7. Bijlage 2. Onderzoek CEDelft (1910020)

Duurzame warmteoplossingen Katwijk Potentiële duurzame bronnen en kosten warmtetechnieken in kaart

Duurzame warmteoplossingen Katwijk Potentiële duurzame bronnen en kosten warmtetechnieken in kaart

Dit rapport is geschreven door: Nanda Naber en Joram Dehens Delft, CE Delft, februari 2021 Publicatienummer: 21.200409.029 Gemeenten / Energievoorziening / Warmte / Beleidsplanning / Technologie / Energiebronnen / Duurzaam / Kosten / Energietransitie Opdrachtgever: Gemeente Katwijk Alle openbare publicaties van CE Delft zijn verkrijgbaar via www.ce.nl Meer informatie over de studie is te verkrijgen bij de projectleider Nanda Naber (CE Delft) © copyright, CE Delft, Delft

CE Delft Committed to the Environment CE Delft draagt met onafhankelijk onderzoek en advies bij aan een duurzame samenleving. Wij zijn toonaangevend op het gebied van energie, transport en grondstoffen. Met onze kennis van techniek, beleid en economie helpen we overheden, NGO’s en bedrijven structurele veranderingen te realiseren. Al 40 jaar werken betrokken en kundige medewerkers bij CE Delft om dit waar te maken.

1

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Inhoud 1

Inleiding

4

2

Energieverbruik 2.1 Huidig energieverbruik gebouwde omgeving 2.2 Energieverbruik in 2030 en 2050

6 7 13

3

Duurzame energiebronnen 3.1 Zonne-energie 3.2 Wind 3.3 Bodemwarmte 3.4 WarmtelinQ+ 3.5 Warmte cascaderen 3.6 Lokale restwarmte 3.7 Aquathermie

17 17 21 22 30 31 31 33

4

Verduurzaming energieverbruik 4.1 Elektriciteit 4.2 Warmte

37 37 38

5

Warmteoplossing per buurt 5.1 Laagste nationale kosten 5.2 Warmteoplossingen in de gemeente Katwijk (CEGOIA-berekening) 5.3 Kosten aanleg warmtenet

40 40 42 47

6

Conclusies

49

7

Aanbevelingen

51

8

Literatuur

52

A

Resultaten Startanalyse 2020

54

B

Kengetallen energievraag

58

C

Potentiële energielevering

61

D

Korte omschrijving CEGOIA

62

E

CEGOIA-resultaten: nationale kosten

67

2

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

1 Inleiding Aanleiding van het onderzoek Gemeenten, de provincie en het Rijk hebben in het voorjaar van 2018 in het interbestuurlijk programma (Min. EZK, 2018) gezamenlijk afgesproken dat alle gemeenten uiterlijk in 2021 een planning vaststellen in de gemeenteraad voor de transitie van de gebouwde omgeving naar aardgasvrij in 2050. Hiernaast is voor alle buurten die voor 2030 van het aardgas af gaan in 2021 bekend wat het beoogde alternatief voor aardgas is. Dit moet worden vastgelegd in de transitievisie warmten. De gemeente Katwijk is momenteel actief bezig met het vormgeven van de transitievisie warmte (TVW). Daarnaast maakt de gemeente een lokale energiestrategie als vervolg op het gemeentelijk energieprogramma 2015–2020. Hierin staan de mogelijkheden voor duurzame elektriciteitsopwekking op lokaal niveau en wordt daarbij ook de relatie aangebracht met de transitievisie warmte en de mogelijkheden voor energiebesparing. Er is reeds een uitgangspuntennotitie opgesteld als start van de planvorming en de input voor de regionale energiestrategie (RES). De LES en de TVW moeten aangeven hoe we de energietransitie van warmte en elektriciteit aanpakken. Het plan en de planvorming dient er onder andere om inzicht te geven in de technische mogelijkheden, dilemma’s en te maken keuzes.

In de gemeente Katwijk is al veel onderzoek uitgevoerd naar het potentieel van lokale warmtebronnen en opwek van elektriciteit. Er is echter nog geen vertaalslag gemaakt van op welke manier deze bronnen geografisch invulling kunnen geven aan een duurzame warmtevoorziening.

Onderzoeksopzet Het doel van dit onderzoek is het bijeenbrengen van alle reeds gedane onderzoeken naar lokale warmtebronnen en zon-pv in elk van de 42 CBS-buurten in de gemeente Katwijk. Die warmtebronnen worden vervolgens in relatie worden gebracht tot de in kaart gebrachte warmtevraag. Hierbij worden de gegevens uit de gedane onderzoeken getoetst op juistheid en actualiteit. Nadat de warmtebronnen en warmtevraag in kaart zijn gebracht, wordt met behulp van een CEGOIA-analyse gekeken naar de nationale kosten van de mogelijke warmteopties per buurt. Hoewel de nadruk van het onderzoek ligt op warmte, wordt ook gekeken naar elektriciteitsverbruik en opwekpotentie in verband met elektrificatie van de warmtevraag.

Leeswijzer In Hoofdstuk 2 wordt het huidige en toekomstige energieverbruik van de gemeente in kaart gebracht. Hierbij ligt de focus op de gebouwde omgeving, oftewel de woningen en utiliteitsbouw. Bij de toekomstige warmtevraag wordt isolatie van gebouwen meegenomen en bij de toekomstige elektriciteitsvraag wordt gekeken naar de invloed van warmtepompen en elektrisch vervoer. In Hoofdstuk 3 wordt gekeken naar de beschikbare warmtebronnen en het potentieel van duurzame elektriciteitsopwekking in de gemeente. Hierbij gaat het om het technisch potentieel, waarbij nog geen economische analyse is gedaan. In Hoofdstuk 4 worden de resultaten van Hoofdstuk 2 en Hoofdstuk 3 naast elkaar gelegd, waardoor het inzichtelijk wordt welk deel van de warmtevraag en de elektriciteitsvraag kan worden

3

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

ingevuld met lokale energiebronnen. In Hoofdstuk 5 wordt op basis van de analyse van de potentiële bronnen en de lokale kenmerken per buurt, berekend wat op basis van nationale kosten de goedkoopste duurzame warmtevoorziening is per buurt. In Hoofdstuk 6 worden tot slot de conclusies van het onderzoek behandeld. Het onderzoek is uitgevoerd vanaf december 2020 tot en met februari 2021. Voor het onderzoek is de kerngroep voor de transitievisie warmte klankbord geweest. In de kerngroep hadden zitting een afvaardiging van de gemeente, woningbouwcorporatie Dunavie, het regionaal samenwerkingsorgaan Holland Rijnland, netbeheerder Liander en een vertegenwoordiger van de energieambassadeurs in de gemeente Katwijk.

4

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

2 Energieverbruik De Klimaatmonitor (Rijkswaterstaat, lopend) geeft aan dat de gemeente Katwijk een totaal energieverbruik1 van 3.600 TJ had in 2018. Het huidige energieverbruik van de gemeente Katwijk wordt in beeld gebracht in Figuur 1. Hierin is gewerkt met gegevens uit 2018 en 2019, omdat niet van alle sectoren het energieverbruik o 2019 al bekend is. Zo krijgen we inzicht in de vraag naar energie en kunnen we de potentiële opwek van de lokale energiebronnen afzetten tegen het lokale energieverbruik. Het energieverbruik is onderverdeeld in verschillende sectoren. Figuur 1 – Energieverbruik sectoren gemeente Katwijk in 2019 (tenzij anders aangegeven2) (Rijkswaterstaat, lopend)

Energieverbruiken sectoren in Katwijk (2019) 1400

1236 1200 1000

800 TJ

649

600

604

453

400

344 255

200

70

0

Opmerking: De hernieuwbare warmte is voornamelijk houtgestookte kachelverwarming. Deze kan toegerekend worden aan de sector woningen.

________________________________ 1 2

Dit energieverbruik is exclusief 40 TJ dat toegerekend wordt aan landelijke snelwegen die Katwijk doorkruisen. CBS heeft de energieverbruiken opgesteld voor de meeste sectoren in het jaar 2019. Voor de sectoren verkeer en vervoer en hernieuwbare warmte zijn enkel gegevens beschikbaar van het jaar 2018. Het totale energieverbruik dat eerder in de tekst is weergegeven is dan ook bepaald voor 2018, het recentste jaar waarvoor alle gegevens beschikbaar zijn.

