Collegebrief inzake Haalbaarheidsonderzoek lage temperatuur warmtenet Kerkelanden

G EMEENTE HILVERSUM POSTBUS 9900 1201 GM HILVERSUM BEZOEKADRES:

Aan de gemeenteraad Cc College van B&W Cc Pers

RAADHUIS DUDOKPARK 1 TELE FOONNUMMER: 14 0 35 WWW.HILVERSUM.NL

20 juli 2021 610192 BEHANDELD DOOR T. van den Hoek TELEFOON (035) 629 2678 DATUM

ZAAKNUMMER

UW KENMERK BIJLAGEN BETREFT

3 Haalbaarheidsonderzoek lage temperatuur warmtenet Kerkelanden

Geachte raads- en commissieleden, Met deze brief informeren we u over het uitgevoerde haalbaarheidsonderzoek naar een laag temperatuurwarmtenet in de wijk Kerkelanden. Dit onderzoek is uitgevoerd door een consortium van Firan (dochterbedrijf Alliander), Waternet en energiecoöperatie HET. Voor het uitvoeren van het onderzoek heeft de gemeente een subsidie van 130.000 verkregen van de provincie Noord-Holland en dit bedrag inmiddels als subsidie vastgesteld aan het consortium. In april 2021 heeft het college artikel 41 vragen van de D66 fractie beantwoord over de stand van zaken van dit onderzoek. Destijds waren de rapportages nog niet officieel aan het college aangeboden en kon nog geen inhoudelijke reactie worden gegeven. Dit is inmiddels wel gebeurd. In deze brief informeren we u over de uitkomsten van het onderzoek door het consortium en hoe het vervolg eruit zal zien. Inhoud haalbaarheidsonderzoek Het haalbaarheidsonderzoek heeft geleid tot een drietal rapporten. In het eerste rapport is de technische en financiële haalbaarheid van een duurzaam warmtebronnet onderzocht. In het tweede rapport is onderzocht of een wijkwarmtebedrijf binnen de huidige juridische en wettelijke kaders kan worden opgericht. Ook is er een participatietraject uitgevoerd met de buurt. Dit participatietraject is beschreven in het derde deelrapport.

Technische en financiële resultaten Het eerste onderzoek: de technische en financiële haalbaarheid. Het consortium heeft onderzocht wat de huidige warmtevraag is in Kerkelanden en wat de warmtevraag is na besparingsmaatregelen zoals isolatie. Vervolgens is gekeken of de beschikbare lage temperatuur (15 tot 30 graden celsius) warmtebronnen zoals oppervlaktewater (TEA) en afvalwater (TEO) voldoende warmte kunnen bieden voor de wijk. Dit blijkt niet het geval, omdat er dan teveel aanpassingen aan de woningen nodig zouden zijn. Wel zou, bij de huidige isolatiegraad, een 70 graden celsius warmtenet (middentemperatuur) kunnen functioneren in combinatie met andere warmtebronnen en warmteopslag, zoals pvt panelen (zonnepanelen die ook warmte opwekken) en een Warmte-Koude Opslag (WKO). Technisch gezien en qua ruimtebeslag is dit scenario haalbaar. Financieel gezien is dit systeem veel duurder dan het huidige systeem met aardgas.

Individuele warmtepompen blijven ook een optie, maar ook hiervan zijn de totale kosten nu nog hoger dan het huidige aardgasgebruik. Het 70 graden celsius warmtenet levert een CO2 besparing van 75% op. De verwachting is dat als de prijzen voor aardgas stijgen, de kosten voor een duurzaam warmtebronnet en/of individuele warmtepompen per woning aantrekkelijker worden. Mogelijkheden wijkwarmtebedrijf De conclusie van het tweede deelrapport is dat een wijkwarmtebedrijf wettelijk en juridisch haalbaar is. Ook is het wenselijk om (een deel van) het eigenaarschap van een warmtebronnet lokaal te beleggen bij bewoners en lokale bedrijven. De investeringen voor een warmtebronnet zijn echter dusdanig hoog, dat externe financiering noodzakelijk is. Vanzelfsprekend dient het systeem ook onderhouden te worden door een professionele partij. Het verdelen van de aandelen en eigenaarschap en daarmee het spreiden van risico’s lijkt daarom voor de hand liggend om een wijkwarmtebedrijf in te richten. Participatietraject Tot slot vond er een participatietraject met de buurt plaats, bestaande uit verschillende (online) bewonersbijeenkomsten en informatieavonden. In het begin bleek er flink wat weerstand, wat met name zat in het missen van het gevoel van keuzevrijheid en dat het de bewoners onnodig veel geld zou kosten.

Door het zorgvuldige participatietraject is dit naarmate het traject vorderde afgenomen en omgebogen tot constructieve gesprekken. Daarnaast is uit de klankbordgroep een buurtinitiatief ontstaan, Vereniging Kerkelanden Energie Neutraal (Ver-KEN) dat zich inzet voor verduurzaming en uiteindelijk het aardgasvrij maken van de wijk. Vanzelfsprekend is dit eerste participatietraject een begin geweest, wat nog opvolging vraagt. Er bestaan nog veel zorgen in de wijk over praktische zaken, de effectiviteit van een lage temperatuur warmtenet maar ook de betaalbaarheid. Vervolg Het consortium Firan, Waternet en HET vraagt de gemeente expliciet om een standpunt in te nemen aangaande het aanleggen van een warmtenet. In het door het consortium uitgevoerde onderzoek heeft niet het klassieke beleidsmatige trechteren plaats gevonden, waarbij alle opties voor de wijk tegenover elkaar zijn afgewogen. Daarnaast is er nog geen duidelijkheid over de besluitvorming om wel of niet over te gaan op een collectief systeem zoals een warmtenet. In hoeverre bewoners zelf, of de gemeente dat kunnen besluiten en op welke manier wordt vastgelegd in de transitie visie warmte. De vraag of de gemeente een warmtenet wil aanleggen lijkt daarom op dit moment nog prematuur. De gemeente kan wel meewerken aan kleinschaligere pilots.

Aangezien uit het uitgevoerde haalbaarheidsonderzoek blijkt dat een warmtenet (met name financieel) op dit moment moeilijk haalbaar lijkt, verkent het consortium de mogelijkheden voor een kleinschaliger systeem. Als vervolg op het uitgevoerde haalbaarheidsonderzoek lopen er momenteel verkennende gesprekken tussen Energiecoöperatie HET, Ver-KEN, Alliander en Waternet om een pilotproject in Kerkelanden uit te voeren met een Buurt Energie Systeem (BES). Een BES bestaat uit een collectieve warmtepomp en een kleinschalig warmtenet voor een deel van Kerkelanden. Aan een kleinschalige pilot met een warmtenet kan de gemeente in dit stadium wel meewerken. Uitgangspunt blijft dat het initiatief en uitvoering bij de bewoners van Kerkelanden en de Energiecoöperatie zelf ligt.

De gemeente behoudt een faciliterende rol en sluit aan bij de verkennende gesprekken om op de hoogte te blijven en waar mogelijk subsidieaanvragen bij de provincie te ondersteunen om een pilot te realiseren. Hoogachtend, Burgemeester en wethouders van Hilversum, de gemeentesecretaris,

de burgemeester,

W. Groot, ls.

Ch. B. Aptroot, wnd.

Datum 29 januari 2021 Versie def Projectnummer 01.2739/001

Rapport haalbaarheidsonderzoek duurzaam wijkwarmtenet in Hilversum Kerkelanden DEELRAPPORT 1 Technisch en financieel haalbaarheidsonderzoek

ir. Stefan Mol - Waternet Pieter-Jan van Helvoort – Firan Patrick Son – Qirion (in opdracht van Firan)

Dit deelrapport maakt onderdeel uit van het project “Haalbaarheidsonderzoek naar aquathermie en een publiek warmtenet in Kerkelanden” uitgevoerd door HET, Firan en Waternet. Het onderzoek is tot stand gekomen met een bijdrage van de gemeente Hilversum en provincie Noord Holland, ter beschikking gesteld onder beschikking nummer 610192.

