D05 02 Bijlage 2 bij Nota - Rapport Nagele in Balans van idee via pilot naar heroriëntatie.pdf

Rapport

Nagele in Balans

Van idee via pilot tot aan heroriëntatie.

Colofon Opdrachtgever: Regiegroep Gedelegeerd opdrachtgever: Nagele Warmte BV Tekst: INNAX/DubbelDwars Advies/Ede-Wageningen Engineering/Harmelink Consulting Nagele, 14 februari 2023 Voor meer informatie over deze publicatie kunt u contact opnemen met Rutger Bergboer, gemeente Noordoostpolder via r.bergboer@noordoostpolder.nl

2

Samenvatting Inleiding De dorpskern van Nagele telt 497 woningen, waar recentelijk nog enkele woningen en appartementen zijn bijgebouwd. Naast woningen, zijn er in het dorp ook andere gebouwen: 3 (voormalige) schoolgebouwen, 4 (voormalige) kerkgebouwen en een multifunctionele accommodatie. Een aantal gebouwen in Nagele is Rijksmonument of gemeentelijk monument. Het oorspronkelijke deel van het dorp onderscheidt zich door de strak toegepaste opzet van woonhoven waar steeds circa 50 woningen gesitueerd zijn rond een groot centraal middenveld. In 2016 is door vereniging Dorpsbelang een verkenning uitgevoerd die tot de conclusie leidde dat Nagele experimenteerruimte bood voor opwek en gebruik van duurzame energie. Via een prijsvraag die in 2017 werd uitgeschreven, werd begin 2018 gekozen voor het concept ‘Nagele in Balans’. Dit concept houdt in dat zoveel mogelijk energie binnen Nagele wordt opgewekt én opgeslagen in de zomer voor gebruik in de winter en andere seizoenen. Hierdoor blijft energievoorziening over het hele jaar zoveel mogelijk ‘in balans’. Op deze manier kan afscheid genomen worden van de aardgasdistributie door netbeheerder Liander, zonder dat het noodzakelijk is om het bestaande elektriciteitsnet ingrijpend te verzwaren. Vlak na de keuze voor het project Nagele in Balans, werd het Programma Aardgasvrije Wijken (PAW) door het Rijk gelanceerd.

Samen met de gemeente werd het projectidee ingestuurd en met succes: Nagele in Balans werd na de zomer van 2018 verkozen tot proeftuin project en de gemeente Noordoostpolder kreeg een decentralisatie-uitkering toegekend van € 4.224.500, -. Besloten werd om te starten met een pilotproject, waarin het winnende prijsvraagconcept op kleine schaal werd toegepast. Dit resulteerde in een kleinschalige collectieve warmtevoorziening op basis van zonthermie, een seizoensen een dagbuffer voor 8 woningen en een voormalig schoolgebouw dat in gebruik is als gemeenschapsgebouw. Begin december 2021 is het warmtesysteem in gebruik genomen.

Technische oplossingsrichtingen en bevindingen

vacuüm collectoren. Deze collectoren leveren hoge temperatuur warmte, tot meer dan 100°C. Op de daken van de woningen en gebouw De Acht zijn respectievelijk 84 en 101 collectoren geplaatst. •

De centrale techniekruimte is ondergronds geplaatst en omvat de belangrijkste regeltechniek en twee warmtepompen - van 60kWth en 20kWth. De 60kWth warmtepomp betrekt warmte uit de seizoensbuffer en de 20kWth warmtepomp onttrekt warmte aan een netwerk aan de buitenzijde van de seizoensbuffer. Er zijn custom made warmtepompen toegepast met een beoogde verdamperzijdige temperatuur tussen de 5°C en 35°C. In dit bereik ligt het efficiëntiegemiddelde (COP) volgens het ontwerp tussen de 3 en 5.

•

Een dagbuffer (peakshaver) van 24 m3 als centraal verdeelpunt naar de gebruikers. Deze dagbuffer waarborgt een stabiele leveringstemperatuur bij een hogere brontemperatuur vanuit de collectoren of vanuit de seizoensbuffer. Bij een lagere brontemperatuur zorgen de warmtepompen voor verhoging van de temperatuur naar 70°C. In dat geval hoeft alleen de dagbuffer verwarmd te worden en niet de volledige seizoensbuffer, wat veel energieverbruik scheelt.

•

Een seizoensbuffer om zomerwarmte op te slaan, deze is opgebouwd volgens het systeem van HoCoSto. Er wordt een buffer van ca. 1.000 m3 gebruikt. De trapeziumvormige buffer is onder het grasveld ingegraven, is rondom voorzien van een 24 cm isolatielaag en meet ongeveer 20x16x4 meter.

•

Een warmtenet naar de woningen met een afleverset voor de levering van verwarming en warm water. Het warmtenet is (deels) over het dak van de woningen aangelegd en de afleverset is geplaatst op de plek van de cv-ketel. De dakdoorvoer van de rookgasafvoer is gebruikt als doorvoer voor de warmteleiding.

•

De oorspronkelijke cv-ketel van De Acht is in het systeem opgenomen en dient als back-up en pieklast installatie, in geval van storingen en voor het geval de warmtepomp in een koude winter onvoldoende vermogen kan leveren.

•

De onder architectuur gebouwde ‘Zonneschoorsteen’ voor de stijgleidingen naar het dak van de woningen.

Pilotproject Het uiteindelijke ontwerp van het pilotproject, ook wel genaamd ‘Kernvariant’, omvat: •

Zonthermische collectoren op de daken van de betreffende gebouwen. Er is gekozen voor U-buis

3

Na oplevering van de Kernvariant waren gebruikers tevreden, maar we zagen dat het energetisch rendement bij lange na niet overeenkwam met de verwachtingen. 2022 was het eerste jaar van een inregelperiode van twee jaar. Het gerealiseerde rendement bleef het eerste jaar sterk achter bij het ontwerprendement. Eind 2022 was er nog geen zicht op substantiële verbetering van het energierendement. Op het moment van schrijven van dit rapport is er een onderzoek gaande naar de mogelijke oorzaken van het achterblijvende rendement. Het rapport met de bevindingen wordt voor de zomer van 2024 afgerond. Toch is al een aantal oorzaken aan te wijzen voor de achterblijvende energieprestatie, onder andere:

warmtepomp in storing viel als de temperatuur in de seizoensbuffer lager was dan 15-20°C . •

Na de zomer van 2023 is een onderzoek gestart in opdracht van RVO en in samenwerking met TU Delft naar de energieprestatie van het systeem tijdens het stookseizoen 2023/2024 en naar de mogelijkheden om de energieprestaties te verbeteren.

Dorpsbrede oplossing •

Het oorspronkelijke plan was om de woonhoven in het dorp één voor één aan te sluiten op eenzelfde soort warmtesysteem en zo Nagele in stappen van ongeveer 50 woningen per keer aardgasvrij te maken. Gezien de leerpunten uit het pilotproject en de wens om meer bewoners sneller aan te sluiten, hebben we de plannen gewijzigd. Het idee was om in plaats van een oplossing per hof, een grote ‘dorps(seizoens)buffer’ met daarbovenop een thermisch collectorveld te realiseren aan de rand van het dorp. Vanuit deze dorpsopslag konden via een centraal warmtenet de woningen en overige gebouwen van warmte worden voorzien. De seizoensbuffer was voorzien op de ijsbaan en het idee was om rondom het collectorveld een skeelerbaan te realiseren.

•

Voor het concept van de dorpsbrede warmteopwek werd uitgegaan van de basisingrediënten zoals deze ook in de Kernvariant waren toegepast: zonnecollectoren, (seizoens)buffering, warmtepompen. Een belangrijk verschil met de buffering zoals deze in de Kernvariant was toegepast, was dat we uitgingen van een gestratificeerde buffer. In deze verticale, cilindervormige buffer zou het temperatuurverschil tussen de boven- en onderkant veel groter zijn dan in de buffer zoals die in de Kernvariant is toegepast. Deze stratificatie is belangrijk voor een optimalere werking van de warmtepomp. Voor de warmtevraag van Nagele werd op basis van het gasverbruik een gebruiksprofiel opgesteld. Aanvullend werden de warmteverliezen in het warmtenet vastgesteld en meegerekend.