5

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Het energieverbruik van de gemeente Katwijk kan ook worden onderverdeeld per energiedrager. Dit is weergegeven in Figuur 2. Meer dan de helft van het energieverbruik in de gemeente Katwijk is warmte. Vooral de verbranding van gas levert warmte. In 2018 werd 70 TJ, 3,5% van de totale warmtevraag, duurzaam voorzien. Figuur 2 - Verdeling van het totale energieverbruik in de gemeente Katwijk per energiedrager (excl. snelwegen)

Energieverbruik per energiedrager (2018)

Voertuigbrandstoffen; 601

Elektriciteit; 908

2.1

Warmte; 2117

Huidig energieverbruik gebouwde omgeving Het energieverbruik van de gebouwde omgeving (GO: sectoren woningen en utiliteit/dienstverlening) wordt nader bekeken. Deze sectoren hebben een elektriciteits- en warmtevraag. De gemeente Katwijk telde 26.900 woningen in 2020 (CBS, lopend). Het aantal utiliteitsgebouwen en hun omvang, uitgedrukt in oppervlakte en woningequivalenten, is weergegeven in Tabel 1. De sector industrie en landbouw horen niet bij de gebouwde omgeving en worden niet meegenomen. Deze sectoren hebben hun eigen doelstellingen, waarop de gemeente minder invloed kan uitoefenen dan bij de verduurzaming van de gebouwde omgeving. Tabel 1 - Oppervlakte en aantal woningequivalenten (WEQ) utiliteitsgebouwen per functie (Kadaster, 2020) Functie utiliteitsgebouwen

Aantal

Oppervlakte (ha)

Aantal WEQ

Bijeenkomstfunctie

218

14,6

976

Gezondheidszorgfunctie

73

3,8

251

Kantoorfunctie

148

6,0

399

Logiesfunctie

73

1,0

64

Onderwijsfunctie

46

6,8

453

Celfunctie

1

0,2

13

Sportfunctie

19

1,4

94

Winkelfunctie

235

6,9

462

Overige gebruiksfunctie

1.165

7,5

500

Totaal

1.978

48,2

3.212

Opmerking: één woningequivalent komt overeen met 150 m² bedrijfsoppervlakte.

6

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

2.1.1 Gas (warmte) gebouwde omgeving De huidige gebouwde omgeving wordt voornamelijk met gas verwarmd op temperaturen onder 90°C. Nieuwbouwwoningen worden niet meer aangesloten op het aardgasnet. Figuur 3 toont het gasverbruik van de sectoren. In de gebouwde omgeving wordt in de gemeente Katwijk in totaal 1.350 TJ gas verbruikt in 2019. Figuur 3 - Gasverbruik sectoren in de gemeente Katwijk (2019) (Rijkswaterstaat, lopend)

Gasverbruik gebouwde omgeving in Katwijk (2019) 1200 1000

978

TJ

800 600 400 200

199

171

Commerciële dienstverlening

Publieke dienstverlening

0 Woningen

Het gasverbruik wordt per buurt weergegeven in Figuur 4. Dit is bepaald op basis van buurtgegevens voor woningen van de klimaatmonitor en berekeningen voor de utiliteit. Het gasverbruik is het hoogst in buurten met veel woningen en utiliteitsgebouwen. Oudere buurten met slechter geïsoleerde woningen hebben over het algemeen een hoger gasverbruik per woning. De woningen in de gemeente Katwijk verbruiken in totaal veel meer gas dan de utiliteitsgebouwen.

7

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Figuur 4 - Huidig gasverbruik gebouwde omgeving per buurt

Het gasverbruik, en dus ook de warmtevraag, van een woning hangt voornamelijk af van het isolatieniveau. Hoe beter het isolatieniveau, hoe zuiniger de woning. Het energielabel geeft de isolatiegraad van een woning weer. In de gemeente Katwijk zijn er ruim twaalf duizend woningen met een geldig energielabel3 (46% van de woningvoorraad). De energielabels zijn weergegeven in Figuur 5. Woningen zonder energielabel zijn vaak ouder en zijn recentelijk niet geïsoleerd en hebben dus vaker een slechter energielabel. Figuur 5 - Geldige energielabels woningen de gemeente Katwijk (Rijkswaterstaat, lopend)

Geldige energielabels 4000 3500

Aantal woningen

3000 2500 2000 1500 1000

500 0 A

B

C

D

Energielabels

________________________________ 3

8

Peiljaar 2019.

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

E

F

G

In de gemeente Katwijk is het aandeel gasverbruik van woningen veel groter dan dat van utiliteitsgebouwen. De provincie Zuid-Holland heeft voor woningen een warmteprofielenkaart ontwikkeld om inzicht te geven in het huidige benodigde temperatuurniveau van warmte (Provincie Zuid-Holland, lopend). Het temperatuurniveau van warmte hangt af van de benodigde warmte om de woning in de winter warm te houden (de isolatiegraad) en de warmteafgiftesystemen. De warmteprofielen in Figuur 6 clusteren woningen op basis van de verwachte benodigde temperatuur voor warmteafgifte in de woning in 2050: hoge temperatuur (HT; > 70°C), lage temperatuur (LT; < 55°C) of midden temperatuur (MT; 55-70°C). Figuur 6 – Warmteprofielen woningen in gemeente Katwijk (Provincie Zuid-Holland, lopend)

Warmtevraag glastuinbouw De glastuinbouw gebruikt warmte op temperaturen gelijkwaardig aan die van de gebouwde omgeving. Beide sectoren kunnen dan ook gebruikmaken van dezelfde duurzame warmtebronnen. Hierdoor kan concurrentie ontstaan wanneer het potentieel van de warmtebronnen beperkt is. Anderzijds kan er ook samenwerking ontstaan in de vorm van cascadering van de warmte (zie Paragraaf 3.6. Het is van belang rekening te houden met deze wisselwerking tijdens het maken van een bronnenstrategie. De gasvraag van de Katwijkse glastuinbouw bedraagt 276 TJ per jaar (Liander). Dit is ongeveer een vijfde van het gasverbruik van de gebouwde omgeving. De glastuinbouw heeft daarmee een groot aandeel op het totaal van de warmtevraag in de gemeente Katwijk.

2.1.2 Elektriciteit gebouwde omgeving Het totale elektriciteitsverbruik van de gemeente Katwijk bedraagt 906 TJ in 2019. De gebouwde omgeving gebruikte hiervan 603 TJ (66%) elektriciteit in 2019. Figuur 7 toont een verdere onderverdeling van het elektriciteitsverbruik in de gebouwde omgeving per sector. De commerciële en publieke dienstverlening/utiliteit (met bijeenkomstfunctie, gezondheidszorgfunctie, kantoorfunctie, logiesfunctie, onderwijsfunctie, celfunctie,

9

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

sportfunctie, of winkelfunctie) verbruikt het meeste elektriciteit. Utiliteitsfuncties verbruiken meer elektriciteit voor verlichting, bijvoorbeeld in grote kantoren of bij sportvelden. Ook beschikken ziekenhuizen over veel elektrische apparaten en hebben winkels vaak elektrische koelinstallaties en verwarming. Figuur 7 - Elektriciteitsverbruik gebouwde omgeving

Electriciteitsverbruik gebouwde omgeving in Katwijk (2019) 300 260

258 250

TJ

200 150 85

100 50

0 Woningen

Commerciële dienstverlening

Publieke dienstverlening

Het elektriciteitsverbruik wordt per buurt weergegeven in Figuur 9. Dit is bepaald op basis van buurtgegevens voor woningen uit de klimaatmonitor en berekeningen voor de utiliteit. 4 Het elektriciteitsverbruik hangt voor een groot deel samen met het oppervlak en het aantal woningen en utiliteitsgebouwen in een buurt. In de utiliteitsgebouwen wordt het meeste elektriciteit verbruikt. De buurten met veel utiliteitsgebouwen hebben daarom een hoge elektriciteitsvraag, zie Figuur 8 en Figuur 9.

________________________________ 4

Op basis van dienstfunctie en oppervlakte van de utiliteitsgebouwen uit het Kadaster en kengetallen uit Bijlage B is het elektriciteitsgebruik van de utiliteit berekend. Dit is vervolgens geijkt met klimaatmonitordata op gemeenteniveau (Kadaster, 2020, Rijkswaterstaat, lopend).

