Voorstel Transitievisie Warmte 2021 - Voorstel.pdf

Er worden ook nieuwe compactere warmtedragers dan water uitgetest en ontwikkeld, zoals phase change materials (PCM’s) en thermochemische warmtebatterijen.

Duurzaamheid van de warmteopties Het onderzoeksbeeld heeft de aardgasvrije warmteopties per buurt bepaald op basis van laagste maatschappelijke kosten. Vervolgens is het belangrijk om te toetsen of deze warmteopties ook daadwerkelijk leiden tot een CO 2neutrale eindsituatie. Bij de keuze voor een warmteoptie is het van belang dat deze op korte termijn CO2 bespaart en dat deze op lange termijn de hoogste kans geeft op een CO2-neutrale energievoorziening. Bij de keuze voor een warmteoptie spelen daarom twee aspecten een belangrijke rol: de efficiëntie van de warmteoptie en de mogelijkheid om de energiebron te verduurzamen. Op basis van inzicht in deze twee aspecten kunnen we toetsen of het onderzoeksbeeld daadwerkelijk leidt tot een CO2-neutrale warmtevoorziening.

79/86

38

De efficiëntie van de warmteoptie Hernieuwbare energie is schaars, daarom is het belangrijk deze zo efficiënt mogelijk in te zetten. Hoe efficiënter de warmteoptie is, hoe minder energie er nodig is en dus hoe minder duurzame bronnen er nodig zijn. De efficiëntie van een warmteoptie heeft zowel invloed op de CO2-uitstoot op de korte termijn als op de langere termijn. De volgende onderdelen uit de warmteketen hebben invloed op de efficiëntie van de oplossing: 

De energievraag van de gebouwen. Hoe lager de vraag, hoe efficiënter de oplossing. Er is echter een verschil tussen het energetische optimum (hoeveel van de energievraag kan maximaal bespaard worden) en het economische optimum (bij welke mate van energiebesparing wegen de kosten die de gebouweigenaar maakt, op tegen de opbrengsten voor de eigenaar of huurder). Het optimum verschilt per bouwjaar, woningtype en het moment waarop het gebouw is of wordt verbeterd 8.



Het temperatuurniveau waarmee het gebouw comfortabel verwarmd kan worden. Hoe lager de temperatuur, hoe efficiënter de oplossing. Ook hier is een verschil tussen het energetische optimum en het economische optimum. Het optimum verschilt ook hier per bouwjaar, woningtype en het moment waarop het gebouw is of wordt verbeterd9.



De verliezen van energie, waaronder de energie die nodig is tijdens transport. Bij transport van warmte, elektriciteit en gas gaat er energie verloren en kan aanvullende energie nodig zijn. Bijvoorbeeld in de vorm van transportpompen.



De efficiëntie van de opwek van warmte en de hoeveelheid energie in de vorm van gas, elektriciteit of andere energiedragers (afval of biomassa), die daarbij nodig zijn.

In figuur 4 is de CO2-uitstoot van een gasketel vergeleken met de CO2-uitstoot van individuele warmteopties (allelectric) en collectieve oplossingen (middentemperatuur warmtenet), op basis van landelijke kentallen van verschillende warmtebronnen10. De CO2-uitstoot van deze warmteopties is uitgedrukt in de hoeveelheid CO 2 die jaarlijks wordt uitgestoten om een woning te voorzien van ruimteverwarming en warm tapwater. Hierbij zijn een aantal uitgangspunten11 aangenomen voor een gemiddelde rijwoning met basisniveau isolatie. De vergelijking is gemaakt voor 2020 en 2030. Tussen 2020 en 2030 is aangenomen dat de CO2-uitstootfactor van elektriciteit met circa 65% daalt, in lijn met berekeningen van het PBL. De uitstootfactor voor (aard)gas is gelijk gehouden.

