Bijlage 2 Geleerde lessen Quickscan studies Gelderland met bijlagen.pdf

Bodemenergie is het gebruiken van de bodem om warmte en koude aan te onttrekken en in op te slaan. Er wordt gesproken van bodemenergie tot een maximale diepte van 500 meter. De warmte uit de bodem wordt als bron gebruikt voor een warmtepomp, waarbij de warmtepomp het gebouw verwarmt. In de zomer wordt de koude uit de bodem gebruikt voor koeling. Met bodemenergie wordt de energie uit gebouwen ‘gerecycled’.

Op basis van expert inzichten is een eerste inzicht in de haalbaarheid van een WKO bronnet bepaald. Dat is gedaan op basis van de volgende factoren: ▪

De energievraag en het aanbod is minimaal 1.000 GJ (ca. 30 woningen)

▪

Gebied geschikt voor LT/MT warmtenet

Vaak wordt deze technologie toegepast in combinatie met een warmte-koude ▪ Warmte en koude vraag in balans opslagsysteem (WKO) om de warmte uit de zomer te benutten in de winter. Tevens wordt gebruik gemaakt van een elektrische warmtepomp om de warmte verder op te waarderen tot bruikbare niveaus. Dat kan centraal met een collectieve warmtepomp of ▪ Ondergrond geschikt voor WKO o Veel WKO-bronnen nodig met een warmtepomp per gebouw. De individuele technieken zoals een warmtewisselaar, warmtenetwerk en warmtepompen zijn technologisch al ver doorontwikkeld. Van grootschalige technologische innovatie is in dit geval dus geen Niet alle woningen zijn geschikt voor een MT net. Er zal moeten worden geïnvesteerd in sprake. De koppeling van deze technieken in één systeem is daarentegen wel na-isolatie. Tevens zal een groot aantal WKO-bronnen nodig zijn. De installatie van de vernieuwend. WKO-bronnen vraagt een grote ruimte in de ondergrond waarbij coördinatie noodzakelijk is. Daarnaast is de warmte-koude vraag van verschillende WKO-clusters niet in balans. 3.2 Regeneratie Koppeling van de clusters lijkt onlogisch omdat er geen systeemvoordelen worden Om de warmte- en koelvraag in balans te krijgen, is regeneratie van bronnen nodig, want voorzien.

Met andere worden, het koppelen van het ene WKO-cluster aan het andere de warmte die wordt gebruikt in de winter moet in de zomer weer worden aangevuld. Dit WKO-cluster helpt niet om de onbalans binnen 1 cluster op te heffen. kan door gebouwen in de zomer te koelen, en door actief warmte in de bodem te Potentie van de bron brengen. Deze energie kun je aanvullen met andere natuurlijke bronnen, zoals 3.4 omgevingswarmte, zonnewarmte, aquathermie, asfaltthermie etc. In overleg met de Naast zon-thermische energie is ook de restwarmte van een vijftal supermarkten als bron gemeente Ermelo is besloten in deze quickscan te kijken naar thermische aangewezen. In Tabel 4 is een overzicht gegeven van de potentiële beschikbare zonnepanelen en restwarmte van supermarkten te gebruiken als extra restwarmte. warmtebronnen. Thermische zonne-installaties met thermische zonnepanelen worden gebruikt om op een milieuvriendelijke manier water op te warmen. Een thermisch zonnepaneel werkt doordat de zon door instraling de vloeistof glycol opwarmt die door het zonnepaneel stroomt. Als het glycol de goede temperatuur bereikt, wordt het naar een watervat getransporteerd

6

Tabel 4: Restwarmte uit koelprocessen Restwarmte uit koelprocessen GJ/jaar Albert Heijn

3.936

Coop

1.837

Bakkerij van Dongen

675

Plus

787

Aldi

787

Lidl

787

Totaal

8.809

Om de warmte- en koudevraag in balans te brengen zal moeten worden gecompenseerd met extra warmtebronnen. Naast het gebruik van restwarmte kan de toepassing van zonFiguur 5: Potentie voor zonne-energie op daken in centrumgebied Ermelo thermische panelen een technisch geschikte optie zijn. In Figuur 5 is de geschiktheid van de daken in het centrumgebied van Ermelo weergeven voor plaatsing van 3.5 Energiesysteemconcept zonnepanelen. Voor dit energieconcept is een aanname gedaan voor een benodigd oppervlak van zon-thermische panelen en bijhorende potentie in warmte opwek (Tabel De warmte- en koudevraag en warmteaanbod in het gebied moet op elkaar afgestemd worden met behulp van WKO-bronnen (één bron wil zeggen één koude en één warme 5). put, ook wel doublet genoemd). Tabel 6 geeft een overzicht van het aantal bronnen en de warmtebalans. De energiebalans zou idealiter op nul uitkomen, dit is echter niet Tabel 5: Zonthermie aannemelijk voor een praktijksituatie. Zonthermie

Tabel 6: Warmtebalans warmte/koude

Oppervlakte zon-thermische panelen 5000 m2 Zon-thermische opwek

15.000 GJ/jaar

Warmtebalans

GJ/jaar

Totale warmtevraag

45.036

Totale koudevraag

17.520

Regeneratie-energie

23.809

Energiebalans

-3.735

Vanuit het kental voor vermogen per warmte-eenheid (Tabel 8) is het aantal WKObronparen berekend. Dit komt neer op 6 WKO-bronparen. In Figuur 6 is een mogelijke indeling van WKO-bronnen ingetekend.

7

Figuur 6: Potentiële WKO-bronnen in centrumgebied Ermelo

De temperatuur van het bronwater is niet hoog genoeg om direct aan de gebouwen te kunnen leveren; een warmtepomp is nodig om de gewenste temperatuur te kunnen leveren. Hiervoor is een onderscheid gemaakt tussen twee subscenario’s; 1. Scenario 1.1: gekoppeld WKO-systeem voor centrum Ermelo met een warmtepomp per aansluiting (WKO bronnet lokaal MT/HT) 2. Scenario 1.2: gekoppeld WKO-systeem voor centrum Ermelo met voor de helft een warmtepomp per aansluiting en de andere helft een centrale warmtepomp (WKO bronnet gedeeltelijk centraal MT/HT) 3.6

Tussentijdse conclusie technische haalbaarheid

Figuur 7: Mogelijke locaties voor kleine WKO-clusters. Locatie 4 is mogelijk bestaand en locatie 1 is als voorbeeld doorgerekend

3.7

Extra scenario: klein cluster

Als klein cluster is een WKO-systeem gedimensioneerd voor rondom de Plus en de Aldi (cluster 1 in Figuur 7). Hierbij zijn ook de geplande nieuwbouwappartementen meegenomen. De warmtevraag van dit cluster is separaat geanalyseerd, zie Tabel 7. Tabel 7: Warmte- en koudevraag scenario klein cluster Totale warmtevraag Nieuwbouwappartementen boven Plus

Aansluitingen Warmtevraag (GJ/jaar) Koudevraag (GJ/jaar) 39

631,75

126,35

Na analyse van de warmtevraag en de restwarmte is een eerste systeemontwerp 39 631,75 126,35 gemaakt. Een collectief systeem op basis van een WKO bronnet voor het gehele centrum Nieuwbouwappartementen boven Aldi van Ermelo is energetisch onlogisch. Het koppelen van verschillende WKO-clusters die Bestaande bouw Plus en 24 1071,42 787,11 op zichzelf niet in balans zijn biedt geen systeemvoordelen. Het is logischer om los van appartementen elkaar verschillende WKO clusters te ontwikkelen. Het is onduidelijk of dit in de 4 296,09 787,11 transitievisie warmte ook bedoeld wordt. Als voorbeeld van het concept wordt in de Bestaande bouw Aldi en appartementen volgende hoofstukken een extra scenario voor de bebouwing rondom de Plus en Aldi Totaal 106 2631,0 1826,93 doorgerekend. Naast dit concept zijn er al WKO systemen in Ermelo die ook als praktijkvoorbeelden kunnen dienen. Het voorbeeldcluster (scenario 2) kan als voorbeeld Om de warmte en koude vraag van de nieuwbouw te berekenen is gebruik gemaakt van dienen voor een aantal andere interessante clusters die zijn weergegeven in Figuur 7. kentallen. Dit extra scenario moet daarom ook worden gezien als conceptueel voorbeeld In de volgende paragraaf wordt het extra scenario nader toegelicht. voor dit cluster en mogelijke andere clusters.