10

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Figuur 8 - Huidig elektriciteitsverbruik woningen per buurt

Figuur 9 - Huidig elektriciteitsverbruik utiliteit per buurt

11

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

2.2

Energieverbruik in 2030 en 2050 Voor het toekomstig energieverbruik in de gebouwde omgeving in 2030 en daarna, is het vooral van belang welke duurzame warmteopties er zullen worden toegepast en hoeveel isolerende maatregelen er worden genomen. Het doel is om in 2050 een klimaatneutrale gebouwde omgeving te hebben. Om dit te bereiken zullen alle buurten in de gemeente Katwijk op dat moment overgeschakeld moeten zijn op een andere warmtevoorziening. Voor een inschatting van het toekomstige energieverbruik maken we gebruik van de resultaten van CEGOIA. Er zijn vele effecten die de energievraag beïnvloeden. Zo heeft de toekomstige woning- en utiliteitsbouwvoorraad invloed op de toekomstige energievraag. In deze berekeningen wordt ervan uitgegaan dat er in 2050 eenzelfde gebouwvoorraad is als momenteel in de gemeente Katwijk, waarbij wel de geplande ontwikkelingen van komende vijf jaar mee worden genomen. Daarnaast is het afwachten of het coronavirus een blijvende invloed zal hebben op vervoer en (het energieverbruik) van kantoren. In deze rapportage gaan we voor de huidige energievraag uit van de periode voordat corona in beeld kwam. Voor de toekomst nemen we de effecten van corona ook niet mee.

2.2.1 Warmte De toekomstige warmtevraag hangt af van hoeveel er geïsoleerd zal (moeten) worden en hoeveel nieuwbouw erbij komt en oude gebouwen er gesloopt zullen worden. De gemeente heeft als streven om alle woningen en utiliteitsgebouwen te isoleren naar energielabel B. Wanneer alle woningen en utiliteitsgebouwen naar energielabel B zijn geïsoleerd in 2050, zal de warmtevraag in 2050 917 TJ/jaar5 bedragen in plaats van de huidige 1.350 TJ/jaar, een besparing van 32%. Wanneer er van wordt uitgegaan dat het isoleren lineair in de tijd wordt gerealiseerd, zal de warmtevraag in 2030 1.206 TJ/jaar bedragen. Wanneer wordt gekozen voor een iets lager doel van alle woningen en utiliteitgebouwen isoleren naar energielabel C in plaats van energielabel B, zal de warmtevraag in 2050 1.101 TJ/jaar bedragen, een besparing van 18%. Dat dit zoveel minder is dan de besparing naar energielabel B, komt voornamelijk omdat het merendeel van de woningen in de gemeente Katwijk al energielabel C of hoger heeft. In 2030 zal de warmtevraag, bij lineair in de tijd isoleren, 1.266 TJ/jaar bedragen. In de praktijk hangt het te bereiken isolatieniveau nauw samen met de gekozen warmtetechniek. Wanneer wordt overgeschakeld naar een elektrische warmtepomp of een lagetemperatuurwarmtenet is minimaal energielabel B vereist om de gebouwde voldoende warm te kunnen krijgen.

Bij een hogetemperatuurwarmteoplossing, zoals een hogetemperatuurwarmtenet, is een minimaal isolatie-eis technisch niet noodzakelijk. De resultaten van de Startanalyse 2020 die ook inschattingen geven van de verwachte energievraag zijn ter volledigheid opgenomen in de bijlage.

________________________________ 5

Dit is zonder de vier buurten Rijnsburg-Noord, Kamphuizerpolder, 't Heen-Zuid, 't Heen-Noord waar industrie belangrijk is zie verder in de rapportage.

12

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

2.2.2 Koude In de toekomst zal ook koudelevering steeds belangrijker worden. Naarmate woningen beter geïsoleerd worden, is er ook nood aan koeling tijdens de zomermaanden. Daarnaast heeft utiliteit ook een omvangrijke koelvraag, denk maar aan koelhuizen of datacenters. Deze koeling kan voorzien worden met behulp van airconditioning of warmtepompen, maar ook door middel van opgeslagen koude uit de wintermaanden. Wanneer alle bestaande woningen en utiliteitsgebouwen in 2050 geïsoleerd zijn naar energielabel B, zal de koudevraag rond de 189 TJ/jaar bedragen.6 Deze koudevraag is berekend op basis van actieve koeling met een koelinstallatie. In sommige gevallen kan een gebouw ook met passieve koeling of zonwerende technieken voldoende koel blijven. Dit vraagt een stuk minder of zelfs geen elektriciteit. De huidige berekende koudevraag is 44 TJ.

2.2.3 Elektriciteit Er wordt van uit gegaan dat de elektriciteitsvraag voor apparatuur en verlichting per woning gelijk blijft aan de huidige vraag. Daarnaast zal er elektrificatie plaatsvinden van de warmtevraag en verkeer: Elektrificatie vindt plaats door drie evoluties: 1. Elektrische gebouwverwarming met een (hybride) warmtepomp. 2. Collectieve elektrische opwaardering LT-warmtebronnen (zie verder). 3. Elektrische voertuigen. Wanneer veel buurten overschakelen op een elektrische warmtepomp, zal het elektriciteitsverbruik flink stijgen. Wanneer alle buurten met overwegend woningen en utiliteitsgebouwen (dus exclusief industriebuurten) in de gemeente Katwijk in 2050 overgeschakeld zouden zijn op een warmtepomp, zou de elektriciteitsvraag toenemen met 380 TJ per jaar. Het gasverbruik zou dan tot nul gereduceerd zijn. De totale elektriciteitsvraag zal dan uitkomen op 899 TJ per jaar in plaats van de huidige 603 TJ per jaar. Dit is een toename van ongeveer 50%. Wanneer wordt aangenomen dat het aantal buurten dat overschakelt naar een elektrische warmtepomp lineair verdeeld is over de tijd naar 2050 toe, dan betekent het dat de extra elektriciteitsvraag in 2030 99 TJ per jaar zou zijn, ervan uitgaande dat uiteindelijk alle woningen en utiliteitsgebouwen in de gemeente Katwijk overschakelen op een elektrische warmtepomp.

Een ander scenario is dat de buurten in de gemeente Katwijk niet overschakelen op een warmtepomp, maar op een warmtenet. Bij het overschakelen op een HT-warmtenet is extra isolatie niet vereist. Ook bij gebruik van een warmtenet ten opzicht van een hr-ketel zal de elektriciteitsvraag ligt stijgen, voornamelijk wanneer gebruik wordt gemaakt van een LTnet, waarbij collectieve elektrische warmtepompen worden gebruikt voor het opwaarderen van warmte van te lage temperatuur. Het overschakelen op elektrische warmtepompen betekent een heel toename in het elektriciteitsgebruik. Dit kan onwenselijk zijn, omdat de gemeente deze elektriciteitsvraag niet zelf kan opwekken. In de scenario’s die worden doorgerekend met het CEGOIA-model, waarvan de resultaten in Hoofdstuk 5 zijn weergegeven, is daarom ook een scenario opgenomen waarbij de elektriciteitsvraag ten gevolge van de warmtevoorziening maar beperkt mag stijgen. ________________________________ 6

Op basis van dienstfunctie en oppervlakte van de utiliteitsgebouwen en oppervlakte van de woningen uit het kadaster en kengetallen uit Bijlage B is de koudevraag van de gebouwde omgeving berekend (Kadaster, 2020).

13

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Het derde effect, toename van elektrische voertuigen, zorgt voor een verhoging van het elektriciteitsverbruik van de gebouwde omgeving, wanneer het elektrische voertuig thuis of op kantoor wordt opgeladen. Bij een klimaatneutrale energievoorziening hoort ook een klimaatneutrale transportsector. In het Klimaatakkoord is afgesproken dat het doel voor mobiliteit is om in 2050 geen emissies meer uit te stoten. Dit betekent voor personenvervoer dat alles geëlektrificeerd zal zijn of op waterstof zal rijden. De verwachting is dat de elektrificatie van personenvervoer doorzet en dat alle auto’s in 2050 elektrisch zijn. In het geval een deel van de auto’s op waterstof rijdt, is daar ook extra elektriciteit voor nodig. De uitgangspunten die wij hanteren voor het berekenen van de extra elektriciteitsvraag door personenvervoer zijn: — Het aantal auto’s is gelijk aan het huidige aantal auto’s. — Het gemiddeld aantal km’s dat de auto’s in 2050 rijden is gelijk aan het aantal km’s dat auto’s nu gemiddeld rijden. Dit gemiddelde is 13.000 km per jaar. — Het verbruik van elektrische auto’s gaat per gereden km iets omlaag in 2050 ten opzichte van nu. Het huidige verbruik ligt rond de 0,8 MJ per km. Voor 2050 gaan we uit van 0,7 MJ/km.