8 De meeste bestaande woningen, gebouwd voor 1990, hebben een warmtevraag voor ruimteverwarming van circa 95 kWh/ m 2.

Het economisch optimum ligt voor de meeste van deze woningen ergens tussen de 65-80 kWh/m2. De meeste bestaande woningen, gebouwd na 1990, hebben een gemiddelde warmtevraag voor ruimteverwarming van 45 kWh/m 2. Bij zeer goed geïsoleerde nieuwbouwwoningen is een gemiddelde warmtevraag voor ruimteverwarming van 25 kWh/m 2 haalbaar. 9 De meeste bestaande woningen en gebouwen, gebouwd voor 1990, hebben op de koudste dagen een temperatuur nodig van

80-90 °C om comfortabel warm te worden. Het economisch optimum ligt voor de meeste van deze woningen op 70°C of lager. De meeste bestaande woningen, gebouwd na 1990, kunnen al verwarmd worden met 70°C of lager. Om met 40°C verwarmd te kunnen worden moeten in de meeste gevallen alle radiatoren vervangen worden. Bij nieuwbouwwoningen is een temperatuur van 40°C de standaard. 10 Om de systeemefficiëntie van de verschillende verwarmingstechnieken met elkaar te kunnen vergelijken zijn deze omgerekend

naar de CO2-uitstoot per woning (106 m2 GBO) per jaar voor ruimteverwarming (62 kWh/m2) en warm tapwater (2.350 kWhth). Voor de uitstoot van aardgas is aangenomen 1,89 kg per m3, voor elektriciteit 0,475 kg per kWh (https://www.co2emissiefactoren.nl/). Rendementen: Gasketel 87%, transportverlies warmtenet 20%; SCOP’s: hybride-ventilatie 4, hybride-buitenlucht 3.8, luchtwarmtepomp 2,6, bodemwarmtepomp 3,6, aquathermie 3.2; Aandeel (aard)gas: hybride-ventilatie 62%, hybride-buitenlucht 35%, warmtenet 20% voor piekvoorziening; elektriciteitsgebruik pompenergie warmtenet: 6 kWh per GJ, plus 5% van warmteopwek voor geothermie.

80/86

39

CO2-uitstoot in 2020 en 2030 van verschillende warmteoplossingen 3.400

2.100 1.900

1.800 1.200

1.100 800

600

900 700

500

Hybride

All-electric

Afvalverbranding

Infrarood

Bodemwarmtepomp

Luchtwarmtepomp

Buitenlucht

Ventilatielucht

Gasketel

400

Gasnet

700

Aquathermie

1.000

Geothermie

1.700 1.500 1.500

Warmtenet

Uitstoot 2020 Uitstoot 2030

Figuur 4: Huidige CO2-uitstoot van verschillende warmteopties voor een gemiddelde rijwoning met een warmtevraag van 62 kWh/m2

Uit de grafiek kan worden afgeleid dat met uitzondering van infraroodpanelen alle aardgasvrije warmteopties met de technieken van vandaag al leiden tot minder CO2-uitstoot ten opzichte van de huidige gasketel. Op basis van het onderzoeksbeeld kunnen we dan concluderen dat alle warmteopties, zowel gasnet hybride, all electric als een middentemperatuur warmtenet al leiden tot CO2-besparing, zelfs met de huidige niet-duurzame elektriciteitsmix. Als we naar 2030 kijken, wanneer CO2-uitstoot van elektriciteit flink zal dalen, zien we dat het gat van alle alternatieve opties nog een stuk groter wordt. In 2030 zullen alternatieven dan tussen de 25% en 75% minder CO 2-uitstoot hebben dan een gasketel. Dit gat zal na 2030 nog groter worden, omdat de CO 2-uitstoot van elektriciteit naar verwachting nog verder zal dalen. In bijlage C zijn de doorgerekende warmteopties en bronnen nader toegelicht.

