1. Bijlage 3. Bijlagen Rapportage Open Regionaal Energiesysteem ORES (3145622)

Open Regionaal Energiesysteem voor de Leidsche regio Technische bijlage Auteurs: John Boon (Greenvis), Lukas Verhaaf (Greenvis) en Roy Hendriks (Fakton Energy)

Inhoud Rekenmethodiek en uitgangspunten

2

Opzet

2

Introductie WarmingUp designtoolkit

3

Aanbod en vraag specificeren

4

Systeemontwerp op hoofdlijnen

9

Simulatie

13

Resultaten simulatie

14

Variant zonder seizoenbuffers

19

Kengetallen

21

Uitgangspunten Businesscase

24

Resultaten regioniveau

32

Resultaten clusteranalyse

36

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

2

Rekenmethodiek en uitgangspunten In deze studie zijn verschillende scenario’s voor een open regionaal energiesysteem (ORES-scenario’s) vergeleken met een basisscenario van lokale warmtenetten. Dit hoofdstuk beschrijft de methodiek en uitgangspunten van de studie.

Opzet In de studie is gezocht naar een optimale inzet van regionale bronnen. Hiervoor zijn vijf verschillende transportnetten ontworpen voor de regio (scenario’s). Verschillen in de scenario’s zijn: ●

Mate van verbinding en routing tussen bronnen en afzetgebied, en ten gevolge: o Mogelijkheid van inzetbaarheid van meerdere bronnen voor gebieden. o Het benodigd aandeel warmtepompen en piekvoorziening, en ten gevolge de inkoop van elektriciteit en gas. o Specifieke inzet van verschillende bronnen en buffers.

Optimale broninzet per scenario In elk scenario wordt onder de beschikbare bronnen voor dat scenario geoptimaliseerd naar duurzaamheid. Hierin krijgen het gebruik van geothermie, aquathermie en WLQ+ voorrang ten opzichte van buurtwarmtepompen en als laatste de (met gas opgewekte) piekvoorziening. Warmte die niet door regionale bronnen wordt voorzien, wordt door buurtwarmtepompen en piekketels voorzien.

Tools en datastroom project In deze studie worden verschillende tools en programma´s gebruikt. In de eerste fase zal al het reken- en simulatiewerk plaatsvinden. Centraal hierin staat de WarmingUp designtoolkit vanuit het collectief WarmingUp. Hierin wordt het warmtenet van de verschillende scenario´s gesimuleerd. Voor het simuleren moeten de nodige parameters en gegevens combineert worden. Zoals het aanbod van de warmtebronnen, infrastructuur van het primaire net en warmtevraag van de clusters. De benodigde vermogens van de cluster is bepaald met behulp van de tools van Greenvis. In de WarmingUp designtoolkit wordt de inzet van de bronnen en de lengtes en debieten van de leidingen bepaald. De leidingnetten binnen de clusters, ook wel de secundaire netten, zijn voor de volledige scope ontworpen en doorgerekend met de Greenvis QGIS tools. De output hiervan zijn de diameters en lengtes die vervolgens worden gebruikt als input voor de begroting. Door deze gegevens te combineren met de kengetallen vanuit Greenvis kan de OPEX, CAPEX en CO2-uitstoot voor elk scenario bepaald worden. Deze resultaten zijn vervolgens door Fakton verwerkt in een businesscase waarin de fasering, volloop en het verkooptarief meegenomen worden. In figuur 1 is een overzicht van de gebruikte tools en datastromen weergegeven.

Methodische stappen De methodiek bestaat uit vijf stappen: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Aanbod en vraag specificeren Systeemontwerp op hoofdlijnen Invoeren parameters in WarmingUP tool Simuleren en resultaten verwerken Kostenbegroting en emissieberekening Uitwerking businesscases op clusterniveau

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Figuur 1 Tools en datastroom project

3

Introductie WarmingUp designtoolkit De WarmingUp designtoolkit is een softwarepakket ontwikkeld door het collectief WarmingUP. Dit pakket helpt ontwikkelaars en ontwerpers van toekomstbestendige warmtenetten. De grote toevoeging van de toolkit is het dynamisch doorrekenen van het systeem waarin verschillende bronnen en afnemers gecombineerd worden. Het gebruik van de toolkit bestaat uit drie stappen, zie figuur 2. Het ontwerpen, simuleren en weergeven van de resultaten.

Figuur 2 Stappen designtoolkit 1. Ontwerpen van een netwerk In stap 1 wordt het warmtenet getekend en worden de bijbehorende systeemonderdelen toegevoegd. Dit vindt plaats in de ESDL-Mapeditor. Hierin kan een warmtenet aan de hand van drag-and-drop componenten in een geografische kaartomgeving getekend worden, zoals weergegeven in figuur 3. Dit bestaat uit bronnen, opslagsystemen, hydraulische scheidingen en de hoofdcomponenten van het leidingnet.