In 2019 bezitten de inwoners van de gemeente Katwijk gezamenlijk 26.000 personenauto’s (CBS, 2019) De totale elektriciteitsvraag als gevolg van de volledige elektrificatie van dit personenvervoer, zorgt voor een extra elektriciteitsvraag van 241 TJ per jaar, een toename van 40% ten opzichte van het huidige elektriciteitsgebruik van de gebouwde omgeving. Dit energieverbruik is ongeveer 68% lager dan het huidige energieverbruik (op basis van fossiele brandstoffen) van personenauto’s in het bezit van inwoners van de gemeente. Het is voor een gemeente gemakkelijker om te sturen op het omlaag brengen van de uitstoot van haar inwoners, dan de uitstoot die plaatsvindt op de wegen binnen de gemeente. De gemeente kan elektrisch vervoer bijvoorbeeld stimuleren door veel laadpalen neer te zetten, maar kan daarmee niet voorkomen dat er benzineauto’s over het grondgebied blijven rijden. De resultaten van elektrificatie worden samengevat weergegeven in Figuur 10 voor het uiterste scenario waarin alle woningen en utiliteitsgebouwen in 2050 zijn overgeschakeld op een warmtepomp. Bij het scenario met warmtenetten, is het extra elektriciteitsgebruik niet meegerekend, omdat dit afhankelijk is van veel verschillende factoren, die nog niet bekend zijn, zoals de warmtebron, de afstand tot de warmtebron en de eventueel benodigde temperatuurverhoging voordat de warmte gebruikt kan worden.

14

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Figuur 10 - Toekomstig elektriciteitsverbruik gebouwde omgeving (utiliteit en woningen) gemeente Katwijk in TJ/jaar

Toekomstig elektriciteitsverbruik gebouwde omgeving 1200

TJ/jaar

1000 800 600 400

200 0

Huidig

Scenario warmtenet 2050

Scenario warmtepomp 2050

Elektriciteitsverbruik elektrische voertuigen Elektriciteitsverbruik warmtepomp Elektriciteitsverbruik standaardtoepassingen

In het uiterste scenario, waarin de gehele gebouwde omgeving overschakelt op een warmtepomp, zal de warmtevoorziening een 63% hogere elektriciteitsvraag hebben. Wanneer alle personenauto’s in 2050 op elektriciteit rijden, zal dit een toename van 40% veroorzaken ten opzichte van het huidige elektriciteitsgebruik. In totaal veroorzaakt dit scenario een toename van ongeveer 90% van de huidige elektriciteitsvraag.

15

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

3 Duurzame energiebronnen Dit hoofdstuk geeft een overzicht van de lokale duurzame energiebronnen beschikbaar in de gemeente Katwijk. Elke paragraaf behandelt een type energiebron, geeft een verduidelijkende uitleg en geeft de potentiële energieproductie weer voor de gemeente Katwijk. De huidige hernieuwbare elektriciteitsproductie in de gemeente Katwijk bedraagt 41 TJ zonnestroom in 2019 en 70 TJ hernieuwbare warmte (voornamelijk biomassa) in 2018.

3.1

Zonne-energie Er zijn twee manieren om de energie van de zon te benutten: voor de productie van warmte, zonthermie, of voor de productie van elektriciteit, zon-pv. Zonthermie en zon-pv concurreren met elkaar qua ruimtegebruik op daken en open ruimte. Er zal een keuze gemaakt moeten worden waarvoor de beschikbare ruimte, zowel op dak als op land, wordt ingezet. De uiteindelijke keuze hangt af van lokale voorzienings- en omgevingsrandvoorwaarden alsook financiële en technische factoren (CE Delft, 2020b).

3.1.1 Zon-pv Zon-pv produceert elektriciteit, zonnestroom, met behulp van pv-panelen. Woningeigenaren plaatsen deze op hun eigen dak, bedrijven op grote daken van kantoorpanden of loodsen en daarnaast zijn er projectontwikkelaars die zonnevelden aanleggen. Voor elk van deze categorieën heeft Antea de potentie bepaald. Deze potentie is weergegeven in Tabel 2. De studie van Antea gaat uit van een benuttingsgraad van 18% van het beschikbaar dakoppervlak (Antea, 2019). Dit in verband met onder andere obstakels op de daken, zoals dakkapellen, oriëntatie van het dak en geschiktheid van de dakconstructie voor zonnepanelen. Deze benuttingsgraad is redelijk conservatief; in de meeste andere studies wordt uitgegaan van een hogere benuttingsgraad van 40 of zelfs 50%, zoals Adviesbureau Over Morgen in een studie voor de potentiële opwek van duurzame elektriciteit uitgaat van 50% (Overmorgen, 2020). In een recente studie van Greenspread, die nog niet gepubliceerd is, naar de huidige benuttingsgraad van daken met grootschalige zonpv, blijkt dat op dit moment ongeveer 25% van het totale dakoppervlak wordt benut. Op basis van deze benuttingsgraad van 25% en kengetallen uit voorgaand onderzoek (CE Delft, 2020a) is de potentiële elektriciteitsproductie herbekeken. Zonnepanelen in de gemeente Katwijk produceerden in totaal reeds 41 TJ in 2019 (Rijkswaterstaat, lopend).

Zonnepanelen worden steeds efficiënter. Nieuwere panelen zullen daardoor meer opbrengen dan oudere panelen. Zo hebben pv-panelen die op dit moment worden aangeschaft een gemiddeld vermogen van 330 Wp en zullen nieuwe

16

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

panelen in 2030 volgens bracheorganisatie Holland Solar een gemiddeld vermogen hebben van rond de 400 Wp. Wanneer de huidige panelen over tien jaar worden vervangen, zal de jaarlijkse opbrengst met ruim 20% toenemen, uitgaande van een gemiddeld huidig vermogen van 330 Wp per paneel. In de praktijk ligt het gemiddelde vermogen van de huidige panelen waarschijnlijk lager, omdat ze al eerder zijn aangeschaft. Wanneer het potentieel aan zon op kleine daken, zon op grote daken en zonneveldopstellingen inclusief agrarische ruimte bij elkaar op wordt geteld, komt dit op basis van de berekening van CE Delft, op een totaal van 518 TJ/jaar. Op basis van de berekening van Antea is het potentieel slechts 123 tot 186 TJ/jaar, wat maximaal 36% is van het potentieel door CE Delft berekend. Tabel 2 - Potentiële zon-pv-productie in de gemeente Katwijk Zon-pv-systeem

Potentiële elektriciteitsproductie (Antea, 2019)

Duiding

Potentiële elektriciteitsproductie (CE Delft, 2020a)

Duiding

Zon op kleine daken

45-67 TJ/jaar

Totaal klein dakoppervlak is 278 ha. 50% van totaal dakoppervlak geschikt i.v.m. oriëntatie daken. Benuttingsgraad 18% van beschikbaar dakoppervlak kleine daken (25 ha).

156 TJ/jaar

50% van totaal dakoppervlak geschikt i.v.m. oriëntatie daken. Hiervan wordt met een benuttingsgraad gerekend van 25% (35 ha) Gemiddeld vermogen pvpaneel: 360 Wp.

Zon op grote daken

16–25 TJ/jaar

Totaal dakoppervlak grote daken: 102 ha7.

240 TJ/jaar

Totaal dakoppervlak 2148 ha waarvan 25% benuttingsgraad dakoppervlak. Gemiddeld vermogen pv-paneel: 360 Wp.

(Op grote daken zijn meer dan 180 panelen mogelijk) Hiervan wordt met een benuttingsgraad gerekend van 18%. Zonneveldopstelling excl. agrarische ruimte

13–20 TJ/jaar

Totaal oppervlak: 2,4 ha grote parkeerterreinen en 5 ha restruimte, met een benuttingsgraad van 25%.

34 TJ/jaar

Totaal oppervlak: 2,4 ha grote parkeerterreinen en 5 ha restruimte, met een benuttingsgraad van 25%. Gemiddeld vermogen pvpaneel: 360 Wp.

Zonneveldopstelling incl. agrarisch ruimte

49–74 TJ/jaar

Totaal veldoppervlak inclusief een additionele 20 ha (10% van het agrarische oppervlak), met een benuttingsgraad van 25%.

123 TJ/jaar

Totaal veldoppervlak inclusief een additionele 20 ha (10% van het agrarische oppervlak), met een benuttingsgraad van 25%. Gemiddeld vermogen pv-paneel: 360 Wp.

________________________________ 7

Op basis van data Pico (Geodan), waarbij niet alle grote daken worden meegenomen. Het grootste dak in de

gemeente, dat van Royal FloraHolland, is bijvoorbeeld niet meegenomen, terwijl hier inmiddels wel zonnepanelen op liggen. 8 Op basis van het dakoppervlak van alle daken met een oppervlak groter dan 285 m², bepaald met behulp van de BAG.