Inhoudsopgave 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Uitgangspunten Beoogd resultaat Demarcatie Corporatiebezit Clusters Woning- en buurtkenmerken

5 5 5 6 7 8

2 2.1

2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

Techniek Beschrijving warmtebronnen 2.1.1 Oppervlaktewater 2.1.2 Afvalwater 2.1.3 Lucht 2.1.4 Zon Warmteketens Inventarisatie warmtecomponenten 2.3.1 Eerste afweging 2.3.2 Tweede afweging 2.4 Beschrijving preferente warmteketens 2.4.1 Optie 1: aquathermie met WKO en 70 graden warmtenet 2.4.2 Optie 2: individuele lucht-water warmtepompen Beschrijving warmte-opslag Verhoging van de temperatuur Warmtetransport/distributie Warmtebalans en benodigde PVT-warmte Resultaten energieberekeningen

9 9 9 10 11 11 12 12 13 14 15 15 15 16 17 18 19 20

3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7

Ruimtelijke inpassing TEO TEA PVT WKO Technische ruimte Verbindende leidingen Omgevingsonderzoek en vergunningen

22 22 22 22 23 23 24 24

4 4.1

Financiën en CO2-uitstoot TCO-model 4.1.1 Scenario’s 4.1.2 Afwijkende instellingen 4.1.3 CO2-uitstoot elektriciteit Kostenramingen 4.2.1 Scenario 1: aardgas 4.2.2 Scenario 2: aquathermie + PVT + piekketel + 70 graden warmtenet 4.2.3 Scenario 3: individuele lucht-water warmtepompen (all electric) Resultaten TCO-model Tarieven Gevoeligheidsanalyse 4.5.1 Gasprijsindex hoger 4.5.2 Investeringskosten warmtenet lager

26 26 26 26 26 27 27 27 27 28 29 29 29 30

2.2 2.3

4.2

4.3 4.4 4.5

4.6

4.5.3 Subsidies op investering in warmtenet 4.5.4 Best case: combinatie van veronderstellingen Optimalisaties

31 32 32

5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7

Conclusies Techniek Ruimtelijke inpassing Financieel Duurzaamheid Organiseerbaarheid Bijkomende aspecten Algeheel beeld

33 33 33 33 33 33 34 34

6

Aanbevelingen

36

7 7.1 7.2 7.3

Bijlagen Energieberekeningen Beschrijving TCO model Kostenraming warmtenet door Qirion

37 37 38 43

1

Uitgangspunten

1.1

Beoogd resultaat Het beoogde resultaat van dit haalbaarheidsonderzoek is inzicht in de haalbaarheid van een collectief warmtenet als warmte-oplossing voor Kerkelanden. Een warmteoplossing moet voldoen aan het uitgangspunt dat (1) iedereen zijn woning (2) duurzaam en (3) betaalbaar moet kunnen verwarmen. Dit zijn de drie kerncriteria die we in dit onderzoek zullen hanteren. De energie die gebruikt wordt in de te analyseren warmte-oplossingen moet zoveel mogelijk duurzaam opgewekt zijn, en liefst ook lokaal.

1.2

Demarcatie De potentiële-afnemers van een warmtenet wonen en werken in de wijk Kerkelanden. Deze wijk in Hilversum-Zuidwest is gebouwd in de periode 1950 – 1980 en heeft voornamelijk een woonfunctie. Het huizenbestand is gedeeltelijk bezit van woningbouwcorporaties. Het andere deel bestaat uit particuliere woningen en appartementen van particuliere verhuurders. Er bevinden zich enkele utiliteiten in de wijk zoals een verzorgingstehuis, scholen en het winkelcentrum Kerkelanden.

Figuur 1 Demarcatie onderzoeksgebied

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

5/43

Figuur 2 Bouwperioden in Kerkelanden. Het bedrijventerrein is recenter gebouwd evenals de rand van de wijk. Tabel 1 Aantal verblijfsobjecten en een inschatting van de warmtevraag

1.3

Fase 1: woningen Cluster 1

Aantal

GJ/jaar

395

14.370

Cluster 2

338

11.698

Cluster 3

788

22.822

Cluster 4

239

9.707

Cluster 5

443

17.587

Cluster 6

345

12.836

Cluster 7

563

18.547

Subtotaal 1

3.111

107.567

Fase 2: bedrijventerrein Cluster 1

Aantal

GJ/jaar

91

19.922

Cluster 2

47

8.103

Subtotaal 2

138

28.025

Totaal fase 1 + 2

3.249

135.592

Corporatiebezit In Kerkelanden staan woningen van woningcorporaties Dudok Wonen, De Alliantie en Gooi en Omstreken. Dit zijn voornamelijk grondgebonden woningen in hofjes en straten. De gekleurde panden zijn hoogbouw met een collectieve warmtevoorziening.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

6/43

Figuur 3 Woningcorporatiebezit in Kerkelanden 1.4

Clusters De wijk bestaat uit ruim 3 duizend woningen/utiliteiten verdeeld over verschillende hofjes en een bedrijventerrein aan de zuid-oostkant van de wijk (Franciscusweg). De wijk is opgedeeld in twee fasen en 9 clusters. Dit geeft de mogelijkheid om het warmtenet en de aansluitingen stapsgewijs, dus per cluster, te realiseren.

Figuur 4 Geografische indeling van de panden die zijn meegenomen in dit haalbaarheidsonderzoek. Het bedrijventerrein is echter niet meegenomen.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

7/43

1.5

Woning- en buurtkenmerken Tabel 2 Woning- en buurtkenmerken Kerkelanden Uitgangspunt

Waarde of status

Bron

Aantal woningen

3.400

CBS 2019

Huidig gasverbruik

1.200 Nm³ aardgas / woning.jaar

CBS 2019

Totale warmtevraag

138.000 GJ/jaar (voor isolatie)

berekening

124.000 GJ/jaar (na isolatie)

aanname

10 kW/woning

aanname

Vermogensvraag per woning Koudevraag Koppelkansen met afvalwater, drinkwater, aardgas et cetera Status gasnet

Winkelcentrum: niet bepaald Huizen: kwalitatief; steeds meer airco’s Worden in deze fase niet meegenomen. Alliander, Waternet, Gemeente Geen asbestcement leidingen. Alliander

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

8/43

2

Techniek

2.1

Beschrijving warmtebronnen Welke (duurzame) warmtebronnen zijn in principe aanwezig/beschikbaar in en om Kerkelanden, ter voeding van een collectief/publiek warmtenet, en wat zijn mogelijke alternatieven om te komen tot duurzame verwarming en aan aardgasvrije wijk? We geven hier een basaal overzicht.

2.1.1

Oppervlaktewater Thermische energie uit oppervlaktewater (TEO) van waterlopen en plassen kan worden ingezet voor het duurzaam verwarmen van gebouwen. Hiervoor zal een pompinstallatie met een warmtewisselaar in de nabijheid van de afnemer worden geplaatst waarmee in de zomer met een temperatuurverschil van 5 °C warmte uit het water wordt gewonnen. Deze warmte, met een temperatuur van 15 tot 25 °C, dient als warmtebron voor een warmtepomp. Door de pompinstallatie voor het oppervlaktewater slim te integreren in het bestaande watersysteem kunnen voordelen worden behaald in waterkwaliteit (doorspoeling en afkoeling). De Omgevingswarmtekaart van Waternet toont de TEO-potentie, zoals die voor alle BOWA-gemeenten is berekend. De Omgevingswarmtekaart geeft als schatting 0,45 GJ/m2 voor het Hilversums Kanaal. Dit resulteert in circa 28.000 GJ 1 beschikbare TEO warmte uit het deel van het kanaal dat langs Kerkelanden ligt, over een lengte van ongeveer 1,5 kilometer. Bron: www.omgevingswarmte.nl\waternet

Figuur 5 TEO potentie in de omgevingswarmtekaart van Waternet De techniek voor warmtewinning uit oppervlaktewater bestaat uit pompen, filters en warmtewisselaars en ziet er bijvoorbeeld als volgt uit:

1

Momenteel (voorjaar 2021) wordt nog een 3D-temperatuurmodellering van het

oppervlaktewatersysteem in Kerkelanden uitgevoerd. Hiermee kan nauwkeurig het gedrag van warmte en koude worden voorspeld bij een werkende TEO-installatie. De resultaten van deze 3D-simulatie kunnen medio 2021 bij Waternet worden opgevraagd.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

9/43

Figuur 6 Skid van Xylem voor winning van thermische energie uit oppervlaktewater 2.1.2

Afvalwater De Omgevingswarmtekaart van Waternet toont ook de rioleringen van het waterschap Amstel, Gooi en Vecht. De persleiding door Kerkelanden heeft een warmte-potentie van circa 19.000 GJ.

Figuur 7 TEA potentie in de omgevingswarmtekaart van Waternet Er zijn in de basis twee verschillende technieken om warmte uit afvalwater te winnen: warmtewisselaars in de rioolbuis of er buiten.