2. Simuleren en optimaliseren Na het tekenen van het netwerk kan het dynamisch gesimuleerd worden. Hiermee krijgt de ontwerper een beter beeld van wat er fysisch in het systeem gebeurt. Het simuleren vindt plaats in het Computational Framework (CF) en het doorrekenen wordt door rekenkernen CHESS en WANDA gedaan. Hiervoor zijn ontwerpparameters nodig, een aantal nodige parameters zijn bijvoorbeeld: ● Aanvoer en retour temperatuur bronnen en afnemers ● Warmtevraagprofielen van de clusters ● Inzetprofiel van de bronnen, inclusief vermogens ● Opslagcapaciteit van buffers ● Prioriteit tussen de verschillende bronnen ● Tijdstappen waarin gesimuleerd wordt 3. KPI’s bekijken De toolkit vertaalt de resultaten uit de simulatiestap naar key performance indicators. Hierin worden de CO2-uitstoot, CAPEX, OPEX en toekomstbestendigheid van het gesimuleerde netwerk weergegeven. Begrenzing WarmingUp designtoolkit voor ORES Een nadeel van het gebruik van de toolkit, ten opzichte van Greenvis tools, is dat veel berekeningen en keuzes onder de motorkap verborgen blijven. Om ervoor te zorgen dat de verkregen informatie controleerbaar, aanpasbaar en begrijpbaar blijft, wordt de toolkit niet gebruikt voor het vertalen van de resultaten van de simulatie naar de CO2-uitstoot, DN-maten, CAPEX en OPEX. Dus stap één en twee worden gevolgd, maar stap drie binnen deze studie niet.

Inzet WarmingUp designtoolkit voor ORES Het belangrijkste resultaat uit de designtoolkit is de inzet van de bronnen. Aan de hand van deze resultaten wordt bepaald hoeveel energie elke bron levert. Hiermee worden vervolgens de inkoopkosten en CO2-uitstoot van deze bron bepaald. Het maximale vermogen dat een bron levert, wordt gebruikt om de benodigde grootte van de desbetreffende warmtebron te bepalen en dimensionering van leidingen in DN-maten te bepalen.

Figuur 3 ESDL-Mapeditor

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

4

Aanbod en vraag specificeren Piekvraag De vermogensvraag per pand is bepaald met behulp van interne Greenvis tools. Deze maken gebruik van energielabels, bouwjaar, type woning/pand en oppervlakte en vergelijkt dit met het daadwerkelijke gasverbruik. De uitkomst is een totale vermogensvraag op basis van centrale verwarming en tapvraag. Voor elk cluster wordt de piekvraag ingevoerd waarna de warmtevraag voor elke simulatiepunt bepaald wordt. De piekvraag is gebaseerd op een toekomstige situatie waarbij de panden minimaal energielabel D hebben. Bij label D kunnen de woningen goed op een temperatuur van 70 graden verwarmd worden en een retourtemperatuur van 40 graden is daarbij haalbaar. Warmteprofiel Binnen deze studie zijn 11-vraagclusters opgesteld. Om ervoor te zorgen dat de doorrekening dynamisch is, moet een warmteprofiel over een jaar meegenomen worden. Het profiel dat aan de clusters gekoppeld is, is een profiel afkomstig uit de designtoolkit. Het profiel is gebaseerd op meetdata van een groot bestaand warmtenet. Hierdoor is het representatief voor de scope van deze studie. De pieken van de warmtevraagprofielen zijn geschaald naar de eerder bepaalde maximale vermogensvraag per cluster.

Het gebruikte profiel is in het figuur 4 weergegeven. De start op 0 uur is 1 januari, en het einde op 8760 uur 31 december.

Figuur 5 Warmtevraag profiel van één dag De meetpunten van het profiel in figuur 5 zijn op uurbasis. Om de rekentijd van een simulatie werkbaar te houden is ervoor gekozen om de simulatie op dagbasis uit te voeren. Om steeds hetzelfde moment op de dag te sampelen kan een verkeerd beeld geschetst worden over de warmtevraag. Dit kan te groot of te klein worden. Daarom wordt met een gemiddelde van de gehele dag gerekend. Dit is in het onderstaande figuur weergegeven. Door het gebruik van een gemiddelde worden de pieken wat ingedempt. Dit is een onvermijdelijke consequentie. De invloed van deze indemping zal klein zijn voor de dimensionering van het systeem. De piekvraag in de simulatie is nu ongeveer 20% kleiner, maar zoals later wordt toegelicht zullen de dag/nacht buffers door gebruik te maken van gemiddelde warmtevraag per dag bijna geen rol spelen in de simulatie. Deze buffers zouden een vergelijkbaar vermogen leveren. Hierdoor wegen deze factoren tegen elkaar uit.

Figuur 4 Warmtevraag profiel van één jaar

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Overigens geldt wel dat de totale warmtevraag (oppervlakte onder de grafiek) wel gelijk blijft. Voor elk cluster wordt de piekvraag ingevoerd waarna de warmtevraag voor elke simulatiepunt bepaald wordt, zie tabel 1.