8 In de volgende paragrafen onderzoeken we of een WKO bronnet voor het centrumgebied van Ermelo kansrijk is, en of verder onderzoek naar realisatie nuttig is. We kijken hierbij naar twee scenario’s: 3. Scenario 1 (1.1 & 1.2): gekoppeld WKO-systeem voor centrum Ermelo (energetisch onlogisch) 4. Scenario 2: klein cluster als voorbeeld voor het creëren van meerdere kleine WKO-clusters in Ermelo Tabel 8: Kentallen voor nieuwbouw Kentallen warmte- en koudevraag nieuwbouw Woningen

Aantal Eenheid Opmerkingen

Ruimteverwarming

35

kWh/m2

Koudevraag

10

kWh/m2 Passieve koeling

Tapwater

15

kWh/m2

Ruimteverwarming

45

kWh/m2

Koudevraag

30

kWh/m2 2/3 van warmtevraag

Tapwater

0

kWh/m2 (niet op centraal warmtenet, lokaal met elektrische boiler)

Ruimteverwarming

28

kWh/m2

Koudevraag

19

kWh/m2 2/3 van Warmtevraag

Tapwater

0

kWh/m2 (niet op centraal warmtenet, lokaal met elektrische boiler)

Vermogen warmte

5,3

GJ/kWh

Oppervlakte woning

90

M2

Kantoor

Retail/Horeca/Voorzieningen

9

4

Ruimtelijke schets

4.2

Scenario 2: kleine clusters

Het beoogde systeem bestaat uit 1) een zon thermische bron, 2) restwarmte van supermarkten, 3) een WKO-systeem, 4) een elektrische warmtepomp, 5) een leidingnetwerk en 6) back-up gasketels. Het leidingnetwerk bestaat uit een transportnetwerk, een distributienetwerk aansluitleidingen en verdeelstations. Figuur 3, 4 en 5 geven het systeem schematisch weer. Dit is een eerste schets op basis van het stratennetwerk. Bij verder onderzoek naar dit warmtenet zal een preciezere engineering en dimensionering van het net nodig zijn. Deze detaillering omvat onderzoek ter plaatse naar obstakels in de ondergrond en de meest logische route van het net. Voor het netwerk is uitgegaan van (de kosten voor de aanleg van) een distributienetwerk en aansluitleidingen (tot aan de meterkast). 4.1

Scenario 1: Gekoppeld WKO-systeem

Figuur 9: Impressie van het een enkel bronnet met 1 warmte put en 1 koude put Figuur 8: Impressie van een gekoppeld bronnet systeem voor centrum Ermelo

In het beoogde gebied resulteert dit in: • Een transportnet van ca. 1640 meter • Een distributienetwerk van ca. 5723 meter lengte in totaal; • Aansluitleidingen van ca. 2737 meter lengte in totaal (gemiddeld 7 meter per aangesloten gebouw). • 6 warmte/koude doubletten (aanname bron capaciteit 50 m3/uur, mogelijk ruimtegebrek ondergrond kan problematisch zijn) • Individuele warmtepompen per aansluiting (scenario 1.1) • Individuele warmtepompen per helft aansluitingen en een centrale warmtepomp voor ander helft aansluitingen (scenario 1.2) • Regeneratie d.m.v. restwarmte uit koelprocessen en zonthermie

In het beoogde gebied resulteert dit in: • Geen transportnet benodigd in dit scenario • Een distributienetwerk van ca. 50 meter lengte in totaal (koppelen van twee gebouwen); • Aansluitleidingen van ca. 200 meter lengte in totaal (aansluitnet in gebouwen). • 1 warmte/koude doubletten (aanname bron capaciteit 50 m3/uur, ruimtegebrek ondergrond kan problematisch zijn) • Individuele warmtepomp per aansluiting • Regeneratie d.m.v. restwarmte uit koelprocessen en zonthermie

10

5

Tabel 9 Toelichting op de CO2-reductie

Business case

De tot dusver opgedane inzichten tonen aan dat de toepassing van een klein WKOsysteem op basis van het centrum van Ermelo vanuit technisch oogpunt kansen biedt. In dit hoofdstuk wordt de business case van dit systeem verder uitgewerkt en geven we antwoord op de deelvragen 3 (duurzaamheid), 4 en 5 (financiële analyse). Hiervoor is het realiseren van 1 gekoppeld WKO-net (scenario 1) vergeleken met het ontwikkelen van een klein WKO-cluster (scenario 2). De gebruikte berekeningen zijn een vereenvoudigde weergave van de werkelijkheid. Dit kan resulteren in foutieve interpretatie van de resultaten. In bijlage 1 staan de aannames, gebruikte rekenregels en voorstellen om de nauwkeurigheid van de Quickscan verder te detailleren.

Warmteoplossing Toelichting CO2-reductie All-electric bronnet met WKO’s

Voornamelijk afhankelijk van de stroombron. Berekening is nu op basis van de te verwachten elektriciteitsmix in 2030 (PBL KEV 2019).

Figuur 10 geeft de CO2-reductie van de beoogde oplossingen ten opzichte van een gasgestookte-cv. Hieruit blijkt dat zowel het WKO bronnet en een WKO-cluster tot een significante CO2-emissie reductie kunnen leiden.

Voor het verhogen van de temperatuur naar een gewenste temperatuur per woning is een warmtepomp meegenomen in het systeem. Een warmtepomp werkt op elektriciteit. De hoeveelheid benodigde externe energie per scenario is weergegeven in Figuur 11. Het scenario ‘Cluster WKO lokaal MT/HT’ heeft een veel kleiner aantal aansluitingen wat ook zorgt voor een lagere elektriciteitsvraag. Een extra elektriciteitsvraag resulteert ook in een extra ‘opgave’ voor de opwek van duurzame elektriciteit en in een enkel geval in een verzwaring van het elektriciteitsnet. Er zijn in de businesscase geen kosten voor de verzwaring van het elektriciteitsnet meegenomen. Op basis van deze eerste inzichten zou de lokale netbeheerder gevraagd kunnen worden wat er nodig is om te voldoen aan de extra elektra-vraag.

CO2 reductie (obv 2030 elektra mix)

Electriciteitsvraag in MWh/Jaar

5.1

Duurzaamheid (CO2- reductie)

100%

4500

90% 80%

4000

70%

3500

60%

3000

50%

2500

40%

2000

30%

1500

20%

1000

10%

500

WKO Bronnet & Lokaal MT/HT

WKO Bronnet & gedeeltelijk centraal MT/HT

Figuur 10: geschatte CO2-reductie (o.b.v. 2030 elektra-mix (PBL))

Cluster WKO lokaal MT/HT

WKO Bronnet & Lokaal WKO Bronnet & Cluster WKO lokaal MT/HT MT/HT gedeeltelijk centraal MT/HT Figuur 11: Geschatte extra elektriciteitsvraag

11 5.2

Financiële analyse beoogde systeem

Een warmtenet wordt gekenmerkt door een flinke investering ‘aan de voorkant’, aangezien er eerst een infrastructuur moet worden aangelegd. Dit betekent een flinke kostenpost voordat er ook maar 1GJ aan warmte verkocht is, gevolgd door een langjarige betrekkelijk stabiele kasstroom. Dit maakt het systeem verlieslatend in de eerste jaren van exploitatie. Alle kosten zijn berekend voor een concessieperiode van 30 jaar. Toelichting op de meegenomen kosten De kosten voor dit systeem bestaan uit: • Kapitaalsinvestering (CAPEX) • Afschrijvingskosten • Financieringskosten • Operationele kosten (OPEX) De kapitaalsinvestering in de bron bestaat met name uit de investering in civiele werken, pompen, thermische panelen en warmtepompen. Hierin kan de tweedeling gemaakt worden voor kosten voor de bron en investeringen in het warmtenetwerk. Hierbij moet rekening worden gehouden met technische en ruimtelijke risico’s. De gemeente kan een bijdrage leveren aan de investering middels een investeringssubsidie. Hierdoor heeft de eigenaar ook nog eens lagere afschrijvingen en lagere financieringskosten. Voor deze studie is de aanname gedaan dat er gebruik wordt gemaakt van de RVOsubsidieregeling (SDE ++), en een ISDE voor de individuele warmtepompen. Er zijn geen aanvullende investeringssubsidies of aansluitbijdrages meegenomen.