17

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Gevels De theoretische potentie van energieopwek via zonnepanelen op gevels in de gemeente de gemeente Katwijk is volgens de landelijke potentiekaarten van het Nationaal Programma Regionale Energie Strategieën 62 TJ per jaar (Geodan et al., lopend). Deze analyses zijn vrij onzeker en gebaseerd op grove aannames. Wij achten de kans klein dat alle geschikte gevels bedekt worden met zonnepanelen. Zonnepanelen op gevels kunnen esthetisch niet wenselijk zijn en daarnaast is het rendement lager dan bij zon op dak, omdat de hellingshoek niet optimaal is. Ook zijn op dit moment zonnepanelen op gevels duurder dan zonnepanelen op daken. Als aanname gaan we ervan uit dat op 20% van de geschikte gevels zon-pv wordt toegepast. Dit geeft een potentie voor zon op gevels in de gemeente Katwijk van 12 TJ per jaar.

3.1.2 Zonthermie Zonthermie produceert warmte met behulp van zonnecollectoren. Zonnestraling warmt een vloeistof op die door de collectoren stroomt. Deze vloeistof wisselt vervolgens zijn warmte uit met het centrale verwarmingssysteem voor tapwater en/of ruimteverwarming of met proceswater in bedrijven. De geproduceerde zonnewarmte is een duurzame warmtebron en een alternatief voor aardgas. Zonnecollectoren zijn nog een stuk zwaarder dan zon-pv-panelen omwille van de vloeistof die door de panelen stroomt. Grote daken vereisen vaak extra versteviging om zonthermie mogelijk te maken, als het al haalbaar is. Daarnaast zijn er ontwikkelingen gaande op het gebied van individuele opslag voor zonnewarmte om uitdagingen voor individuele woningverwarming met zonthermie te overkomen. De meest toegepaste systemen in Nederland zijn grootschaligere zonthermie op velden en kleinschalige zonneboilers voor de verwarming van tapwater. Tabel 3 toont de resultaten van de potentiële warmteproductie voor beide technieken uit een recent uitgevoerde verkenning van het zonnewarmtepotentieel in Zuid-Holland door CE Delft. Tabel 3 - Potentiële zonthermieproductie in de gemeente Katwijk (CE Delft, 2020b) Zonthermiesysteem Zonneboilers op woningdaken

Zonthermie op velden

Potentiële warmteproductie

Duiding

73–90 TJ/jaar

65-80% van de woningdaken geschikt voor een zonneboiler. Een zonneboiler bespaart de helft van het gasverbruik op warm tapwater, voornamelijk omdat in de winter niet genoeg warmte wordt opgewekt om het tapwater warm te maken.

72 TJ/jaar

Mogelijke zonthermieproductie volgens regelgeving van Omgevingsvisie provincie Zuid-Holland

Ruimte die gebruikt wordt voor zonthermie, kan niet gebruikt worden voor zon-pv en omgekeerd. Zonthermie en zon-pv op velden zoeken dezelfde open ruimte. Er moet dus afgewogen worden of de beschikbare potentie wordt ingezet voor zonthermie of zon-pv. Zonneboilersystemen nemen relatief weinig plaats in, gemiddeld 2,5 m² dakoppervlak (CE Delft, 2020b). Indien elk huishouden in de gemeente Katwijk een zonneboiler installeert komt dit neer op 7 ha dakoppervlak. Dit is slechts 2,5% van het totale dakoppervlak van kleine daken, 278 ha. De zonneboilerpotentie per buurt is berekend op basis van de huishoudenssamenstelling van de klimaatmonitor en kengetallen van Milieucentraal (MilieuCentraal, Rijkswaterstaat,

18

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

lopend). Het resultaat, hoeveel warmte zonneboilers kunnen produceren, is weergegeven in Figuur 11. Hierbij is aangenomen dat ieder huishouden een zonneboiler plaatst. Buurten met veel huishoudens hebben de hoogste potentie. Figuur 11 – Zonneboilerpotentie op woningen per buurt (TJ/jaar)

Bron: (CE Delft, 2020b).

3.1.3 PVT-panelen Een PVT-systeem combineert een zonthermisch systeem met een zon-pv-systeem, waardoor deze naast elektriciteitslevering ook een deel van de ruimtewarmtevraag kan vervullen. PVT-systemen hebben een gecombineerde energieopbrengst groter dan de individuele systemen afzonderlijk. Het zonthermische gedeelte koelt het pv-gedeelte van de panelen zodat de elektriciteitslevering stijgt, met typisch 5% ten opzichte van standaard pvsystemen (Solar Heat Europe, 2018). Een PVT-systeem levert lagetemperatuurwarmte welke met een warmtepomp en elektriciteit gebouwen kan verwarmen. De aanschaf van PVT-panelen is momenteel nog kostbaar omdat het een nieuwe techniek is in ontwikkelingsfase. Het is goedkoper om apart zonnepanelen en een zonneboiler te nemen (MilieuCentraal, 2020). Een PVT-systeem kan wel optimaal het dakoppervlak benutten, wanneer dit beperkt is. PVT-panelen staan momenteel nog in hun kinderschoenen, maar bieden mogelijkheden voor de toekomst. In Haarlem is het Spaargasinitiatief bezig met een startproject: De Zonnet. Met behulp van PVT-panelen op daken en een gezamenlijk WKO-net zal het project een buurt van warmte voorzien (SPAARgas.nu, 2020). Wanneer het project succesvol blijkt, biedt dit kansen voor gelijkaardige buurten en wijken in heel Nederland.

19

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

3.2

Wind Windenergie is duurzame energie die erg interessant is op plekken waar het hard en vaak waait, met name open gebieden nabij zee of meren. Een windturbine zet door zijn draaiende beweging de energie uit de wind om in elektriciteit. Zoals aangegeven in Figuur 12 levert één windturbine van 3 MW tussen 25–35 TJ/jaar aan stroom. Dit is het elektriciteitsverbruik van 2,5 tot 3,5 duizend huishoudens.9 Figuur 12 - Opbrengst windenergie in Nederland

Bron: (Antea, 2019).

Bij het plannen van windparken of enkelvoudige windturbines moet rekening gehouden worden met ruimtelijke beperkingen. Vanwege de mogelijke milieugevolgen moet voldoende afstand worden aangehouden tot woningen en gevoelige gebieden, zoals natuur- en stiltegebieden. Ook dient vanwege externe veiligheidsaspecten voldoende afstand in acht genomen te worden van kwetsbare objecten, zoals woningen, hoogspanningsverbindingen, leidingen, wegen, spoorlijnen en luchtvaart. Daarnaast dient ook rekening gehouden te worden met natuur en overig provinciaal beleid. Ten gevolge van de belemmeringen blijft er in de gemeente Katwijk ruimte over voor drie windturbines rond het Valkenburgse meer, die in totaal rond de 108 TJ per jaar kunnen opleveren (Antea, 2019). Verder onderzoek hiernaar wordt verricht ten behoeven van de nieuw te bouwen wijk Valkenhorst. De wijk heeft als doelstelling energieneutraal bouwen en wonen. Ook zijn de bedrijventerreinen en het gebied rond vliegveld Valkenburg aangewezen als een locatie waar windenergie mogelijk is.

________________________________ 9

Het gemiddelde elektriciteitsverbruik van een huishouden in Nederland bedraagt 2.832 kWh/jaar (Nibud, 2020).

20

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Figuur 13 - Kansenkaart windenergie (Groen: geen belemmeringen windenergie; Groen gestreept: Locatie vliegveld Valkenburg; Roze: Bedrijventerrein)

Bron: (Antea, 2019).

Voor verdere informatie wordt verwezen naar de kansenkart zonnevelden en windenergie RES Holland Rijnland.

3.3

Bodemwarmte De aarde kan duurzame warmte leveren. De kwaliteit van de warmte stijgt met de diepte van de boring. Diepe aardwarmte, geothermie, levert warmte op temperaturen van 6080°C. Warmte op deze temperaturen kan rechtstreeks gebruikt worden voor gebouwverwarming en voor de productie van warm water. Ondiepe bodemenergiesystemen functioneren voornamelijk als seizoensopslag van zomerwarmte op lage temperaturen onder 25°C. Er zijn twee types ondiepe bodemenergiesystemen: open systemen, met name de warmte- en koudeopslag (WKO), welke warm grondwater uitwisselen met de bodem, en gesloten systemen welke in een gesloten lus warmte uitwisselen met de bodem.