5

Tabel 1 Piekvraag per cluster (in kW) C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

10140

58680

61200

63600

48820

44330

40170

20510

79460

4580

24950

In het netwerk wordt ook seizoensopslag gesimuleerd. Deze buffers worden in de lente/zomer opgeslagen om in de herfst/winter in te kunnen zetten. Maar de profielen beginnen op 1 januari, dus nog midden in de winter. Dit zou dus betekenen dat de buffers leeg zijn aangezien de simulatie net begonnen is. Hierdoor verliezen de buffers een grote inzetcapaciteit. Daarom is ervoor gekozen om de start van de simulatie met één seizoen (2190 uur) vooruit te schuiven. Totale warmtevraag over het jaar De totale warmtevraag over het jaar is geen inputparameter, maar een resultante van de vermogensvraag en de verbruikscurve. De curve geeft als resultante een warmtevraag van 24 GJ per woning. Dit is lager dan energievraag die Overmorgen ingeschat heeft op basis van huidige labels en besparingspotentie (27 GJ). De werkelijke toekomstige energievraag is lastig te voorspellen, onder andere door een aanzienlijke foutmarge tussen voorlopige en vastgestelde labels – maar wij houden er rekening mee dat 24 GJ een lichte onderschatting is van de werkelijke vraag. Binnen deze studie hebben wij echter besloten om bij de bepaalde vermogensvraag en de verbruikscurve te blijven, vanwege de volgende redenen: • De verbruikscurve komt vanuit werkelijke data en geeft informatie op uurniveau, wat belangrijk is voor dynamische modellering van brongebruik en buffers.

Er is nu geen curve voorhanden in het toolkit die dit beter weergeeft. • De piekvermogensvraag “naar boven schalen” heeft een onrealistisch effect op dimensionering van bronnen en leidingen. Overzicht piekvraag, temperatuur en aansluiting clusters Figuur 6 geeft de verschillende type clusters weer.

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Figuur 6 Type clusters De volgende temperatuurregimes zijn aangehouden: • WLQ+ en Vattenfall transportleiding: aanvoer 120°C, retour 70°C. • Aftakkingen WLQ+ leiding naar individuele clusters: aanvoer 90 °C, retour 50 °C. • MT-netten (geothermie): aanvoer 75°C, retour 50°C. Op de volgende pagina, tabel 2, is per cluster (en deelclusters) een overzicht weergegeven van de piekvraag, de temperaturen en waarop deze clusters zijn aangesloten.

6

Tabel 2 Totaaloverzicht aansluiting clusters voor elk scenario

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

7

Warmteaanbod Het warmteaanbod verschilt voor de verschillende scenario’s. In tabel 3 is hiervan een overzicht gegeven.

Tabel 4 COP-warmtepompen bij de bronnen

Tabel 3 Overzicht warmtebronnen per scenario

Warmtepomp bij bron

COP

Geothermie shell

20,9

Geothermie 1 & 2

14,9 en 20,9

Aquathermie

3,0

Lucht water warmtepompen

2,0

Scenario/ bron

WLQ+

Aquathermie

Geo 1 en 2

S0 40 MW

0 MW

0 MW

Geo shell

WP C3

WP C4

WP C5

Alle locale WPen in S0 zijn 30% van de piekvraag van het aanliggende cluster

0 MW

S1 0 MW S2 S3 S4

84 MW

15 MW

20 MW

40 MW

WP C8

8,40 MW 11,5 MW

S5

8,64 MW

0 MW

6,15 MW 0 MW

Opwekprofiel Voor de meeste bronnen wordt aangenomen dat deze door het hele jaar redelijkerwijs een constant vermogen kunnen leveren. Alleen voor aquathermie is dit niet realistisch, aangezien deze in de winter minder ingezet kan worden. Daarom is er voor aquathermie een opwekprofiel gebruikt. Het profiel voor aquathermie is in figuur 7 weergegeven. De bron zal in de warmere maanden van het jaar warmte kunnen leveren en de drie koudste maanden niet.

De temperaturen van de bronnen zijn gelijkgesteld aan de aanvoer- en retourtemperatuur van het cluster waaraan de bron gekoppeld is. Bij elk cluster is een piekketel geplaatst. De piekketels zijn in de simulatie als oneindig groot gedimensioneerd, zodat de warmtevraag altijd voldaan wordt. Op basis van de werkelijke piekaanbod uit de simulatie worden de piekketels gedimensioneerd en begroot. COP-warmtepompen De meeste warmtebronnen hebben niet een hoog genoegen temperatuur om direct warmte te leveren. Opwaarderen vraagt een elektrisch vermogen. De grootte hiervan is afhankelijk van de COP van de warmtepomp, zie tabel 4. De warmtepompen worden niet gesimuleerd, maar achteraf wordt de nodige 𝑄𝑎𝑓 elektriciteit berekend aan de hand van de COP via 𝑊𝑡 = 𝐶𝑂𝑃 . Hierin is Wt de elektriciteit en Qaf het uitgaand vermogen van de warmtebron.