Financieringskosten (rentes) spelen bij dit systeem ook een belangrijke rol. De financieringskosten kunnen lager uitpakken dan is aangenomen voor deze studie als de gemeente garant staat en daarmee het risico minimaliseert. De operationele kosten zijn meegenomen in de OPEX en bestaan met name uit beheer, onderhoudskosten (preventief en correctief onderhoud, monitoring, administratie) en de elektriciteitskosten van het gebruik van de warmtepompen en reguliere pompen en de inkoop van externe warmte (ziekenhuis). De aannames die zijn gedaan voor het bepalen van de kosten zijn terug te vinden in bijlage 1 en 3. Toelichting op de meegenomen opbrengsten De opbrengsten bestaan uit twee soorten inkomsten: • Afname van de warmte • Subsidies en fiscale stimuleringsregelingen

De opbrengsten uit de afname van de warmte door de gebruikers is afhankelijk van het aantal aansluitingen (binnen de scope), de energieprijzen(/belastingen) en het energieverbruik per aansluiting. De mate waarin voldoende warmte wordt verkocht is een belangrijke succesfactor. Hoe hoger de warmtevraag, hoe meer inkomsten. Hier worden vooraf aannames over gedaan die in de praktijk anders kunnen uitpakken. Zo is van tevoren niet geheel zeker hoeveel gebouweigenaren een aansluiting willen hebben (ook wel het vollooprisico genoemd) en hoeveel energie ze in de toekomst zullen afnemen (ook wel het afnamerisico genoemd). Het risico op een te lage warmtevraag en afnemingszekerheid beoordelen wij, voor scenario 1 als aanzienlijk en voor scenario 2 als laag. Dit gezien het grote aandeel woningen in scenario 1, en het kleine aantal (nieuwbouw)woningen in scenario 2. Omdat de huizen in scenario 2 al goed geïsoleerd zijn, kan worden verwacht dat de warmtevraag de komende jaren stabiel blijft. Alhoewel hier voor deze studie geen rekening mee is gehouden, kan de gemeente hier ook een rol in spelen met een exploitatiesubsidie. Bij een exploitatiesubsidie neemt de gemeente een deel van het exploitatierisico over. Afgesproken wordt dan dat exploitatietekorten door achterblijvende vraag gedeeltelijk worden gecompenseerd.

Niet zelden hebben nieuwe warmteoplossingen een onrendabele top die overheden kunnen compenseren met verschillende soorten subsidies en fiscale voordelen. Dit wordt dan gezien ‘als de prijs van het beleid’ richting een duurzamere samenleving. Hier zal de gemeente zelf een afweging in moeten maken. Kostenresultaten en toelichting De kosten van de scenario’s staan in Tabel 10. In feite is het installeren van warmtepompen door bewoners per huis geen businesscase. De huiseigenaar is de bronexploitant en tevens warmte-afnemer.

12 Tabel 10: Kostenoverzicht Scenario 1.1: WKO bronnet lokaal MT/HT

Scenario 1.2: WKO bronnet gedeeltelijk centraal MT/HT

Scenario 2: Cluster WKO bronnet lokaal MT/HT

DEVEX

€ 3.049.878

€ 2.692.648

€ 121.184

CAPEX - Woning

€ 13.121.878

€ 13.121.878

€ 361.842

CAPEX - Bron

€ 9.765.000

€ 6.765.000

€ 815.000

CAPEX - Net

€ 7.911.900

€ 7.339.600

€ 85.000

Kostprijs warmte (LCOH) excl. belasting en subsidie

€ 49,07

€ 41,75

€ 10,44

Kostprijs warmte (LCOH) incl. Belasting en subsidie

€ 59,45

€ 48,42

€ 15,93

Tekort businesscase na 30 jaar (incl. 6,75% projectwinst)

€ 26.236.825

€ 18.575.088

€ -325.001

DEVEX en CAPEX De investeringen voor een warmtenet en de ontwikkelkosten (DEVEX) daarvoor verschillen niet veel voor beide collectieve scenario’s. Bij scenario 2 is geen collectief warmtenet nodig. De investering op woningniveau (CAPEX-woning) wordt met name bepaald door de investeringen die op- of aan de woning moeten worden gedaan in de scenario’s. Voor de collectieve opties is dit een warmtewisselaar plaatsen en de gasaansluiting verwijderen. Voor de all-electric referentie zijn ook het installeren van een LT-afgifte systeem en het na-isoleren van de koopwoningen meegenomen. Aanname is dat de huurwoningen voldoende geïsoleerd zijn. Deze isolatiekostenpost heeft geen grote invloed op de algehele berekening, aangezien veel woningen binnen de scope al goed geïsoleerd zijn. Voor een individuele woningeigenaar kan dit echter een grote investering zijn. De broninvestering (CAPEX-bron) komt in het geval van individuele warmtepompen vaak voor rekening van de woningeigenaar, en zou daarmee ook onder de CAPEX-woning gerekend kunnen worden. OPEX De operationele verschillen tussen de scenario’s. Dit is vooral afhankelijk van de hoeveelheid stroom die wordt gebruikt door de warmtepompen als onderdeel van het WKO-systeem. Gezien de gestaffelde stroomprijzen levert een hoger verbruik voor een centrale warmtepomp i.c.m.

met WKO-systeem een aanzienlijk voordeel op voor een centraal opgestelde warmtepomp. Een individueel opgestelde warmtepomp heeft dit

voordeel niet. Dit wordt versterkt door belastingen en subsidies die ook afhankelijk zijn van de hoeveelheid stroom die verbruikt wordt. Kostprijs koude De variabele levering van koude is doorgaans gratis. Voor de levering van koude wordt wel het vastrecht verhoogd. Dit komt terug in de jaarlijkse gebruikerskosten. Kostprijs warmte (per GJ) De kostprijs voor de warmte is een van de parameters waarop de scenario’s het beste met elkaar te vergelijken zijn. Hier valt meteen op dat de belastingen en subsidies in belangrijke mate dit getal bepalen. Zoals eerder genoemd komt dit door de staffelprijzen van elektriciteit, maar ook door de subsidies. Een keuze voor het beste systeem op basis van het verschil tussen de kostprijs inclusief of exclusief subsidie en belastingen kan anders verwoord worden als: “Kiezen we voor de optie die het goedkoopste is voor de bewoners op dit moment (LCOH incl. Belasting), of kiezen we voor de optie die maatschappelijk gezien het voordeligste is (LCOH zonder belasting)?” In het geval van de LCOH zonder belastingen liggen de prijzen erg dicht bij elkaar. Gezien de onzekerheid blijkt dat niet een van de oplossingen - vanuit financieel perspectief - de voorkeur heeft. Bij scenario 1.2 ligt de LCOH-prijs per GJ lager doordat een groot deel van de warmtepompelektriciteit centraal wordt gebruikt waarbij grotendeels geen energiebelasting wordt betaald.

Mocht er toch aanzienlijke netverzwaring nodig zijn, dan kan dit ook aanzienlijke impact hebben op de businesscase. Ook de totale gebruikerskosten liggen voor de verschillende systemen dichtbij elkaar zoals in de volgende paragraaf wordt toegelicht. Kostprijs warmte (eindgebruiker) Binnen de LCOH per GJ worden de vaste (jaarlijkse) lasten niet meegenomen. Bij de eindgebruiker worden jaarlijks ook het vastrecht, meettarief en de huur van een afleverset in rekening gebracht. Figuur 12 geeft de jaarlijkse gebruikerskosten (exclusief 21% btw) weer. De gebruikerskosten zijn gebaseerd op een gemiddelde warmtevraag per huis. In de praktijk zullen grootverbruikers relatief meer gebruiken en goed geïsoleerde huizen relatief minder. Op basis van de jaarlijkse gebruikerskosten valt binnen de gevoeligheid (minimaal en maximaal scenario) van deze het scenario ‘klein cluster WKO lokaal MT/HT’ als voorkeursoptie aan te wijzen.

13 In Tabel 12 volgt staat beknopte lijst met (mogelijke) belanghebbenden die van belang zijn bij een verdere realisatie de plannen. Dit is een indicatie. Het daadwerkelijke model met bijbehorende belanghebbenden zal bij een vervolg samen met de belanghebbenden vormgegeven moeten worden.

Gebruikerskosten (ex. BTW) 4000,0 3000,0 2000,0

Tabel 12: Een eerste verkenning van mogelijke belanghebbenden

1000,0 WKO Bronnet & Lokaal MT/HT

WKO Bronnet & gedeeltelijk centraal MT/HT

Minimaal scenario

Cluster WKO lokaal MT/HT

Organisatie van het collectieve-systeem

Er zijn vier essentiële rollen in de warmteketen: de producent, de netwerkbeheerder(s), de leverancier en de afnemer(s). De rollen kunnen door verschillende partijen worden uitgevoerd, maar ook door een of meer partijen die meerdere van de rollen op zich nemen. De organisatie wordt sterk bepaald door het type project. In Tabel 11 schetsen we de organisatiemodellen en geven kort aan welk model geschikt lijkt. Tabel 11: Een eerste verkenning van het benodigde organisatiemodel Organisatiemodel

Kenmerken

Separate producent, transporteur en leverancier (één partij eindverantwoordelijk voor hele keten)

Elk deel van de keten moet afzonderlijk haalbaar zijn en heeft eigen business case.