•

De warmtevraag was lager dan in de ontwerpfase was geraamd, waardoor de energie voor besturingssystemen en circulatiepompen relatief een groter aandeel van de hulpenergie vormde dan voorzien, hierdoor kwam het totaalrendement lager uit.

•

De retourtemperatuur uit de installaties van de woningen en het schoolgebouw was in de praktijk hoger dan in het ontwerp was voorzien, dit komt onder andere doordat de binneninstallaties niet optimaal zijn ingeregeld.

•

In de seizoensbuffer trad geen stratificatie op, waardoor de temperatuur in de seizoensbuffer in de herfst betrekkelijk snel onder 70°C daalde en de warmtepomp moest worden ingezet om de leveringstemperatuur te handhaven. De stratificatie bestaat uit temperatuurgelaagdheid, dit is op pagina 29 nader uitgelegd.

•

In de dagbuffer trad geen stratificatie op waardoor de installatie niet optimaal werkte en het rendement van het systeem lager was dan was voorzien.

•

Tijdens het ontwerpproces werd het berekende rendement te hoog ingeschat. Onder andere door de vlakke opstelling van de heatpipes werd aan het eind van de winter minder warmte opgevangen dan voorzien, waardoor de warmtepomp tot begin mei werd ingezet, terwijl in het ontwerp was voorzien dat eerder in het jaar al voldoende warmte beschikbaar zou zijn om passief te verwarmen.

Op basis van de afname het gebruiksprofiel werd door EdeWageningen Engineering een simulatiemodel opgesteld. De volgende varianten werden uiteindelijk in dit simulatiemodel opgenomen:

De geleverde warmtepomp sloot niet aan bij het ontwerp voor het temperatuurtraject van de verdamper waardoor het rendement niet optimaal was en de

1. Zonthermische collectoren in een veldopstelling met (gestratificeerde) buffer van waaruit passief1 wordt geleverd;

•

Passief wil zeggen: de verkregen warmte kan rechtstreeks worden gebruikt in de woningen. Er hoeft geen aanvullende energie te worden gebruikt voor naverwarming/boostering. 1

4

2. Zonthermische collectoren in een veldopstelling met (gestratificeerde) buffer van waaruit passief wordt geleverd, en bij lagere temperaturen in de buffer ‘actief’ wordt opgewaardeerd met een MT-luchtwarmtepomp; 3. Zonthermische collectoren in een veldopstelling met (gestratificeerde) buffer die als warmtebron wordt gebruikt voor een MT-water/water warmtepomp;

systeem en het feit dat delen van het systeem ondergronds waren gebouwd, maakten dat partijen huiverig waren om een offerte uit te brengen. Uiteindelijk lukte het om via een herverzekeraar het hele systeem verzekerd te krijgen. Echter, de drempelbedragen van verzekeringen liggen bij herverzekeraars hoger dan bij directe verzekeraars, wat resulteerde in hogere verzekeringspremies dan verwacht en begroot.

4. Zonthermische collectoren in een veldopstelling met (gestratificeerde) buffer die als warmtebron wordt gebruikt voor een MT-water/water warmtepomp, gecomplementeerd met een WKO-bron voor de koude/ donkere periode. Het simulatiemodel laat zien dat de combinatie van zonthermie en WKO voor de hand liggend lijkt. In de zomer is er doorgaans een groot overschot aan warmte: de capaciteit van de zonthermische collectoren in een veldopstelling is in de zomer zo groot dat als de buffers volledig zijn geladen, er nog een ruim overschot aan warmte zou moeten zijn. Deze warmte kan worden benut om de WKO te regenereren zodat inzet van dry-coolers of iets dergelijks niet nodig is.

Financiële oplossingen en bevindingen De begrote Capital Expenditures (CAPEX) voor de Kernvariant was ruim € 1 miljoen en de realisatie viel circa 10% hoger uit. Naast de CAPEX, werden ook de operationele kosten (Operational Expenditures, OPEX) begroot. Kosten voor service en onderhoud vielen de eerste twee jaren nog binnen de inregelperiode en voor de periode daarna waren er afspraken met HoCoSto gemaakt in het Design Build Maintain en Operate (DBMO) contract. Voor bemetering en rapportages ten behoeve van eigen verbruik, verbruiksoverzichten en de SDE+-subsidie waren afspraken gemaakt met INNAX en Flamco. Uiteraard waren posten voor onder andere hulpenergie, verzekering en begeleiding begroot. Echter, deze vielen aanmerkelijk hoger uit dan verwacht. Redenen hiervoor waren onder andere: •

Het technisch rendement van de installatie bleek minder goed te zijn dan verwacht.

•

Tegelijkertijd waren elektriciteitsprijzen extreem hoog gedurende de COVID pandemie.

•

Het vinden van een verzekeraar voor het systeem bleek

•

Tenslotte zorgden al deze zaken ervoor dat begeleiding beduidend meer tijd en energie vroeg dan vooraf was begroot, dus ook de kosten voor deze post waren hoger dan verwacht.

De investeringskosten van scenario 4 voor de dorpsbrede aanpak waren begroot op ongeveer € 11,7 miljoen exclusief kosten voor huisaansluitingen, de diverse ontwerpfasen, vergunnings- en participatietrajecten en technische ruimten. Hierbij is het belangrijk om aan te geven dat dit eerste grove inschattingen betroffen waarbij er nog veel onzekerheden waren en zijn. Naast de decentralisatieuitkering uit de deelname uit het PAW, werd in het project Nagele in Balans ook gekeken naar andere subsidies. Er is gebruik gemaakt van uitvoeringssubsidies van Provincie Flevoland en Energie Experticecentrum Flevoland (EEF), na veel moeite kon SDE+ ingezet worden, de woningbouwcorporatie kon gebruik maken van de Stimuleringsregeling Aardgasvrije Huurwoningen (SAH), de particuliere bewoners van de ISDE, Rijksdienst Cultureel Erfgoed leverde een bijdrage en de subsidieregelingen EFRO/Kansen voor West 2, LIFE, DEI+ en WIS zijn verkend, maar (nog) niet aangevraagd. Helaas bleken medio 2023 de scenario’s voor een dorpsbrede oplossing geen van alle financieel haalbaar te zijn. Op het moment van schrijven wordt dan ook naar alternatieve oplossingen gekeken.

veel lastiger dan verwacht; onbekendheid met het 5

Governance Organisatie Toen bekend werd dat Nagele in Balans was geselecteerd als proeftuin door het PAW, werd het idee tot een volwaardig projectplan uitgewerkt met de hulp van INNAX. Medio 2019 was het projectplan afgerond en zetten alle betrokken partijen -Gemeente Noordoostpolder, woningcorporatie Mercatus en Energiek Nagele- als Regiegroep hun handtekening onder het definitieve projectmanagementplan. Dit was het moment waarop het bestuur van Coöperatie Energiek Nagele besloot dat het meer inhoudelijke kennis en expertise nodig had om het nu uitgewerkte projectplan te kunnen realiseren. Er werd in de zomer van 2019 een Comité van Advies opgericht, waarvan de leden actief meedachten over belangrijke zaken, die eerst aan hen werden voorgelegd, voordat ze in de Regiegroep werden ingebracht. Dit Comité is na realisatie van de pilot opgeheven, waarna een Raad van Toezicht werd opgericht. In de Regiegroep zijn Gemeente Noordoostpolder (wethouder), woningcorporatie Mercatus (directeur) en

