10 - bijlage 2 Dursum Eilaun rapport - Bijlage Technische onderbouwing.pdf

In samenwerking met:

RAPPORT | September-2021

Bijlage Technische onderbouwing (Quickscan)

In opdracht van: Gemeente Schiermonnikoog

De projectgroep Dursum Eilaun Maatschap ProDO Hanzehogeschool Groningen Royal HaskoningDHV

Gemeente Schiermonnikoog

Projectgroep Dursum Eilaun

HASKONINGDHV NEDERLAND B.V. Laan 1914 no.35 3818 EX AMERSFOORT Industry & Buildings Trade register number: 56515154 T +31 88 348 20 00 F +31 33 463 36 52 info@rhdhv.com royalhaskoningdhv.com

Titel document:

Doorrekening opties voor een toekomstig energiesysteem Schiermonnikoog

Status:

Definitief

Datum:

15-9-2021| September-2021

Projectnaam:

Schier Fase 2

Projectnummer:

BH8049

Auteur(s):

Sander Fransen, Nienke Jorna

Opgesteld door:

Sander Fransen (RoyalHaskoningDHV)

Gecontroleerd door:

Klaas Jan Noorman (ProDO), Marcel Koenis (Hanze Hogeschool), Bastian Knoors (RoyalHaskoningDHV), Bram Veneman (RoyalHaskoningDHV), Dion Glastra (Royal HaskoningDHV), Eilard Hoogerduijn Strating (Royal HaskoningDHV)

Datum:

23 augustus 2021

Disclaimer: Aan deze rapportage kunnen geen rechten worden ontleend. RHDHV aanvaard 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’. Behoudens andersluidende afspraken met de Opdrachtgever, mag niets uit dit document worden verveelvoudigd of openbaar gemaakt of worden gebruikt voor een ander doel dan waarvoor het document is vervaardigd. HaskoningDHV Nederland B.V. aanvaardt geen enkele verantwoordelijkheid of aansprakelijkheid voor dit document, anders dan jegens de Opdrachtgever. Let op: dit document bevat persoonsgegevens van medewerkers van HaskoningDHV Nederland B.V. en dient voor publicatie of anderszins openbaar maken te worden geanonimiseerd.

1 | Technische onderbouwing (Quickscan) | Inhoudsopgave

Projectgroep Dursum Eilaun

Inhoudsopgave 1

Samenvatting

1

2

Introductie

3

2.1

Achtergrond

3

2.2

Doelstelling

3

2.3

Leeswijzer

4

3

Scope & analyse van het onderzoeksgebied

5

3.1

Introductie

5

3.2

Afbakening van het gebied

5

3.2.1

Gebouwkenmerken

6

3.3

Energievraag

8

3.4

Energiebesparingspotentieel – warmte

9

3.5

Energiebesparingspotentieel – Elektriciteit

11

4

Warmtesystemen als alternatief voor aardgas

13

4.1

Introductie

13

4.2

Warmtenet: thermische energie uit zeewater

13

4.3

Individuele warmtepomp per huis

16

4.4

Hernieuwbare gassen

16

4.5

Doorrekening warmtesysteem

19

4.6

Resultaten overzicht

22

4.7

Tussenconclusie warmtesystemen

26

5

Elektriciteitssystemen als alternatief voor fossiele stroom

0 | Technische onderbouwing (Quickscan) | Inhoudsopgave

29

5.1

Introductie

29

5.2

Het elektriciteitssysteem

29

5.3

Lokale opwek van elektriciteit

30

5.4

Verschillende organisatie- en financieringsvormen

32

6

Conclusies

34

6.1

Conclusies

34

6.2

Aandachtspunten

35

Projectgroep Dursum Eilaun

1

Samenvatting

In opdracht van de Gemeente Schiermonnikoog is een onderzoek verricht naar de mogelijkheden voor verduurzaming van de energiehuishouding van het eiland. Hiervoor is een Quickscan uitgevoerd waarin de eerste technische, economische en sociale voorkeur van verschillende ’energie-opties zijn getoetst. Hieronder zijn de belangrijkste conclusies van deze Quickscan samengevat: ▪

Het grootste aandeel van de energievraag bestaat uit warmte. De zoektocht naar duurzame warmtetechnieken is daarmee de belangrijkste uitdaging;

▪

Er is een besparingspotentie op de warmtevraag van maximaal 30% op bestaande gebouwen. De grote verscheidenheid aan bebouwing in de gemeente Schiermonnikoog zorgt ervoor dat deze besparing niet overal (doelmatig) haalbaar is. Vooral de monumentale panden vormen een uitdaging.

▪

Een warmtenet voor heel Schiermonnikoog lijkt technisch en financieel gezien uitdagend en is daarom niet realistisch. De benodigde investering kan op basis van wettelijke warmtetarieven niet zonder meer worden terugverdiend door een exploitant. Indien een collectieve warmteoplossing toch de voorkeur heeft, dan is het meest logische scenario om te werken met één of meerdere miniwarmtenetten. Dit kan als optimalisatie binnen een scenario waarbij voornamelijk individuele warmteoplossingen worden gerealiseerd.

▪

Ongeveer 15 tot 20% van de warmtevraag van de gebouwde omgeving (exclusief bedrijven) kan in potentie worden vervuld met groengas. Groengas kan moeilijk lokaal geclaimd worden.