Productie en levering geïntegreerd Leverancier heeft ook grip op separate transporteur (één partij productie. eindverantwoordelijk voor hele keten)

Integrale warmteketen

Kenmerken/taak/rol

Ministeries (EZK/BZK)

Beleid uit Klimaatwet en -Akkoord realiseren Aan beleid voldoen

Provincie

Vergunningverleningen, toezichthouder

Gemeente

Trekker van het project, eigenaar/beheerder Aan beleid voldoen grond

Netbeheerder

Gasaansluiting en netcapaciteit

Zekerheid levering. Inpassen infrastructuur

Energie-afnemers (gebouweigenaren)

Energie-afnemer (klant)

Comfortabel huis; betaalbare energierekening

Belangenorganisaties (bijv. natuurorganisaties)

Bescherming specifieke belangen

Belangen behartigen

Adviseurs

Adviseren op techniek, organisatie etc.

Ondersteunen

Maximaal scenario

Figuur 12: Jaarlijkse gebruikerskosten (excl. btw), inclusief gevoeligheidsanalyse. (Minimaal en maximaal scenario)

5.3

Belanghebbende

Groot risico voor één partij. Denkbaar bij nieuw aan te leggen systeem.

Past bij business case?

Toezicht houden, aan beleid voldoen. Grondwater beschermen

Oprichting van een energy service company (ESCO) kan organisatorisch een oplossing bieden voor realisatie van een (klein) collectief warmtesysteem. Een ESCO heeft de volgende voordelen: •

Lijkt tot de mogelijkheden te behoren

• • • •

Het zou wenselijk kunnen zijn om als overheid monopolie op het net te houden Eén partij moet opstaan om het grote risico te dragen. Dit moet een bedrijf zijn met warmte-licentie. Of er moet uitzondering gevraagd worden bij de ACM.

Belang bij de business case

5.4

ESCo's hebben kennis van installaties, men hoeft dus niet zelf in technische kennis te investeren; ESCo's kunnen de financiering van de aanleg van een installatie op zich nemen; Een ESCo kan in aanmerking komen voor subsidies en fiscale regelingen; ESCo's kunnen een totaal ontzorgingsconcept aanbieden; De investering kan worden verrekend met de maandelijkse utiliteitsrekening. Organisatorische risico’s

De organisatie van een collectief warmtesysteem levert de nodige risico’s op. Zo zijn er lange termijncontracten nodig. Risico hierbij is dat partijen zich niet zo lang willen committeren of zich terugtrekken. Ook kan het uitdagend zijn om productiepartijen en afnemers te laten committeren aan dezelfde prijzen, indexatie etc. Hierbij moet ook

14 rekening worden gehouden met de wetgeving die de komende jaren zal wijzigen, zoals de warmtewet 2.0. De slaagkans van een dergelijk complex project hangt af van de welwillendheid van de deelnemende partijen. Hiermee wordt bedoeld dat er vertrouwen moet zijn tussen de stakeholders, maar ook dat de juiste enthousiaste personen aan tafel zitten. De gemeente kan in het organisatieproces een faciliterende en sturende rol nemen. Indien veel partijen betrokken worden, is het ook aan te raden om een procesfacilitator met voldoende kennis en ervaring in te schakelen.

15

6

Conclusie, aandachtspunten en vervolgstappen

6.1

Conclusie

De in de introductie gestelde hoofdvraag kan (deels) negatief worden beantwoord: het collectieve warmtesysteem zoals dat onderzocht is voor centrum Ermelo is energetisch oninteressant. Het koppelen van WKO-bronnen brengt geen energetische voordelen. Het ontwikkelen van losstaande WKO-clusters is vanuit technisch oogpunt wel interessant. Dit systeem voldoet ook aan de duurzaamheidsvereisten. Belangrijkste conclusies zijn: • WKO-paren koppelen biedt geen (systeem)voordelen; • WKO-paren koppelen leidt tot onnodig hoge investeringen; • Het realiseren van ca. 4 kleine WKO clusters is wel kansrijk en verdient verder onderzoek; o Huidige WKO systemen kunnen hierbij ook als voorbeeld dienen.

•

•

•

6.2

Het landelijk beleid heeft ook invloed op de business case. Zo wordt een centrale warmtepomp momenteel goedkoper ‘gemaakt’ door SDE-subsidie. Met individuele oplossingen betaal je hogere energiebelasting vanwege het staffelsysteem voor elektriciteitsbelasting. Aandachtspunten

Deze quickscan geeft een eerste indicatie van de haalbaarheid van een collectief warmtenet op basis van een WKO bronnet. Veel van de in deze quickscan genoemde onzekerheden en risico’s zijn in het algemeen van toepassing op het implementeren van nieuwe collectieve warmtesystemen. Conclusies worden daarom uitgedrukt in termen als “relatief laag”, “kansrijk”, “haalbaar’, ’uitdagend’ etc. Door gebruik te maken van lokale kennis, expertkennis en andere specifieke lokale informatie is deze Quickscan wel een significante verdiepingsslag op de al bestaande algemene rekenmodellen. In dit vroegtijdige stadium geldt echter voor de berekeningen wel een grote onzekerheid.

Van een aantal aannames die in deze Quickscan zijn gedaan is bekend dat ze significante impact kunnen hebben op de business case. Op verkeerde aannames kan worden gemitigeerd door nader onderzoek te doen en vervolgstappen te nemen. Een overzicht van deze aannames staat in bijlage 1. Een paar concrete aandachtspunten zijn: • Het energieconcept maakt gebruik van restwarmte en zonthermie i.c.m. met WKO-bronnen: dit is een onconventioneel systeem. Het geeft risico’s m.b.t. tot de leveringszekerheid doordat het een technisch uitdagend systeem is. Elk scenario vergt een bepaalde organisatie. Mede daarom is een belangrijk Een systeem zonder WKO-bronnen maar met een centrale warmtebron heeft aandachtspunt hierbij wie de investeringen gaat doen. Moet de investering minder risico’s. grotendeels van de woningeigenaren en corporaties komen, van een • Beschikbaarheid van restwarmte uit koelprocessen is zeer afhankelijk van de warmteleverancier of van een externe partij? vestigingsplannen en draagvlak van de ondernemers. Kan, wil en mag (aanvraag ACM) de gemeente zelf een collectieve warmteoptie • Voor plaatsing van zon-thermische panelen is dakoppervlak benodigd dat realiseren? Dit kan voordeel opleveren voor de businesscase, omdat er geen of gehuurd/beschikbaar gesteld dient te worden door de vastgoedeigenaren. lagere winst voor een exploitant hoeft te worden gerekend.

• Het systeem zoals geschetst in scenario 1 is erg groot. Het modulair en Hoe staan de afnemers in de gemeente tegenover een warmteleverancier? Wat stapsgewijs opzetten van een aquathermie gevoed net kan tot de mogelijkheden is de bereidheid van overige relevante stakeholders als gemeente, waterschap behoren. en betrokken bedrijven? Een enthousiaste groep stakeholders voor een scenario • Misschien is voor de duurzame warmte-oplossing een zekere mate van kan de haalbaarheid positief beïnvloeden, maar ook zeer negatief als er geen netverzwaring nodig, als het huidige elektriciteitsnet een hogere vraag niet aan breed draagvlak lijkt te bestaan. kan. Dit moet verder onderzocht worden. De kosten voor deze mogelijke De gemeente zou met financiering kunnen sturen. Zo kan de gemeente een netverzwaring zijn niet meegenomen. rentevrije lening verstrekken voor aanschaf van een individuele warmtepomp of • De kosten voor kapitaal zijn van grote invloed. In deze studie is gerekend met het onrendabele deel van de businesscase van een collectieve oplossing 3% rente voor collectieve scenario’s en debt/equity 60%. Voor de individuele financieren. Hiervoor kan de gemeente ook een PAW-subsidie aanvraag doen aanpassing zal een andere verhouding logischer zijn (2% rente en debt/equity bij het Ministerie van Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties (BZK).

Aangezien twee van de voorgestelde scenario’s technisch gezien onaantrekkelijk zijn, is een vergelijking tussen de alternatieven niet goed mogelijk. Wel kunnen onderstaande algemene aandachtspunten worden meegenomen in de afweging tussen verschillende opties. Het afwegen van de kansen en risico’s is grotendeels (ook) een politieke kwestie. Een aantal belangrijke afwegingen en vragen die de gemeente hierbij in gedachte kan houden, zijn als volgt: •

•

16 100%). Mogelijk kan de gemeente en/of een investeringsfonds leningen tegen lagere kosten verstrekken. 6.3

participeren: co-creatie, actief input geven of vooral meeluisteren. Eerst moet de communicatie en participatie zich richten op de keuze voor een warmtesysteem, later ook op de uitvoering en realisatie van dit systeem.