Figuur 8 Warmtewisselaars, geïntegreerd in een rioolbuis

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

10/43

Figuur 9 Warmtewisselaars buiten de rioolbuis De huidige persleiding door Kerkelanden is aangelegd in 1985 en wordt in principe pas vervangen in 2065 – 2075. De diameter van 600 mm is te klein om in de bestaande leiding een warmtewisselaar in aan te brengen. Een warmtewisselaar buiten de rioolbuis ligt daarom meer voor de hand. Hierbij wordt het rioolwater drukloos gemaakt en na warmtewinning op druk terug in de persleiding gebracht. Deze uitvoering is aangehouden in de financiële analyse. Als alternatief kan (in een later stadium van uitwerking) nog een parallelle buis-inbuis warmtewisselaar (bypass) worden meegenomen. Deze vraagt ruimte naast de bestaande rioolbuis. 2.1.3

Lucht Dry coolers (droge koelers) kunnen warmte uit de buitenlucht winnen en deze opslaan in WKO-systemen. Dry coolers draaien in de zomer, omdat dan de temperatuur van de buitenlucht het hoogst is. Dit systeem is ook toe te passen i.c.m. een collectieve warmtepomp die warmte opwerkt tot 70 graden dat via het warmtenet gedistribueerd wordt. Dit is de basis van het Buurt Energie Systeem (BES) dat ontwikkeld wordt door Alliander en geschikt is om 400-800 huizen te voorzien van warmte. Het BES systeem kan modulair worden uitgebreid.

Figuur 10 Voorbeeld opstelling droge koelers 2.1.4

Zon PVT-panelen (Photo Voltaïsch – Thermische panelen) wekken elektriciteit op en vangen tegelijkertijd warmte in. De combinatie van PVT-panelen met WKO-systemen is gunstig, omdat de WKO-systemen continu koud water kunnen aanleveren. Door het grote verschil met de temperatuur van de PVT-panelen neemt dit water veel warmte.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

11/43

Figuur 11 Voorbeeld PVT-paneel 2.2

Warmteketens Warmteketens bestaan in het algemeen uit de volgende onderdelen:

Figuur 12 Schema van een warmteketen De huidige warmteketen is gebaseerd op aardgas: Bron: Winning: Transport: Opslag: Omzetting: Afgifte: 2.3

Groningen gasveld aardgasnet gasveld CV-ketel radiatoren

Inventarisatie warmtecomponenten In dit project zijn de volgende componenten voor warmteketens in Kerkelanden beschouwd: Tabel 3 Totaaloverzicht van warmtecomponenten. Door de juiste componenten uit de verschillende kolommen te combineren, ontstaan logische warmteketens. bron

winning

transport

opslag

omzetting

afgifte

omgevingswarmte

warmtewisseling

leidingen

fysisch

concentratie

warmtewisseling

- lucht - water (aquathermie) - bodem (geothermie)

- met water - met zout

- stoomnet > 100 °C - warmtenet 15 – 100 °C - brandstofleidingen

- in water - in de bodem - in Phase Change Materials

mbv elektriciteit - warmtepomp

- luchtverwarming - radiatoren - vloerverwarming - wandverwarming - plafondverwarming

restwarmte

omzetten

per kabel

chemisch

chemisch

straling

- industrie - datacenters - afvalwater

- in warmte - in elektriciteit - in een brandstof - in biomassa

- elektriciteitsnet

- in een warmtebatterij - in waterstof - in synthetisch gas

- verbranden - ontladen

- kachel - IR-panelen

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

12/43

brandstoffen

mijnen

per as, trein of boot

- afval - olie, kolen, gas - biomassa, biogas zon wind

kernenergie

2.3.1

Eerste afweging Van deze inventarisatie zijn windenergie en kernenergie direct afgevallen: deze zijn in de regio onvoldoende beschikbaar, politiek niet haalbaar, of maatschappelijk ongewenst. De overige componenten zijn nader beoordeeld op de criteria Betaalbaarheid Duurzaamheid Toekomstbestendigheid Ruimtelijke inpasbaarheid Organiseerbaarheid Bijkomende aspecten, zoals geluid Tabel 4 Beoordeling warmte-componenten

TEO: Thermische Energie (warmte) uit oppervlaktewater TEA: Thermische Energie (warmte) uit afvalwater

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

13/43

Op basis van de beoordeling van de beschikbare componenten zijn tijdens de verkenningsfase van het project de volgende mogelijke warmteketens opgesteld: Tabel 5 Inventarisatie mogelijke warmteketens in Kerkelanden (bron – winning –opslag – omzetting – transport – afgifte)

De potentie van zonnewarmte is in theorie zeer groot, en wordt in de praktijk enkel beperkt door de hoeveelheid beschikbare oppervlakte voor warmte-invang.

De potentie van geothermie is nog onbekend. Deze wordt mogelijk in 2022 duidelijk. Let op: deze ketens zijn gebaseerd op een eerste inschatting van de warmtebehoefte. Later in het project is deze aangescherpt (zie paragraaf 2.9). De in rood aangegeven hoeveelheid leverbare warmte uit TEO en TEA is te klein om de warmtebehoefte in Kerkelanden te dekken. Een duurzaam warmtenet kan dus niet alleen worden gevoed met de aquathermische bronnen TEO (warmte uit oppervlaktewater) en TEA (warmte uit afvalwater). Er zijn daarom aanvullende duurzame warmtebronnen nodig, zoals zonnewarmte via PVT panelen. 2.3.2

Tweede afweging In de tweede afweging zijn de mogelijke warmteketens beoordeeld op praktische haalbaarheid en ingeschatte wenselijkheid. Hierbij zijn de ketens met duurzame elektriciteit (als 1-op-1 warmtebron), groene waterstof en geothermie afgevallen. De belangrijkste reden hiervoor is dat deze bronnen niet binnen 10 jaar met voldoende zekerheid beschikbaar en betaalbaar zullen worden. Biomassa hebben we niet meegenomen vanwege de CO2-uitstoot ervan en effecten op luchtkwaliteit. Op basis van de huidige isolatie van de woningen is ook in een vroeg stadium van het onderzoek gekozen voor verwarming van de woningen op 70 graden. Dit is vergelijkbaar met de temperatuur waarop momenteel (naar onze verwachting) de meeste woningen op strenge winterdagen warm gestookt worden. Daarmee is de

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

14/43

isolatienoodzaak beperkt en de drempel om particuliere eigenaren en corporaties mee te laten doen zo laag mogelijk. Op basis van deze afweging zijn twee preferente warmteketens geselecteerd voor nadere technische en financiële beoordeling: Optie 1: Aquathermie met PVT en WKO en 70 graden warmtenet Optie 2: Individuele lucht-water warmtepompen 2.4 2.4.1

Beschrijving preferente warmteketens Optie 1: aquathermie met WKO en 70 graden warmtenet bron TEO + TEA + PVT winning warmtewisselaars transport warmtenet 70 graden opslag WKO (warmte en koude opslag in de bodem) omzetting water-water warmtepomp naar 70 graden afgifte radiatoren, vloerverwarming

Figuur 13 Principeschema van TEO met WKO, collectieve warmtepomp en 70 graden warmtenet. Links: zomer. Rechts: winter. Het schema van de beoogde warmteketen is als volgt:

Figuur 14 Schema warmteketen op basis van aquathermie, PVT en piekketel 2.4.2

Optie 2: individuele lucht-water warmtepompen bron buitenlucht winning warmtewisselaar in buiten-unit transport aansluitleidingen

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

15/43

opslag omzetting afgifte

150 liter buffervat in huis lucht-water warmtepomp naar 70 graden radiatoren

Figuur 15 Schematische opstelling van een lucht-water warmtepomp met buffervat 2.5

Beschrijving warmte-opslag De warmte die wordt gewonnen in de zomer moet worden opgeslagen tot gebruik in de winter. Dit gebeurt doorgaans in warmte-koude opslag systemen (WKO). De mogelijkheid voor seizoensopslag met WKO’s in Kerkelanden is onderzocht via de website www.wko-tool.nl. Er lijken vanuit de WKO-tool geen bezwaren te zijn voor WKOsystemen. De onderstaande afbeelding toont de reeds bestaande WKO systemen bij Kerkelanden.

Figuur 16 Bestaande WKO systemen bij Kerkelanden volgens de WKO-tool

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

16/43

Het 2e watervoerende pakket in de bodem onder Hilversum lijkt goed geschikt voor WKO-systemen. Dit is gecontroleerd in de REGIS-database. Het watervoerende pakket is herkenbaar aan de gele codering in het eerste diepteprofiel.