▪

Het Ministerie van Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties heeft aangegeven dat hernieuwbare gassen (waaronder ook waterstof) zeker tot 2030 geen significante rol zullen spelen in de verduurzaming van de gebouwde omgeving. Als er dan toch groen gas of waterstof overblijft na 2030, dan zal dit waarschijnlijk alleen in gebouwen worden ingezet waar geen alternatieve verwarming mogelijk is.

▪

Voor individuele warmtepompen is goede isolatie (tot circa schillabel B) nodig. Realisatie van voldoende isolatie is voor de panden op Schiermonnikoog uitdagend of in sommige gevallen technisch onwenselijk. De bijhorende kosten (op woningniveau) kunnen daarbij oplopen tot enkele tienduizenden euro’s.

1 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Hiermee lijkt deze oplossing slechts voor een deel van de gebouwen toepasbaar. Daarnaast is de extra elektriciteitstoevoer via de Wadkabel een aandachtspunt. ▪

Er zijn verschillende mogelijkheden om groene stroom te produceren op het eiland. Hierbij zijn vergunningen van de provincie en de teruglevering via de Wadkabel aandachtspunten. Opslag in het systeem kan als optimalisatie verder worden uitgezocht.

Duurzame warmte Er is geen ‘one size fits all’ warmteoplossing voor Schiermonnikoog. Vanuit de technische inzichten is het aan te raden om vraagreductie als basis te nemen voor de warmtetransitie. Dat betekent dat isolatie en andere energiebesparende maatregelen de eerste stap vormen. De gemeente kan hierin verschillende rollen spelen door inwoners te informeren, adviseren of gezamenlijke isolatie inkoop te organiseren. In deze studie is ook de mogelijkheid om te verduurzamen met behulp van groengas in beeld gebracht. Ondanks de gevoelige historie rondom dit onderwerp én vanwege nieuwe ontwikkelingen in beschikbare technologie is het aan te raden deze route verder te onderzoeken. Lokaal opgewekt groengas kan zo goed als zeker niet in de volledige warmtevraag voorzien, waardoor er ook andere oplossingen nodig blijven. Waar mogelijk kunnen woningen (individueel) voorzien worden van warmtepompen, maar ook deze oplossing is niet overal goed toepasbaar. Een warmtenet voor het hele eiland bevelen wij niet aan. Indien het collectief organiseren van een warmteoplossing wel interesse houdt, kan als variatie op individuele warmtesystemen per woning worden gekeken naar ‘mini warmtenetten’ per straat of huizenblok. Dit kan worden meegenomen als optimalisatie in de route waar voornamelijk wordt ingezet op individuele oplossingen (groengas en warmtepompen).

Hierbij dient ook de optimalisatie in opslag en het ontlasten van de Wadkabel verder te worden onderzocht.

Duurzame opwek op het eiland Voor verschillende typen windturbines en voor zonnepanelen (zon-PV) is berekend hoeveel er nodig is om te voorzien in de huidige elektriciteitsvraag van 20 TJ. In de toekomst zou de elektriciteitsvraag kunnen verdubbelen, wanneer de warmtevraag wordt ingevuld door elektrificatie. De benodigde hoeveelheid zon of wind verdubbelt in dat geval ook.

Projectgroep Dursum Eilaun

Afhankelijk van het type windturbine geldt dat voor de productie van windenergie een enkele turbine of slechts een aandeel in een enkele turbine op zee voldoende is om op jaarbasis in de elektriciteitsvraag van Schiermonnikoog te voorzien. Bij zonnepanelen is een zonneveld van ca. 4-5 hectare voldoende. Hoewel bestaand beleid het niet zondermeer toelaat lijkt het technisch mogelijk om een windmolen of zonnepark op het eiland te realiseren. Hiervoor zijn verschillende organisatievormen mogelijk. Deze energiebronnen zijn in verschillende vormen te organiseren: 1.

Achter de meter – bij een afnemer

2.

Postcoderoos – dit kent het eiland al voor een zonproject

3.

Participatie via ontwikkelaar – via een lokale concessie kan de gemeente hier invloed op uitoefenen. Buiten het eiland is het lastig om via de ontwikkelaar te participeren

4.

Inkoop van groene stroom – Als eiland of per afnemer kan er groene stroom met groene certificaten worden ingekocht uit het landelijke net

Als het eiland echt zelf ambities wil tonen in de verduurzaming, lijken optie 1,2 en 3 tot de mogelijkheden te behoren. Door provinciaal beleid is het echter niet direct mogelijk om zelf nieuwe projecten voor lokale elektriciteitsopwekking te realiseren. Dit vraagt om verdere uitwerking.

2 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Projectgroep Dursum Eilaun

2 Introductie Deze bijlage bevat de technisch-economische onderbouwing van de eindrapportage van het project Dursum Eilaun Uit het vooronderzoek blijkt dat meer dan 90% van de energie nu wordt geleverd door fossiele bronnen. Als de benodigde energie voor verkeer en vervoer (het veer) buiten beschouwing wordt gelaten, is de belangrijkste energiebron voor de gebouwde omgeving op dit moment aardgas. Hoewel lokale opwek van elektriciteit een belangrijk onderwerp is, blijkt uit de cijfers dat de warmtevraag een grotere energetische opgave is. Warmte speelt daarom een grote rol in de scenario doorrekening.