Vervolgstappen

Voor de verdere ontwikkeling baseren wij ons advies op drie sporen: het technischeconomisch spoor, het organisatorische spoor en het sociaal-maatschappelijke spoor. Technisch-economisch: Deze quickscan kan waar nodig worden aangevuld en verdiept. In de quickscan ligt de focus op één techniek, maar het kan wenselijk zijn om een quickscan uit te werken voor meerdere technieken of scenario’s. Dat kan leiden tot een robuuster afwegingskader om uiteindelijk een beter afgewogen keuze te kunnen maken. In het geval er wordt overgegaan tot realisatie van een warmtesysteem, zal er telkens zowel een technische als een economische verdiepingsslag moeten plaatsvinden. Als alternatieve collectieve warmteoplossing kan gekeken worden naar een biomassaketel of ondiepe geothermie. Organisatorisch: Het is van belang na te gaan wie (intern en extern) mee kunnen en zouden moeten praten over het toekomstige warmtesysteem. Ook moet de rolverdeling tussen gemeente, andere (semi-)overheden, betrokken bedrijven en inwoners verduidelijkt worden. Hiervoor kan een plan van aanpak worden opgesteld. Ook een tijdige voorbereiding vanuit het college is wenselijk, zodat ze tijdig een besluit kan nemen over rolneming in collectieve warmtesystemen.

In dit plan zou ook een voorstel kunnen worden opgenomen over het meenemen/betrekken van de gemeenteraad en andere bestuurders van (semi-)overheden als het waterbedrijf, Provincie en het waterschap. Sociaal-maatschappelijk: Voor het vervolgtraject is het aan te raden om communicatieen participatieplan op te stellen. Hierin moet duidelijk worden waarom er met bepaalde wijken eerder wordt gestart dan in andere wijken (transitievisie). Samen met stakeholders wordt daarin bepaald hoe en op welk moment inwoners kunnen en willen

Dit resulteert in een samengevat stappenplan; 1. Opstellen communicatie- en participatieplan; voor, samen en met eigenaren en bewoners; 2. Starten van onderzoek naar alternatieven (waar nodig en gewenst voor het maken van een keuze); ▪ Andere technieken in een quickscan doorrekenen ▪ Ondiepe geothermie (zie quickscan Putten) en anders groengas, hybride of individueel ‘all electric’ oplossing zijn mogelijke opties binnen de gemeente 3. Politiek voorbereiden van besluit over rolneming in collectieve warmtenetten (let wel, WKO cluster is niet een algemeen collectief net); ▪ De randvoorwaarden opstellen over de organisatie of eigenaarschap van een collectief warmtesysteem (mits collectief net tot de mogelijkheden behoort) ▪ Een voorstel maken over de rol van de gemeente voor collectief warmtesysteem 4. Samen met de politiek en stakeholders uitgangspunten (‘keuze-kader’) formuleren en een scenario kiezen 5. Plan maken voor de realisatie en exploitatie, bijvoorbeeld via concessieverlening; 6. Opstellen uitvoeringsplan; 7. Realisatie – de aanleg van het warmtesysteem; 8. Gebruik en exploitatie – o.a. monitoren hoe het systeem functioneert.

2

Bijlage 1: voorwaarden en aannames waaronder deze studie is uitgevoerd Deze quickscan is gebaseerd op desk-research en informatie die is aangeleverd door de gemeente Ermelo. Het betreft een momentopname en heeft een beperkt detailniveau. Deze bijlage omschrijft de belangrijkste uitgangspunten van deze studie die de resultaten significant kunnen beïnvloeden. Dit geeft een beeld van de belangrijkste parameters, die in een vervolg gedetailleerder uitgewerkt kunnen worden. Naast het verder verdiepen van het beoogde systeem, is ook aan te raden om de haalbaarheid van andere alternatieven (warmteoplossingen) te onderzoeken en te vergelijken met het beoogde systeem. Het steeds gedetailleerder uitwerken van enkele strategieën is in lijn met de handreiking lokale analyse van het expertise centrum warmte (ECW). Ook de rekenmethodes zijn overeenkomstig met de templates van het ECW, maar gedetailleerder en specifieker uitgevoerd. Er zijn veel kengetallen en datasets gemoeid met de technisch-economische analyse in de quickscan. We verdelen deze data in drie categorieën op basis van de impact op de resultaten van de analyse en de mate waarin de generieke data passen bij de lokale situatie (zie figuur 10). Enkele concrete getallen staan in bijlage 4.

• Te verrijken data (zie figuur 13- linksboven): data die grote impact hebben op de resultaten én waar op landelijk niveau weinig informatie over beschikbaar is. • Optioneel te verrijken data (zie figuur 13 – linksonder): data die of een kleine impact hebben op de resultaten van de analyse, of al van redelijke kwaliteit zijn, kunnen worden verrijkt. Maar dit heeft geen prioriteit. Als er reden is om aan te nemen dat de lokale situatie sterk afwijkt van het gebruikte uitgangspunt kan verrijken van dit datatype een verbetering van de resultaten opleveren. • Landelijk gevalideerde data (zie figuur 13 – rechtsboven): data die zijn afgestemd met verschillende stakeholders en geen verrijking behoeven. • Rekenregels (zie figuur 13 – rechtsonder): er zijn enkele rekenregels en definities vastgesteld waar bij analyses rekening mee gehouden moet worden.

Figuur 13: Overzicht gebruikte data en bronnen

Bijlage 2: Gevoeligheid De businesscase omvat nog veel onzekerheden. Om de invloed van (een deel) van de onzekerheden op de businesscase te bepalen doen we een gevoeligheidsanalyse. In deze gevoeligheidsanalyse zijn standaard opgenomen: • • • •

Synergie in de aanleg van het net (20% goedkoper). Bijvoorbeeld omdat het net tegelijkertijd met andere werkzaamheden kan worden gelegd of omdat de kosten meevallen. Hogere energiekosten (30% hoger). Bijvoorbeeld door fluctuatie in stroom- en gasprijzen. Minder warmte afzet (30% lager). Bijvoorbeeld door lagere volloop of betere isolatie van woningen. Hieraan valt ook af te leiden wat een eventueel hogere warmtevraag doet. Goedkopere warmtepompen (30% lager). Bijvoorbeeld door innovatie.

Gevoeligheid gebruikerskosten 4000,0 3500,0 3000,0 2500,0 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 Base Case 100%

Synergie net Energie Minder aanleg (-20%) kosten (+30%) warmte afzet (-30%)

WKO Bronnet & Lokaal MT/HT

Warmtenet (+30%)

Laag volloop percentage (60%)

Extra wisselaar

WKO Bronnet & gedeeltelijk centraal MT/HT

Cluster WKO lokaal MT/HT Figuur 15: Gevoeligheidsanalyse op de gemiddelde jaarlijkse gebruikerskosten

Bijlage 3: Tabellen met gebruikte getallen In de tabellen hieronder staan enkele van de gebruikte kentallen (CBS, PBL, SDE++, RHDHV).

Investering Bronnen HT Warmtepomp Opslag Open WKO-bronnen Bronnen LT/Regeneratie Aquathermie Warmtenet

Schalingsfactor

Referentie vermogen

Herinvestering

Kosten verwijdering

EUR/MW

X

MW

EUR/MW

EUR/MW

€ 500.000

1,00

0,50

€ 300.000

€0

EUR/#

X

#

EUR/#

EUR/#

€ 300.000

1,00

1,00

€0

€ 50.000

EUR/MW

X

MW

EUR/MW

EUR/MW

€ 214.286

1,00

0,82

€0

€0

EUR/M Transportnet

€ 1.500/m

Distributienet

€ 600/m

Aansluitleidingen

€ 300/m

Opex vaste kosten

2%

% van CAPEX

Verzekeringen

0%

% van CAPEX

Beheerkosten

7%

% van Rev

Communicatie

2%

% van Rev

Onderhoud en beheer

Energie inkoop Inkoopprijs elektra

€ 0,05 EUR/kWh

Inkoopprijs gas

€ 0,25 EUR/m3

SDE

TEO

€ 0,0900

Basis bedrag

Correctie bedrag

Maximale vollasturen

€ 0,0350

3.500,00

15,00

Aantal subsidie jaren

Winterswijk Quickscan van de aquathermie potentie voor een collectief verwarmingssysteem in de gemeente Winterswijk