3.3.1 Geothermie Diepe aardwarmte, geothermie, levert warmte op temperaturen van 60-80°C. Een geothermiedoublet maakt de aardwarmte beschikbaar aan het oppervlak met een warmtewisselaar. Figuur 14 toont het principe van een geothermiedoublet bestaande uit een productieput en een injectieput van enkele kilometers diep. Geothermie is een groot-

21

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

schalige collectieve bron die een distributienet met veel woningen van warmte kan voorzien (vuistregel minimaal 5 MWth). Figuur 14 - Principeschets geothermie

Bron: (ThermoGIS, lopend).

IF Technology heeft de geothermiepotentie voor de regio Holland Rijnland in kaart gebracht. Het Delft-Alblasserdam Member (bodemlaag) verdient de voorkeur. De maximale temperaturen van deze bodemlaag bedragen 70-75°C en een standaarddoubletconfiguratie heeft een verwachtte maximale potentie van 9 MWth. Figuur 15 geeft een globale indicatie van het ondergrondse potentieel en de ondergrondse doubletlocaties met hoogst mogelijke energetische potentie. Figuur 15 toont de potentiële geothermische warmteproductie van deze doubletten. De totale potentiële warmteproductie van de doubletten is 621 TJ/jaar. Dit komt overeen met ongeveer twee derde van de woningwarmtevraag van de gemeente Katwijk. Let op, twee van deze doubletten bevinden zich op de rand van de gemeente. Het is onduidelijk of de gemeente Katwijk zelf of een buurtgemeente over deze warmte zal kunnen beschikken. De onzekerheid van de ondergrondsamenstelling en de geschatte warmteproductie wordt laag geacht (IF Technology, 2020). Recent onderzoek van PanTerra Geoconsultants en Wayland technology geeft echter aan dat de maximum potentie van een geothermiedoublet 2 à 3 keer hoger ligt, 15-30 MWth per doublet in plaats van de 9 MWth die IF Technology noemt. Per doublet wordt er gemiddeld gerekend op een jaarlijkse opbrengst van 360 TJ. Dit verschilt sterk van de potentieschatting van IF Technology, zie Figuur 15.

IF Technology heeft veel ervaring opgebouwd inzake bodemonderzoek. Daarom houden we hun potentie aan.

22

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Figuur 15 - Doubletinpassing geothermie voor een globale indicatie van het potentieel in regio Holland Rijnland

Bron: (IF Technology, 2020).

Figuur 15 geeft de ondergrondse putlocaties van de doubletten weer. De oppervlaktelocaties van de doubletten, waar de warmte beschikbaar komt, kunnen verschillen van de ondergrondse putlocaties in horizontale aftand door schuin te boren. Deze horizontale afstand is afhankelijk van o.a. de diepte van het reservoir. Bij het plaatsen van de doubletten op de kaart in Figuur 15 is alleen rekening gehouden met ondergrondse factoren, en niet met bovengrondse warmtevraag, aanwezige of toekomstige infrastructuur en andere belangen aan het aardoppervlak. Ondanks dat er geen oppervlaktelocaties mogen komen in boringvrije zones, waterwingebieden of Natura 2000-gebieden, kan er eventueel wel onder deze gebieden door geboord worden. De beperkingen op de ondergrond komen aan bod in Paragraaf 3.3.4.

3.3.2 WKO (openbodemenergiesysteem) Een WKO is een openbodemenergieopslagsysteem. In de zomer wordt er warmte in de aquifer van de WKO gepompt. In de winter gebruikt de WKO het opgewarmde grondwater uit de bodem. Het temperatuurniveau van WKO-systemen is laag, onder 25°C. Een warmtepomp kan de opgeslagen warmte opwaarderen tot hogere temperaturen. In de winter wordt er juist koude in de WKO gepompt, die in de zomer kan worden gebruikt voor koeling. Aquathermie en WKO gaan hand in hand. Enkel wanneer ook in de winter warm water beschikbaar is in geval van TEA (thermische energie uit afvalwater), is er geen opslag nodig. Bovendien kan dan ook de capaciteit uitgebreid worden door met een opslag de

23

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

zomerwarmte te benutten. Ook voor zonthermie is, indien deze gebruikt wordt voor ruimteverwarming, een opslag nodig om de zomerwarmte op te slaan voor de koudere winterdagen. Hogere opslagtemperaturen zijn gunstiger voor zonthermie. Hiertoe wordt momenteel in het WarmingUP-programma onderzoek gedaan naar MTO en HTO (midden- en hogetemperatuuropslag) (WarmingUp, lopend). Voor de bepaling van het potentieel van WKO maken we gebruik van de potentieelkaarten van de Warmteatlas (RVO, lopend). Deze geven per buurt de maximale theoretische warmte of koude die de bodem kan opslaan en leveren tot een maximale diepte van 250 meter beneden maaiveld. Het opslagpotentieel voor WKO per hectare in de gemeente Katwijk is weergegeven in Figuur 16. De grond wordt overal even geschikt geacht voor het opslaan van koude en warmte in de buurt. Voor het potentieel per buurt, zie Figuur 18. Het potentieel per buurt verschilt, omdat buurten een verschillend oppervlak hebben. Hoe groter de buurt, hoe groter het potentieel aan WKO. Figuur 16 -Opslagpotentieel WKO - openbodemenergiesysteem gemeente Katwijk

Bron: (RVO, lopend).

24

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Figuur 17 - Opslagpotentieel WKO – openbodemenergiesysteem gemeente Katwijk per buurt

De opslagpotentie is hoog. De gemeente Katwijk heeft met zijn oppervlakte van 3.113 ha een theoretisch opslagpotentieel voor WKO van 4,8–5,3 PJ per jaar. Dit is ongeveer vier keer de warmtevraag van de gebouwde omgeving in de gemeente Katwijk.

3.3.3 Bodemwarmtewisselaar (geslotenbodemenergiesysteem) Een bodemwarmtewisselaar is een geslotenbodemenergieopslagsysteem. Een vloeistof wordt door een bodemlus gepompt. De vloeistof verlaat de bodemlus niet, maar wisselt wel warmte uit met de omliggende bodemlaag. Omdat er geen grondwateruitwisseling plaatsvindt is de vergunningverlening minder restrictief. In de zomer wordt er warmte in de bodem opgeslagen. Deze warmte kan vervolgens in de winter benut worden. In de winter wordt er juist koude in de bodem opgeslagen, die in de zomer benut kan worden. Voor de potentieelbepaling gaan we uit van de potentieelkaarten van de Warmteatlas (RVO, lopend). RVO gaat uit van een verticale bodemwarmtewisselaar met een onderlinge afstand van tien meter en een maximale diepte per lus van 150 meter beneden maaiveld. Het opslagpotentieel voor geslotenbodemenergiesystemen is weergegeven in Figuur 18 voor warmte en in Figuur 20 voor koude. Per buurt is het opslagpotentieel bepaald in Figuur 19 voor warmte en Figuur 21 voor koude.

25

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Figuur 18 – Opslagpotentieel geslotenbodemenergiesystemen warmte

Bron: (RVO, lopend).

Figuur 19 - Opslagpotentieel geslotenbodemenergiesystemen warmte per buurt

De opslagpotentie is hoog. De gemeente Katwijk heeft met zijn oppervlakte van 3.110 ha een theoretisch opslagpotentieel voor geslotenbodemenergiesystemen van 4,7–5,3 PJ per jaar. Dit is ongeveer vier keer de warmtevraag van de gebouwde omgeving in de gemeente Katwijk. De gemeente Katwijk beschikt over een erg goede bodemkwaliteit, met name door

26

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

bodemreservoirs en ondergrondse waterlagen, voor de opslag van warmte. Geschiktheid voor een WKO wordt mede bepaald door kenmerken van de ondergrond zoals dikte van het watervoerende pakket waarin de opslag plaatsvindt, de doorlatendheid van de bodem, de grondwaterstand en de thermische geleiding van de bodem. Figuur 20 - Opslagpotentieel geslotenbodemenergiesystemen koude

Bron: (RVO, lopend).

Figuur 21 - Opslagpotentieel geslotenbodemenergiesystemen koude per buurt

27

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

De gemeente Katwijk heeft een oppervlakte van 3.113 ha. Wanneer al dit oppervlak benut wordt om geslotenbodemenergiesystemen te plaatsen is het theoretisch opslagpotentieel van koude voor een geslotenbodemenergiesysteem 1,2–1,4 PJ per jaar (RVO, lopend).