Figuur 17 Bodemopbouw onder Kerkelanden volgens REGIS-data Op basis van deze bevindingen vormen WKO’s een realistische opslagmogelijkheid In Kerkelanden. In de volgende energie-berekeningen wordt daarbij uitgegaan van de volgende gangbare temperaturen voor WKO-systemen: Tabel 6 Uitgangspunten WKO Parameter Temperatuur

2.6

Uitgangspunt Warme bron: 14 ºC Koude bron: 8 ºC

Bron Waternet

Verhoging van de temperatuur Warmtepompen verhogen de temperatuur van de warmte in de WKO’s naar 70 graden. Een MT-net (midden-temperatuur) op 70 graden distribueert de warmte naar de afnemers. De kleuren in de onderstaande warmteketen geven aan waar de temperatuur laag is (15 – 25 graden, blauw) of hoog (70 graden, rood).

Figuur 18 Gekozen warmteketen in Kerkelanden Op deze warmteketen zijn twee varianten denkbaar: Zonder piekketel Met piekketel Een piekketel draait op aardgas of zo mogelijk groengas of een ander hernieuwbaar gas (als dit beschikbaar is). Hierdoor daalt het aantal WKO’s dat nodig is om de piekvraag te leveren. Ook het opgestelde vermogen aan warmtepompen is hierdoor

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

17/43

kleiner. In bijlage 7.1 zijn de gegevens opgenomen van de energieberekeningen van beide warmteketens. Tabel 7 Uitgangspunten 70 graden warmtenet zonder piekketel 70 graden warmtenet zonder piekketel Inzet warmtepomp Piekketel / back up

Uitgangspunt

Bron

100% van de warmtevraag 100% van het piekvermogen Niet aanwezig

Waternet Waternet

Tabel 8 Uitgangspunten 70 graden warmtenet met piek- en back up gasketel 70 graden warmtenet met piekketel Inzet warmtepomp

Uitgangspunt

Bron

Invulling van basislast warmtevraag 30% van het gevraagde gelijktijdig vermogen Ca. 80% dekking van de jaarlijkse warmtevraag Back up gasketel 100% van de warmtevraag bij uitval warmtepompen 100% van het piekvermogen bij uitval warmtepopen Piekketel Circa 70% van het totale vermogen Circa 20% dekking van de jaarlijkse warmtevraag COP warmtepomp 12 – 3,0 70 °C

Waternet

Waternet

Waternet

De piekketel en de back up ketel zijn in de praktijk dezelfde gasketel. Op basis van de gewenste leveringszekerheid hebben we de optie zonder gasgestookte piekketel laten vervallen. Ook uit de financiële vergelijking is gebleken dat de optie met piekketel de voorkeur heeft. De piekketel geeft bovendien de mogelijkheid om bij extreme weersomstandigheden de temperatuur van het warmtenet tijdelijk te verhogen naar bijvoorbeeld 80 graden (stooklijn). 2.7

Warmtetransport/distributie Op basis van de keuze voor 70 graden warmte heeft Qirion (in opdracht van Firan) een schetsontwerp gemaakt voor het 70 graden warmtenet in Kerkelanden. Hierbij zijn de volgende uitgangspunten gebruikt: Tabel 9 Uitgangspunten schetsontwerp 70 graden warmtenet Kerkelanden Parameter Drukklasse 70 graden warmtenet Systeemopzet verwarming Systeemopzet koeling Temperatuur-regime MTdistributienet

Uitgangspunt Bron PN6 (maximaal drukverschil leidingnet Qirion 2 bar) CV + tapwater Consortium Niet van toepassing Consortium Aanvoertemperatuur: 70°C Qirion Retourtemperatuur: 40°C

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

18/43

Gelijktijdigheid van warmte- 55% afname Warmteverlies MT-net 25% Vermogensverlies MT-net 5%

Waternet Qirion Vesta MAIS 2020

Figuur 19 Projectie schetsontwerp warmtenet op Kerkelanden. De getallen geven de leidingdiameter aan in millimeters exclusief isolatie. Voor de netbereking is PipeLab software gebruikt. Deze software gebruikt onder andere de volgende parameters: • Isolatiewaarde van de leidingen • Toegestane maximum stroomsnelheid • Aansluitvermogens van de afnemers o.b.v. een inschatting voor ruimte verwarming en CW klasse 4 voor warm tapwater • Gelijktijdigheid voor ruimteverwarming en tapwater 2.8

Warmtebalans en benodigde PVT-warmte Voor de opgestelde warmteketen met piekketel is een warmtebalans opgesteld om de behoefte aan PVT-warmte vast te stellen. Deze berekening bevat afrondingsverschillen ten opzichte van de energieberekeningen in bijlage 7.1. TEO/TEA - 70 graden warmtenet met piekketel Warmteaanbod GJ TEO 28.000 TEA 19.000 Elektriciteit (voor 41.000 warmtepomen)

GJ

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

19/43

-

Groengas (voor piekketel) Totaal warmte-aanbod Warmteverlies Totale warmtebehoefte (inclusief verliezen) Warmtetekort

36.000 124.000 38.000 163.000 39.000

Op basis van het warmtetekort van 39.000 GJ is ervoor gekozen om PVT-panelen als aanvullende lage-temperatuur warmtebron op te nemen in de warmteketen. De elektriciteitsopwekking door PVT-panelen is reeds in de warmtebalans opgenomen. 2.9

Resultaten energieberekeningen De gekozen uitgangspunten in de voorgaande paragrafen zijn gebruikt in de energieberekeningen in de bijlagen, paragraaf 7.1. Deze berekeningen zijn inclusief de benodigde hulp-energie (elektriciteit). De aangenomen SPF (Seasonal Performance Factor, of seizoens-COP) voor de warmtepompen in 3,0. De uitkomsten (energiebalansen) van deze berekeningen zijn: 70 graden warmteketen zonder piekketel TEO, TEA en PVTwarmte elektriciteit verlies totaal

70 graden warmteketen met piekketel TEO, TEA en PVTwarmte elektriciteit groengas verlies totaal

Individuele luchtwater warmtepompen lucht-warmte elektriciteit verlies totaal

balans kWh per woning.jaar input 8.510

output 10.165

4.853 13.363

3.198 13.363

balans kWh per woning.jaar input 7.021

output 10.165

3.369 2.926 13.316

3.151 13.316

balans kWh per woning.jaar input 7.043 3.582 10.625

output 10.165 460 10.625

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

20/43

De output op woningniveau is voor alle berekeningen gelijk: 10.165 kWh per woning per jaar. De benodigde input van de verschillende warmtebronnen verschilt echter, en ook het bijbehorende elektriciteitsverbruik en het warmteverlies. De energieberekeningen zijn integraal onderdeel van het TCO-model. Details van de berekeningen kunnen daar worden nagezocht. Verdiepend kader: Interpretatie van warmteberekeningen Een juiste interpretatie van warmteberekeningen vergt een behoorlijke kennis van warmteketens. Het kleine warmteverlies en het vergelijkbare elektriciteitsverbruik bij individuele lucht-water warmtepompen lijken bijvoorbeeld tegenstrijdig met het ingestelde lagere rendement van individuele warmtepompen. De warmteketen met individuele lucht-water warmtepompen geeft het minste verlies, en vraagt daardoor de kleinste hoeveelheid warmte. Omdat de verhoging van de temperatuur in huis plaatsvindt, is er nauwelijks warmteverlies. Bij centrale warmtepompen wordt de warmte op hoge temperatuur (70 graden) gedistribueerd. Dit leidt tot een hoog warmteverlies: ongeveer 25%. Het elektriciteitsverbruik van individuele lucht-water warmtepompen blijkt toch een fractie hoger te zijn dan dat van het 70 graden warmtenet.

Dat het elektriciteitsverbruik in beide ketens dicht bij elkaar ligt komt enerzijds omdat een deel van de warmtevraag in het 70 graden warmtenet door groengas wordt ingevuld. Daarbij hebben collectieve water-water warmtepompen over het gehele jaar berekend een hoger rendement dan de individuele lucht-water warmtepompen. Anderzijds kent het 70 graden warmtenet dus een groot warmteverlies. Deze effecten samen leiden tot de berekende uitkomst. NB: De verschillen in elektriciteitsverbruik tussen het 70 graden net en de individuele warmtepompen zijn bovendien zodanig klein dat deze binnen de onzekerheidsmarge van de berekeningen vallen.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

21/43

3

Ruimtelijke inpassing

3.1

TEO Inpassing van het TEO systeem vraagt ruimte voor een inlaat en een uitlaat, en voor een technische ruimte voor pompen, filters en warmtewisselaars. De geschatte ruimtebehoefte hiervoor is 100 m2.

Figuur 20 Projectie TEO bronnen 3.2

TEA Het meest haalbaar lijkt een installatie die bovengronds warmte uit het afvalwater haalt. Hiervoor moet een uitlaat en een retourleiding op de persleiding worden gemaakt, met pompen en warmtewisselaars. Hiervoor is een aparte technische ruimte nodig van circa 100 m2.

