Bijlage 1 - Ontwikkelplan STG Stadhuisplein

Dossier STG Stadhuisplein (fase 1 van cluster 1) '

Bijlage 1: Ontwikkelplan

STG Stadhuisplein

Eindrapportage 15 juni 2023 '

Machiel Karels Peter Heijboer Sofie Klabbers Coline Benjamin '

'

'

Inhoudsopgave 1. 2. 3. 4. 5.

Inleiding Projectscope en prognose warmte-/koudebehoefte Noodzaak collectieve aanpak Faseringsplan en principe-opzet STG Opties voor regeneratie WKO

Bijlage: I. Masterplan bodemenergie en WKO-bronposities

1. Inleiding De grootschalige nieuwbouwontwikkelingen rondom het Stadhuisplein geven aanleiding voor een gebiedsgebonden aanpak waarmee de bodemcapaciteit optimaal ingezet kan worden voor duurzame warmte- en koudeopwekking. Naast een zestal grootschalige nieuwbouwprojecten met appartementen en commerciële ruimten bevat dit gebied ook de reeks bestaande aardgasvrij te maken gebouwen. '

In opdracht van !MPULS hebben DWA en BuroLoo begin 2022 een haalbaarheidsonderzoek uitgevoerd naar het nut en noodzaak van het ontwikkelen van een Smart Thermisch Grid waarbij met een collectief WKO-systeem meerdere nieuwe gebouwen aardgasvrij van duurzame warmte en koude kunnen worden voorzien. '

Als vervolgstap hierop beschrijft voorliggend rapport het Ontwikkelplan met verschillende deelproducten op basis waarvan gefaseerde besluitvorming kan plaatsvinden over het daadwerkelijk ontwikkelen van een Smart Thermisch Grid in de binnenstad. '

Projectscope De focus van dit Ontwikkelplan ligt op de gebouwen rondom het Stadhuisplein (Cluster 1). Het gaat daarbij om het collectieve WKO-systeem, het Smart Thermisch Grid, de warmtepompcentrales per gebouw, de inpandige warmte/koudenetten en afleversets voor warmte/koudelevering aan de bewoners en gebruikers van de commerciële ruimtes. Daarnaast is ook de toekomstige fasering in beeld gebracht voor verdere groei van het collectieve WKO in het stadscentrum. '

Leeswijzer Het voorliggende Ontwikkelplan begint met de definitie van de projectscope. Vervolgens is in hoofdstuk 3 onderbouwd waarom een collectieve aanpak van WKO’s in het centrumgebied noodzakelijk is. Hoofdstuk 4 beschrijft vervolgens het faseringsplan en de principe-opzet van het collectieve Smart Thermisch Grid. Tot slot is de inventarisatie van de regeneratie-opties waarmee de energiebalans in de collectieve WKO is te borgen in hoofdstuk 5 uitgewerkt. '

2. Projectscope en bouwprogramma Totale oppervlakte Utiliteit (weq) (m2)

Cluster 1

Aantal woningen

A CityWall

279

90

39.840

B Certitudo

496

147

53.768

C Nedbel

190

36

13.500

D Van Der Meeren

145

5

12.168

E Stadhuis & -toren

-

119

15.500

F Designhuis

-

12

1.615

G van Abbemuseum

-

-

3000

J Rechtbank

-

25

3.250

297

130

35.751

-

15

2.000

130

-

10.000

p.m.

p.m.

p.m.

330

46

-

p.m.

p.m.

p.m.

H Mercado

-

73

9.500

M DELA hoofdkantoor

-

95

12.400

p.m.

p.m.

p.m.

K CRA-Woonbedrijf I Stratumseind N Moleneind Omliggende gebouwen Cluster 2

L Schellensfabriek Omliggende gebouwen Cluster 3

Omliggende gebouwen

2. Inschatting energiebehoefte Status mei 2023

'

Gebouwnaam/ ontwikkelaar

cluster

Warmtevraag Aantal Utiliteit woningen (weq)

Straat

Koudevraag

VerwarmingsJaarlijkse Jaarlijkse vermogen warmtevraag Koel-vermogen koudevraag kW GJ / jaar kW GJ / jaar 560 1.120 430 1.810 1.500 6.470 1.150 2.310 490 2.450 220 560 850 3.640 610 1.800 560 2.400 420 820 1.510 6.000 1.320 2.400 2.250 9.520 1.700 3.290 60 130 50 140 180 350 140 570 90 250 120 190 400 2.050 160 430 8.450 34.380 6.320 14.320