2.1

Warmtesystemen: Een (collectief) warmtenet, een individuele oplossing d.m.v. elektrische warmtepompen, een alternatief (duurzaam) gas zoals groengas Energiebron(nen): Wind, zon, wind van zee

Binnen deze studie zijn de volgende combinaties van onderdelen onderzocht:

Achtergrond

In 2020 is de huidige projectgroep begonnen aan het project ‘Dursum Eilaun’. Binnen dit project haalt de gemeente energiespecialisten naar het eiland om samen met inwoners na te denken over de toekomstige energievoorziening op Schiermonnikoog. Het team is onafhankelijk en ondersteunt, adviseert, levert inhoudelijke kennis en ontwikkelt scenario’s. Zij kan dat alleen doen op basis van ‘het verhaal van Schiermonnikoog’, het verhaal van de bewoners. Dat laat zich niet in één keer schrijven. We bekijken verschillende toekomsten. Dat doen we dan met scenario’s. De scenario’s worden uitgewerkt en vergeleken zodat we de beste keuzes maken om het verhaal te realiseren. Deze studie biedt de technisch-economische onderbouwing van de scenario’s (zie eindrapport Dusum Eilaun). Een scenario bestaat uit een logische combinatie van technische opties of onderdelen (bijvoorbeeld warmte pompen in combinatie met een zonnepark) en daarnaast zijn ook voor de scenario’s verschillende realisatie paden of routes geïdentificeerd (zie ook het hoofddocument).

2.2

Geografische scope: Gemeente Schiermonnikoog (zie hoofdstuk 3)

Doelstelling

Het doel van deze Quickscan is onderbouwen welke energiescenario’s (en onderdelen daarvan) kansrijk zijn voor Schiermonnikoog en voor welke systemen nader onderzoek zinvol is. Het doel van deze Quickscan wordt sluitend samengevat in onderstaande hoofdvraag: “Welke energiesystemen voor Schiermonnikoog zijn technisch-economisch en sociaal wenselijk en welke oplossingen bieden voldoende perspectief om verder te onderzoeken?”

3 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

-

Besparingspotentieel van warmte en elektriciteit;

-

Collectieve warmtevoorziening met bronwarmte uit de zee opgewerkt door een collectieve warmtepomp welke met een warmtenet aansluiting vindt op de gebouwen op Schiermonnikoog;

-

De mogelijkheden om lokaal groengas te produceren;

-

De mogelijkheden voor een ‘all-electric’ warmtevoorziening per woning;

-

Lokale opwek van duurzame stroom d.m.v. zon- of wind;

-

Inkoop van groene stroom;

Het tot stand komen van deze bijlage wordt verder toegelicht in het eindrapport Dursum Eilaun. In het hoofdrapport wordt ook de ‘sociale haalbaarheid’ van de opties behandeld. Deze onderdelen zijn vertaald naar vier concrete scenario’s: 1. 2. 3. 4.

Energiebesparing en opwek van zonne-energie Maximale besparing en groene stroom van elders Maximale besparing en (lokaal opgewekt) groengas Maximale besparing, opwek van zonne-energie en (lokaal opgewekt) groengas

Binnen en tussen de opties van deze studie zijn nog velerlei combinaties, variaties en optimalisaties denkbaar. De doorrekening van deze systemen moet daarmee ook gezien

Projectgroep Dursum Eilaun

worden als eerste indicatie van welke systeem doelmatig kan bijdragen aan het verduurzamen van de energievoorziening.

2.3

Leeswijzer

Deze Quickscan kent de volgende opbouw; ◼

Hoofdstuk 3: Scope en analyse van het studiegebied

◼

Hoofdstuk 4: Warmtesystemen als alternatief voor aardgas

◼

Hoofdstuk 5: Elektriciteitssystemen als alternatief voor fossiele stroom

◼

Hoofdstuk 6: Conclusies

4 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Projectgroep Dursum Eilaun

3 Scope & analyse van het onderzoeksgebied 3.1

Introductie

In dit hoofdstuk is de scope en analyse van het onderzoeksgebied beschreven. Het onderzoeksgebied bestaat uit de geografische afbakening met daarin de gebouwen die zijn meegenomen in de Quickscan. Voor deze gebouwen is een analyse uitgevoerd, waarin de gebouwkenmerken, de energievraag en mogelijke energiebesparingspotentie zijn meegenomen. De energievraag en gebouwkenmerken vormen het startpunt voor verdere analyse en daarbij een antwoord op deelvraag 1 van sectie 2.2.

3.2

Afbakening van het gebied

Deze studie richt zich op het eiland Schiermonnikoog. Het gaat hierbij om de volgende CBS-buurten: • •

Schiermonnikoog (CBS-buurtcode: BU00880000) Verspreide huizen Schiermonnikoog (CBS-buurtcode: BU00880009)

Het eiland kent circa 940 permanente inwoners en 1500 adressen (incl vakantiewoningen).

5 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Projectgroep Dursum Eilaun

3.2.1 Gebouwkenmerken De Quickscan richt zich op de energievraag van de bestaande bouw in de gemeente Schiermonnikoog. Om een beeld te schetsen van de bestaande bebouwing is een analyse gedaan naar de bouwtypologie, bouwjaar en energielabels van de woningen in het onderzoeksgebied. De bouwtypologie, bouwjaar en energielabels vormen de belangrijkste parameters voor de Quickscan. Het bouwjaar en het energielabel geven een goede inschatting van de isolatiekwaliteit van een woning. Daarnaast is de aflevertemperatuur hier direct van belang, woningen met een recent bouwjaar kunnen worden verwarmd met lagere temperaturen dan oudere woningen. Een duurzaam verwarmingssysteem heeft bij voorkeur een zo laag mogelijke temperatuur, om warmteverliezen te beperken. Daarnaast is de gebouwtypologie een graadmeter voor de indeling van een gebied. Vrijstaande woningen vragen een hogere investering in warmte-infrastructuur dan tussenwoningen. In Hoofdstuk Error! Reference source not found. is een analyse gedaan voor de benodigde warmteinfrastructuur.