Figuur 21 Projectie TEA bron 3.3

PVT De PVT-panelen (circa 12.000 m2) zijn onder andere bedacht op het winkelcentrum (5.500 m2)2. Voor de resterende 6.500 m2 (ofwel, ruim een voetbalveld) moet nog ruimte gevonden worden. Hierbij kan ook gekeken worden naar andere duurzame warmte-initiatieven waarbij bijvoorbeeld met individuele PVT-installaties wordt gewerkt (bijvoorbeeld Spaargas Haarlem). 2 Deze optie is wel aangestipt bij de eigenaar/vastgoedpartner, maar heeft nog niet tot een reactie geleid.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

22/43

Figuur 22 Projectie deel PVT panelen 3.4

WKO De naar schatting 12 WKO-systemen dienen gerealiseerd te worden op een diepte van tussen 50 en 150 meter. Op straatniveau zijn hiervan enkel de putdeksels te zien. De WKO-pompen kunnen zowel boven- als ondergronds opgesteld staan.

Figuur 23 Projectie WKO systemen 3.5

Technische ruimte De centrale technische ruimte biedt ruimte aan Pompen, filters en warmtewisselaars voor de TEO-installatie (100 m2) Pompen en warmtewisselaars voor de TEA-installatie (100 m2) Pompen en warmtewisselaars voor inkoppeling van de WKO’s (100 m2) Inkoppeling van de PVT-panelen Warmtepompen Piekketels Ingaande en uitgaande warmteleidingen 70 graden warmtebuffer Waterbehandeling Procesautomatisering Nutsvoorzieningen Geschatte ruimtebehoefte: 900 m2.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

23/43

Figuur 24 Projectie centrale technische ruimte 3.6

Verbindende leidingen Leidingen verbinden de bronnen met de WKO en met de warmtepompen in de centrale technische ruimte. Het is te verwachten dat de ruimte in de ondergrond beperkt zal zijn. De inpassing van het verbindende leidingwerk en het 70 graden warmtenet vraagt daarom aandacht. Rood: TEO-leidingen. Hiervoor kunnen wellicht bestaande leidingen worden gebruikt. Geel: PVT-leidingen. Oranje: WKO-leidingen

Figuur 25 Projectie verbindende leidingen 3.7

Omgevingsonderzoek en vergunningen Uit verkennend omgevingsonderzoek blijkt het volgende: Er is veel natura 200 gebied in de omgeving. Hier moet rekening mee worden gehouden bij aanvraag van vergunningen en de ruimtelijke inpassing van installaties en infrastructuur Er loopt een gasleiding van de Gasunie door het gebied. Warmteinfrastructuur mag niet in de directe nabijheid van de gasleiding liggen of worden aangelegd. Voordat gestart kan worden met de aanleg van het warmtenet moeten publiekrechtelijke vergunningen worden verleend en meldingen worden gedaan. Voor de realisatie van het tracé dienen in ieder geval de volgende vergunningen aangevraagd te worden:

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

24/43

-

-

Omgevingsvergunning uitvoeren van een werk, geen bouwwerk zijnde, of werkzaamheden ter plaatse van een dubbelbestemming (archeologie, leidingen) Instemmingsbesluit van de gemeente Hilversum voor de aanleg van de leiding Objectenvergunningen tbv werkterreinen / plaatsen van objecten in de openbare ruimte Bouw van nutsgebouwen (WKO), omgevingsvergunning bouw Eventueel een omgevingsvergunning voor kappen van bomen Ontheffing voor treffen van verkeersmaatregelen en bebording vanwege werk in uitvoering Bemalen en lozen van grondwater, melding lozen buiten inrichting en watervergunning Bus melding in geval van werken in verontreinigde grond Vormvrije MER-beoordeling

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

25/43

4

Financiën en CO2-uitstoot Een belangrijke vraag is wat de kosten zijn van een duurzaam warmtenet in Kerkelanden. Burgers, overheden en andere stakeholders (zoals verhuurders) kijken hier (zeer) kritisch naar. In dit hoofdstuk belichten we de kosten een warmtenet in vergelijking met de situatie (aardgas) en met het alternatief: individuele lucht-water warmtepompen.

4.1

TCO-model TCO staat voor Total Cost of Ownership. In goed Nederlands: de levensduurkosten. Een uitgebreide beschrijving van de opzet en werking van het TCO-model staat in de bijlagen. Het volledig operationele TCO-model van Waternet is onderdeel van dit rapport en wordt als excel-file beschikbaar gesteld via de website van HET. Het werkende model is ook op te vragen bij Waternet.

4.1.1

Scenario’s In het TCO-model zijn voor Hilversum Kerkelanden de volgende drie scenario’s vergeleken: -

4.1.2

Aardgas Aquathermie en PVT met WKO, centrale warmtepomp, piekketel op groengas en een 70 graden warmtenet Individuele lucht-water warmtepompen

Afwijkende instellingen In overleg met de consortiumpartners zijn voor Hilversum Kerkelanden de volgende inflatie-indices gekozen, die afwijken van de reguliere aannames:

De inflatie-index voor gas is lager ingesteld dan op basis van de CBS-data van 1996 tot 2018 (5%). Dit is gedaan om te corrigeren voor de recente lage stijging van de gastarieven, en om wensdenken te voorkomen. De rijksoverheid heeft onlangs belastingmaatregelen getroffen die de gasprijs weer doen stijgen. Maar: resultaten uit het verleden geven geen zekerheid. We rekenen dus liever met meevallers dan met tegenvallers, maar realiseren ons dat dit voor nu een conservatief beeld oplevert. In de gevoeligheidsanalyse (paragraaf 4.5) onderzoeken we wat hiervan de invloed is. 4.1.3

CO2-uitstoot elektriciteit We nemen in het TCO-model aan dat de CO2-uitstoot van elektriciteit lineair daalt van de huidige waarde naar 0 in 2050. Met deze aanname volgen we de doelstelling van het Klimaatakkoord van Parijs. Dit zal echter niet zonder moeite gaan: Voor Nederland betekent dit enorme investeringen in windmolens en zonneparken op zee en op land, mogelijk gecombineerd met de inkoop van duurzame elektriciteit uit omringende landen. De als eerste gepresenteerde CO2-uitstoot is een gemiddelde over de evaluatieperiode van 50 jaar. Het is van belang om op te merken dat de CO2-uitstoot

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

26/43

van elektriciteit in de scenario’s aanvankelijk hoger zal zijn, maar dat deze in 2050 0 zal zijn. 4.2

Kostenramingen Voor deze haalbaarheidsstudie zijn op basis van kengetallen kostenramingen opgesteld voor Investeringen Onderhoudskosten Bedrijfsvoeringskosten Eenmalige inkomsten en uitgaven De kostenramingen hebben een onzekerheidsmarge van 30%.

4.2.1

Scenario 1: aardgas Tabel 10 Kostenraming scenario 1: CV-ketels op aardgas aardgas CV ketel

Investering (Euro) 5.939.500

Levensduur (jaar) 20

Onderhoud (%) 3

Onderhoud (Euro/jaar) 178.185

In dit scenario kunnen airco’s worden opgenomen om een eventuele koelbehoefte te dekken, maar hier is niet voor gekozen, en zit dus ook niet in de kostenberekening. In het TCO-model is invulling van de koelbehoefte met airco’s wel voorbereid. Deze mogelijkheid kan desgewenst eenvoudig worden aangezet. 4.2.2

Scenario 2: aquathermie + PVT + piekketel + 70 graden warmtenet Tabel 11 Vereenvoudigde kostenraming scenario 2: 70 graden warmtenet Aquathermie Piekketel 70 graden warmtenet TEO TEA PVT WKO Warmtepompen Piekketel Technische ruimte Distributie en levering Overige kosten Totaal

Investering (Euro)

Levensduur (jaar)

Onderhoud (%)

Onderhoud (Euro/jaar)

1.700.000 800.000 6.100.000 5.500.000 3.200.000 1.200.000 1.600.000 45.000.000 7.000.000 72.000.000

15 15 30 30 15 15 50 30

2 1 0,5 2 2 2 1 2

26.000 9.000 36.000 89.000 65.000 25.000 8.000 740.000 1.000.000

De gedetailleerde kostenraming staat in het tabblad ‘ramingen’ van het TCO-model. De onderliggende kostenraming van Qirion voor het warmtenet staat zowel in het TCO-model als in de bijlage. De kostenraming van Qirion betreft het onderdeel ‘distributie’ in de post ‘distributie en levering’. 4.2.3