Energiek Nagele (bestuur) als ondertekenaars van het projectplan verenigd. Deze Regiegroep is in 2019 opgericht en neemt uiteindelijk de belangrijkste beslissingen. Parallel hieraan werd de bewonersadviescommissie (BAC) opgericht. Deze BAC bestaat uit ongeveer acht inwoners uit verschillende woonhoven die 3 à 4 keer per jaar bijeenkomen om mee te denken over onze plannen. Zij zijn ook ambassadeurs van het project. Ook besloten we destijds om een lokale projectleider in te huren voor zo’n 25 à 30 uur per week, omdat dit project te omvangrijk was om dit door vrijwilligers te laten sturen. De lokale projectleider heeft zich gedurende de tijd laten adviseren door een klein team van (parttime) betrokken adviseurs. Als indiener van het PAW-project had Gemeente Noordoostpolder ruim € 4,2 miljoen euro toegewezen gekregen vanuit het PAW. De gemeente verstrekte de subsidiegelden aan Stichting Energiecollectief Nagele, die deze op haar beurt aan Nagele Warmte B.V. verstrekte. Deze constructie kan alleen gebruikt worden als de gemeente geen regierol heeft, wat in Nagele ook niet het geval is. Hieronder wordt de organisatiestructuur weergegeven.

benoemt

Coöperatie Energiek Nagele

Stichting Energiecollectief Nagele

Raad van toezicht

benoemt

100% aandeelhouder Nagele Warmte BV

Kernvariant

Nagele Noordwarmte BV

Werkmaatschappij nieuwe projecten

Warmtebedrijf

Demarcatie Nagele Warmte B.V. is eigenaar van alle toestellen c.q. apparatuur voor de productie, distributie en levering van warmte voor ruimteverwarming en voor verwarming van tapwater en alle daarbij behorende hulptoestellen met uitzondering van de binneninstallatie. De binneninstallatie is eigendom van de gebouweigenaar. Gebouweigenaren verlenen een recht van opstal aan Nagele Warmte B.V. 6

voor die onderdelen van het warmtesysteem die op/ aan hun woningen zijn geplaatst. Het recht van opstal is woninggebonden, wat wil zeggen dat het warmtenet ook bij verkoop van een woning of gebouw eigendom blijft van Nagele Warmte B.V.

Tariefstelling De achtergrondgedachte bij Nagele in Balans was en is ‘van, voor en door Nagele’. Dat betekent dat er geen doelstelling is om winst te maximaliseren; alles is gericht op een op lange termijn gezonde bedrijfsvoering met behoud van een acceptabele tariefstructuur. De starttarieven werden in 2021 bepaald op basis van ‘niet meer dan nu’, hetgeen ooit was aangegeven als uitgangspunt richting bewoners. Hierbij werd uitgegaan van de werkelijke energierekeningen van 2020 om voor de bewoners een echt kostenneutrale overstap te kunnen maken. Met Mercatus werden afspraken gemaakt over het vergoeden van een deel van het vastrecht van de huurders, wat overeenkomt met de kosten voor beheer en onderhoud van de cv-ketel. Het uitgangspunt ‘niet meer dan nu’ is op termijn niet houdbaar, aangezien Nagele Warmte B.V. zelf ook met stijgende kostenniveaus te maken krijgt voor bijvoorbeeld de hulpenergie die nodig is voor het systeem. Het uitgangspunt op het moment van schrijven is dan ook dat tarieven in de toekomst worden geïndexeerd met een prijsindex die is losgekoppeld van de gasprijs en die de werkelijke kostenontwikkeling kan volgen.

•

Een projectteam en regiegroep met de juiste mix van mensen, die tijdig externe deskundigen inschakelden om problemen op te lossen, waren een belangrijke sleutel voor het “op koers houden” van het project.

•

Een goede governance structuur met een duidelijke rol-en taakverdeling en mogelijkheid voor opschalen bij problemen zijn goede basis voor besturing en uitvoering van het project.

•

Goede communicatie vanuit de projectleiding richting bewoners heeft gezorgd voor draagvlak en het over de streep trekken van bewoners2.

•

Door het werken met een DBMO (Design, Build, Maintenance and Operate) contract werden garanties ingebouwd dat een concept werd neergezet dat langjarig houdbaar is.

•

In de communicatie binnen en rond het project is onvoldoende benadrukt dat het ging om de implementatie van een innovatief energieconcept dat nog niet in de praktijk was getest.

•

Op het moment van implementatie was het totale technische concept nog onvoldoende getest en gevalideerd en nog niet beheersbaar, waardoor het geïmplementeerde systeem nog “kinderziektes” heeft en niet de afgesproken prestaties kan leveren.

•

Realisatie van het project was te afhankelijk van één innovatieve partij, die niet in alle fasen van het project de juiste partij/persoon was voor een succesvolle implementatie van het project.

Leerpunten In aanvulling op de hiervoor weergegeven informatie die we verzameld hebben, zijn er interviews gehouden met betrokkenen door Harmelink Consulting. Mirjam Harmelink was niet inhoudelijk betrokken bij het project, wat de reden is geweest om haar als niet-bevooroordeelde partij te vragen om interviews te houden. Op basis van de interviews zijn de volgende leerpunten geformuleerd: •

Het uitschrijven van een prijsvraag was een goed instrument om de horizon te verbreden en bood een directe opstap naar een subsidieaanvraag en de aanbesteding.

•

Het technische energieconcept is eenvoudig, schaalbaar en vergt weinig aanpassingen aan de woning, maar de oplossing is kwetsbaar en kan niet alle beloftes waarmaken.

•

Een goede samenwerking, gedeelde visie, oplossingsgerichte houdingen commitment van de gemeente, de woningbouwcorporatie en de energie coöperatie waren de sleutel in de realisatie van het project.

Deze conclusie is gebaseerd op interview met 2 bewoners (1 huurder en 1 eigenaar-bewoner). Dat aantal is te weinig om te kunnen zeggen of deze observatie breed gedeeld wordt onder andere bewoners in Nagele. 2

7

8

Inhoud Voorwoord.............................................................................................................................................................................. 10 Voorwoord Overzicht indeling Nagele................................................................................................................................................ Nagele................................................................................................................................................ 11 1. Inleiding. Inleiding............................................................................................................................................................. 12 1.1 Het dorp Nagele............................................................................................................................................................................................ 12 1.2 Het project Nagele in Balans.................................................................................................................................................................... 12 1.3 Van idee naar uitvoering............................................................................................................................................................................. 12

2. Technische oplossingsrichtingen en bevindingen. bevindingen............................................................................................... 14 2.1 Het concept ‘Nagele in Balans’................................................................................................................................................................. 14 2.2 Pilotproject ‘Kernvariant’............................................................................................................................................................................ 16 2.3. Dorpsbreed warmtenet............................................................................................................................................................................. 24

3. financiële oplossingsrichtingen en bevindingen................................................................................................. bevindingen................................................................................................. 30 3.1 Uitgangspunten............................................................................................................................................................................................ 30 3.2 Financiële inschattingen bij de start van het project......................................................................................................................... 30 3.3 Financiële realisatie pilot Kernvariant.................................................................................................................................................... 32 3.4 Financiële inschattingen dorpsbreed warmtenet............................................................................................................................... 33 3.5 Subsidies..........................................................................................................................................................................................................

33 3.6 Financiering ................................................................................................................................................................................................... 34

4. Governance...................................................................................................................................................................... Governance...................................................................................................................................................................... 36 4.1 Overzicht betrokken partijen en wijze van aanpak............................................................................................................................. 36 4.2 Prijsvraag Nagele in Balans (2016 – 2018).......................................................................................................................................... 37 4.3 Pilot Kernvariant (2018-2021)................................................................................................................................................................. 38 4.4 Dorpsbreed warmtenet (2022 – 2023)................................................................................................................................................. 41 4.5 Juridische en administratieve keuzes.....................................................................................................................................................