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Figuur 7 Opwek profiel aquathermie

8

Seizoensopslag In de berekeningen wordt seizoensopslag meegenomen, een versimpeling van Aquifer Thermal Energy Systems (ATES). Deze buffers worden door de duurzame bronnen (aquathermie, geothermie en WLQ+) opgeladen in periodes in het jaar dat de warmtevraag laag is, en ontladen wanneer dit hoog is. In dit stadium van de toolkit is het nog niet mogelijk om warmteverlies in de buffer mee te nemen. In de verschillende scenario’s worden drie verschillende buffers gebruikt. ● Opslaan WLQ+, in scenario 1 t/m 5. Met een maximale capaciteit van 3 M kuub. ● Opslaan geothermie Shell, in scenario 1, 2, 3 en 5. Met een maximale capaciteit van 2 M kuub. ● Opslaan geothermie 1 en 2, in scenario 5. Met een maximale capaciteit van 378 k kuub. De ont- en oplaadvermogen van de buffers zijn op 20MW ingesteld. Dag/nacht-opslag De dag/nacht-buffers dienen om de fluctuatie in de warmtevraag op korte termijn op te vangen, dus voornamelijk tussen de nacht en de dag. Door het toevoegen van een dag/nacht-buffer kunnen de transportleidingen kleiner gedimensioneerd worden, omdat een deel van de piekvraag door deze buffers wordt opgevangen. In het ESDL-model is bij elk cluster een dag/nacht-buffer toegevoegd. De dag/nacht-buffers zijn zo gedimensioneerd dat deze de piekvraag van anderhalf uur kunnen opvangen. De dag/nacht-buffers zijn in het ESDL-model toegevoegd.

De functionaliteit hiervan is in de simulatie miniem. Dit komt omdat in de simulatie met stappen van één dag wordt gerekend. De warmtevraag is het gemiddelde over de desbetreffende dag. Hierdoor wordt het effect dat er een grotere warmtevraag gedurende de dag en kleine vraag in de nacht niet gesimuleerd. Dit betekent dat het profiel de functie van de dag/nacht-buffers volledig heeft overgenomen. In de realiteit zullen de dag/nacht-buffers deze functionaliteit wel vervullen.

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

9

Systeemontwerp op hoofdlijnen De verschillende scenario’s zijn ontworpen om verschillende effecten in het systeem te testen. Deze komen voort uit het toetsen van bestaande ontwikkelingen en wensen vanuit verschillende stakeholders. De scenario’s zijn ontworpen vanuit de volgende vraagstukken: ● ● ● ●

Mogelijkheid aansluiten Zoeterwoude op WLQ+ of geothermiebronnen Scheiding systeem tussen Noordelijk en Zuidelijk gebied Bediening cluster Oegstgeest en Katwijk met WLQ+ of geothermie Effect van seizoensbuffers op benodigd gasverbruik

Alle scenario’s zijn in de designtoolkit ontworpen. Zie de systeemschetsen per scenario in de kaarten van de figuren 8 t/m 13 op deze en de volgende pagina’s. In de netwerkontwerpen zijn een aantal elementen gebruikt. Deze zijn weergeven in tabel 5.

Tabel 5 Gebruikte elementen in WarmingUp toolkit Icoon

Onderdeel

Functie

Warmtevraag

Aansluiting van de warmtevraag

Opslag

Voor seizoensopslag en dag/nacht opslag

Algemene warmtebron

Voor Aquathermie en WLQ+

Geothermie

Voor de geothermiebronnen

Piekopwekker

Voor de piekvoorziening, aangesloten bij elk cluster Om de temperatuur van het WLQ+ (120 °C) te verlagen naar lagere temperaturen.

Warmtewisselaar

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Scenario 0 Figuur 8 Systeemschets scenario 0

10

Scenario 2

Scenario 1 Figuur 9 Systeemschets scenario 1

Figuur 10 Systeemschets scenario 2

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Scenario 3 Figuur 11 Systeemschets scenario 3

11

Scenario 4 Figuur 12 Systeemschets scenario 4

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Scenario 5 Figuur 13 Systeemschets scenario 5

Aansluiting clusters Zoals weergegeven in de figuren 14 t/m 16 worden de warmteclusters op verschillende manieren aangesloten op een warmtebron(en).

Figuur 14 Cluster is aangesloten op het ORES

Figuur 15 Zelfstandig aangesloten cluster

Figuur 16 Twee subclusters

De warmte wordt geleverd door het ORES. Dit zijn de meeste clusters binnen deze studie. Elk cluster krijgt nog een eigen piekketel en een dag/nacht-buffervat.

Een cluster kan zelfstandig aangesloten worden. Hierbij is het cluster niet aan het ORES aangesloten. Voor de warmtevoorziening is dan een luchtwarmtepomp gesimuleerd. Deze levert 30% van de piekvraag. Voor het resterende deel is een piekketel aangesloten.