1

E A D G C K B F J I N

Stadhuis & -toren CityWall Van Der Meeren van Abbemuseum Nedbel CRA-Woonbedrijf Certitudo Designhuis Rechtbank Stratumseind Moleneind subtotaal

279 145 190 297 496 130 1.537

119 stadhuisplein 1 90 Stadhuisplein 8 5 Begijnenhof 27-29 77 Stratumsedijk 2 36 Begijnenhof 35 130 Oude stadsgracht 147 Stadhuisplein 10 12 stadhuisplein 3 25 Stadhuisplein 4 15 Stratumseind 58 Stratumseind 56 657

2

L

Schellensfabriek subtotaal

330 330

46 Vestdijk/Bleekweg 1.151

1.190 1.190

5.490 5.490

730 730

1.560 1.560

H

Mercado

-

73 Smalle Haven 5611

500

1.410

400

1.050

M

DELA hoofdkantoor

-

95 Oude Stadsgracht 1

870

3.130

430

1.170

1.370

4.540

830

2.220

Divers

5.100

29.400

-

-

445 Divers

4.000 11.010 20.110

14.600 44.410 88.410

7.880 7.880

18.100 18.100

3

subtotaal Omliggende woningen

565

Overige omliggende gebouwen Totaal excl. omliggende woningen/utiliteit Totaal incl. omliggende woningen/utiliteit

-

3. Noodzaak collectieve aanpak WKO Benodigd WKO-debiet per gebouw bij individuele oplossingen

'

Benodigd WKO-debiet per gebouw - referentiescenario

Benodigd debeiet in m3/h

200

175 150 125 100

75 50 25 -

Maximale debiet per bron 150 m3/h

De WKO-debieten zijn berekend voor de volgende uitgangspunten voor het verwarmingsvermogen: - 50% WKO warmtepompen - 50% luchtwarmtepompen (deze luchtwarmtepomp zorgen eveneens voor het handhaven van de energiebalans in de WKO) Conclusie: Te weinig bronposities in het gebied. En suboptimaal resultaat omdat maximaal debiet per WKO 150 m3/h is.

3. Noodzaak voor collectieve aanpak WKO Masterplan bodemenergie In het masterplan bodemenergie zijn zoekgebieden aangewezen voor het plaatsen van WKO bronnen. Er is ook een maximum aantal bronnen per gebied aangewezen. Dit geeft ruimte voor 6 nieuwe doubletten (incl. bronnen Citywall) in het aangegeven gebied. Individuele aanpak Als ieder voor zich de energievoorziening realiseert: - Nieuwbouw heeft lucht-water warmtepompen nodig om bodemenergietekort op te vangen en bronnen in balans te houden; - Geluidsoverlast - Netcongestieproblematiek - Ruimte (op de daken?) - De bestaande gebouwen in het gebied kunnen geen WKO-installatie meer realiseren. Lucht-water warmtepompen meest logische alternatief, maar dat betekent: - Geluidsoverlast; netcongestie; ruimtetekort

4. Faseringsplan en principe-opzet STG

4. Faseringsplan collectieve WKO De aanleg van het collectieve WKO-systeem vindt gefaseerd plaats met het lange termijn perspectief van een collectief WKO-systeem voor (vrijwel) alle gebouwen rondom het Stadhuisplein. Citywall als eerste gebouwd en het Stadhuis is al voorbereid op STG. De volgende fasering is aangehouden. Fase 1: Aansluiting cluster 1 korte termijn (2024 – 2025) – Citywall – Stadhuis & -toren Fase 2: Aansluiting cluster 1 middellange termijn (2027 – 2031) – Begijnenhof (Van der Meeren) – Van Abbe Museum – Begijnenhof (Espanada) – Nedbel – Helix – CRA/Woonbedrijf – The Cloud – Certitudo – Designhuis – Rechtbank Fase 3: Overige clusters lange termijn (na 2030) – Schellensfabriek – Omgeving rond Mercado

