met aardgas piek en back up. In scenario 3 wordt een aardgasgestookte ketel als piekvoorziening gesimuleerd. Dit type piekbron kan flexibel bijspringen op momenten dat er (tijdelijk) een hogere warmtevraag is. Dat kan bijvoorbeeld op koude winterdagen zijn, maar ook als een andere bron tijdelijk uitvalt of niet beschikbaar is. In veel warmtenetten worden momenteel nog aardgaspiekketels ingezet.

Deze zijn namelijk relatief goedkoop om te plaatsen (lage capex), terwijl ze ook betaalbare warmte kunnen leveren als ze maar weinig uren per jaar worden aangezet (lage opex). blad 14 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Bijdrage Aansluitkosten (BAK) Bij het uitvoeren van isolatiemaatregelen, het aanschaffen van een warmtepomp of het betalen van de bijdrage aansluitkosten (BAK) voor een warmtenet wordt er in dit onderzoek vanuit gegaan dat de gebouweigenaar ISDEsubsidie ontvangt. Woningcorporaties kunnen geen ISDE-subsidie ontvangen, maar hebben in ruil daarvoor recht op SAH-subsidie. Deze subsidie is ongeveer even hoog als de ISDE-subsidie en daarom wordt geen onderscheid gemaakt tussen woningcorporatie of particulier bezit in de (TCO) berekeningen. Druk in de ondergrond In de huidige analyse is nog geen rekening gehouden met andere infrastructuren in de ondergrond. Voorbeelden hiervan zijn riolering, elektriciteitskabels, gasleidingen en internetkabels. Het identificeren van de complexe situaties en de daarbij passende oplossingen is onderdeel van een verdiepende analyse. Dat ligt buiten de afbakening van dit haalbaarheidsonderzoek. Warmtewet vs. Wet Collectieve warmtevoorziening (WCW) Het is voor de nabije toekomst voorzien dat er een verandering gaat komen in de wet- en regelgeving. De verwachting is dat de Warmtewet wordt vervangen door de ‘Wet collectieve warmtevoorziening’ (WCW). Een onderdeel hiervan is dat de eigendom van warmtenet-infrastructuur (de leidingen e.d.) in handen van een publieke partij moet komen. Dat kan bijvoorbeeld een gemeente zijn.

Elke gemeente moet dus bepalen of en welke rol ze wil pakken in de exploitatie van een warmtenet. In deze studie wordt geen rekening gehouden met een gewijzigde rolverdeling, doordat deze voorafgaand aan het onderzoek niet bekend is. NMDA-tariefstructuur vs. Kostprijs+ Naast de warmtewet gaat mogelijk ook de tariefstructuur voor warmtenetten veranderen. Op dit moment maken we gebruik van ‘Niet-Meer-Dan-Anders’ (NMDA) zoals jaarlijks wordt vastgesteld door de Autoriteit Consument & Markt (ACM). Die aanpak maakt gebruik van een gasprijsreferentie, waarbij bekend is dat die koppeling waarschijnlijk wordt losgelaten. Het alternatief wordt naar verwachting een ‘kostprijs+’ methodiek, maar op het moment van dit onderzoek is dit nog niet definitief vastgesteld. Aangezien de tariefstructuur voor ‘kostprijs+’ nog niet vastligt, wordt deze nu nog niet gemodelleerd, en wordt er gewerkt met de NMDA-tariefstructuur.

3.3

Doorgerekende warmtebronnen Een van de uitgangspunten van deze studie is het gebruik van een bepaalde bron voor het leveren van warmte. De bron in dit onderzoek is een collectorveld onder een kunstgrasvoetbalveld van sportvereniging DUNO. Verdere specificaties van het bron zijn vermeld in het hoofdstuk schetsontwerp warmtesysteem.

blad 15 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

4.

Schetsontwerp warmtesysteem Het schetsontwerp bestaat uit verschillende onderdelen en is ontworpen om de haalbaarheid van het systeem te onderzoeken. Hiervoor is er gekeken naar distributie van de collectorvelden en de techniek van het systeem. De opbouw van dit hoofdstuk bestaat uit (1) uitleg over het collectorveld welke in zowel de ZLT- als LT-scenario’s identiek zijn, (2) toelichting over de verschillen tussen het ZLT- en LT-systeem, (3) distributienetwerk van het warmtenet en (4) overige systeemcomponenten. In paragraaf 4.5 zijn de modelresultaten toegelicht, waarbij de totale kosten voor de systemen zijn opgebouwd uit een optelsom van de genoemde bedragen per onderdeel.