Clusters 3, 4, 5 en 6 zijn elk verdeeld in twee subclusters, omdat de capaciteit van het bestaande Vattenfall transportnet te klein is om in deze clusters de volledige warmtevraag te kunnen leveren. Telkens is het ene subcluster aangesloten op het ORES, het andere is op een warmtepomp aangesloten.

F i GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen g u

Simulatie Nadat het netwerk in de ESDL-editor ontworpen is, wordt deze geïmporteerd in de computational framework (CF). Hiervoor worden nog een aantal parameters en instellingen ingevuld.

In CF worden ook de profielen van de gebruikers en bronnen ingevoerd. Voor de simulaties is dit alleen gedaan voor aquathermie, de andere bronnen kunnen een maximaal vast vermogen leveren. Ook moet ingesteld worden welke bronnen de buffers op mogen laden, zoals in figuur 18 weergegeven.

Parameters en simulatie instellingen De volgende parameters werden ingevuld in het CF.

Rule based controller Hiermee kan de manier waarop geprioriteerd wordt aangegeven worden. Voor de warmtebronnen (producers) zijn de opties: op kosten, handmatig of gelijk. Voor de simulaties wordt handmatig gebruikt, waardoor vervolgens handmatig ingesteld kan worden welke bronnen welke prioriteit krijgen. Voor de prioriteit in warmtevraag kan gekozen worden voor revenu, gelijk of handmatig, zie figuur 17. Voor de simulatie wordt gelijk gebruikt.

Figuur 17 Instellingsschema prioriteiten

Figuur 18 Voorbeeld broninstellingen CF Opslag Voor de buffers zijn inhoud, snelheid van (ont)laden en temperatuurgrenzen ingesteld. De startcapaciteit is voor alle uitgevoerde simulaties op 0% gezet, zodat de energiebalans klopt. Scenario instelling Ook zijn er nog een aantal simulatie-specifieke instellingen, zoals samplemethode of het wel/niet meenemen van warmteverliezen. In figuur 19 staan de instellingen die gebruikt zijn voor alle simulaties.

Instellingen bronnen Voor de warmtebronnen kan in de CF de aanvoer en retourtemperatuur aangepast worden en de prioriteit van bronnen. •

• • •

Bronnen met prioriteit 1 het hoogste en dus als eerst ingezet zal worden. In de simulatie krijgen alle duurzame bronnen aquathermie, warmtepompen, geothermie en WLQ+ prioriteit 1. Dit betekent dat deze gelijkwaardig ingezet worden. De dag/nacht buffers prioriteit 2 gekregen, seizoensopslag heeft prioriteit 3 gekregen. De piekopwekkers, gasketels en Uniper hebben allemaal prioriteit 4 gekregen. Tot slot is aangegeven dat alle duurzame bronnen de mogelijkheid hebben om de buffers op te laden (alle piekvoorzieningen niet).

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Figuur 19 Instellingsschema scenario's

14

Resultaten simulatie Debieten Eén van de resultaten die uit de WarmingUp toolkit gebruikt wordt, zijn de debieten die door elke leiding stroomt. Hiermee wordt de uiteindelijke benodigde DN-maat bepaald met bijbehorende kosten. In figuur 20 is een debiet van alle leidingen door het netwerk bij een statisch tijdstap geografisch weergegeven.

In figuur 21 is het debiet van de aanvoer leiding van WLQ+ in scenario 1 door het jaar heen weergegeven.

Figuur 21 Debiet WLQ+ in S1 door het jaar heen

Figuur 20 Debiet geografisch weergegeven S1

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

15

De vertaalslag van debiet naar DN-maat is volgens de onderstaande tabel uitgevoerd, zie tabel 6.

Resultaten inzet bronnen scenario 0 Zie tabel 7 en figuur 22.

Tabel 6 DN-maten van het debiet

Tabel 7 Totale inzet bronnen S0

DN

Volume L/m

Vmax m/sec

Q m3/hr

20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400

0,37 0,59 1,09 1,46 2,33 3,88 5,35 9,01 13,79 20,18 34,67 54,33 73,8 93,16 121,8

1,3 1,3 1,3 1,5 1,7 1,9 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3 3 3 3

1,73 2,74 5,09 7,88 14,28 26,55 42,34 77,84 129,06 203,43 374,43 586,71 829,41 1006,1 1315,42

Inzet bronnen De resultaten uit deze simulatie geven de energiestromen gedurende het jaar, zie figuren 22 t/m 27. In de tabellen 7 t/m 12 is de inzet van alle bronnen in de desbetreffende scenario’s door het jaar heen weergeven. Ook is de totale hoeveelheid geleverde warmte weergegeven. De buffers zijn hier niet in terug te vinden, aangezien de buffers alleen warmte opslaan en niet opwekken.

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Piekketels WLQ+ Warmtepomp Totaal

Totale inzet bronnen S0 per jaar 445 TJ 450 TJ 2915 TJ 3810 TJ

Figuur 22 Inzet bronnen scenario 0

12% 12% 77%

16

Resultaten inzet bronnen scenario 1 Zie tabel 8 en figuur 23.