Inhoudsopgave

1

Introductie

1

1.1

Doel van deze Quickscan

1

1.2

Betrokken partijen

1

1.3

Samenvatting/conclusie

1

2

Warmtevraag van het beoogde gebied

3

2.1

Afbakening van het gebied

3

2.2

Kenmerken van het gebied

3

2.3

Warmte- en koudevraag

3

3

Schets van het warmtesysteem

5

3.1

Aquathermie in het kort

5

3.2

Richtlijnen voor aquathermie

5

3.3

Bronpotentie - RWZI

5

3.4

Warmte- koude opslag (WKO)

6

3.5

Bronpotentie - Pieklast

6

3.6

Totale bronvermogen

6

3.7

Eerste ruimtelijke schets

7

4

Business case

8

4.1

Duurzaamheids-impact

8

4.2

Financiële analyse – toelichting kosten & opbrengsten

8

4.3

Financiële analyse - kostenresultaten

10

4.4

Organisatie van het collectieve warmte-systeem

10

5

Conclusie, aandachtspunten en vervolgstappen

11

5.1

Conclusie

11

5.2

Aandachtspunten en overwegingen voor nader onderzoek

11

5.3

Vervolgstappen

12

A1 Bijlage 1: Voorwaarden en aannames waaronder deze studie is uitgevoerd

2

A2

Bijlage 2: Gevoeligheid

2

A3

Bijlage 3: Tabellen met gebruikte getallen

2

Disclaimer: Aan deze QuickScan kunnen geen rechten worden ontleend. RHDHV aanvaardt geen aansprakelijkheid als gevolg van beslissingen of schade als gevolg van eventuele onjuistheden of verkeerde interpretatie van dit rapport. Dit rapport geeft een eerste indruk en is louter bedoeld om de discussie aan te scherpen. De gebruikte berekeningen zijn een vereenvoudigde weergave van de werkelijkheid. Dit kan resulteren in foutieve interpretatie van de resultaten. In bijlage 1 staan voorstellen om de nauwkeurigheid van de QuickScan verder te detailleren richting een ‘bankable businessmodel’. Datum: 15-01-2021

Opgesteld door: Margit Heine

1 Om dit inzichtelijk te maken geven we antwoord op de volgende deelvragen: 1. Wat is de warmtevraag van het beoogde gebied? 2. Kan het beoogde systeem in de warmtebehoefte voorzien? Samen met bewoners, bedrijven en gemeenten staat de provincie Gelderland voor de 3. Wat is de verwachte CO2-reductie van het systeem? uitdaging om de gebouwde omgeving te verduurzamen en uiteindelijk alle gebouwen los 4. Wat zijn globaal de benodigde ontwikkelings-, investerings- en operationele te koppelen van het aardgas. Hiervoor zijn duurzame warmtebronnen, technologieën en initiatieven nodig, die bovendien financieel aantrekkelijk zijn en op breed draagvlak kosten? 5. Wat is de verwachte terugverdientijd van dit systeem? kunnen rekenen. Royal HaskoningDHV is door de provincie gevraagd om in het versnellen van de regionale energietransitie te ondersteunen. Dat doen wij door lokale 1.2 Betrokken partijen stakeholders inzicht te geven in de haalbaarheid van duurzame warmtebronnen.

1

Introductie

Als onderdeel van dit versnellingstraject zijn er door Royal HaskoningDHV twintig Quickscans naar de haalbaarheid van duurzame warmtebronnen uitgevoerd binnen de provincie Gelderland. Een van de Quickscans richt zich op de haalbaarheid van een collectieve warmteoplossing in Winterswijk. Deze Quickscan geeft betrokken partijen inzicht in de inpassing van een collectieve warmteoplossing en een doorkijk naar de eventueel in de toekomst te nemen vervolgstappen. Er zijn drie scenario’s onderzocht: 1. Scenario “totaal”: Collectieve warmteoplossing, waarin alle gebouwen op een warmtenet aangesloten worden, met als warmtebron thermische energie uit afvalwater (TEA), in combinatie met een warmtepomp, een warmte- koude opslag (WKO) en een gasketel voor de pieklast. 2. Scenario “zonder WKO”: Collectieve warmteoplossing, waarin alle gebouwen op een warmtenet aangesloten worden, met als warmtebron thermische energie uit afvalwater (TEA), in combinatie met een warmtepomp en een gasketel voor de pieklast. 3. Scenario “zonder ziekenhuis & WKO”: Collectieve warmteoplossing, waarin alle gebouwen behalve het ziekenhuis op een warmtenet aangesloten worden met als warmtebron thermische energie uit afvalwater (TEA), in combinatie met een warmtepomp en een gasketel voor de pieklast. 1.1

Doel van deze Quickscan

Het doel van deze Quickscan is aantonen of de in deze studie aangegeven scope kansrijk is voor nader onderzoek. “Is het realiseren van een collectief systeem met warmtelevering uit de rioolwaterzuiveringsinstallatie kansrijk en heeft verder onderzoek nut?”

Voor dit onderzoek zijn meerdere partijen betrokken, waarbij de gemeente Winterswijk als eerste aanspreekpunt fungeerde;     

Gemeente Winterswijk Provincie Gelderland Zwembad Jaspers Ziekenhuis SKB Waterschap WRIJ

Het ziekenhuis en zwembad hebben gegevens met betrekking tot hun energieverbruik gedeeld, om zo tot een realistisch beeld te komen van de benodigde warmtevraag. Het Waterschap heeft de kenmerken gedeeld van de rioolzuivering (warmtebron). Er is overwogen om ook het Fletcher Hotel Frerikshof te betrekken, maar aangezien zij niet bereid waren om energiegegevens te delen, is deze buiten beschouwing gelaten. Met woningcorporatie De Woonplaats is voor dit onderzoek nog geen contact gezocht, maar dit is wel een logische partij om te betrekken bij een eventueel vervolg. Alhoewel er voor deze specifieke warmteoplossing nog geen actieve samenwerking is opgezet, zijn deze partijen wel de potentiële deelnemers van een projectgroep die verder zou kunnen werken aan deze warmteoplossing. 1.3

Samenvatting/conclusie

Wanneer we naar de uitkomsten van de deelvragen kijken zien we dat het nader onderzoeken van de potentie waarschijnlijk zinvol is:  De warmtevraag is groter dan de potentie van de rioolwaterzuivering. Dankzij de inzet van een gasketel en eventueel een WKO zijn de scenario’s technisch gezien wel haalbaar.  Alle scenario’s resulteren in een CO2-reductie. De CO2-reductie van het scenario zonder het ziekenhuis is het grootst, omdat het aandeel/gebruik van aardgas daar het laagst is. Scenario 2 heeft de minste CO2-uitstoot reductie. De reductie

2



zou nog groter kunnen worden bij toekomstig gebruik van groen gas en/of groene stroom. Scenario 1 en 2 hebben een beperkt negatieve netto contante waarde over 30 jaar. Scenario 1 is economisch gezien het meest aantrekkelijk, gezien de restwarmte van de RWZI daar het meest optimaal benut wordt, en daarmee ook de meest subsidie binnen komt. Scenario 3 is economisch gezien het minst aantrekkelijk.

Aandachtspunten en overwegingen voor nader onderzoek  Er moet goed overwogen worden of het zinvol is om het ziekenhuis aan te sluiten op het collectieve net. Vanuit financieel oogpunt is het aantrekkelijk. Als we zo veel mogelijk duurzame energie willen in zetten in de wijk (en zo min mogelijk gasverbruik), zou een scenario zonder het ziekenhuis weer logisch zijn. Daarnaast is er ook nog de optie voor een middenweg, waarbij het ziekenhuis voor een deel van de warmtevraag aangesloten wordt.  De kosten voor de aanleg van het warmtenet zijn hoog. In de huidige schets is aangenomen dat de buizen grotendeels door de straat lopen (en bijv. niet door tuinen en perkjes), wat niet altijd de kortste route betreft. De efficiency van het transportnet en distributienet heeft grote invloed op de business case en een optimalisatie kan voor een positievere financiële uitkomst zorgen.  Voor het beoogde systeem is een warmtepomp nodig om de warmte van de bron op te waarderen tot een hogere temperatuur. In deze studie is ervoor gekozen om dit middels twee collectieve warmtepompen te doen. Deze optie lijkt momenteel de beste keuze vanwege meerdere voordelen, maar dit is niet de enige optie. Zo zou er ook gekozen kunnen worden voor een individuele warmtepomp per huishouden. De precieze voor- en nadelen van deze twee opties zouden verder onderzocht kunnen worden.