Figuur 1: Gebouwtypologie. Vakantiewoningen vallen onder ‘utiliteitsbouw’ volgens de BAG.

In Figuur 1 is de verdeling in gebouw typologieën weergegeven. Het relatief grote aandeel utiliteitsbouw kan worden verklaard omdat vakantiewoningen hier ook onder vallen. Het overgrote deel van de woningen is vrijstaand of 2 onder 1 kap. Dit maakt de haalbaarheid van een collectief warmtesysteem moeilijker door de relatief grotere onderlinge afstand tussen de woningen. Het aandeel appartementengebouwen gering. Een groot deel van de appartementen valt onder utiliteiten (hotels en appartementen voor de verhuur). In Figuur 2 is de verdeling in bouwjaren weergegeven voor het onderzoeksgebied. Een groot deel van de bebouwing is gerealiseerd in de periode 1945 – 1990. Deze bouwperiode heeft een relatief slechte isolatiegraad en maakt overwegend gebruik van traditionele hoge(re) temperatuur verwarmingssystemen. In een klein aandeel van deze woningen zal later isolatie zijn aangebracht. Ook valt het aantal gebouwen met een bouwjaar van voor 1930 op. Hieronder vallen de kenmerkende monumentale panden die op het eiland staan. Een lijst met monumentale panden is eerder gepubliceerd bij de ‘nul-schets’. De monumentale status van deze panden is een belangrijk aandachtspunt omdat niet elke maatregel kan worden toegepast. Hierdoor kan isoleren (reduceren van de warmtevraag) of het plaatsen van zonnepanelen (zelf stroom opwekken) uitdagend of zelfs onmogelijk zijn.

6 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Figuur 2: Bouwjaren

Projectgroep Dursum Eilaun

In figuur 3 is de verdeling in energielabels weergegeven, deze verdeling correspondeert enigszins met de verdeling in bouwjaren. Een grote verscheidenheid in energielabels is aanwezig, een midden/hoge aanvoertemperatuur zal nodig zijn om alle woningen in het gebied te kunnen verwarmen. Het aantal en type gebouwen op het eiland bepaalt samen met het aantal mensen grotendeels de energievraag van alle inwoners en de bezoekers. In de eerdere publicatie ‘nulschets’ is deze energievraag overzichtelijk in kaart gebracht. In de volgende paragraaf staat een samenvatting van de ‘nulschets’.

Figuur 3: Energielabels

7 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Projectgroep Dursum Eilaun

3.3

Energievraag

De energievraag van Schiermonnikoog is in een eerdere studie in kaart gebracht (figuur 4). Schiermonnikoog krijgt nu bijna al haar energie van de vaste wal. Aardgas en elektriciteit via leidingen en kabels, motorbrandstoffen via tankwagens. Ongeveer 7% van de elektriciteit die het eiland gebruikt wordt lokaal opgewekt met zonnepanelen. Meer dan 90% van het energiegebruik komt uit fossiele energiebronnen. De woningen aan de ds. Hasper- en Martha Karststraat hebben geen gasaansluiting. In die woningen produceren warmtepompen en zonnepanelen energie en warmte. In de figuur wordt het energiegebruik in de belangrijkste sectoren weergegeven. Ongeveer een kwart van het energiegebruik vindt plaats bij huishoudens. Het energiegebruik hangt sterk af van de grootte en het type woning en het gedrag van de bewoner.

Een uitgebreide analyse van het huidige energieverbruik is in een eerdere fase van project Dursum Eilaun gemaakt. Deze studie is hier<< te vinden.

Figuur 4: Visualisatie huidig finaal energiegebruik

8 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Projectgroep Dursum Eilaun

3.4

Energiebesparingspotentieel – warmte

Er is veel mogelijk qua energiebesparing in het gebouwenbestand op Schiermonnikoog. De inzet van energiebesparende maatregelen (zoals verbetering van isolatie, HR++ of driedubbelglas (triple glas) en kierdichting) kan de warmtevraag sterk verlagen. De percentuele verlaging van de warmtevraag is per gebouw en bouwjaarcategorie erg verschillend door de verschillende uitgangsposities en reeds toegepaste maatregelen. Op basis van gebouw-kenmerken is het besparingspotentieel voor verschillende bouwjaren geanalyseerd. In tabel 1 is het energiebesparingspotentieel weergegeven voor verschillende bouwjaren/woningtypes op Schiermonnikoog. In deze tabel zijn per bouwjaarcategorie gangbare isolatiemaatregelen benoemd. Dikgedrukte maatregelen zijn zowel technisch als economisch haalbaar. Deze leiden tot de geschatte warmtebesparing en kosten in de tabel. De maatregelen, besparingspercentage en kosten in deze tabel zijn geijkt op landelijke gemiddelden. Samenvattend lijkt het energiebesparingspotentieel voor woningen die gebouwd zijn tussen 1965 en 1992 het grootst. Dit komt omdat er tijdens de bouw geen of sterk verouderde isolerende maatregelen zijn toegepast. Voor woningen gebouwd voor 1965 geldt dat deze in de praktijk vaak technisch moeilijk te isoleren zijn.