Resultaten inzet bronnen scenario 2 Zie tabel 9 en figuur 24.

Tabel 8 Totale inzet bronnen S1

Tabel 9 Totale inzet bronnen S2

Aquathermie Geothermie WLQ+ Piekketels Wpen lokaal Totaal

Totale inzet bronnen S1 per jaar 200 TJ 1162 TJ 1828 TJ 245 TJ 428 TJ 3.863 TJ

Figuur 23 Inzet warmtebronnen S1

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

5% 30% 47% 6% 11%

Aquathermie Geothermie Piekketels WLQ+ Lokale Wpen Totaal

Totale inzet bronnen S2 per jaar 182 TJ 1127 TJ 218 TJ 1726 TJ 610 TJ 3863 TJ

Figuur 24 Inzet warmtebronnen S2

5% 29% 6% 45% 16%

17

Resultaten inzet bronnen scenario 3 Zie tabel 10 en figuur 25.

Resultaten inzet bronnen scenario 4 Zie tabel 11 en figuur 26.

Tabel 10 Totale inzet bronnen S3

Tabel 11 Totale inzet bronnen S4

Totale inzet bronnen S3 per jaar Aquathermie Geothermie Piekketels WLQ+ Lokale Wpen Totaal

152 1166 250 1559 740 3867

TJ TJ TJ TJ TJ TJ

Figuur 25 Inzet warmtebronnen S3

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

4% 30% 6% 40% 19%

Aquathermie Geothermie Piekketels WLQ+ Lokale Wpen Totaal

Totale inzet bronnen S4 per jaar 192 TJ 525 TJ 655 TJ 1772 TJ 740 TJ 3884 TJ

Figuur 26 Inzet warmtebronnen S4

5% 14% 17% 46% 19%

18

Resultaten inzet bronnen scenario 5 Zie tabel 12 en figuur 27.

Tabel 12 Totale inzet bronnen S5 Aquathermie Geothermie Piekketels WLQ+ Lokale Wpen Totaal

Totale inzet bronnen S5 per jaar 181 TJ 1058 TJ 279 TJ 1696 TJ 611 TJ 3824 TJ

Figuur 27 Inzet warmtebronnen S5

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

5% 28% 7% 44% 16%

19

Variant zonder seizoenbuffers De buffers vormen in elk scenario een groot deel van de investeringskosten. Dit zorgt voor een systeem waar minder aardgas ingezet wordt, maar ook een kostbaarder systeem. Om het effect op kosten en emissies te zien, is een variantstudie gedaan naar de verschillende scenario’s zonder het gebruik van seizoenbuffering. In deze variant wordt bij pieken in de warmtevraag meer aardgas gebruikt. Op- en ontladen van de buffers De buffers worden opgeladen wanneer de warmtebronnen meer warmte leveren dan dat er gevraagd wordt van de gebruikers. Dit vindt in de warmere maanden plaats. De buffers worden ontladen wanneer de warmtevraag groter is dan wat de warmtebronnen kunnen leveren. Hieronder zijn de oplaadcyclussen van de buffers van scenario 1 weergegeven, zie figuur 28. De blauwe lijn is de buffer voor WLQ+ en de rode lijn voor de geothermiebron Aardwarmte Rijnland.

Verschil in inzet bronnen wel of geen seizoensopslag Zie tabellen 13 t/m 17.

Tabel 13 Verschil inzet warmtebronnen met of zonder opslag S1 Bron scenario 1 Aquathermie Geothermie WLQ+ Piekketels Lokale warmtepompen Totaal

Inzet bronnen zonder seizoensopslag [TJ] 171 4% 1.101 29% 1.639 43% 505 13%

Inzet bronnen met seizoensopslag [TJ] 200 5% 1.162 30% 1.828 47% 245 6%

428 3.842

428 3.863

11%

11%

Tabel 14 Verschil inzet warmtebronnen met of zonder opslag S2 Bron scenario 2 Aquathermie Geothermie Piekketels WLQ+ Lokale warmtepompen Totaal

Figuur 28 Op- en ontladen seizoensopslag S1

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Inzet bronnen zonder seizoensopslag [TJ] 160 4% 1061 28% 437 11% 1574 41%

Inzet bronnen met seizoensopslag [TJ] 182 5% 1127 29% 218 6% 1726 45%

610 3843

610 3863

16%

16%

20

Tabel 17 Verschil inzet warmtebronnen met of zonder opslag S5

Tabel 15 Verschil inzet warmtebronnen met of zonder opslag S3 Bron scenario 3 Aquathermie Geothermie WLQ+ Piekketels Lokale warmtepompen Totaal

Inzet bronnen zonder seizoensopslag [TJ] 143 4% 1083 28% 1458 38% 407 11% 740 3831

19%

Inzet bronnen met seizoensopslag [TJ] 152 4% 1166 30% 1559 40% 250 6% 740 3867

19%

Bron scenario 4

Inzet bronnen zonder seizoensopslag [TJ]

Inzet bronnen met seizoensopslag [TJ]