4.1

Collectorveld Werking van het collectorveld Het collectorveld is de warmtebron van het warmtesysteem. In het collectorveld wordt de warmte verzameld via een leidingensysteem onder het kunstgrasveld. Door water door dit leidingensysteem te pompen wordt warmte van de zon en omgeving uit het kunstgrasveld onttrokken en in het warmtesysteem verzameld. Deze warmte wordt op lage temperatuur gewonnen en kan later door warmtepompen worden opgewaardeerd. Het veld fungeert als een duurzaam en energie-efficiënt alternatief om warmte uit de omgeving te halen. Onder de toplaag van het kunstgrasveld worden met water gevulde buizen, de zogenaamde warmtecollectoren, geïnstalleerd. Deze buizen liggen onder de grasmat en zijn vanaf de oppervlakte niet zichtbaar. Voor gebruikers en beheerders is de installatie daarmee niet merkbaar, behalve dat het veld op warme dagen een aangenamere temperatuur heeft. Door water door de buizen te laten circuleren wordt warmte opgevangen, die vervolgens in de bodem (WKO) kan worden opgeslagen. Deze warmte kan op koude dagen worden gebruikt om aangesloten woningen en gebouwen te verwarmen. Bij buitentemperaturen lager dan 4 graden Celsius wordt er geen warmte aan het veld onttrokken, aangezien dit zou resulteren in het aanvriezen van het veld. Dat zou inhouden dat het veld dan niet bespeelbaar is.

Ook worden dan dermate lage temperaturen onttrokken aan het veld dat dit de efficiëntie niet ten goede komt. Omdat in die perioden het water in de veldcollectorleidingen niet circuleert wordt aan het water in het systeem een bioglycol bijmenging toegevoegd om ervoor te zorgen dat het systeem bestand is tegen bevriezing tot een temperatuur van -10 graden Celsius. In onderstaand figuur is een dagcurve opbrengst weergegeven, op basis van een zonnige, onbewolkte dag. In deze figuur wordt inzichtelijk dat ook zonder directe zoninstraling nog warmte ingevangen wordt o.b.v. convectie, dit aandeel is zelfs groter dan de invloed van zoninstraling. Dit geldt dus ook voor bijvoorbeeld bewolkte dagen of momenten van schaduw, de collectoren werken niet alleen wanneer de zon schijnt.

Figuur 4-1: Dagelijkse energieopbrengst collectorveld

blad 16 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Opbrengst van het systeem In dit onderzoek staat de bron centraal. Dit is het kunstgrasveld van sportvereniging DUNO die in 2025 in onderhoud wordt genomen. Het vervangingsmoment van het veld geeft de mogelijkheid tot de installatie van warmtecollectoren onder het veld. De totale jaarlijkse warmteopbrengst van vier kunstgrasvelden bedraagt ongeveer 35.000 GJ, waarbij elk veld een oppervlakte heeft van 7.140 m². Per veld bedraagt de jaarlijkse theoretische opbrengst 8.568 GJ. Dit betreft de bronzijdige energieopbrengst. Dit is de waarde waarmee verder gerekend wordt in dit onderzoek. Bij gebruik van een warmtepomp met een COP van 4 stijgt de opbrengst per veld naar 11.424 GJ gebouwzijdig.

Figuur 4-2: Maandelijkse energieopbrengst collectorveld

Figuur 4-3: Energieopwek onderzoeksgebied – slechts één veld nu meegenomen in het onderzoek

blad 17 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

De opbrengst van het collectorveld definieert de regeneratie van de bodembron. Als de bodembron bij de simulatie meer warmte nodig zou hebben dan het collectorveld kan leveren dan ontstaat er onbalans. Dit is vanuit de efficiëntie en goed functioneren van het systeem niet wenselijk. Ook vanuit de vergunningseisen moet een WKO om die reden in balans met het collectorveld worden ontworpen. Realisatie van de collectoren Het totale Aendless-systeem wordt aangebracht in de bovenste 15 centimeter van de veldopbouw en bestaat in hoofdlijnen uit: • Een sporttechnische laag • Een laag lavagranulaat met collectorleidingen • Een kunstgrasmat met infill (mineraal en/of kurk, kurk-olijf). Ten opzichte van een reguliere veldreconstructie moeten meer handelingen en werkzaamheden worden verricht. Hierdoor dient rekening te worden gehouden met een extra bouwtijd van 4 tot 6 weken per veld. Bij een nieuwe veldaanleg moet de complete opbouw al worden aangepakt en zal de extra bouwtijd van het veld circa. 2 tot 4 weken zijn. Bij regulier onderhoud of vervanging van het veld kan tijdelijk alle warmte uit de WKO worden gehaald waardoor er geen additionele investeringen nodig zijn voor de warmtevoorziening in die periode.