44 4.5.1 Juridische structuur.......................................................................................................................................................................... 44 4.5.2 Demarcatie van eigendom............................................................................................................................................................. 45 4.5.3 Overeenkomsten met afnemers ................................................................................................................................................. 45 4.6 Administratieve keuzes.............................................................................................................................................................................. 45 4.6.1 Verzekeringen.................................................................................................................................................................................... 45 4.6.2 Tariefstelling, klantenadministratie en klantcontact ............................................................................................................. 46

5. Leerpunten op basis van interviews ....................................................................................................................... 50 6. Gebruikte afkortingen. afkortingen................................................................................................................................................... 54 7. Gebruikte bronnen. bronnen......................................................................................................................................................... 55

9

Voorwoord Voor u ligt het rapport ‘Nagele in Balans – van idee, via pilot, naar heroriëntatie.’ Hierin nemen we u mee langs onze opgedane kennis en ervaringen van de afgelopen jaren. De reden voor het uitbrengen van dit rapport is dat we verwachten dat veel dingen die zijn ervaren of uitgezocht, ook voor anderen bruikbaar zijn. Daarbij schromen we niet om de dingen die niet goed zijn gegaan ook te delen, zodat anderen hiermee in hun projecten tijdig rekening kunnen houden. Het rapport beslaat de periode van de ideevorming in 2017 tot en met het pauzeren van de plannen voor een dorpsbreed warmtenet medio 2023. We gaan in op technische, financiële en governance aspecten. Diverse projectteamleden hebben bijgedragen aan het samenstellen van dit rapport of ervaringen gedeeld tijdens de interviews. Daarnaast hebben we ook een aantal andere stakeholders gevraagd om te reflecteren op het project. Alle interviews zijn door een externe partij gedaan. Daarmee is een objectief en onafhankelijk beeld ontstaan van het proces en werd voorkomen dat wegens onderlinge vooringenomenheid vanuit de vragensteller of geïnterviewde belangrijke informatie achterwege zou blijven. Het is jammer dat we uiteindelijk hebben moeten besluiten om de plannen voor de realisatie van een dorpsbreed warmtenet te pauzeren.

Eén groot warmtenet bleek voor ons dorp medio 2023 qua tijd en geld voorlopig niet meer haalbaar. Dit betekent niet dat Nagele in Balans als project is gestopt of helemaal niets heeft opgeleverd. Integendeel, er is genoeg te doen en geleerd. Op het moment van schrijven kijken we naar de noodzakelijke optimalisatie van

10

het energierendement voor de pilot en daarnaast werken we aan een warmteoplossing die gebaseerd is op kleinere collectieve systemen, zogenaamde micronetten. Bovendien, Nagele in Balans is een proeftuin waarin we ruimte hebben geboden aan het experiment en waar met vallen en opstaan ongelooflijk veel is geleerd. Deze publicatie getuigt daarvan. Het rapport start met een hoofdstuk waarin we meer achtergrond delen over het dorp Nagele en het project ‘Nagele in Balans’. Vervolgens gaan we in op de technische aspecten zoals het programma van eisen, de realisatie en prestaties van een pilotproject en tenslotte hetgeen we in technisch opzicht hebben uitgezocht ten behoeve van de dorpsbrede oplossing. Nadat we de technische aspecten hebben belicht, lichten we ook de financiële punten verder toe. We vervolgen met de governance, waarna we eindigen met een opsomming van leerpunten. Deze leerpunten zijn ook door het document heen te vinden en ze zijn geformuleerd op basis van de interviews met betrokkenen en belanghebbenden. Graag willen we iedereen bedanken die daar in alle openheid aan heeft bijgedragen. Geheel in stijl sluit ik graag af met een citaat van de Engelse kunstenaar William Blake: “De ware methode om kennis op te doen is het experiment” Veel leesplezier! Rutger Bergboer Projectleider ‘Nagele in Balans’

Overzicht indeling Nagele

Nagelerw eg

Windsingel

t es idw Zu

er rin

gw

Gerstehof

Tarwehof

Lucernehof Ring

eg

Noorderwinkels

Dorpsweide Ring

Akkerst A kkerstrraat at

Begraafplaats

Nageltocht

Vlashof

Nagelervaart

Voorhof Eggeestraat

Zuiderwinkels

Klaverhof

Ring Hakstraat

Karwijhof

Koolzaadhof

Ploeg

Sportvelden & ijsbaan

straat De Klamp Wendakker

Do

mi

ne

es

Zuidelijke uitbreiding we

g

Schokkerringweg

Figuur 1: Overzicht indeling Nagele 11

1. Inleiding 1.1 Het dorp Nagele Nagele is in de jaren ’50 van de vorige eeuw ontworpen door een collectief van architecten waaronder Rietveld, Bakema, Van Eesteren en Van Eyck. De betrokken architecten hebben hun ideeën over de woning en woonomgeving van de toekomst toegepast in Nagele. Alle woningen hebben platte daken, omdat de heersende opvatting onder de architecten was dat zolders toch alleen maar werden gebruikt voor nutteloze opslag. Ook zijn de woningen voorzien van veel glas aan beide zijden, wat in die tijd bijzonder was. De doorzonwoning werd hier als eerste plek in Nederland op grotere schaal toegepast. Kortom, Nagele is een icoon van Het Nieuwe Bouwen. De dorpskern telt 497 woningen, waar in de afgelopen periode nog enkele woningen zijn bijgebouwd. 185 van deze woningen zijn in eigendom van woningbouwcorporatie Mercatus, 32 zijn in handen van Vereniging Hendrick de Keyser, de overige woningen zijn particulier eigendom. Naast woningen, zijn er in het dorp ook andere gebouwen: 3 (voormalige) schoolgebouwen, 4 kerkgebouwen en een multifunctionele accommodatie. Een aantal gebouwen in Nagele is Rijksmonument of gemeentelijk monument. Hoewel het dorp geen officiële status heeft als beschermd dorpsgezicht worden de architectuur, openbare ruimte en stedenbouwkundige opzet nauwlettend gemonitord door gemeente, provincie en rijksoverheid.

Het oorspronkelijke deel van het dorp onderscheidt zich door de strak toegepaste opzet van woonhoven waar steeds circa 50 woningen gesitueerd zijn rond een groot centraal middenveld.

1.2 Het project Nagele in Balans Nagele is één van de dorpen die zogenoemde windgelden ontvangt als compensatie voor het Windpark 12

Noordoostpolder. Door Dorpsbelang Nagele was bij het ontvangen van een bedrag van de Windkoepel Noordoostpolder besloten dat driekwart hiervan naar duurzame energie zou gaan. In 2016 is door Dorpsbelang een verkenning uitgevoerd die tot de conclusie leidde dat Nagele experimenteerruimte bood voor opwek en gebruik van duurzame energie. Nagele zou een zelfvoorzienend dorp kunnen worden en daarmee model staan voor de rest van het land, net zoals het dorp ooit model stond voor stedenbouwkundige en architectonische vernieuwing. Maar hoe kwamen we op vernieuwende ideeën voor een duurzame energievoorziening? In 2017 werd hiervoor een prijsvraag in het kader van ‘Energielab Nagele’ uitgeschreven. Hierin werden architecten, ontwerpers, energiedeskundigen, technische universiteiten en uitvinders uitgedaagd om Nagele op een nieuwe manier duurzaam te maken. We werden begeleid door de professionele organisatie Architectuur Lokaal, die gespecialiseerd is in dit soort prijsvragen. Zo ongeveer alle partijen met wie we in het dorp te maken zouden krijgen, werden betrokken: Gemeente Noordoostpolder, Waterschap Zuiderzeeland, Dorpsbelang Nagele, de ondernemersvereniging, het museum, woningcorporatie Mercatus, erfgoedorganisatie Vereniging Hendrick de Keyser en de Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed (RCE).