3.3.4 Verbods-, restrictie en aandachtsgebieden bodem Vanuit de nationale overheid en de provincie worden beperkingen opgelegd. Hiermee wil de overheid de grond- en drinkwatervoorziening beschermen, interferentie met bestaande systemen tegengaan en de groei van het aantal systemen controleren. In Figuur 22 zijn de restricties weergegeven uit de Omgevingsvisie van de provincie Zuid-Holland en de WKOtool. Voor geslotenbodemenergiesystemen zijn er minder restricties en heerst er meestal enkel een meldingsplicht. Figuur 22 - Beperkingen bodemsystemen

In de duinen in het westen van de gemeente Katwijk zijn bodemsystemen niet toegestaan omwille van hun functie als waterwingebied. Het waterwingebied is voor het grootste gedeelte tevens een natuurgebied. Restricties kunnen in overleg met de provincie of andere regulerende overheden versoepeld worden. Voor een groot deel van de gemeente geldt een restrictie provinciaal beleid. Het kan zijn dat de beleidsregel alleen van toepassing is voor open of geslotenbodemenergiesystemen. Bij verdere verkenning van het mogelijk toepassen van WKO-systemen, moet voor open systemen voor deze gebieden contact op worden genomen met de provincie en voor gesloten systemen met de gemeente.

28

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Voor het gebied aan de zuidkant van de gemeente geldt een Restrictiegebied Ordening. Hierbij kan het gaan om bodemenergieplannen, om interferentiegebieden of om een masterplan. In grote lijnen houdt dit in dat er middels een plan voorkomen wordt dat er negatieve onderlinge beïnvloeding is van bodemsystemen (interferentie) of van andere bodemfuncties. De provincie en gemeenten hebben meer informatie over dit specifieke gebied.

3.4

WarmtelinQ+ Restwarmte afkomstig van de haven van Rotterdam kan met behulp van een transportleiding warmte voorzien aan de gemeente Katwijk. De gemeente Katwijk ligt dichtbij het warmtenet van Leiden. Indien een restwarmtetransportleiding wordt aangelegd naar Leiden is de kans groot dat restwarmte ook beschikbaar zal komen voor Katwijk. De aanleg hiervan is gepland voor 2022-2025 met in gebruikneming in 2026. Een mogelijke uitbreiding hierop is het WarmtelinQ plus traject (WlQ+). WlQ+ is een aftakking van de WarmtelinQ die deze met Leiden en Holland Rijnland verbindt. Onderzoeksbureau Qirion heeft bepaald voor welke buurten het economisch realiseerbaar is om met restwarmte te verwarmen. Deze resultaten zijn weergegeven in Figuur 23. Volgens hun analyse met een warmteprijs van € 7/GJ komen momenteel 9.259 WEQ in de gemeente Katwijk in aanmerking (Qirion & Osborne, 2020). Dit is ongeveer een derde van alle woningen in de gemeente Katwijk (337 TJ). De warmteprijs is erg bepalend voor de economische realiseerbaarheid van het warmtenet. Het is nog onduidelijk welke warmteprijs precies voortkomt uit het LdM+-traject. Wel heeft CE Delft inzicht in de laatste prijsschattingen. Deze worden meegenomen in de CEGOIA-berekening. Figuur 23 - Warmtenetpotentie buurten gemeente Katwijk restwarmte

29

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

In de figuur wordt aangegeven wat ambitieus en realistisch is. Realistisch is wat momenteel financieel haalbaar is in de huidige markt. Ambitieus is wat op termijn mogelijk kan worden, maar in de huidige situatie niet voor een sluitende businesscase zorgt. De technisch-economische doorrekening van warmte uit de WarmtelinQ+ wordt herhaald in de CEGOIA-analyse (zie Hoofdstuk 5). Hierin wordt ook op basis van warmtevraag en andere lokale factoren berekend of het gebruik van warmte uit de WarmtelinQ economisch een interessante optie is.

3.5

Warmte cascaderen Een ontwikkeling die steeds meer in de aandacht komt is cascaderen van warmte. Dit betekent dat de geleverde warmte eerst wordt gebruikt door afnemers die een hogetemperatuur nodig hebben. De resterende warmte van een lagere temperatuur wordt daarna nogmaals gebruikt door afnemers die toe kunnen met een lagere temperatuur. Hiermee wordt de capaciteit van een warmtebron optimaal gebruikt. Wanneer in een wijk wordt aangesloten op een HT-warmtebron is het zeker de moeite waard om in omliggende gebieden te kijken of de retourwarmte voldoet voor gebouwverwarming of bijvoorbeeld het verwarmen van kassen. Ook kan het interessant zijn om HTwarmte eerst te gebruiken in kassen en daarna voor woningen of utiliteitsgebouwen.

3.6

Lokale restwarmte Er zijn enkele lokale restwarmtebronnen geïdentificeerd. Deze kunnen warmte leveren op lage temperatuur. Deze warmte zal vaak opgewaardeerd dienen te worden met elektriciteit om bruikbaar te zijn. De potentiële LT-restwarmtebronnen zijn weergegeven in Figuur 24 en Tabel 4. Figuur 24 - Potentiële restwarmtebronnen in de gemeente Katwijk

Bron: (RVO, lopend).

30

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Tabel 4 – LT-restwarmtebronnen Nummer

Type restwarmte bron

Vermogen in MW (RVO, sd; Qirion & AT Osborne, 2020)

Mogelijke levering in TJ/jaar (NP RES);(Qirion & AT Osborne, 2020))

1

Supermarkt

2

Productiebedrijf

2,5-7,5 3,6

240-280 57

3

Vishandel

0,4

13-16

4

Supermarkt

0,4

12-14

5

Supermarkt

0,1-0,4

12-14

6

Supermarkt

0,1-0,5

14-17

7

Detailhandel

0,4

12-14

8

Supermarkt

0,1

6,6

9

Supermarkt

0,1

6,6

10

Banketbakkerij

0,2

4,7-5,5

11

Groothandel

0,2

3,8

12

Banketbakkerij

0,1

2,0-2,4

13

Slachthuis

3,0

4810

11-17

430-480

Totaal

Voor alle restwarmtebronnen is het te verwachten dat zij eerst intern op zoek gaan naar mogelijkheden voor besparing en hergebruik van hun warmte. Per locatie moet worden onderzocht of zij daadwerkelijk restwarmte over hebben om in te voeden in een warmtenet. Het benutten van het potentieel aan LT-warmte kan door dit in te voeden in een LTwarmtenet. Het gebruik van lagetemperatuurwarmte zorgt voor minder energieverlies in het distributienet dan het gebruik van hogetemperatuurwarmte, maar vraagt wel om een andere manier van verwarmen van het gebouw, namelijk een LT-warmteafgiftesysteem, zoals LT-radiatoren of vloerverwarming. Bovendien moet het gebouw goed geïsoleerd zijn; hoe lager de temperatuur van het net, hoe beter het isolatieniveau moet zijn. Voor warm tapwater is een minimale temperatuur van 55°C aan het tappunt wettelijk vereist; bij LTnetten is daarom altijd een extra systeem nodig voor het verwarmen van tapwater. Wanneer de warmte uit een LT-net te laag is voor het verwarmen van woningen, kan dit met een warmtepomp worden verhoogd. Dit kan een individuele warmtepomp zijn bij elke woning, of een collectieve warmtepomp voordat het warme water het distributienet in gaat. Zie Figuur 25 voor een schematisering van een LT-net.

Het is ook mogelijk een HT-net te combineren met een LT-net, waarbij eerst warmte geleverd wordt aan gebouwen die een hogere temperatuur nodig hebben en daarna aan gebouwen die aan een lagere temperatuur genoeg hebben (cascadering). Dit wordt toegepast om binnen een bestaand HT-net ook LT-afnemers en eventueel LT-opwekkers aan te sluiten.

________________________________ 10

31

Geschat op basis van vermogen.

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Figuur 25 - Algemene opzet van een LT-warmtesysteem

Een LT-bron kan ook rechtstreeks bij de bron collectief met een warmtepomp worden opgewaardeerd naar hogere temperaturen, bijvoorbeeld 70°C, in het warmteoverdrachtsstation. Op deze manier kan de LT-bron een MT-net voeden. Een MT-net kan de meeste woningen in Nederland zonder ingrepen van zowel ruimteverwarming als warm tapwater voorzien, enkel erg slechtgeïsoleerde woningen moeten maatregelen treffen.