Scenario 3: individuele lucht-water warmtepompen (all electric) In dit scenario gaan we ervan uit dat alle bewoners (particuliere eigenaren en huurders) een individuele lucht-water warmtepomp installeren om in hun warmtebehoefte te voorzien. Op dit moment zijn er in Kerkelanden al gebouwen die met collectieve warmtepompen werken.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

27/43

Tabel 12 Kostenraming scenario 3: individuele lucht-water warmtepompen Individuele lucht-water warmtepompen L-W warmtepompen

Investering (Euro) 27.200.000

Levensduur (jaar) 15

Onderhoud (%) 1

Onderhoud (Euro/jaar) 272.000

Eventuele geluiddempende maatregelen zijn hierbij niet inbegrepen. 4.3

Resultaten TCO-model In het TCO-model geeft het tabblad ‘Dashboard per partner’ een versimpelde vergelijking van de drie scenario’s. Deze vergelijking komt tot stand door de Netto Contante Waarde van elk scenario over de gehele evaluatieperiode (50 jaar) te delen door het aantal jaar en het aantal woningen. Dit resulteert in een waarde die ongeveer vergelijkbaar is met de gemiddelde jaarlijkse kosten per woning per jaar, teruggerekend naar 2020. Disclaimer: Het TCO-model is bedoeld om scenario’s te vergelijken op Netto Contante Waarde over een lange levensduur. Het TCO-model geeft geen direct inzicht in de jaarlijkse energierekening per woning bij elk scenario. Deze berekening kan beter en nauwkeuriger uitgevoerd worden in een specifiek business case model. Dit is het echter niet de opdracht van dit onderzoek, en zal desgewenst aanvullend doorgerekend moeten worden.

Figuur 26 Vergelijking scenario's op NCW en CO2 uitstoot. Blauwe staven: netto contante kosten (euro per woning per jaar) Groene staven: CO2-uitstoot (kg CO2 per woning per jaar)

De figuur laat zien dat aardgas – bij de gehanteerde aannames – de goedkoopste warmtevoorziening geeft, met gemiddelde netto contante kosten van circa E 1.100,per jaar). De CO2-uitstoot van aardgas is echter zeer hoog (bijna 2.200 kg per woning per jaar) in vergelijking met de andere oplossingen.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

28/43

Beide andere alternatieven komen duurder uit, waarbij individuele lucht-water warmtepompen iets beter scoren op betaalbaarheid dan het collectieve warmtenet. De verschillen zijn echter klein en vallen binnen de onzekerheidsmarge van de berekeningen. 4.4

Tarieven Hoewel het TCO-model hier niet voor bedoeld is, kan er een eerste indicatie van tarieven worden berekend. Het gaat hierbij om Het warmtetarief (Euro per GJ) Het vastrecht (Euro per aansluiting per jaar) De BAK (eenmalige Bijdrage Aansluit Kosten, Euro) Door het warmtetarief en het vastrecht vast te stellen op het wettelijk maximum, kan een BAK worden bepaald waarbij de bedrijven die samenwerken in het warmtenet een minimaal positief resultaat behalen. Dit geeft het volgende eerste beeld: -

Warmtetarief Vastrecht BAK

21,50 Euro per GJ (excl. BTW) 385 Euro per jaar (excl. BTW) 12.600 Euro

Merk op dat het wijzigen van deze tarieven geen wezenlijke invloed heeft op de netto contante waarde van de scenario’s. De kosten worden via deze tarieven van de ene partner naar de andere geschoven, maar de grondslag van de kosten (investeringen, onderhoud en bedrijfsvoeringskosten) blijven gelijk. 4.5

Gevoeligheidsanalyse Om gevoel te krijgen bij de knoppen waaraan gedraaid zou moeten worden om de uitkomsten van de TCO-vergelijking te beïnvloeden, zijn de volgende parameters gevarieerd: Gasprijsindex van 2,5% naar 3,5% Investeringskosten warmtenet van 100% naar 70% Subsidies van 0 naar 5 miljoen Euro Er is ook een ‘best case’ situatie doorgerekend waarin deze drie variaties tegelijkertijd optreden.

4.5.1

Gasprijsindex hoger Een verhoging van de gasprijsindex van 2% naar 3,5% heeft een effect op het scenario aardgas, en op het groengas dat in het 70 graden warmtenet wordt verbruikt. In de praktijk kan deze stijging autonoom plaatsvinden, bijvoorbeeld als gevolg van afname van het totaalvolume aardgas in Nederland en verrekening van de distributiekosten over minder afnemers, of als beleidsmatig effect (bijsturing op energiebelasting op aardgas). Het aardgasscenario wordt hierdoor merkbaar duurder. De gemiddelde netto contante kosten van het scenario aardgas komen hierdoor in de buurt van die van het 70 graden warmtenet, en net boven die van individuele warmtepompen.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

29/43

Figuur 27 Vergelijking scenario's op NCW en CO2 uitstoot bij 1% hogere gas-index. Blauwe staven: netto contante kosten (euro per woning per jaar) Groene staven: CO2-uitstoot (kg CO2 per woning per jaar)

4.5.2

Investeringskosten warmtenet lager Een verlaging van de investeringskosten voor het warmtenet van 30% heeft een effect op het scenario 70 graden warmtenet. Deze kostendaling kan optreden door efficiëntievoordelen, bijvoorbeeld door een grotere markt voor warmtenetten, of innovaties en productverbeteringen. Of door effectieve koppelingen aan andere maatregelen, vooral in de ondergrond, zoals koppelkansen met riool- of gasnetvervanging. De gemiddelde netto contante kosten dalen in dit geval tot onder het niveau van de individuele warmtepompen. Het 70 graden warmtenet blijft echter duurder dan aardgas.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

30/43

Figuur 28 Vergelijking scenario's op NCW en CO2 uitstoot bij 30% lagere warmtenetinvestering. Blauwe staven: netto contante kosten (euro per woning per jaar) Groene staven: CO2-uitstoot (kg CO2 per woning per jaar)

4.5.3

Subsidies op investering in warmtenet Toekenning van een eenmalige subsidie van 5 miljoen euro aan het begin van het project heeft een beperkt effect op de netto contante kosten van het 70 graden warmtenet. Dit scenario blijft echter duurder dan aardgas en individuele warmtepompen.

Figuur 29 Vergelijking scenario's op NCW en CO2 uitstoot bij toekenning van 5 miljoen Euro subsidie. Blauwe staven: netto contante kosten (euro per woning per jaar) Groene staven: CO2-uitstoot (kg CO2 per woning per jaar)

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

31/43

4.5.4

Best case: combinatie van veronderstellingen Als de drie onderzochte variaties tegelijkertijd optreden, ontstaat een ‘best case’ situatie voor het 70 graden warmtenet. Dit scenario wordt hiermee het goedkoopst, en realiseert een forse CO2-reductie. De gemiddelde netto contante kosten van de drie scenario’s liggen in dit geval echter dicht bij elkaar. De verschillen vallen binnen de onzekerheidsmarge van de berekeningen.

Figuur 30 Vergelijking scenario's op NCW en CO2 uitstoot bij ‘best case’ condities. Blauwe staven: netto contante kosten (euro per woning per jaar) Groene staven: CO2-uitstoot (kg CO2 per woning per jaar)

4.6

Optimalisaties De volgende optimalisaties zullen ook de financiële haalbaarheid van het 70 graden warmtenet verbeteren: Meer aansluitingen op korte afstand; Meer collectieve aansluitingen betekent minder afleversets. Ook kan gebruik gemaakt worden van bestaande binnenleidingen. Op dit moment zijn 2 collectieve aansluitingen meegenomen in de berekeningen; Verlaging onderhoudskosten warmtenet. Deze zijn mogelijk te hoog ingeschat; Verlaging investering binnenleidingen door standaardisatie; Isolatie van de woningen. Dit beperkt de warmtevraag (GJ) en het gevraagde warmtevermogen (kW); Door isolatie op termijn: Temperatuurverlaging van het warmtenet geeft betere prestaties van de warmtepompen en minder warmteverlies; Betere isolatie van het warmtenet geeft minder warmteverlies van het warmtenet. Toepassen van ISDE en andere subsidies. ISDE is op dit moment bijvoorbeeld 3.325 euro per aansluiting op warmtenet.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

32/43

5

Conclusies Door de bevindingen te toetsen aan het afwegingskader ontstaat op basis van dit technisch en financieel onderzoek het volgende beeld voor Kerkelanden:

5.1

Techniek -

-

5.2

Ruimtelijke inpassing -

5.3

-

-

Aardgas is nu nog zodanig goedkoop, dat overstappen op een duurzaam en toekomstbestendig warmtenet financieel nog niet aantrekkelijk is. Met name een verhoging van de gasprijsindex en een verlaging van de investeringskosten van het warmtenet dragen bij aan de betaalbaarheid van een 70 graden warmtenet. Er zijn nog verschillende optimalisaties mogelijk, waaronder het verkrijgen van subsidies en het omlaag brengen van financieringskosten. Inpandige leidingen zijn een belangrijke kostenfactor. Deze zijn nu geraamd op 4.000 Euro per woning. Een verlaging van deze kosten betekent een evenredige verlaging van de BAK.