Door al deze partijen aan de voorkant te betrekken, verrasten we hen niet met een plan achteraf en vergrootten we de kans op enthousiasme bij alle partijen. In dit Energielab Nagele konden organisaties en individuen meedenken over mogelijke oplossingen voor het aardgasvrij maken van Nagele. De prijsvraag leverde 27 ideeën op. Begin 2018 werd unaniem gekozen voor het concept ‘Nagele in Balans’ dat als doel had om op termijn Nagele aardgasvrij te maken. Dit concept houdt in dat zoveel mogelijk energie binnen Nagele wordt opgewekt én opgeslagen in de zomer voor gebruik in de winter en andere seizoenen. Hierdoor blijft energievoorziening over het hele jaar zoveel mogelijk ‘in balans’. Op deze manier kan afscheid genomen worden van de aardgasdistributie door netbeheerder Liander, zonder dat het noodzakelijk is om het bestaande elektriciteitsnet ingrijpend te verzwaren.

1.3 Van idee naar uitvoering Vlak na de keuze voor het project Nagele in Balans, werd het Programma Aardgasvrije Wijken (PAW) door het Rijk

gelanceerd. Initieel was het idee van de energiecoöperatie om gaandeweg fondsen te gaan werven voor de realisatie van Nagele in Balans. De start van het PAW bood echter een unieke kans om hierin versnelling aan te brengen. Besloten werd om samen met de gemeente het projectidee in te sturen als kanshebber voor een proeftuin project in het kader van PAW. Met succes: Nagele in Balans werd na de zomer van 2018 verkozen tot een van de 27 proeftuin projecten! Voor de proeftuin in Nagele is een decentralisatieuitkering toegekend van € 4.224.500, - aan de gemeente Noordoostpolder. Het project werd hiermee onderdeel van het PAW. Dit betekende ook dat er aanvullende doelstellingen waren. De door PAW geformuleerde doelen zijn waaraan Nagele in Balans moet bijdragen, zijn: a.

Het aardgasvrij maken van de Wijk.

b.

De opbouw van kennis en ervaring met betrekking tot het aardgasvrij maken van de Wijk.

c.

Het leveren van een bijdrage aan het Kennis- en Leerprogramma.

d. Het verwerven van inzicht in de condities die nodig zijn om de gekozen aanpak te consolideren, op te schalen en elders toe te passen. Besloten werd om te starten met een pilotproject, waarin het winnende prijsvraagconcept op kleine schaal werd toegepast. Dit resulteerde in een kleinschalige collectieve warmtevoorziening op basis van zonthermie, een seizoens-

en een dagbuffer voor 8 woningen en een voormalig schoolgebouw dat in gebruik is als gemeenschapsgebouw. Begin december 2021 is het warmtesysteem in gebruik genomen. De gebruikers waren tevreden, maar we zagen dat het energetisch rendement bij lange na niet overeenkwam met de verwachtingen. Het oorspronkelijke plan was om de woonhoven in het dorp één voor één aan te sluiten op eenzelfde soort warmtesysteem en zo Nagele in stappen van ongeveer 50 woningen per keer aardgasvrij te maken. Gezien de leerpunten uit het pilotproject en de wens om meer bewoners sneller aan te sluiten, hebben we de plannen gewijzigd. Het idee was om in plaats van een oplossing per hof, een grote ‘dorps(seizoens)buffer’ met daarbovenop een thermisch collectorveld te realiseren aan de rand van het dorp. Vanuit deze dorpsopslag konden via een centraal warmtenet de woningen en overige gebouwen van warmte worden voorzien. De seizoensbuffer was voorzien op de ijsbaan en het idee was om rondom het collectorveld een skeelerbaan te realiseren. Dit multifunctionele ruimtegebruik kon op enthousiasme van het dorp rekenen. Er zijn verschillende varianten van dit idee voor een dorpsbrede oplossing uitgewerkt. Helaas bleken deze medio 2023 geen van alle financieel haalbaar te zijn. Om die reden werd besloten om deze projectontwikkeling pauzeren en naar alternatieve oplossingen te gaan kijken.

In de volgende hoofdstukken gaan we in op de technische, financiële en governance aspecten van de verschillende fasen van Nagele in Balans.

Leerpunt: Het uitschrijven van een prijsvraag was een goed instrument om de horizon te verbreden en bood een directe opstap naar een subsidieaanvraag en de aanbesteding. Sterke punten volgens geïnterviewden: •

Het uitschrijven van een prijsvraag was een goede manier om ideeën op te halen over de mogelijkheden voor verduurzaming van Nagele. De prijsvraag heeft het blikveld voor Energiek Nagele verbreed en hen in contact gebracht met nieuwe partijen voor samenwerking.

•

Door de goede opzet en voorbereiding van de prijsvraag kon het winnende concept eenvoudig worden omgezet naar een PAW-subsidieaanvraag en voldeed deze ook aan de criteria voor een aanbesteding.

Een aandachtspunt dat door een geïnterviewde werd genoemd, was of het verstandig is geweest de gewonnen prijsvraag meteen te beschouwen als een aanbesteding en de winnende partij de volledige uitvoering te gunnen. Voordeel van deze werkwijze –“Bouwteam aanpak”- is dat maar met één partij overlegd hoeft te worden en er geen onderhandelingen nodig zijn op bestekniveau. Nadeel van deze aanpak is dat de winnende partij ook verantwoordelijk is gemaakt voor onderdelen waar deze geen trackrecord op had.

13

13

2. Technische oplossingsrichtingen en bevindingen 2.1 Het concept ‘Nagele in Balans’ Het concept “Nagele in Balans” is de uitkomst van de prijsvraag die in 2017 werd uitgeschreven. Ten behoeve van de prijsvraag was het plan “Nagele in Balans” slechts conceptueel uitgewerkt. Medio 2018 werd door het ministerie BZK de eerste ronde opengesteld van het PAW. Dat bood Energiek Nagele de gelegenheid om het project daadwerkelijk te realiseren. Voor de aanvraag van de PAWbijdrage werd het conceptuele plan uitgewerkt tot een uitvoeringsplan, waarin het balans aspect van “Nagele in Balans” nader werd toegelicht en uitgewerkt. Energiebalans. Als we gebruik willen maken van zonne-energie, dan is er in beginsel een onbalans omdat zonne-energie vooral in de zomer kan worden geoogst terwijl de energievraag voor warmte juist in de winter groot is. Om de seizoens-onbalans op te lossen, werd ervoor gekozen om voor verwarming en warm tapwater een systeem uit te werken met warmwater vacuümbuis zonnecollectoren op de daken en per hofje één groot collectief opslagvat als seizoensberging. De gedachte achter het systeem was als volgt: in de zomer wordt hoge temperatuur water (90°C) geoogst. Deze warmte kan via een lokaal opslagvat in de woning direct

14

worden gebruikt voor warm tapwater. Het warmteoverschot wordt via een warmtenet verzameld en in een groot ondergronds voorraadvat opgeslagen. In de winter wordt de warmte van het water uit het collectieve voorraadvat weer gebruikt om het lokale opslagvat in de woning op de gewenste temperatuur te kunnen houden van waaruit verwarming en warm tapwater kan worden geleverd. De bedoeling was dat de hoeveelheid opgeslagen energie in de zomer in balans zou zijn met de energie die in de winter nodig is voor verwarming en warm tapwater. In figuur 2 is een weergave van de onbalans in zonneenergie weergegeven, waarbij in de zomer veel opwek plaatsvindt en in de winter veel energie wordt verbruikt. Het idee was om deze onbalans te voorkomen door een seizoensopslag voor thermische energie te realiseren. Door de seizoensopslag zouden gebruik van verwarming en warm tapwatervraag in balans zijn met de door vacuümbuis zonnecollectoren opgewekte energie, zo was de gedachte. Daarnaast zouden nog zo’n 10 PV panelen per woning nodig zijn om in het vrijwel constante huishoudelijke elektra verbruik te voorzien, plus het elektra verbruik van bijvoorbeeld pompen en eventuele back-up systemen van het seizoen systeem voor verwarming en tapwater.