3.7

Aquathermie Bij aquathermie wordt thermische energie gewonnen uit water. Het water heeft hierbij temperatuurniveaus tussen 7 en 25°C en is daarmee een zeer lage temperatuur (ZLT) warmtebron. De warmte wordt primair gewonnen wanneer het water warm is, dus voornamelijk tijdens de zomermaanden en deels in het voor- en naseizoen. Deze warmte moet worden ingezet in de winter, waardoor de combinatie met WKO voor de hand ligt. Er zijn drie verschillende types aquathermie: thermische energie uit oppervlaktewater (TEO), thermische energie uit afvalwater (TEA) en thermische energie uit drinkwater (TED). Het warmtesysteem om de woningen van warmte te voorzien is gelijkwaardig aan dat van LT-warmtebronnen (zie paragraaf lokale restwarmtebronnen). De ZLT-warmte dient wel minimaal opgewaardeerd te worden naar LT om bruikbaar te zijn voor woningen. In de gemeente Katwijk zijn reeds twee aquathermieprojecten in ontwikkeling, één project in Hoornes en een ander in Valkenburg. Hoornes Aardgasvrij is een proeflocatie voor toepassing van aquathermie. Hoornes gaat aan de slag met de Rijn als bron voor het warmtenet. Hiermee worden ervaringen opgedaan voor grootschalige inzet van thermische energie uit oppervlaktewater (TEO). Een nieuwe wijk Valkenhorst wordt aangelegd. De bedoeling is om met thermische energie uit drinkwater (TED) huizen te verwarmen en te koelen.

32

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Tabel 5 - Lopende aquathermieprojecten in de gemeente Katwijk Project

Omvang eerste fase

Status

Type

Subsidie

Hoornes

500 woningen

In voorbereiding

TEO en evt. riothermie

PAW, Elena

Valkenhorst

3.500 woningen

In voorbereiding

TED

De volgende figuren geven de potentie weer van aquathermie in de gemeente Katwijk. Om dubbeltelling te voorkomen van eenzelfde waterleiding of waterloop geven de figuren de potentie weer van het water of waterleiding met de grootste potentie in de buurt. Wanneer het warmtepotentieel in één buurt wordt benut, heeft dit invloed op het potentieel in andere buurten, die daarmee lager wordt. De figuren geven op deze manier de interessantste buurten weer voor aquathermieprojecten. De maximale aquathermiepotentie is op buurtniveau weergegeven. Dit is gebaseerd op de aquathermiepotentie per waterlichaam of -leiding berekend door Indurio. In buurten aangrenzend aan de Rijn is de potentie groot voor thermische energie uit oppervlaktewater. De rivier de Rijn bezit een jaarlijkse potentie van 1.350 TJ. De andere stilstaande wateren, meren, beken, vennen en kanalen voegen daar tezamen nog eens 450 TJ per jaar aan toe. De TEO-potentie houdt rekening met oppervlaktewateren en laat thermische energie uit zeewater buiten beschouwing. Figuur 26 - Potentie TEO en gemalen TJ/jaar

33

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Thermische energie uit afvalwater kan uit persleidingen gewonnen worden of simpelweg uit de riolering zelf. Dit laatste wordt ook wel riothermie genoemd. De potenties van beide vormen van TEA zijn weergegeven in Figuur 27 en Figuur 28. De jaarlijkse potentie van TEA is weergegeven in Tabel 6 en figuren. Tabel 6 - Vertaling vermogen naar energieproductie van RWZI en afvalwater transportgemaal Vermogen leiding

Jaarlijkse energiepotentie (TJ/jaar)

Rioolwaterzuiveringsinstallatie (5,8 MW)

24,8

Greenvis

Afvalwater transportgemaal (178 kW)

4,2

Indurio

Figuur 27 - Potentie TEA persleiding en RWZI

34

Bron

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

Figuur 28 - Potentie TEA Riothermie

Opmerking: Een leiding met een warmtevermogen van 400 kW levert jaarlijks 10 TJ aan warmte (Indurio).

Het potentieel aan thermische energie uit drinkwater is weergegeven in Figuur 29. Het potentieel per buurt heeft te maken met de leidingen die erdoorheen lopen. In Valkenhorst is de potentie van TED inderdaad veelbelovend om de nieuwbouwwijk van warmte te voorzien. Figuur 29 - Potentie TED

Opmerking: Een leiding met een warmtevermogen van 400 kW levert jaarlijks 10 TJ aan warmte (Indurio).

35

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

4 Verduurzaming energieverbruik Eerder in het rapport is het energieverbruik (Hoofdstuk 2) in kaart gebracht, en de potentiële duurzame energielevering (Hoofdstuk 3). In dit hoofdstuk vergelijken we beide met elkaar, en bekijken we in welke mate het energieverbruik verduurzaamd kan worden. De volgende grafieken geven de potentiële duurzame energielevering weer voor elektriciteit en warmte, afgezet tegen het huidige elektriciteit en gas-/warmteverbruik van de gebouwde omgeving. De grafieken zijn in tabelvorm terugvinden in Bijlage C. De potenties geven een indicatie van wat technisch mogelijk is, niet wat economisch realistisch is of maatschappelijk wenselijk is. De uiteindelijke inpassing van energiebronnen vereist maatwerk. Desalniettemin geven de grafieken duidelijke inzichten in de mogelijkheden waarmee de energievraag verduurzaamd kan worden.

4.1

Elektriciteit De potentiële jaarlijkse duurzame elektriciteitsproductie bedraagt 106% van het huidige jaarlijkse elektriciteitsverbruik van enkel de gebouwde omgeving, zie Figuur 30. Om het volledige elektriciteitsverbruik van de gemeente duurzaam in te vullen zal er aanvullende elektriciteitsproductie nodig zijn, met andere technieken of afkomstig buiten de gemeente Katwijk. Daarnaast gaat het hier over een jaarlijks verbruik en jaarlijkse opwek, die niet met elkaar in balans zijn. Warmtepompen vragen bijvoorbeeld voornamelijk elektriciteit in de winter, terwijl zonnepanelen in de zomer elektriciteit opwekken. Hierdoor blijft het nodig om verbonden te zijn met het landelijk elektriciteitsnet, die elektriciteit kan leveren op momenten dat er lokaal te weinig wordt opgewekt. En andersom; stroom die niet nodig is in de zomer kan op die manier geleverd worden aan gebieden buiten de gemeente Katwijk. Opslag van elektriciteit helpt om het aandeel zelfopgewekte stroom te kunnen verhogen. Het is echter zeer kostbaar om elektriciteit een heel seizoen op te slaan. Figuur 30 – Mogelijke verduurzaming van de elektriciteitslevering gebouwde omgeving: Huidig elektriciteitsverbruik11 en potentiële duurzame elektriciteitslevering

Potentie duurzame elektriciteitslevering 700

Totaal: 530

600

Gevels

TJ/jaar

500

Velden

400 300

600

Grote daken

200 100

Kleine daken

110

0 Elektriciteitsverbruik GO (2019)

Zon-pv

Wind

________________________________ 11

36

42 TJ van het huidige elektriciteitsverbruik wordt reeds voorzien door zonnestroom.

200409 - Duurzame warmteoplossingen Katwijk – Februari 2021

4.2

Warmte De potentiële duurzame warmtebronnen hebben een technische potentieel van gezamenlijk 274% van het huidige warmteverbruik, zie Figuur 31. Er zullen keuzes gemaakt moeten worden welke warmtebronnen benut zullen worden. Een goede leidraad voor deze keuzes op buurtniveau zijn de nationale kosten, welke CEGOIA berekent. Figuur 31 - Mogelijke verduurzaming van de warmtelevering gebouwde omgeving: huidig gasverbruik en potentiële duurzame warmtelevering12

Potentie duurzame warmtelevering 2000

1.800

1800 1600 1400

1347

TJ

1200 1000 800 518

600 400 200

467 337

154

209

211

0

Hogetemperatuur(rest)warmte kan in heel de gemeente Katwijk flexibel toegepast worden. Transportleidingen van HT-warmte kunnen naar iedere buurt aangelegd worden, indien restwarmte in de gemeente Katwijk beschikbaar komt. Wel brengt de aanleg van een warmtenet hoge kosten met zich mee en kan ruimtegebrek in het wegprofiel voor belemmeringen en extra kosten zorgen (Wareco, 2021). Ook geothermie is flexibel beschikbaar in elke buurt, door een geschikte oppervlaktelocatie van de geothermiecentrale te kiezen en eventueel een transportleiding aan te leggen. Lagetemperatuurwarmte op kleine schaal is daarentegen vaak niet rendabel te transporteren. Deze warmte wordt lokaal in de buurt gebruikt waar de bron beschikbaar is. Het rekenmodel CEGOIA houdt rekening met deze beschikbaarheid van de warmtebronnen. Vervolgens bepaalt CEGOIA de financieel gunstigste warmtevoorziening op buurtniveau aan de hand van lokale factoren, en gaat daarbij een stap verder dan eenvoudigweg een warmtebron te koppelen aan energieverbruik. ________________________________ 12