4.2

Algemene omschrijving ZLT- en LT-warmtesysteem Een warmtesysteem dat gebruik maakt van een warmtenet met een collectorveld onder kunstgras als bron van lage temperatuur warmte, bestaat uit een aantal essentiële componenten die samenwerken om warmte te winnen, te transporteren en te leveren aan gebruikers. Hieronder is een algemene beschrijving gegeven van de verschillende onderdelen van het systeem. Werking van het systeem Het collectorveld onder het kunstgras fungeert als een lage temperatuurbron. Het produceert warmte tijdens warme dagen en zorgt voor het opwekken van energie voor het onderzoeksgebied. De opgewekte warmte wordt in 30% van de tijd direct gebruikt en voor 70% opgeslagen in een WKO-systeem. Het WKO-systeem werkt als opslag voor het collectorveld en levert bronwarmte in de koudere maanden. Het is van belang dat het systeem in balans blijft. Dat betekent dat er gedurende het jaar evenveel warmte opgeslagen dient te worden, als wordt onttrokken in de winter maanden. In Scenario 1 wordt de warmte direct gebruikt of geladen uit de WKO in het zeer laagtemperatuur (ZLT) warmtenet (zie figuur 4-4). Het systeem bevat een warme leiding van 12°C en een koude leiding van 6°C, deze temperaturen kunnen fluctueren afhankelijk van het seizoen en staan daarmee niet vast. Dankzij de relatief lage temperaturen in dit ontwerp zijn de warmteverliezen in het leidingsysteem minimaal.

Figuur 4-4: Scenario 1 zeer laagtemperatuur (ZLT) warmtenet

blad 18 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Bij de eindgebruiker wordt de warmte uit de warme leiding opgewaardeerd naar 50°C voor ruimteverwarming (of lager indien isolatiegraad van de woning lagere temperatuur mogelijk maakt) en naar 65°C voor tapwater. Voor dit systeem is een boilervat bij de eindgebruiker noodzakelijk. Daarnaast biedt het systeem de mogelijkheid voor passieve koeling: de warmtepomp bij de eindgebruiker draait om en gebruikt de koude leiding om de ruimte te koelen. In Scenario 2 & 3 wordt de warmte uit het WKO-systeem opgewaardeerd met behulp van een centrale warmtepomp (zie figuur 4-5). De warmtepomp verhoogt de lage temperatuur van de bron naar een hogere temperatuur (52°C), die geschikt is voor ruimteverwarming. De opgewekte warmte wordt via een geïsoleerd leidingsysteem naar de eindgebruikers getransporteerd.

Figuur 4-5: Scenario 2 en 3: laagtemperatuur (LT) warmtenet

Bij de eindgebruiker wordt via een afleverset de benodigde warmte afgeleverd. Voor tapwater is een naverwarmer geïnstalleerd, die zorgt voor de verdere opwarming van het tapwater. Dit is vanwege wettelijke verplichting voor het voorkomen van legionella besmettingen. In het warmtenet zijn hulpsystemen aanwezig, zoals circulatiepompen en piek- en back-upsystemen. Deze worden verder toegelicht in paragraaf 4.3. Voor het haalbaarheidsonderzoek zijn drie soorten systemen gesimuleerd bij twee verschillende operationele temperaturen, hierna aangeduid als het laagtemperatuur (LT) systeem en het zeer laagtemperatuur (ZLT) systeem. In alle drie de situaties zijn de kosten voor het isoleren van de woningen opgenomen in de total cost of ownership (TCO) berekening.

4.3

Distributie Het leidingsysteem verbindt de verschillende onderdelen van het warmtenetwerk en zorgt voor het transport van warm water. De leidingen brengen de gewonnen warmte van de bron naar de gebruikers (zie figuur 4-6).

blad 19 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Figuur 4-6: Ruimtelijk ontwerp leidingen

Bronleiding (primaire leidingsysteem) De bronleiding transporteert warmte uit het veld naar een technische ruimte of een warmteoverdrachtstation (WOS). Het wordt vervolgens opgeslagen in een opslagsysteem of direct geleverd. De bronleiding is ontworpen op basis van de volgende uitgangspunten: • Specifieke drukverval: 250 [pa/m] • Levering vermogen: 1860 kW • Materiaal leidingen: PE-leiding De investering voor de bronleiding is weergegeven in tabel 4.1 waarbij de verdeling van de kosten in het cirkeldiagram is afgebeeld. Dit zijn de alleen de kosten voor de leidingsystemen en deze zijn gelijk voor alle scenario’s. Tabel 4.1: Kostenoverzicht bronleiding