4.1 Systeemopzet Smart Thermisch Grid en WKO Fase 2 en 3

Fase 1

Fase 2 PVT

Van der Internationale Meeren school

koude 17°C

warmte 40°C 50°C

CityWall Universiteitsbibliotheek

11°C 17°C koude

Stadhuis High Five& -toren

17°C koude 11°C

warmte 40°C 65°C 50°C

warmte 60°C

11°C

Buffer

Nieuwe WKO doubletten

Nieuw WKO doublet

Nieuw WKO doublet

Bestaande WKO Stadhuis

HL 15 Van Abbemuseum

17°C koude 11°C

warmte 45°C 30°C

Regeneratie

Werkingsprincipe STG en WKO Wat is WKO? WKO is seizoensmatige opslag van warmte en koude in de bodem, waardoor op een efficiënte, duurzame manier kan worden voorzien in de warmte- en koudelevering. Een WKO-systeem bestaat uit warme en koude bron die beurtelings worden geladen en ontladen. De energie wordt opgeslagen in een watervoerende zandlaag. Door hier grondwater in en uit te pompen, kan deze energie opgeslagen en weer benut worden. Collectieve WKO en STG De bodem rondom het Stadhuisplein is het meest efficiënt te benutten door meerdere collectief te gebruiken WKO-bronnen aan te leggen die allen het maximale debiet van 150 m3/h krijgen. De WKO’s worden onderling verbonden via een bronnet oftewel een Smart Thermal Grid (STG). Via dit STG kan warmte en koude tussen de gebouwen uitgewisseld worden. Overschotten en tekorten aan warmte en koude worden in de WKO’s opgeslagen. Het STG bestaat uit een tweepijps ongeïsoleerd kunststof leidingnet. Het uitgangspunt is dat elk gebouw wordt voorzien van een eigen warmtepompsysteem.

Bedrijfssituaties Winterbedrijf In de winter leveren de warme bronnen via de terreinleidingen bronwarmte van gemiddeld 14°C aan de gebouwen. Een per gebouw te plaatsen afleverset draagt deze warmte via een

warmtewisselaar over aan de warmtepompcentrale. Deze warmtepompen onttrekken warmte (circa 12°C) uit het bronnet en verhogen dit in temperatuur, zodat dit geschikt is voor ruimteverwarming (40 tot 55°C) of voor warm tapwater (65 tot 70°C). De warmtepompen koelen het bronwater af tot circa 6°C. Deze koude wordt vervolgens geladen in de koude bronnen, zodat dit weer bruikbaar is voor de zomer.

Zomerbedrijf In de zomer leveren de WKO-bronnen koude van circa 11°C voor comfortkoeling aan de gebouwen. Daardoor warmt het bronwater op naar 16 à 18°C. Deze warmte wordt opgeslagen in de WKO, zodat dit bruikbaar is voor de winter. In de zomer zal extra warmte in de WKO geladen moeten worden om zo ’s winters voldoende warmte voor alle gebouwen beschikbaar te hebben. Het plan is om dit plaats te laten vinden door meerdere collectieve regeneratiesysteem, zoals datacenterwarmte, PVT, aquathermie, restwarmte fabriek. Tussenseizoen Omdat op het Stadhuisplein een mix van gebouwtypes met verschillende gebruiksfuncties aanwezig is, zal in de lente en herfst in sommige gebouwen een warmtevraag en andere gebouwen juist een koudevraag zijn. Via het bronnet kan dan optimaal warmte en koude tussen de gebouwen uitgewisseld worden. Let op: Dit zijn gemiddelde temperaturen, de exacte temperaturen zijn wisselend en afhankelijk van het gebruik.

4.2 Stappenplan realisatie Fase 1: Aansluiting cluster 1 korte termijn (2024 – 2025) – Realisatie nieuwe WKO (K2/W2) bij Citywall – Aanleg 1e deel van de backbone – Koppelen bestaande WKO Stadhuis met WKO Citywall – Regeneratie WKO’s met datacenterwarmte – Besluit nemen wel/geen PVT Stadhuis

Fase 2: Aansluiting cluster 1 middellange termijn (2027 – 2031) – Doortrekken back bone , realisatie nieuwe WKO (K3/W3) – Realisatie regeneratiesysteem – Aansluiting Begijnenhof (Van der Meeren) – Aansluiting Van Abbe Museum – Aansluiting Begijnenhof (Espanada) – Nedbel – Realisatie nieuwe WKO’s (K4/W4 en K5/W5) – Aansluiting overige gebouwen, etc.