CO2 uitstoot in de winter, gecompenseerd in de zomer.

Kg CO2 (uitstoot of compensatie)

350 300 250 200 150 100 50 0 jan

jan

mrt

Huishoudelijk

apr

mei Tapwater

jun

jul

aug

sep

Verwarming

okt

nov

dec

Zonne-energie

Figuur 2: Illustratie uit het oorspronkelijke projectplan

Seizoensberging warmte Door HoCoSto is een systeem ontwikkeld om een grote ondergrondse seizoensberging kostenefficiënt te kunnen maken. De naam HoCoSto is afgeleid van ‘Hold Cold Storage’. De seizoensberging bestaat uit een intern draagframe dat de verschillende lagen folies met daartussen isolatie en de bovengelegen grond ondersteunt. Het warme water van de vacuümbuis collectoren wordt in eerste instantie afgeven aan het voorraadvat in elke woning. Overschotten worden via een warmtenet afgevoerd naar de collectieve seizoensopslag. Tekorten in dit individuele voorraadvat (in de winter) worden aangevuld vanuit de collectieve seizoensopslag. Per woning zal precies gemonitord worden hoeveel warmte geleverd wordt aan het collectieve systeem en hoeveel er uit het collectieve systeem onttrokken wordt. Het verschil in prijs tussen aangeleverde energie (warmte) en afgenomen energie (warmte) moet voldoende zijn om een gezonde exploitatie van het collectieve systeem mogelijk te kunnen maken. Het opslagsysteem is modulair opgebouwd en wordt gedimensioneerd op basis van het aantal woningen of gebouwen dat daarop aangesloten is, hun energiebehoefte en de hoeveelheid opgewekte energie met vacuümbuis collectoren. In principe wordt ernaar gestreefd dat elke woning ongeveer net zoveel opwekt als verbruikt.

Het is echter denkbaar dat sommige woningen meer leveren dan dat ze gebruiken en sommige woningen minder leveren dan dat ze gebruiken. Voor een hof met zo’n 50 woningen met ieder zo’n 20m2 vacuümbuis collector zou de seizoensopslag 28x38x4 m groot moeten zijn (ca. 4.000 m3). In Nagele is er bij elk hof voldoende ruimte om dit te kunnen realiseren. Nota bene: bovenstaande tekst komt uit het oorspronkelijk ontwerp ‘Nagele in Balans’. Het uiteindelijk gerealiseerde systeem wijkt hiervan af. Zo is er onder andere geen gebruik gemaakt van een individueel voorraadvat in de woningen. Op de volgende pagina wordt hier nader op ingegaan.

15

Balans in de investeringen Naast een energiebalans kan ook een balans worden gezocht in de investeringen. Door te investeren in de levering van duurzaam opgewekte warmte van midden-temperatuur (70°C) kunnen de investeringen in de woningen zelf worden beperkt. Er is beperkte (dak)isolatie nodig en ook kosten voor aanpassen van de afgifte installaties kunnen worden beperkt. Dit is in Nagele relevant omdat woningen onder architectuur zijn gebouwd en deels zijn beschermd onder de Monumentenwet.

2.2 Pilotproject ‘Kernvariant’

Bouwkundige investeringen

Nagele in balans Figuur 3: Balans tussen investeringen in individuele woningen en investeringen in het collectieve energiesysteem

•

Ontwerp In de ontwerpfase voor het eerste pilotproject (‘proof of concept’) werd in eerste instantie uitgegaan van het hofje Karwijhof met circa 50 woningen. Tijdens de ontwerpfase werd de scope van het project een aantal malen bijgesteld. Onder andere Vereniging Hendrick de Keyser heeft afgezien van deelname aan het project voor de woningen in hun eigendom, omdat men als uitgangspunt had dat men zelf eigenaar wilde zijn van de installaties op en in de woningen. Dit had als risico dat installatiedelen gedurende de looptijd van het project niet beheerd of onderhouden zouden worden, wat impact zou hebben op het totale systeem. Daarnaast bleken de kosten voor een warmtenet naar vrijstaande woningen relatief hoog te zijn. Uiteindelijk werd een gewijzigde scope gekozen voor het pilotproject, bestaand uit een blok van acht woningen en een voormalig schoolgebouw. Van het blok van acht woningen zijn zeven woningen in bezit van Mercatus en één woning is particulier bezit. Er is dus sprake van zogenoemd gesnipperd bezit, wat niet alleen technisch, maar ook juridisch extra leerpunten met zich mee heeft gebracht.De belangrijkste uitgangspunten van de Kernvariant: •

16

Bestaande woningen en gebouwen moesten kunnen worden aangesloten op het warmtesysteem, zonder veel bouwkundige of andere ingrepen. Er werd daarom gekozen voor een leveringstemperatuur van 70°C voor verwarming en 65°C voor tapwater

Ruimte en extra investering collectoren en seizoensberging

Wegens het architectonische karakter mochten installatiedelen niet, of zo min mogelijk, zichtbaar zijn. Er werd daarom gekozen om de techniekruimte onder het maaiveld aan te brengen, de zonnecollectoren zo vlak mogelijk op de daken te leggen en de stijgleidingen naar de daken weg te werken in een onder architectuur ontworpen leidingschacht (de Zonneschoorsteen).

Het oorspronkelijke plan had een sterk conceptueel karakter, wat met het uitvoeringsplan verder was uitgewerkt. Voor de realisatie van het pilotproject genaamd ‘Kernvariant’, werd een uitvoerbaar ontwerp gemaakt, waarbij het concept verder werd vereenvoudigd en projectrisico’s en kosten werden beperkt ten opzichte van het oorspronkelijke plan. •

In het ontwerp werd gekozen voor een opzet waarbij de zonthermische collectoren samen als collectorveld werden aangesloten, terwijl in het oorspronkelijke concept was voorzien dat de collectoren op de daken op alle woningen direct zouden worden aangesloten en elke woning zou worden voorzien van een eigen boilervat. Het gerealiseerde pilotproject omvat daarmee twee collectorvelden, één op het dak van de acht woningen en één op het dak van voormalig schoolgebouw De Acht. Overwegingen hierbij waren dat een boilervat per woning veel ruimte in beslag zou nemen en dat de installatie regeltechnisch complex zou zijn en lastig in te passen binnen de tariefstructuur van de Warmtewet. Door de collectoren te bundelen als collectorveld was het mogelijk om voor SDE+ subsidie in aanmerking te komen (in 3.5. lichten we toe hoe het uiteindelijk lukte om SDE+ subsidie te verkrijgen voor dit systeem).

•

•

Het warmtenet voor de aansluiting naar de woningen werd over de daken van de woningen aangelegd, waarmee dit parallel werd aangelegd aan het leidingnetwerk voor het collectorveld op de daken van de woningen. In het oorspronkelijke plan was voorzien dat een bi-directioneel warmtenet zou worden aangelegd. In de ontwerpfase was het concept voor een bi-directioneel warmtenet echter nog niet uitgewerkt en er was geen werkend prototype beschikbaar. Toepassen van een bi-directioneel warmtenet was daarmee een te groot risico; hier werd dus van afgezien. In het oorspronkelijke plan was voorzien dat de warmtenet aansluiting naast de cv-ketel zou worden geplaatst en dat de cv-ketel de eerste jaren als back-up zou dienen.

Voor de aansluiting van de woningen op het warmtenet werd ervoor gekozen om de cv-ketel direct te vervangen door de warmte afleverset. Voor de aansluitleiding op het warmtesysteem werd gebruik gemaakt van de dakdoorvoer van de oorspronkelijke rookgasafvoer van de cv-ketel. Dit had als voordeel dat er binnen de woning weinig overlast was en de werkzaamheden binnen één dag konden plaatsvinden. De backup-voorziening van het systeem werd ingevuld met de bestaande cv-ketel van voormalig schoolgebouw De Acht.