ps ta rtkos ten Ma te ri a a l kos te n

Aa nl egkos ten ta a rtpos te n

blad 20 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Distributieleidingen (secundair leidingsysteem) Distributieleidingen transporteren warmte van de technische ruimte naar de afnemers. Deze leidingen worden onder de bestrating aangelegd en aangesloten op het afleverpunt van de afnemer. In verschillende scenario’s zijn de leidingen op dezelfde manier ruimtelijk ontworpen. Het verschil tussen de scenario’s ligt in de aanvoer- en retourtemperaturen, wat invloed heeft op het gebruikte isolatiemateriaal. Hieronder volgt een overzicht van twee verschillende versies van distributieleidingen, ieder met een andere leidingdiameter in verband met verschillende aanvoer- en retourtemperaturen. ZLT-systeem Het ZLT-systeem heeft de volgende specificaties: • Bronleiding: PE-leiding met 12°C aanvoer • Distributieleidingen: PE-leiding met 12°C aanvoer • Materiaal leidingen: PE geïsoleerde stukken Tabel 4.2: Kostenoverzicht distributieleidingen ZLT-systeem

pstartkosten Materiaalkosten Aanlegkosten taartposten

LT-systeem Het LT-systeem heeft de volgende specificaties: • Distributieleidingen – CALPEX 50°C aanvoer • Specifieke drukverval: 250 [pa/m] • Materiaal leidingen: Calpex Uno (geïsoleerde leidingen) Tabel 4.3: Kostenoverzicht distributieleidingen LT-systeem

Inpandig leidingwerk hoogbouw Met de berekening zijn ook de kosten voor het inpandig aanpassen van leidingsysteem meegenomen. Daarvoor zijn de volgende kosten meegenomen: Tabel 4.4: Kosten Leidingwerk hoogbouw

Type aansluitleiding

Kosten ZLT

Kosten LT

Aansluitleidingen kvb, laagbouw

€ 4.600

€ 5.400

Aansluitleidingen gvb

€ 15.250

Aansluitleiding + inpandig leidingwerk hoogbouw 

€ 319.200

€ 18.000 

€ 375.500*

Gerekend met gemiddelde kosten voor aansluitleidingen van een woning in hoogbouwcomplex: afgerond 2400 €/woning (kental DWTM)

blad 21 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Circulatiepompen en kleine posten van hulpsystemen Circulatiepompen zorgen ervoor dat het water in het leidingsysteem circuleert. Deze pompen zijn verantwoordelijk voor de stroming van het warmteoverdrachtsmedium door het hele systeem, van het collectorveld naar de warmtepompen en van de warmtebron naar de gebruikers. De kosten voor deze componenten zijn in onderstaande tabel weergegeven. Tabel 4.5: Kosten hulpsystemen distributie

4.4

Type hulpsysteem

Kosten ZLT

Kosten LT

Circulatiepompen

€ 9.000

€ 13.900

Kleine posten: filtering, etc.

€ 11.300

€ 13.200

Componenten in het systeem Warmtepompen Warmtepompen zijn cruciale componenten in een laagtemperatuursysteem. Ze halen de lage temperatuur warmte uit het collectorveld, opslag (WKO) of warmtenet en zetten deze om in bruikbare warmte met een hogere temperatuur. Dit proces maakt gebruik van elektriciteit, waarbij het rendement van de warmtepomp (COP) afhankelijk is van het temperatuurverschil tussen de bron en de gevraagde temperatuur. Warmteoverdrachtstation (WOS) Het warmteoverdrachtstation is het punt waar warmte van de bron wordt opgewaardeerd en het distributienetwerk in wordt gepompt. In het geval van een klein systeem spreken we ook van een technische ruimte. Bij het LT-systeem staan hier ook de collectieve warmtepompen en de piek- en back-upvoorziening. In het technische ruimte zijn volgende onderdelen verwerkt: • Circulatiepompen • Industriële Water/Water warmtepomp • Piek en back-up system bij LT-warmtenet • WKO-systeem (een doublet – koude en warme bron)

Figuur 4-7: Temperaturen bij LT-systeem

In grafiek 4-7 is te zien hoe de temperaturen binnen het systeem verlopen en dat de warmte na de WKO wordt opgewaardeerd naar 52 graden. Via een leidingsysteem wordt deze warmte naar de eindgebruiker getransporteerd. In het geval van een LT-systeem moet er een verwarmer worden geïnstalleerd voor de productie van tapwater. Bij een ZLT-systeem is dit niet nodig, omdat de warmtepomp zelf tapwater kan produceren. In dit geval wordt de installatie geleverd met een boilervat voor de opslag van tapwater, variërend van 120 tot 300 liter. blad 22 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