Woningen gebouwd na 1992 zijn al tijdens de bouw geïsoleerd, hier geldt dat het financieel onaantrekkelijk is om aanvullend te isoleren omdat het besparingspotentieel laag is. Een kanttekening: wanneer we het over woningen hebben is Schiermonnikoog niet alleen letterlijk, maar ook figuurlijk een eiland. De huizen op Schiermonnikoog hebben vaker grotere dakoppervlaktes, kleinere gevels, meer glas en vrijstaande woningen in de kernen

9 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

nemen bijna het volledige bouwperceel in beslag. Door de zandgronden waarop woningen gebouwd zijn, is vloerisolatie waarschijnlijk alleen aan de bovenkant mogelijk. Om hier recht aan te doen, hebben wij gekozen om sommige maatregelen anders te laten scoren dan we normaal zouden doen. Uit de analyse schatten wij dat er op Schiermonnikoog tussen de 15% en de 20% van de totale warmtevraag bespaard worden door het isoleren van woningen met gangbare maatregelen. In de grote groep woningen met bouwjaren tussen de 1965 en 1992 is een betekenisvolle warmtevraag vermindering te realiseren via de isolatiemaatregelen genoemd in de tabel. Door het toepassen van zeer ingrijpende isolerende maatregelen kan dit percentage verder verhoogd worden. In deze analyse is niet meegenomen welke duurzame maatregelen bewoners reeds zelfstandig hebben toegepast op hun woning. Verder is voor monumenten of gebouwen in een beschermd dorpsgezicht een andere benadering nodig waardoor de inschatting van warmtebesparing in de realiteit waarschijnlijk lager zal uitvallen. De maximale warmtebesparing is gebaseerd op gemiddelde besparingen van woningtypologieën per bouwjaarcategorie(*). Kosten zijn indicatief o.b.v. landelijke gemiddelden, exclusief BTW en zonder afwerking. Wel is er getracht rekening te houden met vervoer van materiaal naar het eiland (**).

Projectgroep Dursum Eilaun

Bouwjaar

Toepassing

Max besparing* %

Kosten per woning ** (Kosten voor de dikgedrukte maatregelen)

<1930 - 1945

HR++ Glas, Kierdichting, Isolerende deuren Gevel binnen, Dak binnen

10 %

€10.000 – €15.000

HR++ Glas, Kierdichting, Dak binnen, Isolerende deuren Spouwmuur, Vloer Bovenkant

10-20 %

€20.000 – €30.000

1946-1964

25-30 %

€30.000 – €40.000

1965-1974

Spouwmuur, Vloer bovenkant, Dak binnenkant, Deurisolatie, Kierdichting, Glas HR++ Dak buitenkant, Binnenmuur, Buitengevel

25-30 %

€30.000 – €40.000

1975-1982

Spouwmuur, Vloer boven, Dak binnenkant Deur isolatie, Kierdichting, Glas HR++ Dak buitenkant, Binnenmuur, Buitengevel

25-30 %

€25.000 – €35.000

1983-1992

Spouwmuur, Vloer bovenkant, Dak binnenkant Isolerende Deuren, Glas HR++ Kierdichting Dak buitenkant Binnenmuur Buitengevel

1993-2005

Triple glas

10 %

€15.000 – €20.000

>2006

Triple glas

-

Tabel 1: Besparingspotentieel en kosten warmte, alleen de dikgedrukte maatregelen worden aanbevolen op basis van effectiviteit

10 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

-

Projectgroep Dursum Eilaun

3.5

Energiebesparingspotentieel – Elektriciteit

Het besparingspotentieel voor elektriciteit is minder afhankelijk van de gebouwkenmerken. Er kan bespaard worden op elektriciteitsverbruik door huishoudelijke apparaten te vervangen door apparaten met hogere energielabels en door gedrag aan te passen. Aan besparen in het algemeen zit een grens. Allereerst zit er een technische limiet aan het verbeteren van de efficiëntie, die naar verwachting bij de meeste apparatuur bereikt zal worden na 2030. Daarnaast zien we dat aan de ene kant energielabels van apparatuur zijn gehalveerd in de afgelopen tien jaar, maar aan de andere kant is het elektriciteitsgebruik op Schiermonnikoog niet afgenomen. Dit is te verklaren door een toename van luxe. We gebruiken onze huishoudelijke apparaten intensiever. Te denken valt aan grotere smartphones, snellere laptops en grotere TV’s. Daarop aansluitend zien we dat bewoners van geïsoleerde woningen na isolatie de verwarming hoger draaien, waardoor ook deze warmtebesparing niet optimaal benut wordt. In totaal wordt er een daling verwacht van 7-14% in het elektriciteitsverbruik door strengere eisen aan energielabels van apparaten en doordat het bezit van grotere apparaten steeds minder snel toeneemt (KEV, 2021). Daartegenover staat dat de elektriciteitsvraag zal toenemen doordat we van fossiele bronnen afstappen.

We gaan elektrisch koken (5-8% toename elektriciteitsvraag), elektrische auto’s aanschaffen en misschien onze woningen elektrisch verwarmen. Verkeer en vervoer zijn buiten beschouwing van deze studie gelaten, en het is aannemelijk dat op Schiermonnikoog een relatief maar een klein aandeel elektriciteit zal gaan naar elektrisch rijden vanwege de verkeersluwte. Toename van elektriciteitsvraag in plaats van aardgas voor verwarming is wel meegenomen (zie hoofdstuk 4).

Onafhankelijk van de warmte- of elektriciteitsbron kan er altijd een aantal maatregelen worden genomen op woningniveau om energie te besparen. Dit noemen we ‘geen spijt maatregelen’ (no-regret maatregelen). Een generiek overzicht hiervan staat op de volgende pagina.