Stapel geen technische innovaties Het is verstandig om ergens een grens te trekken qua technische innovatie. Het oorspronkelijke plan bevatte veel vernieuwende ideeën en concepten die niet eerder waren gerealiseerd. In de ontwerpfase werd het ontwerp vereenvoudigd om het beter beheersbaar te maken. Na vaststellen van het ontwerp dienden zich toch weer nieuwe ideeën aan en waren we misschien geneigd om steeds door te ontwikkelen. Maar als je dat doet, dan loop je steeds achter de nieuwste inzichten aan waardoor de projectrisico’s toenemen. Maak ergens een keuze en trek een streep. Dan kun je je veel beter focussen op de innovaties die je wél gebruikt. En die focus, die heb je heel hard nodig bij een vernieuwend project als dit. Niet alleen op technisch vlak ben je aan het pionieren, maar ook op juridisch en financieel vlak. Hoe zit het met het recht van opstal? Op wat voor manier onderhoud je het contact met de betrokken overheden en de woningcorporatie? Hoe ga je om met ‘gespikkeld bezit’ (mix van huur- en koopwoningen in een blok)? Wie heeft waar zeggenschap over en hoe worstel je je door de complexe geldstromen heen? Maak een duidelijke keuze welke technische innovaties je toe wilt passen en leg die vast, zodat je de energie veel efficiënter kunt verdelen. En zodat je je doel behaalt, waarna je misschien wel weer een extra innovatie kan toevoegen.

17

Het uiteindelijke ontwerp van het pilotproject ‘Kernvariant’ omvat: •

•

•

Zonthermische collectoren op de daken van de betreffende gebouwen. Er is gekozen voor U-buis vacuüm collectoren (zie toelichting hieronder). Deze collectoren leveren hoge-temperatuur warmte, tot meer dan 100°C. Op de daken van de woningen en gebouw De Acht zijn respectievelijk 84 en 101 collectoren geplaatst. De centrale techniekruimte is ondergronds geplaatst onder het grasveld naast De Acht. Deze techniekruimte omvat de belangrijkste regeltechniek en twee warmtepompen. Er zijn twee warmtepompen opgesteld van 60kWth en 20kWth. De 60kWth warmtepomp betrekt warmte uit de seizoensbuffer en de 20kWth warmtepomp onttrekt warmte aan een netwerk aan de buitenzijde van de seizoensbuffer. Er zijn custom made warmtepompen toegepast met een beoogde verdamperzijdige temperatuur tussen de 5°C en 35°C. In dit bereik ligt het efficiëntiegemiddelde (COP) volgens het ontwerp tussen de 3 en 5. Dit betekent dat de warmtepompen respectievelijk 60kW en 20kW warmte leveren en de gevraagde (elektrische) hulpenergie ligt dan een factor 3 tot 5 lager. Een dagbuffer (peakshaver) van 24 m3 als centraal verdeelpunt naar de gebruikers. Deze dagbuffer waarborgt een stabiele leveringstemperatuur bij een hogere brontemperatuur vanuit de collectoren of vanuit de seizoensbuffer. Bij een lagere brontemperatuur

zorgen de warmtepompen voor verhoging van de temperatuur naar 70°C. In dat geval hoeft alleen de dagbuffer verwarmd te worden en niet de volledige seizoensbuffer, wat veel energieverbruik scheelt. •

Een seizoensbuffer om zomerwarmte op te slaan, deze is geplaatst onder het grasveld naast De Acht. Deze buffer is opgebouwd volgens het systeem van HoCoSto. Er wordt een buffer van ca. 1.000 m3 gebruikt. De trapeziumvormige buffer is rondom voorzien van een 24 cm isolatielaag en meet ongeveer 20x16x4 meter.

•

Een warmtenet naar de woningen met een afleverset voor de levering van verwarming en warm water. Het warmtenet is over het dak van de woningen aangelegd en de afleverset is geplaatst op de plaats van de cvketel. De dakdoorvoer van de rookgasafvoer is gebruikt als nieuwe doorvoer voor de warmteleiding.

•

De oorspronkelijke cv-ketel van De Acht is in het systeem opgenomen en dient als back-up en pieklast installatie, in geval van storingen en voor het geval de warmtepompen in een koude winter onvoldoende vermogen kan leveren.

•

De onder architectuur gebouwde ‘Zonneschoorsteen’ (zie Figuur 4) voor de stijgleidingen naar het dak van de woningen.

F E G toegevoeged element tbv transportleidingen Exacte positie I.O.M, HoCoSto

Linker zijgevel Nieuw

Inspectieluik met steenstrips

F

Figuur 4: Ontwerp zonneschoorsteen, beeld: Sacon architecten 18

Leerpunt Het technische energieconcept is eenvoudig, schaalbaar en vergt weinig aanpassingen aan de woning, maar de oplossing is kwetsbaar en maakt vooralsnog niet alle beloftes waar. Pluspunt volgens de geïnterviewden: •

De gekozen technische oplossing -opslag van hoge temperatuur warmte in de zomer voor gebruik in de winter –is in principe zeer schaalbaar, vereist weinig aanpassingen aan de woning (waardoor de monumentale waarde behouden blijft) en is toepasbaar voor woningen die (nog) niet goed zijn geïsoleerd.

Aandachtspunt volgens de geïnterviewden: •

Geïnterviewden zijn het erover eens dat de gekozen oplossing kwetsbaar is doordat deze afhankelijk is van één duurzame energiebron. Een aantal geïnterviewden ziet potentie voor opschaling van het concept, terwijl anderen van mening zijn dat de kosten voor deze vorm van zonthermie en seizoensopslag te hoog zijn en andere oplossingen inmiddels door kostendalingen gunstiger zijn. Daarnaast wordt de aanvankelijke veronderstelling dat dit concept het elektriciteitsnet gaat ontlasten niet gerealiseerd omdat de warmtepomp een groot deel van het stookseizoen ingezet moet worden.

aansluitset de Acht geplaatst in bestaande technische ruimte

thermische collectoren leveren warmte aan de ondergrondse warmteopslag

De Acht No

ta

be

len

wo

nin

ge

n

toevoerleiding warmte voor verwarming en warm tapwater naar de woning via het dak, nieuwe aansluitset woning tpv positie bestaande CV-ketel

thermische collectoren leveren warmte aan de ondergrondse warmteopslag

ondergrondse warmteopslag circa1000 m3 centraal gepositioneerd (nabij aan te sluiten woningen en de Acht)

(ondergrondse) technische ruimten met collectieve warmtepomp en piekbu ffer 20 m3

verbetering energielabel woningen van C naar A++

nieuw leidingwerk tpv kopgevel verwerkt in ‘‘zonneschoorsteen’’ passend bij de architectuur van de woningen

toe- en afvoerleidingen naar thermische collectoren toe- en afvoerleidingen warmte naar woningen en gebouw de Acht

Figuur 5: 1e pilotproject Nagele in Balans: 8 Notabelenwoningen aan de Ring en voormalig schoolgebouw ‘de Acht’.

19

Figuur 6: Spaceframe tijdens de constructie en voordat het in het gat werd gehesen.

HoCoSto (seizoensopslag) De HoCoSto buffer is een drukloos, gesloten warmteopslagsysteem dat in de bodem is ingegraven. De buffer is rondom voorzien van een 24 cm isolatielaag. Door de unieke draagconstructie is benutting van het terrein bovenop de opslag mogelijk. Denk hierbij aan een speeltuin of een parkeerplaats. De draagconstructie bestaat uit een metalen spaceframe. Op Figuur 6 was het spaceframe ‘onder constructie’, voordat het in het gat (linksboven) werd gehesen. De gekozen U-buis vacuüm collectoren hebben enkele voordelen:

20

•

Door de keuze van u-buis collectoren was een nagenoeg vlakke opstelling op de platte daken mogelijk

•

Vacuüm collectoren hebben een hoge opbrengst, ook bij lage buitentemperatuur

•

Het warmteverlies is beperkt, hierdoor is het toepassen van antivries (bijvoorbeeld glycol) niet nodig, bij vorst kan worden volstaan met beperkte circulatie van water boven het vriespunt.