Warmte- en koudeopslag (WKO) WKO-systemen slaan warmte en koude seizoensgebonden op. In de zomer kan overtollige warmte worden opgeslagen in een ondergrondse aquifer of andere opslagmedium, terwijl deze in de winter wordt gebruikt. Dit draagt bij aan de efficiëntie en duurzaamheid van het systeem, omdat warmte die in de zomer verzameld wordt, in de winter kan worden gebruikt. Het toepassen van een WKO is essentieel in dit systeem, omdat de productie van warmte voornamelijk in de zomer plaatsvindt en de vraag naar warmte grotendeels in de winter zal zijn. Ongeveer 70% van de opgewekte energie moet worden opgeslagen in een WKO-systeem. Het WKO-systeem fungeert als opslag, waarbij de warmte van de collectoren onder het voetbalveld wordt opgeslagen. In de winter wordt de opgeslagen warmte gebruikt. In de zomer zal de WKO weer opgeladen moeten worden door collectoren vanuit velden. Dit proces wordt vaak aangeduid als het regenereren van de bodembron. Een Warmte- en Koudeopslag (WKO) systeem maakt gebruik van de ondergrond om warmte en koude seizoensgebonden op te slaan om deze op een later moment weer te gebruiken. Dit zorgt voor een efficiënte en duurzame manier van energiebeheer, waarbij pieken in de warmtevraag of koudebehoefte worden afgevlakt.

Het systeem is gebaseerd op het principe van thermische energieopslag in een aquifer (ondergrondse waterhoudende laag) of andere opslagmedia, zoals bodem of grind (zie figuur 4-8).

Figuur 4-8: Seizoensopslag WKO

Piek- en back-upsysteem Het piek- en back-up systeem is ontworpen om te functioneren wanneer de warmtepompen of het WKO-systeem niet voldoende warmte kunnen leveren, bijvoorbeeld tijdens koude dagen met piekmomenten of wanneer het systeem onderhoud nodig heeft. Dit systeem kan bestaan uit conventionele verwarmingsketels (zoals gas- of biomassa-installaties) of elektrische boiler die tijdelijk extra warmte leveren. In scenario 2 en 3 wordt een industriële warmtepomp ingezet om de temperatuur van de bron op te waarderen voor ruimteverwarming. De warmtepomp levert de basislast voor het onderzoeksgebied, wat 80% van de totale energiebehoefte dekt. De piekvraag wordt ingevuld door aardgasketels of elektrische boilers, die jaarlijks 19% van de warmtevraag dekken.

blad 23 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

4.5

Modellering systemen Voor het onderzoek is een energiebalans van het systeem opgesteld. Dit biedt inzicht in hoe de energie door het systeem stroomt. ZLT-systeem De warmte wordt gewonnen uit het kunstgrasveld (rode lijn). Een deel van deze warmte wordt direct ingezet in het warmtenet (oranje balken), terwijl de rest wordt opgeslagen in een WKO (lichtblauw vlak). In de koude maanden levert de WKO deze opgeslagen warmte weer aan het warmtenet (blauwe balken). De WKO in een ZLTsysteem functioneert vergelijkbaar met de WKO in een LT-systeem, maar met enkele belangrijke verschillen. De opgewekte warmte van de bron kan, wanneer de omstandigheden gunstig zijn, direct aan het warmtenet worden geleverd. Hierdoor is opslag van de warmte niet altijd nodig. Bij een ZLT-systeem is het bovendien mogelijk om bij de afnemer te koelen. Tijdens het koelen wordt warmte geproduceerd door de afnemers, die kan worden gebruikt om de WKO in de zomer te regenereren. In figuur 4-9 is de energiebalans weergegeven voor het ZLTsysteem. s steem

nergiebalans

veldcollectoren en W

2.500

2.000

1.500

1.000

500

a nua ri

ebrua ri

Ma a rt

a di ng W

Apri l

Mei

Di rect i nzet netwerk

uni ntl a di ng W

ul i

Augus tus

eptember

e s tere nd vra a g

ktober

November

December

pbrengs t bron

Figuur 4-9: Energiebalans ZLT-systeem gedurende jaar

De energiestromen van een ZLT-systeem zijn anders weergegeven in grafiek 4.10. De bron in dit systeem is de WKO, aangevuld met een collectorveld onder het voetbalveld (staaf: Bron). De benodigde elektriciteit voor de circulatiepompen wordt eveneens opgenomen in de energiebalans (staaf: Elektra). Tijdens de zomermaanden wordt de koude vraag aangevuld door middel van koeling, waarbij de opgewekte warmte ook kan worden opgeslagen (staaf: Koude vraag). In tegenstelling tot het LT-systeem is bij het ZLT-systeem geen centrale piekvoorziening nodig, omdat eventuele piekvraag op individueel niveau bij de afnemers wordt aangevuld. Bij ZLT zijn er ook minder warmteverliezen tijdens het transport ten opzichte van het LT-systeem, omdat de transportleidingen een zeer lage temperatuur hebben. De warmtebalansen in figuur 4-9 en 4-10 bevatten niet de elektriciteit die nodig is voor het aandrijven van de warmtepompen, en betreft dus alleen de warmtebalans. De energie die nodig is voor het aandrijven van de warmtepompen is opgenomen in figuur 4.13.

blad 24 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

nergiebalans warmtenet 9.000 8.000

oudevraag

roduc e

erl. ops lag

erl. prim.

erl. s ec.