11 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Projectgroep Dursum Eilaun

12 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Projectgroep Dursum Eilaun

4 Warmtesystemen als alternatief voor aardgas 4.1

Introductie

geven voor een systeem op basis van een andere bron. Ongeacht de warmtebron is de basis van een collectief warmtesysteem een warmtenet.

In dit hoofdstuk wordt een aantal duurzame warmte alternatieven voor aardgas beschreven. In deze studie zijn drie alternatieve warmtesystemen beoordeeld:

Soort bron

1. Een warmtenet op basis van thermische energie uit zeewater

Restwarmte

Niet (voldoende) beschikbaar op het eiland

Aardwarmte (geothermie)

Warmtevraag te laag, hoge investering vraagt hoge warmtevraag

Zonthermie

Systeemconfiguratie vergelijkbaar met Thermische Energie uit Zeewater (TEZ) met een zonneboiler als collectieve bron. Seizoensopslag als extra systeemcomponent nodig. Zonthermie kan in sommige gevallen een aanvullende warmtebron zijn, of worden gezien als duurdere vervanging van de warmte uit zeewater.

2. Een warmtepomp per woning

Beoordeling Schiermonnikoog

3. Groengas Deze systemen omvatten de belangrijkste ‘smaken’ van aardgasvrije systemen: 1. Een collectieve oplossing, een warmtenet met een bron 2. Een individuele oplossing per woning 3. Een gasnet behouden voor gebruik van een duurzaam gas Binnen en tussen deze hoofdrichtingen zijn nog velerlei combinaties, variaties en optimalisaties denkbaar. De doorrekening van deze systemen moet daarmee ook gezien worden als eerste indicatie van welke systeem doelmatig kan bijdragen aan het verduurzamen van de warmtevoorziening. Binnen de beoordeling van de systemen zullen we daarom ook uitdrukkingen gebruiken als kansarm of kansrijk. Wel toetsen we of de systemen logischerwijs kunnen voldoen aan huidige wet- en regelgeving.

Thermische afvalwater

energie

uit

Systeem vergelijkbaar met TEZ waarbij de temperatuur van het afvalwater i.p.v. zeewater wordt gebruikt. TEZ doorrekening kan als voorbeeld dienen.

Centrale warmtepomp

(elektrische)

In de TEZ configuratie is ook een warmtepomp toegepast. Zonder TEZ zal een groter aandeel van de warmte door de warmtepomp geleverd worden, deze kent naar waarschijnlijkheid zonder TEZ een lagere efficiëntie en daardoor hoger elektriciteitsverbruik.

Dit hoofdstuk begint met een introductie van de warmteconcepten waarna een technischeconomische analyse en vergelijking volgt.

4.2

Biomassa

Onderwerp van publiek debat. Biomassa vergisting wel meegenomen als optie. Waarschijnlijk te weinig houtige biomassa lokaal beschikbaar.

(duurzame) gasketel Groengas/biogas/waterstof

Als piek/back-up wordt er conventioneel nog een gasketel meegenomen bij de installatie van een warmtenet. Gegeven de warmteverliezen in het net (15 – 30%) is het onlogisch om een net volledig gasgestookt te laten functioneren. Het gas kan dan energetisch gezien beter direct in de woning worden gebruikt om netverliezen te voorkomen.

Warmtenet: thermische energie uit zeewater

Introductie en warmtebronnen Een warmtenet is een systeem van leidingen, pompen en warmtewisselaars waarmee warm water naar elke woning wordt getransporteerd. Je kunt dit zien als een CV op grote schaal. Een warmtenet heeft een warmtebron nodig. Er bestaan verschillende soorten warmtebronnen die een collectief warmtenet kunnen voeden. Op basis van een eerste analyse (zie tabel 2) is er voor Schiermonnikoog voor gekozen om als uitgangspunt een eerdere business case met als bron zeewater te gebruiken. Een beoordeling van de mogelijke bronnen staat in tabel 1. De bronnen-analyse laat zien dat andere bronnen ofwel niet beschikbaar zijn, onlogisch zijn om te gebruiken of dat TEZ een goede indicatie kan

13 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Tabel 2: Bronneninventarisatie Schiermonnikoog

Projectgroep Dursum Eilaun

Thermische energie uit zeewater Thermische energie uit zeewater (TEZ) is een warmtebron die gebruikt maakt van aanwezig oppervlaktewater in de omgeving. Dat oppervlaktewater is in dit geval het water van de Noordzee of de Waddenzee. Het oppervlaktewater fungeert als bron van een warmtepomp. Hiervoor moet warmte uitgewisseld worden aan de bronzijde van de warmtepomp. Verschillende configuraties zijn hiervoor mogelijk, de warmte kan uit het oppervlaktewaterlichaam worden onttrokken door middel van een warmtewisselaar in het water waarin een apart circuit is verbonden met een warmtepomp. Daarnaast kan het water opgepompt worden en door een warmtewisselaar in een warmtestation gepompt waarna het op een andere plek terug wordt geloosd in het oppervlaktewater. De watertemperatuur is voldoende om jaarrond warmte uit te onttrekken.

Figuur 5: Systeemconcept aquathermie, vanwege de temperaturen van het zeewater lijkt de getekende warmte koude opslag in de bodem niet benodigd. Dit moet verder worden onderzocht.

Schetsontwerp van het warmtenet Op basis van de kaart van Schiermonnikoog is een eerste schets voor een collectief systeem gemaakt. Bij de all electric- en groengas scenario’s vinden alle aanpassingen op óf aan de woning plaats en is er geen warmtenet nodig.