De zonthermische collectoren werden als twee collectorvelden gebundeld (één op het dak van de woningen en één op het dak van De Acht) en via een warmtenet verbonden met de centrale techniekruimte.

uit blijven tot de volgende winter en is er zoveel opbrengst dat de seizoensbuffer weer kan worden opgeladen.

De werking van het systeem

De woningen werden medio december 2021 aangesloten en gebouw De Acht werd eind januari 2022 aangesloten op de warmtelevering vanuit het systeem. Bij de eerste evaluatie in januari 2022 werd geconstateerd dat de inbedrijfname van de installaties goed was verlopen. Het overzetten van de warmtelevering van de cv-ketels naar het warmtenet was gelukt in één dag per woning en dit leverde de bewoners weinig overlast op. In 2022 waren er geen noemenswaardige storingen of klachten van de bewoners over de warmtelevering.

In deze beschrijving volgen we de seizoen cyclus en starten we in december 2021, het moment waarop het systeem werd opgeleverd. Om het systeem bij de inbedrijfname in december een goede start te geven, werd de seizoensbuffer november 2021 gevuld met voorverwarmd water. Bij de inbedrijfname was de temperatuur circa 70°C. Vanuit de seizoensbuffer wordt de warmte geleverd naar de verbruikers, in de techniekruimte wordt een stabiele leveringstemperatuur van 65 - 70°C gewaarborgd. Zolang de temperatuur in de seizoensbuffer hoger is dan 65 - 70°C kan de warmte zonder hulp van een warmtepomp worden geleverd naar de verbruikers. De dagbuffer wordt daarbij gebruikt om een stabiele leveringstemperatuur te kunnen waarborgen. Zolang de temperatuur in de seizoensbuffer voldoende is, kan dus warmte worden geleverd met een hoog rendement. Er is dan alleen hulpenergie nodig voor het besturingssysteem en de circulatiepompen. Zodra de temperatuur in de seizoensbuffer lager is dan 65°C wordt de warmtepomp ingezet voor het waarborgen van de gewenste leveringstemperatuur. Hierbij is uiteraard extra hulpenergie voor de warmtepomp nodig waardoor het energierendement in deze fase van het seizoen lager zal zijn. In het voorjaar is er steeds meer opbrengst van zonneenergie, tegelijkertijd zal de warmtevraag aan het eind van de winter afnemen.

Vanaf maart zullen er steeds vaker momenten zijn dat de zonne-energie voldoende is om de dagbuffer op temperatuur te houden en is de inzet van de warmtepomp steeds minder nodig. Vanaf mei is de zonneopbrengst voldoende en kunnen de warmtepompen

Evaluatie en energieprestatie 2022

De meting en analyse startte vanaf 1 april 2022; over de periode van de inbedrijfname in december 2021 tot 1 april 2022 is helaas geen data aanwezig. In Figuur 7 is het temperatuurverloop in de seizoensbuffer weergegeven, in Figuur 8 de elektrische hulpenergie per dag en in Figuur 9 de warmtevraag naar de afnemers. Vanaf 11 april 2022 was de warmtevraag meerdere dagen lager dan de opgewekte zonwarmte, waardoor warmte deels passief kon worden geleverd via de dagbuffer en de warmtepomp in deze periode beperkt werd ingezet. Op dat moment was de temperatuur in de seizoensbuffer 25°C. Vanaf 5 mei 2022 werd uitsluitend passief geleverd en was de warmtepomp niet meer in bedrijf; deze werd pas weer opgestart in november 2022. In de zomer was de seizoensbuffer geladen tot een temperatuur van 84°C , gemeten op 9 september 2022. In Figuur 7 is het temperatuurverloop in de seizoensbuffer weergegeven. De verschillende lijnen geven het temperatuurverloop op verschillende hoogten in de seizoensbuffer.

Tempratuur seizoensbuffer 90 80 70 60

Buffer Temp 1

50

Buffer Temp 2

40

Buffer Temp 3

30

Buffer Temp 4

20 10 0

1-4-2022

1-5-2022

1-6-2022

1-7-2022

1-8-2022

1-9-2022 1-10-2022 1-11-2022 1-12-2022

Figuur 7: Temperatuurverloop seizoensbuffer 2022

21

Op 9 november 2022 was de temperatuur in de seizoensbuffer onder de 70°C gedaald, waarna tijdelijk genoegen werd genomen met een iets lagere leveringstemperatuur in het warmtenet. Vanaf 21 november 2022 werd hulpenergie voor de warmtepomp gebruikt om de temperatuur van de levering op peil te houden. Op dat moment was de temperatuur van de seizoensbuffer 62°C.

In de periode begin mei tot eind november werd warmte passief geleverd, dat wil zeggen dat er in deze periode geen inzet van de warmtepomp nodig was. Er werd uitsluitend hulpenergie gebruikt voor besturingssysteem en circulatiepompen. Het energieverbruik voor hulpenergie, voor zowel warmtepompen, besturingssystemen als circulatiepompen is weergegeven in Figuur 8 en de geleverde warmte is in Figuur 9 vermeld.

Hulpenergie per dag in kWh 600 500 400 300 200 100 0 1-4-2022

1-5-2022

1-6-2022

1-7-2022

1-8-2022

1-9-2022

1-10-2022

1-11-2022

1-12-2022

Figuur 8: Hulpenergie per dag in kWh in 2022

Warmtevraag, GJ per dag 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 1-4-2022

1-5-2022

1-6-2022

1-7-2022

1-8-2022

1-9-2022

1-10-2022

1-11-2022

1-12-2022

Figuur 9: Warmtevraag in GJ per dag in 2022 2022 was het eerste jaar van een inregelperiode van twee jaar. Na de inregelperiode was het beoogde ontwerp jaarrendement 790%. Het gerealiseerde energierendement over 2022 was 290% voor de opwekking en 260% voor de levering aan de verbruikers. Het verschil tussen opwekking en levering werd veroorzaakt door het verlies van het warmtenet van de techniekruimte naar de woningen. Het 22

gerealiseerde rendement bleef het eerste jaar sterk achter bij het ontwerprendement. Eind 2022 was er nog geen zicht op substantiële verbetering van het energierendement. Vanaf het faillissement van HoCoSto in december 2022 lag de focus vooral op het werkend en storingsvrij houden van het systeem.

Op het moment van schrijven van dit rapport loopt er een onderzoek naar het achterblijvende energierendement van de Kernvariant. Dit onderzoek is nog niet afgerond, toch is al een aantal oorzaken aan te wijzen voor de achterblijvende energieprestatie, onder andere: • De warmtevraag was lager dan in de ontwerpfase was geraamd, waardoor de energie voor besturingssystemen en circulatiepompen relatief een groter aandeel van de hulpenergie vormde dan voorzien, hierdoor kwam het totaalrendement lager uit. • De retourtemperatuur uit de installaties van de woningen en het schoolgebouw was in de praktijk hoger dan in het ontwerp was voorzien, dit komt onder andere doordat de binneninstallaties niet optimaal zijn ingeregeld. • In de seizoensbuffer trad geen stratificatie op, waardoor de temperatuur in de seizoensbuffer in de herfst betrekkelijk snel onder 70°C daalde en de warmtepomp moest worden ingezet om de leveringstemperatuur te handhaven. De stratificatie bestaat uit temperatuurgelaagdheid, dit is op pagina 29 nader uitgelegd.