Afname

7.000

6.000

ron

l ektra

i ekopw.

5.000 4.000 3.000 2.000 1.000

Figuur 4-10: Energiebalans ZLT-systeem per onderdeel

In tabel 4.6 is de investering per component zichtbaar. Dit representeert een gedeelte van de CAPEX van het systeem. Tabel 4.6: Kostenoverzicht ZLT-systeem

Type component

Vermogen

Kosten

Basisbron (veldcollectoren)

259 kW

€ 375.000

Warmtepompen individueel

-*

€ 1.658.000

Warmtepompen utiliteiten

-*

€ 774.000

*

Het vermogen is hier niet vermeld, omdat er per eindgebruiker verschillende warmtepompen worden geïnstalleerd, waardoor er geen cumulatief vermogen kan worden opgegeven.

blad 25 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

LT-systeem Bij het LT-systeem wordt warmte gewonnen uit het kunstgrasveld (rode lijn). Een deel van deze warmte wordt direct ingezet in het warmtenet (oranje balken), terwijl de rest wordt opgeslagen in een WKO (lichtblauw vlak). In de koude maanden levert de WKO deze opgeslagen warmte weer aan het warmtenet (blauwe balken). De resterende warmtevraag wordt ingevuld door een piekketel (gele balken). De regeneratie van het WKO-systeem kan volledig worden verzorgd door de bron, in dit geval de collectoren van het kunstgrasveld. s steem

nergiebalans

veldcollectoren en W

2.500

2.000

1.500

1.000

500

a nua ri

ebrua ri

Ma a rt

ading W

Apri l

Me i

uni

Direct inzet netwerk

ul i

ntlading W

Augus tus

eptember

es terend vraag

ktober

November

December

pbrengs t bron

Figuur 4-11: Energiebalans LT-systeem gedurende jaar

De energiestromen van een LT-systeem zijn zichtbaar in figuur 4-12. Tijdens de zomermaanden wordt de opgewekte energie uit de velden opgeslagen in de WKO (staaf: Bron). Deze energie wordt vervolgens met behulp van een industriële warmtepomp (staaf: Elektra) opgewaardeerd naar 52°C, wat zorgt voor de basislast in het warmtenet. De pieken in het systeem worden opgevangen door een back-up systeem (staaf: Piekopw.). In scenario 2 en 3 gebeurt dit respectievelijk met een aardgasketel of een elektrische boiler. De impact van de pijpleidinginstallatie is te zien in de resultaten. De totale energieproductie van het systeem is te zien in de productiegegevens (staaf: Productie), terwijl de warmteverliezen door het leidingsysteem apart zichtbaar zijn (staaf: Verlies). De energieafname geeft inzicht in de warmtevraag van het gebied (staaf: Afname). Vanwege warmteverlies in de leidingen moet er meer warmte worden geproduceerd dan daadwerkelijk wordt afgenomen. Dit warmteverlies is zichtbaar in de grafiek en bedraagt 8-10% in het LT-leidingsysteem. nergiebalans warmtenet 12.000 i ekopw.

oudevra a g

roduc e

erl . ops l a g

erl . pri m.

10.000

Afna me erl . s ec. l ektra

8.000 ron 6.000

4.000

2.000

Figuur 4-12: Energiebalans LT-systeem per onderdeel

blad 26 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

In tabel 4.7 is de investering per component zichtbaar. Dit representeert een gedeelte van de CAPEX van het systeem. Tabel 4.7: Kostenoverzicht LT-systeem

Type component

Vermogen

Kosten

Type component

Vermogen

Kosten

Basisbron (veldcollectoren)

259 kW

€ 375.000

Industriële Warmtepomp

432 kW

€ 160.000

Piek/back-up (aardgas)

1.440 kW

€ 142.000

Piek/back-up (aardgas)

1.440 kW

€ 157.000

Elektriciteitsgebruik warmtepompen en gasgebruik bijstooksysteem In figuur 4.13 staan de extra elektriciteit- en gasvraag die de warmtepompen (individueel bij ZLT, en collectief bij LT) nodig hebben. Uit deze grafiek is op te maken dat de extra energievraag bij ZLT lager is dan bij LT. Dit komt omdat de COP van de warmtepompen bij het ZLT-systeem beter is dan bij de LT-systemen.

Figuur 4-13: Overzicht bijkomend energiegebruik voor inzet warmtepompen en gasboilers

blad 27 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

5.

Overzicht scenario’s oor het vergelijken van verschillende s stemen zijn 3 scenario’s gemoduleerd in een Warmtetool. cenario 1 is een collectief decentraal s steem op zeer lage temperatuur ( ) van 12 graden. cenario’s 2 en 3 vatten een collectief centraal systeem opererend op een laagtemperatuur (LT) van 50°C. Een toelichting over welke kosten op welke wijze zijn meegenomen in de NTK- en TCO-berekeningen zijn nader toegelicht in bijlage 2.