Fase 1 - Smart Thermal Grid (voorlopig) WKO-doublet (K2/W2) bij

'

Citywall Back bone tussen

'

stadhuis en Citywall

Fase 2 - Smart Thermal Grid (voorlopig) Voor cluster 1 zijn vijf tot

'

zes nieuwe WKO-

doubletten nodig. Koppeling met

'

‘energiehub’ nabij Van Abbemuseum voor inkoppelen regeneratie (aquathermie of

restwarmte)

4.3 Dimensionering collectieve WKO Stapsgewijze opbouw per fase

'

Tabel 2. Benodigd WKO-debiet per gebouw, en energiebalans van de WKO’s (geladen koude is afkomstig van de verdampers van de warmtepompen). Gebouwen

Nr. Gebouwnaam/ontwikkelaar

Benodigd WKO-debiet

Energiebalans

WKO WKO Aantal debiet per debiet per Maximaal Geladen Ontladen Condensor- Geladen Scope nieuwe gebouw gebouw WKO-debiet koude in WKO koude WKO warmte CKM warmte doubletten (winter) (zomer) m3/h

m3/h

m3/h

m3/h

MWh/jaar

MWh/jaar

MWh/jaar

Onbalans Onbalans

MWh/jaar MWh/jaar %

Cluster 1 1 Stadhuis & -toren 2 CityWall 3 van Abbemuseum 5 Van Der Meeren 7 Nedbel 6 CRA-Woonbedrijf 4 Certitudo 8 Designhuis 12 Rechtbank 10 Stratumseind 11 Moleneind

ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja

57 154 87 50 58 155 230 6 18 9 41

50 132 70 26 48 151 195 6 16 14 18

74 168 87 50 62 180 250 7 24 14 41

-221 -1.284 -723 -485 -476 -1.190 -1.889 -26 -69 -50 -407

428 546 425 132 193 566 776 33 135 44 102

91 116 90 28 41 120 164 7 29 9 22

518 661 515 160 234 686 940 40 163 54 124

297 -622 -208 -325 -242 -504 -949 14 94 4 -284

69% -114% -49% -247% -125% -89% -122% 43% 70% 8% -278%

Cluster 2 13 Schellensfabriek

nee

-

-

-

-

-

-

-

-

0%

nee nee nee nee nee

-

-

-

-

-

-

-

-

0% 0% 0% 0% 0%

868 868 868

727 727 727

884 884 884

-6.820 -6.820 -6.820

3.379 3.379 3.379

716 716 716

4.094 4.094 4.094

-2.726 -2.726 -2.726

40% 40% 40%

Cluster 3 9 Mercado 14 DELA hoofdkantoor 15 Omliggende woningen 16 Overige omliggende gebouwen Cluster 1 Cluster 1 en Cluster 2 Cluster 1 en Cluster 2 en Cluster 3

5,4 5,4 5,4

In de tabel hiernaast is per fase het benodigde WKO-debiet en ook de energiebalans in winteren zomerbedrijf berekend.

Uitgangspunten: - Monovalente inzet van WKO - Uitkoeling WKO met een delta T van 6,0 K.

Systeemonderdelen Het collectieve WKO-systeem bestaat uit de volgende systeemonderdelen: – WKO-bronnen – Terreinleidingen (Smart Thermal Grid) – Afleversets – Centraal buffersysteem '

Terreinleidingen De terreinleidingen (bronnet) zijn gevuld met grondwater omdat de WKO-bronnen daar rechtstreeks op zijn aangesloten. Het bronnet bestaat uit twee leidingen. Op de koude leiding zijn alle koude WKO-bronnen aangesloten. De temperatuur in deze koude leiding zal circa 7 a 10°C zijn. De warme bronnen zijn aangesloten op de warme leiding waarin de temperatuur zich rond 14°C tot maximaal 25°C zal bevinden. De terreinleidingen worden uitgevoerd in ongeïsoleerde HDPE leidingen, drukklasse PN10.

Afleversets Per gebouw is een afleverset met warmtewisselaar en pompset geplaatst. De gebruikers kiezen of ze bronwarmte of bronkoude onttrekken uit respectievelijk de koude of uit de warme leiding van het bronnet. Centraal buffersysteem Voor het sturen in warmte- en koude-uitwisseling is een centrale voorziening met bovengrondse buffervaten nodig. Via een flowmeter wordt bijgehouden of er een koude- of juist een warmte-overschot ontstaat in het bronnet. Als er een koude overschot is, worden de koude bronnen met deze koude geladen en wordt warmte vanuit de warme bronnen aan het systeem toegevoegd. Andersom wordt na het signaleren van een warmteoverschot in het systeem deze warmte geladen in de warme bronnen. Wenselijk is om de buffers in de nieuwbouw van Citywall onder te brengen, omdat dit gebouw redelijk centraal gelegen is tussen de afnemers en bronnen. Het gaat om twee buffervaten met elk 5 m3 inhoud.