De mogelijkheid om de energiebron te verduurzamen Een tweede en zeer belangrijk aspect bij de keuze voor een warmteoptie is dat deze op termijn kan worden gevoed met duurzame energiebronnen, waardoor gedurende de warmtetransitie de CO 2-uitstoot verder kan dalen en de afhankelijkheid van fossiele bronstoffen afneemt. Het einddoel is immers niet alleen aardgasvrij, maar ook CO 2neutraal. We maken daarbij onderscheid tussen gas, elektriciteit en warmte. Als voorbeeld: we zien in figuur 4 dat een middentemperatuurwarmtenet met als warmtebron hoogtemperatuur restwarmte op dit moment minder CO2 uitstoot dan een middentemperatuur warmtenet met als warmtebron aquathermie of datacenterwarmte. Dit komt door het feit dat bij deze laatste bronnen aanvullend warmtepompen nodig zijn om de gewenste temperatuur van 70°C aan het net te kunnen leveren. De warmtepompen gebruiken hiervoor elektriciteit uit het net. De huidige mix van de elektriciteit wordt in Nederland nu nog grotendeels fossiel

81/86

40

opgewekt. In de toekomst zal de elektriciteit verder vergroenen en neemt daarmee de CO 2-uitstoot van deze warmtebronnen dus af. Ook voor hoogtemperatuur restwarmte geldt dat de CO2-uitstoot in de toekomst zal afnemen door nieuwe bronnen als geothermie, de vergroening van de elektriciteitsmix, door efficiëntere installaties en mogelijk het afvangen en opslaan van CO2 bij de afvalenergiecentrale. Per energiedrager (warmte, elektriciteit en gas) kunnen we nu de volgende conclusies trekken over de duurzaamheid op de lange termijn. 3.4.2.1 Verduurzaming warmte We hebben gezien dat er in de Drechtsteden een breed aanbod is van mogelijke warmtebronnen, die wel per gemeente verschillen. Alle bronnen leiden nu al tot CO 2-besparing en er zijn voldoende warmtebronnen om de toekomstige warmtenetten mee te voeden. Aangezien een warmtenet een systeem is waarin de warmte circuleert tussen de warmtebron en de warmteafnemer hebben warmtebronnen per definitie een lokaal karakter. Om de toekomstige warmtebronnen te ontsluiten en om de schaal te maken die nodig is voor de ontwikkeling van de bronnen is het belangrijk dat warmtenetten snel enige omvang bereiken en ook blijven doorgroeien. De koppeling van decentrale netten kan op termijn voordelen opleveren zoals het ontsluiten van nieuwe warmtebronnen en het creëren van schaalvoordelen in piek-, buffering- en back-upvoorzieningen.

In een ideale situatie ontsluit een warmtenet zo veel mogelijk duurzame bronnen en kan het op de koudste dagen 70°C leveren met een zo laag mogelijke retourtemperatuur. 3.4.2.2 Verduurzaming elektriciteit Voor het opwekken van warmte met (hybride) warmtepompen in woningen, of om gebouwen en buurten te verwarmen met een warmtenet, zal de vraag naar elektriciteit stijgen. Om een blijvende afhankelijkheid van fossiele energie te voorkomen is het belangrijk dat deze elektriciteit uiterlijk in 2050 duurzaam opgewekt kan worden. In hoeverre dit mogelijk is hangt af van twee factoren: 

De mogelijkheid om deze elektriciteit duurzaam op te wekken



De impact van de warmteoplossing op het elektriciteitsnet

Voor het opwekken van de hoeveelheid duurzame elektriciteit die nodig is voor de toekomstige warmtevraag in de Drechtsteden is onvoldoende ruimte in een dichtbebouwde regio als de Drechtsteden. De warmtevraag, en dus ook de elektriciteitsvraag voor verwarmen, kenmerkt zich door een grote piek in het zogenaamde ‘stookseizoen’, wanneer mensen hun woning verwarmen. De elektriciteit die wordt opgewekt met zonnepanelen in de regio is in de wintermaanden relatief laag en daarom in mindere mate beschikbaar voor het produceren van warmte in het stookseizoen. Uit de concept RES Drechtsteden12 blijkt dat de potentie voor windenergie, waarmee wel in het stookseizoen elektriciteit kan worden geleverd, beperkt is. Van de huidige elektriciteitsvraag van 4,5 PJ kan in de toekomst wellicht 0,66 tot 0,84 PJ worden verduurzaamd binnen de regio. Het merendeel van de duurzame elektriciteit die nodig is voor het duurzaam verwarmen van de Drechtsteden zal dus van buiten de regiogrenzen moeten komen. Het verduurzamen van de elektriciteitsvraag voor een aardgasvrije en duurzame verwarming is daarmee een opgave waar de Drechtsteden zelf in mindere mate invloed op heeft. Voor de transitievisie warmte is daarom aangenomen dat er voldoende elektriciteit buiten de regio duurzaam kan worden opgewekt en aangevoerd.