5.1

Scenario 1: ZLT-systeem zonder back up In dit scenario is er een zeer laagtemperatuur (ZLT) warmtenet uitgewerkt, dat zowel warmte als koude kan leveren via een warmte- en koude leidingen. In combinatie met veldcollectoren en WKO kan dit systeem volledig elektrisch ruimteverwarming en koeling bieden. Piekbehoeften worden individueel opgelost bij de afnemer, waardoor er geen centrale piek- of back-upinstallatie nodig is. Elke woning of gebouw (bij blokverwarming) krijgt een individuele warmtepomp met als collectieve bron zeer laagtemperatuurwarmte uit het ZLT warmtenet, met een temperatuur van 12°C. Deze temperatuur is onvoldoende voor directe ruimteverwarming of warm tapwater. Bij elke afnemer wordt een individuele warmtepomp geïnstalleerd om te verwarmen of koelen op basis van de behoeften van de bewoner, via vloerverwarming (bij voorkeur), convectoren of laagtemperatuur radiatoren. Het tapwatersysteem staat apart. Voor dit scenario is goede isolatie van de woning zeer wenselijk voor een efficiëntere laagtemperatuurafgifte. Tapwater kan worden geproduceerd met dezelfde warmtepomp die voor ruimteverwarming wordt gebruikt, in combinatie met een boiler of buffervat (met of zonder elektrische element). In de resultaten tabel zijn alle uitkomsten voor dit scenario weergegeven.

De kosten voor TNK en zijn ingedeeld in de volgende categorieën (zie tabel 5.1): • GEB: Gebouwaanpassingen, waaronder leidingen, installaties en energiekosten. • WNET: Kosten voor het warmtenet, inclusief installaties, leidingen en onvoorziene uitgaven. • Infra: Kosten voor aanpassingen en de aanleg van nieuwe infrastructuur, inclusief de verwijdering van oude infrastructuur. De totale opbouw van de Total Cost of Ownership (TCO) is te vinden in onderstaande tabel. De resultaten zijn uitgedrukt in zowel CAPEX als OPEX, uitgedrukt per WEQ per jaar (over 30 jaar berekend). De uitdrukking per WEQ per jaar is aangehouden om de verschillende systemen eerlijk met elkaar te kunnen vergelijken. In het volgende hoofdstuk worden de resultaten van alle scenario's met elkaar vergeleken. Met dit scenario is het ook mogelijk om de aangesloten gebouwen passief te koelen. De gunstigere OPEX en CAPEX ten opzichte van alternatieven, zoals individuele aircovoorzieningen, zijn niet meegenomen in dit vergelijk.

blad 28 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO) Tabel 5.1: Totale nationale kosten ZLT-systeem

Tabel 5.2: Total cost of ownership kosten ZLT-systeem

Inzicht in TCO

Inzicht in inve

Opbouw van total cost of ownership eigenaar/gebruiker Inclusief subsidies, belastingen en btw; waarden per WEQ per jaar Post Bedrag Percentage Schilmaatregelen 152 9% LT-Afgiftesysteem 77 5% Inpassing nieuwe warmtevoorziening 40 2% Inpandige distributie 0% Inpandige distributie O&M 0% Warmtepomp/booster/naverwarmer 452 HR-gasketel Warmtepomp O&M 131 HR-ketel O&M Verwijderen CV-ketels + inpandige gasleiding + rookgasafvoer 12

27% 0% 8% 0% 1%

E-aansluiting vastrecht (door warmte)

-

0%

274 -

0% 17% 0%

0 285 138 85 (97) (60) (24) 1.466

0% 0% 0% 17% 8% 5% 0% -6% -4% -1% 0% 89%

Gasaansluiting vastrecht Levering E (voor warmte) Teruglevering E Levering G Verwijderen gasaansluiting Warmte levering Warmte vastrecht Bijdrage aansluitkosten Wnet EB + ODE Elektriciteit EB + ODE Gas ISDE warmtepomp ISDE warmtenet ISDE isolatie Eenmalige projectsubsidie gebouweigenaar TOTAAL

Aantall

blad 29 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO)