Duurzaamheid -

5.5

Een warmtenet vraagt veel ruimte in de straat. Het is nog niet bekend of deze ruimte overal kosteloos gevonden zal worden. Er is ook sprake van natura 2000 gebied in de directe nabijheid. Dit kan restricties opleveren in de vergunningsverlening t.b.v. de realisatie van het warmtenet.

Financieel -

5.4

Een 70 graden warmtenet is technisch uitvoerbaar, en kan in fasen (modulair) worden gerealiseerd. De inzet van PVT als aanvullende warmtebron is noodzakelijk. De bodem is geschikt voor seizoensopslag van de gewonnen warmte. Er is een forse CO2-reductie haalbaar met warmtepompen die 80% van de gevraagde warmte leveren. De impact op het elektriciteitsnet is beperkt ten opzichte van individuele warmtepompen, vanwege het hogere rendement van de centrale warmtepomp gevoed door een WKO. Een 70 graden warmtenet verliest een aanzienlijke hoeveelheid warmte. Dit warmteverlies is ingesteld op 23%.

Een 70 graden warmtenet geeft een CO2-reductie van circa 75% ten opzichte van aardgas. Individuele warmtepompen geven een reductie van ongeveer 80%. Het verschil zit met name in het warmteverlies van een 70 graden warmtenet.

Organiseerbaarheid -

Hiervoor verwijzen we naar deelrapport 2 in deze rapportageserie, waarin de haalbaarheid van een coöperatief warmtebedrijf is onderzocht door de partners.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

33/43

5.6

Bijkomende aspecten -

-

-

-

-

5.7

Eén van de uitgangspunten voor dit onderzoek is dat de te kiezen warmteoplossing haalbaar en betaalbaar voor iedereen moet zijn. Dit vergt solidariteit. Het is waarschijnlijk niet voor iedereen technisch (ruimtelijk of financieel) mogelijk om een individuele warmtepomp met buffervat te plaatsen. Dit betekent dat er voor sommigen hoe dan ook een collectieve oplossing gevonden moet worden. Het meest waarschijnlijk is hierbij een warmtenet. Dit inzicht heeft een belangrijke impact: Een warmtenet wordt immers pas betaalbaar bij voldoende schaalgrootte en woningdichtheid. Het langere tijd laten voortbestaan van een onduidelijke situatie, waarin meer particulieren die willen verduurzamen overgaan tot een individuele warmtepomp, maakt collectieve oplossingen daarom minder betaalbaar. Vanuit de hier gerapporteerde gegevens en inzichten, pleiten we er dan ook voor om in een vroeg stadium de keuze voor een collectief warmtenet te maken. Als de gemeente deze keuze te laat maakt, en individuele bewoners ondertussen veel individuele oplossingen realiseren, dan wordt het warmtenet onnodig duur. Ook de totale maatschappelijke kosten zullen in dit scenario hoger liggen dan nodig.

De betaalbaarheid van het warmtenet hangt ook in hoge mate af van hoe stakeholders en partners er samen in slagen de projectkosten in de hand te houden, de risico’s te mitigeren en gunstige financiering aan te trekken.

Algeheel beeld De hoofdvraag voor deze deelstudie was of een duurzaam, collectief warmtenet technisch en financieel haalbaar is. Anders gezegd: technisch haalbaar en ook nog betaalbaar. Hoofdconclusie: Een duurzaam, collectief warmtenet is technisch haalbaar Met de huidige prijs van aardgas is het duurder dan blijven verwarmen met aardgas. Als ‘betaalbaar’ wordt geduid als ‘niet duurder dan nu’ dan is het (nog) niet betaalbaar. In de weging van de twee meest realistische duurzame alternatieven voor verwarmen op aardgas, met een collectief warmtenet of via individuele warmtepompen, komen we tot de conclusie: Met betrekking tot kosten en CO2-uitstoot zijn beide alternatieven vergelijkbaar; de verschillen vallen binnen de onzekerheidsmarges. Merk op dat het 70 graden warmtenet voor een deel groengas verbruikt. Dit is waarschijnlijk slechts beperkt beschikbaar. De CO2-uitstoot van groengas is op 0 gesteld. Met betrekking tot solidariteit pleiten we voor de snelle adoptie van het collectieve warmtenet als meest aantrekkelijke en haalbare optie voor iedereen.

Wat betreft de kosten en de huidige referentie met aardgas, die voor beide duurzame alternatieven nu nog ongunstig uitpakt, pleiten we voor een helder signaal van de gemeente (en de regio) richting landelijke partijen; als deze de energietransitie en de warmtetransitie een echte kans willen geven, dan dient aardgas beleidsmatig op korte termijn duurder gemaakt te

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

34/43

worden. Pas dan ontstaat voor bewoners en warmtebedrijven een financieel gelijk speelveld, waarbij duurzaamheid de doorslag zal geven. Terugpakkend op de drie hoofdcriteria voor deze deelstudie: 1 voor iedereen 2 duurzaam 3 betaalbaar komen we tot de volgende slotsom: -

-

Een collectief warmtenet verdient de voorkeur boven oplossingen met individuele warmtepompen. Individuele oplossingen zijn namelijk niet voor iedereen haalbaar. De overheid moet een gelijk financieel speelveld creëren, zodat de duurzaamheidsdoelstelling gehaald kan worden. ‘Niet meer dan anders’ (niet duurder dan aardgas nu) is waarschijnlijk niet haalbaar.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

35/43

6

Aanbevelingen -

-

-

Gemeente: Kies tijdig voor de verdere doorontwikkeling van een duurzaam warmtenet en communiceer hierover. Dit schept duidelijkheid en solidariteit, en voorkomt onnodig hoge individuele en maatschappelijke kosten. Gemeente: Bespreek met de rijksoverheid de betaalbaarheid van warmtenetten. Zolang aardgas nog zo goedkoop is en de gasprijs voorlopig ook niet hard stijgt, is de warmtetransitie lastig te verkopen. Gemeente en nutsbedrijven: Reserveer vanaf nu bij elk werk in Kerkelanden ruimte in de ondergrond voor de aanleg van een toekomstig warmtenet. Dit bespaart verleggingskosten op termijn.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

36/43

elektr. kWh_e

elektr. kWh_e

input

TEA/TEO

warmte output

TEO

warmte output

TEA

warmte output

-651 -530 -121 -

-651

PVT

warmte output

pompwarmtewarmte energie verlies kWh_th kWh_th kWh_e kWh_th 3.160 0,01 0% 3.160 2.573 26 2.573 587 6 587 -

-

pompwarmtewarmte energie verlies kWh_th kWh_th kWh_e kWh_th 39 1.545 0,025 0% 1.545 31 1.258 31 1.258 7 287 7 287 -

-

pompwarmtewarmte energie verlies kWh_th kWh_th kWh_e kWh_th 2.317 0,025 0% 2.317 1.887 47 1.887 430 11 430 -

-

pompwarmtewarmte energie verlies kWh_th kWh_th kWh_e kWh_th 8.510 0,020 0% 8.510 6.947 139 6.947 1.563 31 1.563 -

-

45%

682 556 127

elektriciteit output

22%

33%

elektr. kWh_e

elektr. kWh_e

105 86 20 -

WKO

warmte output

WKO

warmte output

pompwarmtewarmte energie verlies kWh_th kWh_th kWh_e kWh_th 7.021 0,015 0% 7.021 5.718 86 5.718 1.304 20 1.304 -

-

pompwarmtewarmte energie verlies kWh_th kWh_th kWh_e kWh_th 8.510 0,015 0% 8.510 6.947 104 6.947 1.563 23 1.563 -

input

105

128 104 23 -

input

128

elektr. kWh_e

input

-

-

-

centrale warmtepomp 70 graden

warmte output

warmte output

energieinhoud warmtegroengas groengas rendement verlies kWh_th Nm3 kWh_th kWh_th 299 2.926 90% 0% 2.633 244 2.382 2.144 2.144 56 543 489 489

piekketel groengas

293

warmteCOP pomp warmteelektr. warmte elektr. pomp kWh_th kWh_e kWh_th kWh_e kWh_e 3.511 7.021 3.511 10.532 2.859 5.718 2.859 3,0 8.576 652 1.304 652 3,0 1.956

input

centrale warmtepomp warmte 70 graden output warmteCOP pomp warmteelektr. warmte elektr. pomp kWh_th kWh_e kWh_th kWh_e kWh_e 4.255 8.510 4.255 12.765 3.474 6.947 3.474 3,0 10.421 781 1.563 781 3,0 2.344 input