Naast de opwek is het belangrijk om te kijken naar de invloed van verschillende warmteopties op het elektriciteitsnet. Een grotere impact op het elektriciteitsnet creëert meer afhankelijkheid van fossiele energie voor het opvangen van de pieken, aangezien er juist op de piekmomenten relatief weinig aanbod is van zon- en windenergie. Een grotere afhankelijkheid van elektriciteit heeft tevens een nadelig effect op de snelheid waarmee we de transitie kunnen realiseren, omdat de transportcapaciteit van het net op veel plekken niet is afgestemd op een groeiende vraag naar elektriciteit en netverzwaring dus tempobepalend kan zijn. De impact op het elektriciteitsnet van een warmtenet is aanzienlijk lager dan die van all-electric, omdat je bij een warmtenet niet tot in de haarvaten van het net (extra) hoeft te verzwaren. In de context van duurzaamheid op de lange termijn kan de CO2-uitstoot bij een warmtenet met een mix van diverse duurzame bronnen daarom sneller dalen dan bij all electric. Bij all-electric is er vanwege de hoge elektriciteitsvraag op piekmomenten immers een grotere kans op een blijvende afhankelijkheid van fossiele bronnen.

12 Zie https://drechtstedenenergie.nl/res/index.html voor de RES Drechtsteden

82/86

41

3.4.2.3 Verduurzaming gas Uit het onderzoeksbeeld volgt dat er in de gebouwde omgeving ook op de langere termijn vraag zal blijven naar gas voor verwarming. Of de binnensteden, historische linten en kleine kernen binnen de doelstelling van 2050 daadwerkelijk aardgasvrij worden, hangt af van de mate waarin duurzaam gas beschikbaar komt voor de gebouwde omgeving en van technologische innovaties waardoor andere infrastructuren toch haalbaar en betaalbaar worden in deze delen van de regio. Deze twee ontwikkelingen moeten bij iedere herijking van de transitievisie warmte opnieuw worden beoordeeld om de verduurzamingsstrategie van de binnenstad daarop aan te passen. Eerder bleek dat we nog een gasvraag houden van ca. 13% van het huidige gebruik in de gebouwde omgeving van de Drechtsteden. Met de kennis van nu over de toekomstige beschikbaarheid van duurzaam gas kunnen we die gasvraag op termijn invullen met groen gas of waterstof.

Conclusie warmteopties, bronnen en duurzaamheid Ten aanzien van het onderzoeksbeeld kunnen we nu een aantal conclusies trekken: 1. Zoveel mogelijk woningen en gebouwen benutten tussen nu en 2050 natuurlijke momenten om uiteindelijk een basisniveau te bereiken qua isolatie, installatie en ventilatie waarmee een woning of gebouw transitiegereed is voor verschillende warmteopties. 2. Alle warmteopties in het onderzoeksbeeld leveren op korte termijn al CO 2-besparing op, ook met de huidige niet-duurzame elektriciteitsmix. 3. Ten aanzien van all-electric zien we wat betreft efficiëntie een grote variatie in de oplossingen. Voor CO 2besparing op de korte termijn is het belangrijk om de meest efficiënte variant te kiezen, namelijk warmtepompen, en bij voorkeur water/water-warmtepompen. All-electric heeft vanwege de hoge piekbelasting een grotere impact op het elektriciteitsnet en is daarom in de tijd afhankelijk van de uitbreiding van de capaciteit op het elektriciteitsnet en kan zorgen voor de inzet van fossiele energie op momenten dat er te weinig aanbod is van duurzame elektriciteit. 4. Ten aanzien van het gasnet is het de verwachting dat er op lange termijn onvoldoende duurzaam gas beschikbaar is om het hele bestaande gasnet te verduurzamen.