Aquathermie Geothermie

178 518

5% 14%

192 525 1772

WLQ+ Piekketels Lokale warmtepompen Totaal

1697 689

44% 18%

740 3822

19%

740 3858

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Inzet bronnen zonder seizoensopslag [TJ]

Inzet bronnen met seizoensopslag [TJ]

Aquathermie Geothermie

160 1018 1563

4% 27% 41%

181 1058 1696

5% 28% 44%

WLQ+ 469

12%

279

7%

Piekketels Lokale warmtepompen

611

16%

611

16%

Totaal

3820

3824

Tabel 16 Verschil inzet warmtebronnen met of zonder opslag S4

629

Bron scenario 5

5% 14% 46% 16% 19%

* In scenario 0 wordt niet gebruikgemaakt van seizoensopslag. Het verwijderen van de seizoensopslag zal ervoor zorgen dat de inzet van de basisbronnen afneemt en dat de inzet van de piekketels toeneemt. De toename van de inzet van de piekketels varieert tussen de verschillende scenario’s, maar over het algemeen wordt de inzet bijna verdubbeld. Ook is te zien dat in alle scenario’s met seizoensopslag meer warmte geleverd wordt dan de scenario’s zonder. Dit heeft ermee te maken dat er meer warmteverlies plaatsvindt. Een gasketel wordt namelijk dichtbij de WOS voor elk cluster geplaatst. Hierdoor hoeft deze warmte niet of nauwelijks via het primaire net getransporteerd te worden.

21

Tabel 20 Warmteoverdrachtstations (Bron: Greenvis)

Kengetallen Binnen deze studie is een groot aantal kengetallen gebruikt. Een deel van de kengetallen is gebruikt vanuit de WarmingUp designtoolkit. Daarnaast hebben de verschillende stakeholders kengetallen gedeeld en zijn er kengetallen gebruikt van Greenvis, zie tabellen 18 t/m 25.

Tabel 18 Leidingdiameter met bijbehorende kosten (secundair. Bron: Prijzen obv WarminUup tool incl. indexatie) DN

Warmteoverdrachtstation

waarde

Eenheid

WOS vermogen

3

MW

WOS - CAPEX variabel

65.000

[Euro/MW]

WOS - CAPEX vast

50.000

[Euro/WOS]

Herinvestering na

15

jaar

Herinvestering %

80%

€/€

Q

Kosten incl,btw

l/sec

[Euro]

Tabel 21 Aansluitkosten (Bron: Greenvis)

32

1,4

€ 938

40

2,2

€ 961

Aansluitingen

waarde

Eenheid

50

4,0

€ 1.011

Afleverset kleinverbruik

1182

€/stuk

65

7,4

€ 1.065

Afleverset grootverbruik, vaste parameter (a)

10000

€/stuk

80

11,8

€ 1.134

Afleverset grootverbruik, variabele parameter (b)

4

€/kW

100

21,6

€ 1.227

Herinvestering na

15

jaar

125

35,9

€ 1.364

Herinvestering %

50%

€/€

150

56,5

€ 1.489

Klantzijdige kosten, woning laagbouw

3376

€/stuk

200

104,0

€ 1.766

Klantzijdige kosten, woning hoogbouw

1688

€/stuk

250

163,0

€ 2.090

Klantzijdige kosten, util/collectief, var

84

€/kW

300

231,4

€ 2.425

Klantzijdige kosten, util/collectief, vast

3376

€/stuk

350

279,5

€ 2.792

400

365,4

€ 3.205

Tabel 22 Pompeigenschappen (Bron: Greenvis/WarmingUp tool)

Tabel 19 Onderhouds- en beheerkosten (O&M, Bron: Greenvis) onderhouds- en beheerkosten (O&M)

waarde

Eenheid

Leidingwerk

2,00%

[Euro/capex]

Hulpsystemen (Opslag, WOS, filtersysteem, ,,,)

1,50%

[Euro/capex]

Pompen

2,00%

[Euro/capex]

Afnamecomponenten

2,00%

[Euro/capex]

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Pomp Pompvermogen kengetal primair Kosten voor pompen O&M Herinvestering na Herinvestering %

waarde 0,48 50 0,02 15 0,8

Eenheid kWe/(m3/hr) €/kWe €/€_CAPEX jaar €/€

22

Tabel 23 Dag/nacht-buffers, o.b.v. 1,5 uur piekwarmte levering dag/nacht buffergrootte, per cluster

Inhoud [m3]

Dag/nacht 1

703

Dag/nacht 2

2349

Dag/nacht 3

343

Dag/nacht 4

1708

Dag/nacht 5

1578

Dag/nacht 6

4514

Dag/nacht 7

3436

Dag/nacht 8

2822

Dag/nacht 9

2345

Dag/nacht 10

832

Dag/nacht 11

4497

Tabel 24 Emissies Elektra Gas WLQ+ Geothermie Aquathermie

Emissies 33,3 kg CO2/GJ 56,4 kg CO2/GJ 3,3 kg CO2/GJ 2,2 kg CO2/GJ 11,1 kg CO2/GJ