5.2

Scenario 2: LT-systeem volledig gasvrij In dit scenario is er een laagtemperatuur (LT) warmtenet ontwikkeld, dat warmte kan leveren via een centrale industriële warmtepomp. Dit systeem maakt gebruik van veldcollectoren en WKO om volledig elektrisch ruimteverwarming en koeling te bieden. Piekbehoeften worden opgevangen door een elektrische piekvoorziening, bijvoorbeeld een elektrische boiler. Elke woning of gebouw (bij blokverwarming) ontvangt een afleverset waarmee laagtemperatuurwarmte uit het warmtenet wordt geleverd. De temperatuur van het warmtenet is 50°C, wat voldoende is voor directe ruimteverwarming. Voor warm tapwater is echter een naverwarmer nodig om legionella te voorkomen. Voor deze oplossing is het essentieel dat de woning goed geïsoleerd is voor laagtemperatuurafgifte en dat de radiatoren geschikt zijn voor deze toepassing. In de resultaten tabel zijn alle uitkomsten voor dit scenario weergegeven. De kosten voor TNK zijn ingedeeld in de volgende categorieën (zie tabel 5.3): • GEB: Gebouwaanpassingen, waaronder leidingen, installaties en energiekosten. • WNET: Kosten voor het warmtenet, inclusief installaties, leidingen en onvoorziene uitgaven. • Infra: Kosten voor aanpassingen en de aanleg van nieuwe infrastructuur, inclusief de verwijdering van oude infrastructuur. De totale opbouw van de Total Cost of Ownership (TCO) is te vinden in tabel 5.4.

De resultaten zijn uitgedrukt in zowel CAPEX als OPEX. In het volgende hoofdstuk worden de resultaten van alle scenario's met elkaar vergeleken. Tabel 5.3: Totale nationale kosten LT-systeem volledig gasvrij

blad 30 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO) Tabel 5.4: Total cost of ownership kosten LT-systeem volledig gasvrij

Inzicht in TCO

Inzicht in investeri

Opbouw van total cost of ownership eigenaar/gebruiker Inclusief subsidies, belastingen en btw; waarden per WEQ per jaar Post Bedrag Percentage Schilmaatregelen 152 9% LT-Afgiftesysteem 77 4% Inpassing nieuwe warmtevoorziening 40 2% Inpandige distributie 0% Inpandige distributie O&M 0% Warmtepomp/booster/naverwarmer 36 HR-gasketel Warmtepomp O&M 11 HR-ketel O&M Verwijderen CV-ketels + inpandige gasleiding + rookgasafvoer 12

2% 0% 1% 0% 1%

E-aansluiting vastrecht (door warmte)

-

0%

62 -

0% 4% 0%

0 819 273 214 24 (60) (24) 1.636

0% 0% 48% 16% 12% 1% 0% 0% -3% -1% 0% 95%

Gasaansluiting vastrecht Levering E (voor warmte) Teruglevering E Levering G Verwijderen gasaansluiting Warmte levering Warmte vastrecht Bijdrage aansluitkosten Wnet EB + ODE Elektriciteit EB + ODE Gas ISDE warmtepomp ISDE warmtenet ISDE isolatie Eenmalige projectsubsidie gebouweigenaar TOTAAL

5.3

Aantallen per

Scenario 3: LT-systeem met gas piek en back up In dit scenario is er een laagtemperatuur (LT) warmtenet ontwikkeld dat warmte levert via een centrale industriële warmtepomp. Dit systeem maakt gebruik van veldcollectoren en WKO voor ruimteverwarming en koeling. Piekbehoeften worden opgevangen door een aardgas-piekvoorziening, die zorgt voor extra capaciteit tijdens momenten van hoge vraag. Elke woning of gebouw (bij blokverwarming) ontvangt een afleverset waarmee laagtemperatuurwarmte uit het warmtenet wordt geleverd. De temperatuur van het warmtenet is 50°C, wat voldoende is voor directe ruimteverwarming. Voor warm tapwater is echter een naverwarmer nodig om legionella te voorkomen. Voor deze oplossing is het essentieel dat de woning goed geïsoleerd is voor laagtemperatuurafgifte en dat de radiatoren geschikt zijn voor deze toepassing. In de resultaten tabel zijn alle uitkomsten voor dit scenario weergegeven. De kosten voor TNK zijn ingedeeld in de volgende categorieën (zie tabel 5.5). • GEB: Gebouwaanpassingen, waaronder leidingen, installaties en energiekosten. • WNET: Kosten voor het warmtenet, inclusief installaties, leidingen en onvoorziene uitgaven. • Infra: Kosten voor aanpassingen en de aanleg van nieuwe infrastructuur, inclusief de verwijdering van oude infrastructuur. De totale opbouw van de Total Cost of Ownership (TCO) is te vinden in zie tabel 5.6.

De resultaten zijn uitgedrukt in zowel CAPEX als OPEX. In het volgende hoofdstuk worden de resultaten van alle scenario's met elkaar vergeleken.

blad 31 van 42

Haalbaarheid warmtesysteem sportveld DUNO Den Haag projectnummer 0495070.100 25 oktober 2024 Gemeente Den Haag (DSO) Tabel 5.5: Totale nationale kosten LT-systeem met gas piek en back up