14 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Het beoogde systeem bestaat uit 1) een aquathermische bron (de Waddenzee bij de jachthaven), 2) een elektrische warmtepomp, 3) een leidingnetwerk en 4) back-up gasketels. Het leidingnetwerk bestaat uit een transportnetwerk, een distributienetwerk aansluitleidingen en verdeelstations. Royal HaskoningDHV heeft een netwerk met deze onderdelen doorgerekend om een inschatting van vermogens, het mogelijke tracé en dimensionering te krijgen. Aan de hand van deze dimensionering is de business case doorgerekend (hfst. 4.5). Bij de technische lay-out worden de volgende onderdelen meegenomen waarmee wij deze studie vormgeven: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Hoofdtransportleiding (transportnet, vaak niet van toepassing): 5600 m. Distributienet: 1800m Aansluitleidingen: 1700m Onderstations: 5 (x 3 MW) 1x aquathermie-warmtewisselaar 1x centrale warmtepomp 1x centrale piek/back-up gasketels

Dit resulteert in een eerste schets op basis van het stratennetwerk. Bij verder onderzoek naar dit warmtenet zal een preciezer ontwerp 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. Ook is in deze studie nog niet gecompenseerd voor extra zoutbestendige onderdelen en/of speciale dimensionering van het TEZ systeem op het wad. Naar de technische en ecologische impact moet verder onderzoek worden verricht. Voor het netwerk is er uitgegaan van (de kosten voor de aanleg van) een distributienetwerk en aansluitleidingen (tot aan de meterkast). Via een warmtewisselaar en een warmtepomp zal de warmte uit het zeewater onttrokken en opgewerkt worden. Daarnaast wordt er voor de pieklast in de winter ook nog een gasketel ingezet, om voldoende warmte te genereren tegen beperkte extra kosten. Dit gehele systeem zal ervoor zorgen dat alle aangesloten gebouwen in hun warmte- en (eventueel) koudevraag worden voorzien. De koudevraag is omwille van een eerlijke vergelijking niet in de berekeningen (t.b.v.) kosten meegenomen. Immers, niet elk warmtesysteem kan ook koude leveren. Het schetsontwerp van het warmtenet is schematisch weergegeven in figuur 6 op de volgend pagina en is een indicatie van hoe het er mogelijk uit kan komen te zien.

Projectgroep Dursum Eilaun

Figuur 6: Schetsontwerp warmtenet Schiermonnikoog

15 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Projectgroep Dursum Eilaun

4.3

Individuele warmtepomp per huis

‘All electric’ en hybride verwarmen zijn zogenaamde individuele oplossingen. Dat wil zegen dat de oplossing per gebouw gerealiseerd wordt zonder dat daarvoor een collectieve organisatie (lees warmtenet) nodig is. All electric Bij het ‘all elecric’ systeem wordt de volledige warmtevraag ingevuld met een elektrische warmtepomp. Dit behoeft ruimte in de woning, en een deel van het systeem wordt aan de buitenkant van de woning geplaatst. De gas-aansluiting kan worden verwijderd. Met deze techniek wordt grofweg 1 deel elektriciteit omgezet in 3 delen warmte (deze efficiëntie wordt ook wel coëfficiënt of performance of COP genoemd). Om een gebouw met een warmtepomp te kunnen verwarmen, moet de woning voldoende geïsoleerd zijn. Het streefniveau daarbij is schillabel B. Daarnaast moeten de radiatoren (afgiftesystemen) in veel gevallen worden vervangen door varianten die voldoende warmte afgeven op een lagere temperatuur (zoals vloerverwarming). Anders dan bij een hybride systeem is de elektriciteitsvraag vaak zo hoog dat als de hele buurt overstapt het elektriciteitsnet verzwaard dient te worden. Kosten hiervoor zijn niet meegenomen in de berekeningen. Hybride Een combinatie van systemen wordt een hybride warmtesysteem genoemd. Dit zou ook het combineren van een of meerdere hoofdoplossingen kunnen zijn. De warmtebron van een warmtenet is vaak ook een hybride systeem.

Een hybride warmteoplossing per woning bestaat uit het plaatsen van een warmtepomp naast de (bestaande) gasketel. Deze optie is niet als los scenario beoordeeld, maar de impact hiervan kan wel uit de hoofdscenario’s worden herleid. Voor een hybride warmtepomp is het benodigde isolatieniveau iets lager, tot ongeveer schillabel D.

4.4

Hernieuwbare gassen

Hernieuwbare gassen zijn klimaatvriendelijke varianten op aardgas. Waterstof staat nu sterk in de belangstelling als potentieel duurzaam gas van de toekomst. Vooralsnog is het meest kansrijke hernieuwbare gas echter groen gas, een tot aardgaskwaliteit opgewerkte vorm van biogas. Biogas en groengas zijn, net als aardgas, methaanhoudende gassen die geschikt zijn voor verbranding. Biogas wordt geproduceerd door biomassa te vergisten.

16 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Waterstof Netbeheerders hebben laten onderzoeken of het huidige gasnetwerk geschikt is voor het transport van waterstof. Dat is, mits er een aantal maatregelen worden genomen, het geval. Waterstof kan een alternatief zijn voor aardgas in wijken waar elektrische warmtepompen of een warmtenet geen oplossing zijn. Waterstof is op dit moment nog niet in voldoende mate beschikbaar om te gebruiken om woningen te verwarmen. Het is zelfs de vraag of er wel voldoende waterstof komt om te verbranden in woningen. De projecten die nu uitgevoerd worden zitten in de pilot-fase. Meer informatie over waterstof staat in het kader op de volgende pagina.