5. Regeneratieopties

5. Opties voor regeneratie collectief WKO-systeem Vraag en aanbod

'

Inschatting regeneratiebehoefte collectief WKO-systeem (cumulatief):

'

Fase

Gebouwen

Regeneratiebehoefte

Fase 1a

Stadhuis en Citywall

3.200 GJ/jaar

Fase 1b

Stadhuis, Citywall en Van der Meeren

4.500 GJ/jaar

Fase 2

Cluster 1 (alle gebouwen Stadhuisplein):

12.000 GJ/jaar

Fase 3

Cluster 1, 2 en 3 excl. omliggende gebouwen

16.000 GJ/jaar

Fase 4

Cluster 1, 2 en 3 incl. omliggende gebouwen

47.000 GJ/jaar

Kansrijke regeneratieopties: 1. Datacenter Stadhuis 2. PVT dak stadhuis 3. Aquathermie (de Dommel) 4. Condensorwarmte koelmachine Van Abbe Museum 5. Pleincollector en/of asfaltcollector '

5.1 en 5.2 Datacenterwarmte en PVT Stadhuis Stadhuis als warmtebron

'

Datacenter Bestaand datacenter in Stadhuis levert 1.000 GJ/jaar warmte-overschot in WKO PVT-panelen – IMPULS gaat PV-panelen plaatsen op dak Stadshuis

voor elektriciteitsproductie. – PVT van maken, zodat ook thermische zonne-energie gewonnen kan worden.

– 940 m2 PVT levert circa 1.900 GJ warmte per jaar op.

Afbeeldingen Triple Solar

5.3 Aquathermie - TEO Systeemontwerp en vergunning

'

Ontwerpvoorstel: •

Waterinlaat bij Van Abbe Museum

•

Wateruitlaat nabij brug Vestdijk

•

Ondergrondse pompruimte met warmtewisselaar en zelfreinigend filter bij Van Abbe Museum (op

taxiparkeerplek) •

Via gestuurde boring onder De Dommel het systeem koppelen met Stadhuisplein.

Aandachtspunten Waterwetvergunning: •

Stroomsnelheiden in- en uitlaat laag houden.

•

Voorkom afbraak ecologie in filters aquathermiesysteem (< 10% van afvoerdebiet gebruiken).

•

Verdere afstemming Waterschap nodig over kansen vergunbaarheid.

Duiker (in- en uitlaatpunt)

5.4 Pleincollector Koelen van stadhuisplein reduceert kan op hittestress

'

Principe: aanbrengen slangen

'

onder verharding zodat plein via

WKO gekoeld wordt (koelen = warmte winnen)

Advies: Verkenning opnemen in

'

uitwerking stedenbouwkundig inrichtingsplan (en beschaduwing

eventuele bomen)

Bijlage 1. Masterplan bodemenergie en WKO-bronposities Samenvatting - Geschreven: 25 juni 2021 - Gemeente i.c.m. Buro Bron, Geofoxx, KWR - Het eerste watervoerende pakket is geschikt voor toepassen WKO; fysieke ondergrens 80 m-mv - Maximale broncapaciteit 150 m3/h - Energie/vermogensvraag binnenstad: 32.400 MWh & 25.500 kW warmte / 20.800 MWh & 16.500 kW koude. In totaal zijn er 25 doubletten nodig voor de binnenstad. - Na optimalisatie via clustering is er ruimte voor 30 doubletten in de binnenstad (+ deel TU en Bergen) - Verontreiniging van de bodem is geen probleem in de binnenstad. Er is een instromende verontreiniging aan de westzijde van het centrumgebied. De ligt buiten de gebiedsgrens en wordt momenteel gesaneerd. Juridische status - Eindhoven is voornemens het plangebied aan te wijzen als Interferentiegebied, na vaststellen Masterplan door de provincie zijn de plankaart en orderingregels bindend.

Uitgangspunten ‘masterplan bodemenergie’ ‘Rekenregels masterplan’ - Minimale afstand tussen bronnen in een cluster: 20 à 30 m - Minimale afstand tussen warme en koude bronnen: 90 m - Minimale afstand tussen clusters: 150 tot 205 m (afhankelijk van aantal bronnen in het cluster) Collectief Smart Thermal Grid - Uit het masterplan volgt dat in de omgeving van het stadhuisplein 6 nieuwe doubletten passen (inclusief de bronnen van CityWall) -

Fase 1 en 2: 5 doubletten nodig (incl. Citywall)

-

Fase 3: 1 of 2 doubletten erbij.

Benodigd aantal WKO-doubletten

Voorstel plaatsing eerste 5 bronnen voor gebouwen uit cluster 1. - deze voldoen aan de ‘rekenregels’ uit het masterplan bodemenergie '

•

Positie bronnen Mercado & Stadhuis o.b.v. Masterplan bodemenergie. '