Het is noodzakelijk om in zoveel mogelijk buurten te kiezen voor een gasvrije warmteoptie en het gasgebruik sterk te reduceren in de buurten waar het gasnet wel blijft liggen. Op basis van de huidige inzichten kunnen we de resterende gasvraag in de Drechtsteden vervolgens duurzaam invullen. 5. Warmtenetten hebben op de lange termijn de kleinste kans op een blijvende afhankelijkheid van fossiele energiebronnen door de beperkte afhankelijkheid van elektriciteit en gas en omdat er voldoende perspectief is op lokale, duurzame warmtebronnen in de Drechtsteden. Voor verduurzaming van de piek- en backupvoorzieningen is er voldoende perspectief op duurzaam gas. Wegens het stedelijke karakter van de Drechtsteden zal het warmtenet een belangrijke rol spelen in de warmtetransitie in deze regio.

83/86

42

4 Bijlage D: Begrippenlijst Aardgasvrij

Niet aangesloten op de fossiele brandstof aardgas. Dit betekent niet altijd gasloos, er kan hernieuwbaar gas worden toegepast. Afleverset Bij een warmtenet wordt er gebruik gemaakt van een afleverset in de woning. De afleverset bevindt zich in de meterkast, berging of andere technische ruimte en zorgt ervoor dat de warmte van ons warmtenet de verwarmingsinstallatie van de woning bereikt. All-electric Warmteoptie waarbij een gebouw alleen aangesloten is op het elektriciteitsnet en verwarmen en koken gebeurt met gebruik van elektriciteit (vaak een warmtepomp). Aquathermie Thermische energie uit oppervlaktewater, afvalwater of drinkwater dat kan worden gebruikt als bron voor een warmtenet of lokaal bronnet. (CBS) Buurt Onderdeel van een gemeente, dat op basis van historische dan wel stedenbouwkundige kenmerken homogeen is afgebakend. Amsterdam kent 481 CBS-buurten. Energiearmoede 10% van de huishoudens in Nederland heeft een te hoge energierekening ten opzichte van hun inkomen. Zij hebben moeite met het betalen van de energierekening. Geothermie Warmte afkomstig uit de aarde (aardwarmte) die ingezet kan worden als bron voor warmtenetten. Hernieuwbaar gas Gas dat afkomstig is uit een hernieuwbare bron en/of is geproduceerd met duurzame energie, zoals biogas en groene waterstof.

Hoge temperatuur verwarming Verwarmingssysteem waarbij een gebouw met 70°C of hoger wordt verwarmd en voorzien van warm tapwater. Hybride warmteoplossing Warmtelevering met elektrische oplossing, vaak een warmtepomp, in combinatie met een HR-ketel op gas Lage temperatuur verwarming Verwarmingssysteem waarbij een gebouw met een temperatuur van 55°C of lager verwarmd wordt. Tapwater wordt separaat verwarmd. Laagste maatschappelijke De laagste totale kosten voor de gehele keten en al haar gebruikers, dus kosten zowel kosten voor aanpassingen aan gebouwen, kosten voor de infrastructuur en kosten voor de bron en levering van energie, die nodig zijn voor een aardgasvrije gebouwde omgeving. Daarbij worden niet alleen de investeringen, maar ook onderhoud en operationele kosten meegenomen, dus inclusief de energierekening van de eindgebruiker, gedurende een periode van 30 jaar. De kosten per vermeden ton CO2 zijn naast deze maatschappelijke kosten tevens afhankelijk van de kosten voor verduurzaming van bronnen. Lokale bronnetten Lokale kleinschalige (collectieve) warmtevoorziening in de vorm van een zeer lage temperatuur bronnet in combinatie met een warmtepomp in het gebouw. Een bekende vorm is de Warmte-Koudeopslag (WKO). Middentemperatuur verwarming Verwarmingssysteem waarbij een gebouw met een temperatuur van 55 °C tot 70 °C wordt verwarmd en voorzien van warm tapwater.