20%

80%

elektr. kWh_e

elektr. kWh_e

237 193 44

2.600 70 graden warmtenet

warmte output

70 graden warmtenet

warmte output

warmtepompverlies warmte energie leidingen kWh_th kWh_th kWh_e kWh_th 13.165 0,018 3.000 10.165 10.721 193 2.500 8.221 2.444 44 500 1.944

3.000

warmtepompverlies warmte energie leidingen kWh_th kWh_th kWh_e kWh_th 12.765 0,018 2.600 10.165 10.421 188 2.200 8.221 2.344 42 400 1.944

input

237

230 188 42

input

230

elektr. kWh_e

elektr. kWh_e

70 60 10

woning met 70 C afleverset en airco

woning met 70 C afleverset en airco

37 30 7 0

3.198 verlies

-651 verlies

331 verlies

10.165 8.221 ruimteverwarming 1.944 warm tapwater koeling

kWh_th

3.470 verlies

10.165 8.221 ruimteverwarming 1.944 warm tapwater koeling

kWh_th

warmte output

COP warmtepompafleverset verlies warmte energie airco elektr. en airco leidingen GJ kWh_th kWh_e kWh_e h kWh_th 10.165 70 0 8.221 60 999,0 1.944 999,0 10 2,5

-

37 30 7 0

warmte output

COP warmtepompafleverset verlies warmte energie airco elektr. en airco leidingen GJ kWh_th kWh_e kWh_e h kWh_th 10.165 70 0 8.221 60 999,0 1.944 999,0 10 2,5

input

70

70 60 10

input

70

Energieberekeningen

39

58 47 11 -

58

170 139 31 -

170

7.1

input

input

input

Bijlagen

elektr. kWh_e

balans kWh per woning.jaar

elektr. kWh_e

balans kWh per woning.jaar

7

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

37/43

7.2

Beschrijving TCO model Waternet heeft in 2018 een Total Cost of Ownership model laten maken door Twijnstra&Gudde. Het TCO model vergelijkt de netto contante waarde van maximaal 5 ingevoerde scenario’s over een gekozen evaluatieperiode. Het model wordt veel gebruikt om warmteketens te vergelijken. HET TCO model is een hulpmiddel om een keuze te maken tussen verschillende scenario’s. Bijzonder is dat het model langjarig kan doorrekenen, rekening houdt met verschillende inflatie-indices, en rekening houdt met de langjarige verduurzaming van elektriciteit. Hiermee onderscheidt het zich van modellen die enkel de huidige kosten en huidige CO2-uitstoot van scenario’s met elkaar vergelijken. Bij gebruik van het TCO model moeten op het tabblad Invoergegevens de volgende algemene parameters worden ingesteld: Parameter Standaardwaarde Bron Beginjaar 2020 Eindjaar 2070 Waternet: evaluatieperiode 50 jaar BTW-index 21% Belastingdienst Discontovoet 3% Standaardwaarde MKBA Aflossingsmethodiek Lineair Standaard bij nutsbedrijven Algemene prijsindex 2% CBS Elektriciteitsprijsindex 2,5% CBS data 1996-2018 Gasprijsindex 5% CBS data 1996-2018 Afschrijvingsmethodiek Technisch Voorkomt herinvestering direct na economische afschrijving. Dit is een fout in het model.

Jaar waarin elektriciteit volledig 2050 Klimaatakkoord CO2neutraal is Per partner: rekenrente 3% Standaard bij Waternet 8% Standaard bij commerciële bedrijven Stakeholders Vrij te kiezen Hoofdposten en afschrijftermijnen Waternet, Qirion • WTB 20 – 25 jaar (werktuigbouwkundig) 10 – 15 jaar • E (elektrotechniek) 40 – 50 jaar • CT (civiele techniek) 7 – 10 jaar • PA (procesautomatisering) 30 – 50 jaar • leidingen Opmerkingen: • De tarieven van hoge temperatuur stadswarmte zijn standaard gekoppeld aan de gasprijs. Als deze koppeling wordt losgelaten kan hier desgewenst een ander percentage gekozen worden. • Er kunnen ook andere hoofdposten en afschrijftermijnen gekozen worden. Bijvoorbeeld een serie als 5, 10, 15, 20, 15, 30, 40 en 50 jaar. Van belang is dat alle investeringen in een hoofdpost passen.

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

38/43

4.

Systeemgrenzen

De systeemgrens van de TCO vergelijking valt samen met die van de warmteketens. Een warmteketen ziet er in algemene zin als volgt uit:

Voor de investeringskosten, onderhoudskosten, bedrijfsvoering, inkomsten en eenmalige kosten en inkomsten betekent dit: • Alle kosten en inkomsten worden opgevoerd die direct kunnen worden toegerekend aan de warmte- en koudevoorziening. Voorbeeld Voor een warmteketen op basis van warmte uit oppervlaktewater zijn de investeringskosten onder andere: - Bouwkundige kosten (inlaatwerk, uitlaatwerk, pompgebouw) - Werktuigbouwkundige kosten (pompen, filters, warmtewisselaars) - Elektrotechniek - Procesautomatisering - WKO’s (bronnen, pompen, appendages) - Leidingwerk - Warmtepompen - Grondkosten

•

•

Als er ten opzichte van een andere warmteketen aanpassingen in de openbare ruimte of in huis nodig zijn, worden deze ook opgenomen. Bijvoorbeeld de verzwaring van het elektriciteitsnet of isolatiemaatregelen in huis. Algemene bouwkosten, bijkomende kosten, aanneemsommen en dergelijke van woonhuizen en utiliteiten worden niet opgenomen.

Onderstaand schema geeft aan hoe de systeemgrens van een scenario getrokken moet worden:

29 januari 2021 - Duurzaam warmtenet Hilversum Kerkelanden - 1

39/43

Voor de toerekening van de verschillende kosten en inkomsten geldt daarbij: • Wat van buiten het systeem komt zijn kosten voor de afnemende stakeholder in de keten; • Energie- en grondstofstromen die in het systeem blijven (tussen de stakeholders in de keten) worden onderling verrekend: o kosten voor de afnemer o opbrengsten voor de producent • Wat het systeem verlaat geeft kosten (afval) of opbrengsten (product) voor de producerende stakeholder in de keten. 5.

Externe leveranciers van warmte

Commerciële bedrijven geven normaliter geen inzicht in de investeringen en kosten van hun warmtenetten. De levering van warmte wordt dan gezien als een levering van buiten de systeemgrens naar binnen, met de eindgebruiker als afnemende stakeholder. Onder de voorwaarde dat de eindgebruiker binnen de systeemgrens valt, kan een zinvolle vergelijking met andere warmteketens gemaakt worden. Het is dan voldoende om de HT warmtekosten voor de eindgebruiker (vastrecht, GJ verbruik en GJ tarief) en de eenmalige kosten (BAK) in te vullen. 6.

Input

Tabblad Eenheidsprijzen Dit tabblad is een verzamelplek voor kentallen die met name bij de berekening van de bedrijfsvoeringskosten relevant zijn, zoals tarieven voor energie en grondstoffen. Hier kunnen ook kentallen voor investeringen en onderhoud worden opgenomen. Op dit tabblad staan daarnaast: • De CO2-emissiefactoren • De koude- en warmtevraag • De standaard onderhoudspercentages voor relevante warmteketencomponenten Tabblad Investeringskosten Hierop worden alle investeringen binnen de systeemgrens gezet, inclusief installatiekosten. De investeringen moet uitgesplitst zijn over de verschillende Hoofdposten, omdat elke Hoofdpost een eigen afschrijftermijn heeft. Voor alle input op dit en de volgende tabbladen geldt dat de volledige regels moeten worden ingevuld: Nummer, Inkomsten/Kosten, Onderdeel, Specificatie, Aantal, Eenheid, €/eenheid (excl. BTW), Startjaar, Eindjaar, Mate van bijdrage van stakeholders (in %), Van toepassing op varianten. Tabblad Onderhoud Alle onderhoudskosten per investering. Dit kan als vast totaalbedrag per investering, of via een onderhoudspercentage van het investeringsbedrag. Hierbij moet ook aangegeven worden aan welke Hoofdpost het onderhoud gekoppeld is (kolom C). Tabblad Bedrijfsvoering Alle bedrijfsvoeringskosten, zoals inkoop van energie, grondstoffen en arbeid van buiten de systeemgrens.