KEV, Gemiddelde tussen 2025 en 2030 o.b.v. verbrandingswaarde Gronings aardgas NTA8800 o.b.v COP o.b.v. COP

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Tabel 25 Broneigenschappen (Bron: prijzen o.b.v. WarmingUp, COP o.b.v. carnot efficiency (55% efficiency), vermogens en temperaturen o.b.v. ontvangen informatie stakeholders) Bronnen

Bron temperatuur

Invoer temperatuur ORES

[C]

1

Max vermogen

CAPEX

CAPEX

[MW]

[Euro/ kWth]

[Euro]

CAPEX vast inhoud [m3]

O&M vast

O&M variabel

COP/rendement (incl. pompenergie)

[Euro/kW/jaar]

[Euro/kWh]

[kWth/kWe]

Herinvestering (indien niet in O&M)

WLQ+

120

120

84-104

321

6,4

0

nvt

0%

Geo Aardwamte Rijnland Geo 1

69

85

40

1395

96,3

0,0019

20,9+15,0

0%

58

75

10

1395

96,3

0,0019

14,9+15,0

0%

Geo 2

58

75

10

1395

96,3

0,0019

14,9+15,0

0%

Aquathermie

25

95

15

1134

170,5

0,0019

3,0

0%

Uniper

120

83

Piekopwekker

120 of 75

50

100

2%

0%

90%

80%

ATES 1 (seizoensbuffer) ATES 2 (seizoensbuffer) L/W warmtepomp

120 of 75

5%

15,0

0%

5%

15,0

0%

2,01

80%

€14.450.00 0 €14.450.00 0

120 of 75 75

500

Berekening o.b.v. lucht/water warmtepomp en temperaturen voor piekvoorziening

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

800.00 0 800.00 0

2,50%

0%

Uitgangspunten Businesscase De volgende slides 1 t/m 8 geven de uitgangspunten en methodiek achter de integrale businesscase weer.

Slide 1 Uitgangspunten integrale BuCa ORES

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Slide 2 Input Greenvis als vertrekpunt fasering

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

26

Slide 3 Faseringsprincipes van clusters

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

27

Slide 4 Fasering en exploitatie van de clusters

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

28

Slide 5 Voorbeeld van fasering in het 0-scenario

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

29

Slide 6 Uitgangspunten cluster-BuCa

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

30

Slide 7 Uitgangspunten BuCa

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

31

Slide 8 Exploitatiesubsidie

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Resultaten regioniveau

Resultaten scenario’s met seizoensopslag

Door de resultaten uit de toolkit te combineren met de kengetallen worden de resultaat bepaald. ●

●

●

●

●

Energiemix o Scenario’s met seizoensopslag, figuur 30 o Scenario’s zonder seizoensopslag, figuur 35 CO2-emissies o Scenario’s met seizoensopslag, figuur 31 o Scenario’s zonder seizoensopslag, figuur 36 CAPEX o Scenario’s met seizoensopslag, figuur 32 o Scenario’s zonder seizoensopslag, figuur 37 OPEX o Scenario’s met seizoensopslag, figuur 33 o Scenario’s zonder seizoensopslag, figuur 38 Cumulatieve kosten o Scenario’s met seizoensopslag, figuur 34 o Scenario’s zonder seizoensopslag, figuur 39

Figuur 29 Energiemix scenario's met seizoensopslag

Figuur 30 CO2-emissies scenario's met seizoensopslag

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

33

Figuur 31 Operationele kosten scenario's met seizoensopslag

Figuur 32 CAPEX scenario's met seizoensopslag

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Figuur 33 Cumulatieve kosten over 30 jaar scenario’s met seizoensopslag

34

Scenario’s zonder seizoensopslag

Figuur 34 Energiemix scenario's zonder seizoensopslag

Figuur 35 CO2-emissies scenario's zonder seizoensopslag

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Figuur 36 Operationele kosten scenario's zonder seizoensopslag

Figuur 37 CAPEX scenario's zonder seizoensopslag

35

Figuur 38 Cumulatieve kosten over 30 jaar scenario's zonder seizoensopslag

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

36

Resultaten clusteranalyse

Figuur 39 Impact transporttarief van loskoppelen noordelijke en zuidelijke clusters binnen ORES

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Figuur 40 De ORT per scenario per WEQ voor de warmtevraagclusters Leiderdorp en Zoeterwoude. Dit laat zien dat de scenario’s met een verbinding leiden tot de laagste ORT

37

Figuur 41 Impact weglaten van SDE++

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen

Figuur 42 Gemiddelde onrendabele top per woningequivalent per scenario

38

Figuur 44 Referentiescenario is gevoeliger voor ontwikkeling van energieprijzen Figuur 43 Impact weghalen seizoensbuffers op benodigde subsidie

Figuur 45 ORT/WEQ per cluster

GV22019– Open Regionaal Energiesysteem (ORES) bijlagen