 Er is voor nu geen rekening gehouden met deelname van Fletscher Hotel Frerikshof. Indien het hotel in een later stadium alsnog interesse heeft om deel te nemen aan het collectieve warmtenet zal dit een gunstig effect hebben op de business case, maar is er ook meer gasverbruik nodig in de winter.  In de business case is Rijkssubsidie meegenomen. Of dit in de praktijk ook verkregen kan worden is op dit moment nog niet zeker/bekend.

3

2

Warmtevraag van het beoogde gebied

2.2

Kenmerken van het gebied

Het grootste gedeelte van deze gebouwen betreft woningen, met daarnaast enkele utiliteitsgebouwen (o.a. het Graafschap College, evenementenlocatie de Harmonie, het kantoor van woningcorporatie de Woonplaats) of combinaties van woningen en bedrijven. Aan het Frerikshof zit een relatief groot warmtecluster, dankzij een groot appartementencomplex en Fletcher Hotel Frerikshof. Aangezien het hotel niet bereid was om energiegegevens te delen, is deze buiten beschouwing gelaten om de 2.1 Afbakening van het gebied onzekerheid van de uitkomsten van deze studie te verkleinen. Er dus geen rekening In Figuur 1 staat de schematische afbakening van het gebied waarbinnen de Quickscan gehouden met de warmtevraag van dit gebouw voor het collectieve systeem. Het is uitgevoerd. Het onderzoeksgebied is in overleg met de gemeente bepaald en betreft appartementencomplex op deze locatie is wel meegenomen in de scope. de buurt de Pas, een deel van Zuilenes. Ziekenhuis SKB en zwembad Jaspers. Het gaat in totaal om 1174 gebouwen (de donkergrijs gearceerde gebouwen in Figuur 1). De De bouwstatus (energielabels) van de gebouwen is weergegeven in Figuur 2. Hieruit rioolwaterzuivering (RWZI) ligt ten noorden van deze buurten. blijkt dat er voor deze wijken nog een flinke isolatieopgave ligt. Het lijkt daarom niet haalbaar om in deze wijken over te stappen op een collectief warmtenet op lage temperatuur.

Dit hoofdstuk omschrijft het gebied waarvoor de Quickscan is uitgevoerd en de bijbehorende warmtevraag. Hiermee geven we antwoord op de eerste deelvraag en ontstaat een goed beeld van de warmte die het systeem in deze businesscase moet kunnen leveren (deelvraag 2).

RWZI

Energielabels in het beoogde gebied Geen label

zwembad

Energielabel G Energielabel F Energielabel E Energielabel D

ziekenhuis

Energielabel C De Pas

Energielabel B Energielabel A 0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

Figuur 2 Verdeling van de energielabels in het onderzochte gebied

Zuilenes

2.3 Figuur 1 Onderzoeksgebied - gemeente Winterswijk

Warmte- en koudevraag

Om de haalbaarheid van de warmteoplossing te onderzoeken is de toekomstig verwachte warmtevraag en koudevraag in kaart gebracht (na geplande renovaties/ isolatie). Een samenvatting van de energiebehoefte is weergegeven in Tabel 1.

4 Energievraag woningen De warmtevraag van de woningen is berekend met het Smart Energy Transition Platform (SETuP), het dataportaal van Royal HaskoningDHV. Deze berekende warmtevraag is gemodelleerd en ter controle vergeleken met het gasverbruik van 2018. Uit de vergelijking blijkt dat de model-data voor de kern van de gemeente Winterswijk goed overeenkomen met het gemeten gasverbruik in 2018 (een afwijking van <10%). De gebruikte data kunnen daarom als representatief worden beschouwd. We gaan ervan uit dat in de komende jaren in een deel van de woningen extra isolatie wordt aangebracht, met name in de slecht geïsoleerde woningen, waardoor de temperatuur van het warmtenet (bij levering aan huis) 70 graden kan zijn. Het is verstandig om de woningen aan te passen tot (minimaal) energielabel C. De kosten voor deze isolerende maatregelen zijn niet meegenomen in de business case. Middels deze aanpassingen daalt ook de totale warmtevraag. Voor de toekomstige warmtevraag is uitgegaan van een gemiddelde besparing van 10% voor alle woningen. Deze besparing is voorzichtig ingeschat, aangezien:  alleen in een deel van de woningen isolatiemaatregelen zullen worden toegepast;  in de praktijk blijkt dat zelfs na het toepassen van meerdere isolatiemaatregelen de warmtevraag beperkt afneemt, onder andere door de invloed van (minder zuinig) gedrag.

Zo kan worden aangenomen dat voor tussenwoningen, een aanpassing van energielabel G naar label B of van energielabel E naar label A, een besparing van ongeveer 15% oplevert (voor meer informatie, zie Energieverbruik van particuliere huishoudens - CBS, 2018). In bijlage 2 is weergegeven wat de veranderingen voor de business case zullen zijn indien er meer energie bespaard wordt. Energievraag ziekenhuis De warmtevraag van het ziekenhuis is ongeveer 39.000 GJ per jaar. Momenteel wordt in deze warmtevraag voorzien middels gasverbranding (in een WKK en gasketels), oftewel met hoge temperatuur warmte. De warmtevraag is in de zomer lager dan in de winter.

warmtevraag ook nog iets afnemen. Hiervoor is een besparing van 10% aangenomen. De kosten voor deze maatregelen zijn niet meegenomen in de business case. De verwachting is dat de koudevraag niet significant zal afnemen in de toekomst, daarom is deze voor de toekomst gelijk gehouden. Indien de koudevraag in de toekomst groter wordt en er seizoensopslag aanwezig is, zal dit een positief effect hebben, aangezien er dan meer warmte gegenereerd wordt voor de winter (en die extra warmte goed benut kan worden).

Huidige energievraag ziekenhuis SKB [GJ] 5000 4000 3000 2000 1000 0 jan

feb

mrt

apr

mei

jun

koude

jul

aug

sep

okt

nov

dec

warmte

Figuur 3 Huidige energievraag van het ziekenhuis in Winterswijk

Energievraag zwembad De energiebehoefte van het zwembad is bepaald op basis van het gemiddeld gasverbruik over de jaren 2016 t/m 2019 (er wordt gebruik gemaakt van een cascade opstelling met vijf Remeha Quinta Pro 115 ketels). Er is geen koudevraag (er worden geen kamers gekoeld). Het zwembad is gebouwd rond 1996/1997 en is voorzien van isolatie met de toen geldende kwalificatie. Mogelijk zijn er in de toekomst extra isolatiemaatregelen van toepassing, waardoor de warmtevraag iets omlaag zal gaan. Er is uitgegaan van een reductie van ongeveer 10%. De kosten voor deze maatregelen zijn niet meegenomen in de business case.

Er is gedurende het gehele jaar ook koudevraag (ongeveer 10.000 GJ per jaar), die in Energievraag totaal de zomer veel hoger is dan in de winter. De warmtevraag en de koudevraag zijn op In Tabel 1 is de totale warmte- en koudevraag weergegeven, voor de huidige situatie en jaarbasis echter niet in balans; er is meer behoefte aan warmte dan aan koude (zie de verwachte toekomstige situatie. Figuur 3). Seizoensopslag (middels een warmte- koude opslag) is in deze situatie waarschijnlijk wel zinvol, maar er zal altijd extra energie moeten worden toegevoegd om goed aan de vraag te blijven voldoen. Middels energiebesparende maatregelen, kan de

5 Tabel 1: Warmtevraag van het gebied

Wijk de Pas Zuilenes Ziekenhuis SKB Zwembad Jaspers Totaal

3

Huidige berekende warmtevraag (GJ/jaar) 53.265 33.460 39.000 3.400 129.125

3.2 Verwachte toekomstige warmtevraag (GJ/jaar) 48.000 30.000 35.000 3.000 116.000

Huidige berekende koudevraag (GJ/jaar)

De richtlijnen van het STOWA geven een eerste inzicht in de haalbaarheid van aquathermie. Hiervoor zijn vier belangrijke factoren geanalyseerd, zoals weergegeven in Tabel 2. Tabel 2 Eerste inzicht in de haalbaarheid van aquathermie

10.000

Schets van het warmtesysteem

In dit hoofdstuk geven we antwoord op de vraag of het beoogde systeem in de warmtebehoefte van het gebied kan voorzien (deelvraag 2). Er is gekeken naar de benodigde randvoorwaarden voor de techniek en de kenmerken van de beschikbare warmtebron. Op basis van deze inzichten is een eerste ruimtelijke schets van het netwerk gemaakt. Deze schets is in het volgende hoofdstuk gebruikt voor het opstellen van de business case. 3.1

Richtlijnen voor aquathermie

Aquathermie in het kort

Aquathermie is een techniek voor het verwarmen en koelen van gebouwen waarbij gebruik wordt gemaakt van warmte en koude uit oppervlaktewater (TEO), afvalwater (TEA) of drinkwater (TED). In deze studie onderzoeken we de haalbaarheid van warmte en koude uit afvalwater (TEA). Thermische energie uit afvalwater kan warmte zijn van de gemeentelijke rioolstelsels of van de rioolwaterzuiveringsinstallatie, gemalen, in- en effluentleidingen (eigendom van waterschappen). In deze studie is er gekeken naar de warmte van de rioolwaterzuiveringsinstallatie (RWZI).