Onderzoeksbeeld Het onderzoeksbeeld geeft weer welke warmteoptie in welke buurt de laagste maatschappelijke kosten heeft. Aan het onderzoeksbeeld liggen verschillende modelstudies ten grondslag. Omgevingswet De Omgevingswet gaat op 1 januari 2022 in werking en staat voor een goede balans tussen het benutten en beschermen van de fysieke leefomgeving. Ook biedt de Omgevingswet gemeenten de mogelijkheid om met overzichtelijkere regels de leefomgeving meer in samenhang in te richten. Het biedt daarnaast meer ruimte voor lokaal maatwerk en leidt tot een betere en snellere besluitvorming. Opt-out Het verschijnsel waarbij eigenaren niet kiezen voor de overwegende warmteoptie in de buurt. Perspectiefkaart De perspectiefkaart is een visuele weergave van de uitkomsten in de Transitievisie Warmte. In deze kaart is voor elke wijk zowel een

84/86

43

Regionale Energiestrategie (RES) Restwarmte Stimuleringsregeling aardgasvrije huurwoningen (SAH)

Transitievisie Warmte (TVW) Transitiepad

Warmtenet

Warmteoptie Warmtepomp

Wet Collectieve Warmtevoorziening (WCW)

Woningequivalent (WEQ)

oplossingsrichting richting aardgasvrij als een (grofmazige) tijdsaanduiding opgenomen. In de RES onderzoeken 30 Nederlandse energieregio’s hun vraag naar warmte en elektriciteit en geven ze aan hoeveel duurzame warmte en elektriciteit op eigen grondgebied kan worden gerealiseerd. Warmte die vrijkomt bij industriële processen en gebruikt wordt als bron voor warmtenetten. De Stimuleringsregeling aardgasvrije huurwoningen (SAH) is bedoeld voor verhuurders die de overstap willen maken van aardgas naar een lokaal of regionaal warmtenet. De regeling biedt een tegemoetkoming in de kosten die binnen en buiten de woning gemaakt moeten worden voor de aansluiting op een andere warmtebron. Document op gemeenteniveau waarin het tijdpad wordt bepaald waarin buurten aardgasvrij worden en met welke warmteoptie. In een transitiepad schetsen we per wijk de route om tot een warmteoptie te komen. Die route bevat zowel een fasering als tussenstappen. Het transitiepad beschrijft ook wat voor soort aanpak erbij hoort, zoals een wijkgerichte aanpak of een doelgroepgerichte aanpak. Infrastructuur die warm water via een leidingnetwerk onder de grond levert aan gebouwen voor ruimteverwarming en eventueel warm tapwater. Dit wordt ook wel stadsverwarming of stadswarmte genoemd. Warmtenetten kunnen verschillende aanvoertemperaturen hebben (zie lage, midden en hoge temperatuur verwarming).

De beoogde infrastructuur voor warmtelevering zonder aardgas per buurt Een warmtepomp onttrekt warmte aan een bron, vaak buitenlucht of grondwater, verhoogt de temperatuur en staat die hogere temperatuur weer af aan een ruimte. Gemeenten krijgen meer sturingsmogelijkheden om in het kader van de wijkgerichte aanpak de aanleg en exploitatie van de collectieve warmtesystemen te bevorderen en worden tevens voorzien in instrumenten om publieke belangen beter te waarborgen. Collectieve warmtelevering kan uitsluitend plaatsvinden nadat een gemeente hiervoor voorzien heeft middels een aanwijzing of ontheffing. Een woningequivalent is een inschatting van de hoeveelheid warmte-energie die nodig is om een gemiddelde Nederlandse woning van ruimteverwarming en warm water te voorzien.

85/86

44

86/86