Richtlijn De energievraag en het aanbod is minimaal 1.000 GJ (ca. 30 woningen) Gebied geschikt voor LT-/MT-warmtenet Afnemer nabij thermische bron (binnen ca. 1 km) Ondergrond geschikt voor WKO

Situatie in Winterswijk

Geen lokaal onderzoek verricht. Waarschijnlijk is alleen een ondiepe WKO mogelijk. Aandachtspunt is dat er een relatief grote WKO is gedimensioneerd. Hiervoor is coördinatie gewenst

Op basis van de richtlijnen uit Tabel 2 lijkt het gebied op hoofdlijnen geschikt voor het toepassen van aquathermie in combinatie met een WKO. 3.3

Bronpotentie - RWZI

De gemeente heeft de rioolwaterzuivering Winterswijk aangewezen als thermische bron. De warmte komt deels van de industrie (zoals bijvoorbeeld de VION-slachterij) en deels van de huishoudens. De potentie van de warmteoplossing is afhankelijk van de continuïteit van de beschikbare warmte en het temperatuurniveau. Deze kenmerkende waarden zijn weergegeven in Tabel 3.

Vaak wordt aquathermie toegepast in combinatie met een warmte-koude opslagsysteem Tabel 3 Kenmerkende waarden van de rioolwaterzuivering Winterswijk (WKO) om de warmte uit de zomer te benutten in de winter en een elektrische Kenmerken RWZI Winterswijk warmtepomp, om de warmte nog verder op te waarderen tot bruikbare niveaus. Dat kan Inhoud aeratietank 19500 centraal met een collectieve warmtepomp, of met een warmtepomp per gebouw. Debiet 7500 Temperatuur 8,5-21 De individuele technieken zoals een warmtewisselaar, warmtenetwerk en warmtepompen zijn technologisch al ver doorontwikkeld. Van grootschalige technologische innovatie is in dit geval dus geen sprake. De koppeling van deze technieken in één systeem is daarentegen wel vernieuwend.

m3 m3/dag ºC

6 Uit deze gegevens blijkt dat er voldoende potentie is om het onderzoek zinvol te laten zijn:  De temperatuur van het afvalwater is relatief laag. Dat is ongunstig, aangezien dit betekent dat: o Het niet mogelijk is om het water (in de koudere periodes) meer dan 5 graden af te koelen, vanwege de mogelijke schade dat dit voor de natuur/omgeving zou opleveren. o De warmte uit de bron moet worden opgewaardeerd middels een warmtepomp naar een temperatuur van 70 ºC om de gebouwen te verwarmen. Aangezien er een relatief groot temperatuurverschil is tussen de bron en de aanvoertemperatuur die geleverd moet worden aan de gebouwen, zal het rendement van de warmtepomp relatief laag zijn. Dat betekent dat de warmtepomp veel elektriciteit nodig heeft om de benodigde warmte te leveren. o De gebouwen met midden temperatuur van 70 ºC verwarmd zullen worden, waardoor er in veel gevallen isolatiemaatregelen nodig zijn.  De continuïteit is relatief goed. Zowel in de winter als in de zomer kan er warmte onttrokken worden uit het water.  Ervan uitgaande dat het water het gehele jaar door met 5 graden verlaagd kan worden, is de bronpotentie berekend op 1,8 MW. Dit is niet extreem hoog, maar is wel een aardige basislast. 3.4

Warmte- koude opslag (WKO)

De RWZI heeft niet voldoende vermogen (warmte) om alle gebouwen binnen de scope van warmte te voorzien. Het verschil tussen het aanbod en de afname kan deels worden overbrugd door gebruik te maken van een open WKO. Deze WKO zou logischerwijs bij het ziekenhuis liggen, omdat hier zowel een warmte- als koudevraag is. Zo kan er in de zomer koude uit de bodem worden onttrokken, waarbij tegelijkertijd een warmtebuffer wordt aangemaakt voor de winter. Deze opgeslagen warmte kan grotendeels in de warmtevraag van het ziekenhuis voorzien, maar niet helemaal. Bij dit systeem wordt ook gebruik gemaakt van een warmtepomp. 3.5

Bronpotentie - Pieklast

Daarnaast zal er ook nog gebruik moeten worden gemaakt van een extra warmtebron, om in de extra benodigde warmtevraag te voorzien in (de meest koude periode van) de winter. Deze pieklast zou via een hoog elektriciteitsverbruik ook door de warmtepompen kunnen worden geleverd, maar dit is zeer kostbaar. Daarom is het aan te raden om in eerste instantie gebruik te maken van een gasketel voor deze pieklast. Op de lange

termijn zou deze gasketel dan vervangen kunnen worden door een duurzamere warmtebron. 3.6

Totale bronvermogen

Om het totale benodigde vermogen in te schatten, moet rekening worden gehouden met de warmteverliezen van het warmtenet (gemiddeld 23%) en de spreiding/pieklast van de warmtevraag gedurende het jaar. De warmte van de RWZI kan gedurende het hele jaar worden gebruikt als de basislast. De RWZI voorziet in scenario 1 daarmee in 45% van de benodigde warmte. Indien de warmtevraag kleiner is, zoals in scenario 3, zou met de restwarmte van de RWZI zelfs in 58% van de warmte kunnen voorzien. De WKO met warmtepomp bij het ziekenhuis kan gebruikt worden voor de koudevraag en dient als middenlast voor de warmtevraag. Aanvullend wordt er ook nog een gasketel gebruikt voor de koudere periode. Scenario

1: “Totaal” 2: “Zonder WKO” 3: “zonder ziekenhuis en WKO”

Aandeel restwarmte RWZI 45% 37% 58%

Aandeel warmtepomp (RWZI + ziekenhuis) 17% 14% 22%

Aandeel gasketel (pieklast) 38% 49% 20%

7

Benodigd vermogen [MW] van het warmtesysteem 20 15 10 5 Basis last (RWZI)

Middenlast (WKO)

Pieklast

Figuur 4 Inzet van de bronnen (vermogen) in MW, gebaseerd op de koudste dag van het jaar (links) in scenario 1.

3.7

Figuur 5 Schematische weergave van het primaire leidingnetwerk, inclusief bronnen en verdeelstations

Eerste ruimtelijke schets

Op basis van alle kenmerken is een eerste schets gemaakt voor een collectief systeem. Deze configuratie is gekozen op basis van de beschikbare grootte- en locatie van de warmtebron en de WKO. Op de locatie van de RWZI zal een warmtepomp de warmte uit het afvalwater onttrekken en opwaarderen. Bij het ziekenhuis wordt er optimaal gebruik gemaakt van de combinatie van een koude- en warmtevraag, middels een WKO in combinatie met de tweede warmtepomp. Daarnaast wordt er voor de pieklast in de winter ook nog een gasketel ingezet, om voldoende warmte te genereren met beperkte extra kosten. Dit gehele systeem zal ervoor zorgen dat alle aangesloten gebouwen in hun warmte- en koudevraag worden voorzien. De route van het warmtenet is schematisch weergegeven in onderstaande figuren en is Figuur 6 Schematische weergave van het distributienetwerk een indicatie van hoe het er mogelijk uit kan komen te zien. Hierbij is onderscheid gemaakt tussen een primair leidingnetwerk waar 8 verdeelstations op zijn aangesloten (zie Figuur 5), en een distributienetwerk (zie Figuur 6), die de warmte door de wijken verspreidt. Om de warmte van het distributienetwerk in de woning te krijgen, is er ook nog een aansluitleiding nodig van ongeveer 5 meter per aansluiting.

8

4

Business case

3: “zonder ziekenhuis en WKO”

De gehele energievraag is lager in dit scenario, omdat het ziekenhuis niet mee telt. Dit scenario is dus niet te vergelijken met de andere twee scenario’s. Het ziekenhuis zal ook een duurzaam en toekomstbestendig energiesysteem moeten krijgen en dat is in dit scenario nu niet weergegeven.