Biogas Om een duurzame warmtevoorziening te krijgen, kan het gebruik van aardgas vervangen worden door duurzame gassen. Biogas wordt gemaakt middels een vergistingsproces of vergassingsproces. Biogas heeft een andere verbrandingswaarde dan aardgas; wanneer het wordt opgewaardeerd naar ‘Gronings aardgas’-kwaliteit wordt het groen gas genoemd.

Groengas Om een duurzame warmtevoorziening te krijgen, wordt het aardgas vervangen door duurzaam gas. Groen gas wordt gemaakt door biogas op te waarderen tot vergelijkbare verbrandingseigenschappen als ‘Gronings aardgas’. Het kan daardoor op dezelfde manier gebruikt worden als aardgas. De potentie voor lokale groengasproductie op Schiermonnikoog is berekend op 300.000-350.000 m3/ jaar. Dit is ongeveer 15% van de huidige aardgasvraag van het eiland. Dit is berekend op basis van de energetische inhoud van lokale biomassastromen, zonder daaraan een concrete conversie techniek (vergisten, vergassen etc.) te koppelen. Meer informatie over biogas en groengas in de context van Schiermonnikoog staat op de volgende pagina. Voor de verwerking van biomassa kunnen ook andere routes gekozen worden. Een globaal overzicht hiervan staat op pagina 20.

Projectgroep Dursum Eilaun Meer informatie over waterstof Waterstof is een energiedrager. Daarmee wordt bedoeld dat er energie zit in waterstof. Waterstof moet worden gemaakt want het komt van nature niet in een bruikbare (zuivere) vorm voor. Het is dan ook geen energiebron zoals bijvoorbeeld aardgas, de zon of de wind. Om waterstof te verkrijgen is energie nodig. Afhankelijk van de productiemethode kan grijze, blauwe of groene waterstof worden gemaakt. Grijze waterstof wordt gemaakt met fossiele brandstoffen. In het productieproces voor grijze waterstof wordt aardgas gekraakt. In dit proces splitst de aardgasmolecuul (CH4) in waterstof (H2) én CO2. De CO2 wordt uitgestoten in de atmosfeer. Wanneer bij deze productiemethode de CO2 wordt afgevangen en opgeslagen (CCS), dan wordt gesproken over blauwe waterstof. De afvang van CO2 kost extra energie. Groene waterstof wordt vooral geproduceerd door middel van elektrolyse. In dit proces wordt water (H2O) door middel van elektriciteit omgezet in waterstof (H2) en zuurstof (O2) . Elektrolyse heeft momenteel een rendement van 65 tot 95%. Door duurzaam opgewekte stroom te gebruiken voor de productie van groene waterstof is deze methode compleet CO2 vrij.

In een scenario waarbij veel windparken in de Noordzee worden gerealiseerd, zal in 2050 naar schatting hooguit 20% van de Nederlandse huishoudens van groene waterstof kunnen worden voorzien, omdat ook andere sectoren groene waterstof zullen gaan gebruiken. Er is dus landelijk onvoldoende duurzame waterstof beschikbaar om op de langere termijn geheel op duurzame waterstof over te schakelen (CE Delft, 2020). Experts geven vaak aan dat het ‘zonde’ is om waterstof te gebruiken voor de relatief lage temperatuur die nodig is voor verwarming. Er wordt daarom vaak benoemd dat de waterstof die beschikbaar is of beschikbaar komt, eerst moet worden ingezet in de industrie, chemie en de mobiliteitssector en daarna pas in de gebouwde omgeving. Ook de Rijksoverheid stuurt hier op aan: in een brief aan gemeenten (van 12 januari 2021) heeft het Ministerie van Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties aangegeven dat waterstof (en groen gas) zeker tot 2030 geen significante rol zal spelen in de verduurzaming van de gebouwde omgeving. Als er dan toch waterstof overblijft na 2030, dan zal dit waarschijnlijk alleen in gebouwen worden ingezet waar geen alternatieve verwarming mogelijk is. Op lokale schaal wordt – bijvoorbeeld door energiecoöperaties – steeds vaker gedacht aan het realiseren van een waterstofinstallatie om zo de gebouwde omgeving te voorzien van waterstof.

Deze lokale initiatieven kunnen inspiratie putten of misschien zelfs meeliften met onderzoeken in de ‘Greendeal H2-wijken’. Uit de onderzoeken blijkt dat voor de praktische uitrol van waterstof nog veel geregeld moet worden. Denk hierbij bijvoorbeeld aan de prijsstelling van waterstof, eigendom van waterstof en andere financiële en juridische (markt)ordeningsvraagstukken. Hierop wachten past niet bij de ambitie van gemeente Schiermonnikoog om nu stappen te zetten.

Groengas en Schiermonnikoog Groengas wordt opgewekt met een vergistings- of vergassingsinstallatie. In 2017 zijn plannen om op het eiland een vergistingsinstallatie te realiseren vastgelopen. Zonder oog te verliezen voor de gevoelige historie van het onderwerp hebben we voor deze studie op hoofdlijnen wel de energetische potentie van de lokale biomassa geschat, zonder dat hierbij hele concrete keuzes worden gemaakt voor de vergistingstechniek. Voortschrijdende ontwikkeling maakt het mogelijk om biogasproductie mogelijk zonder aanvoer van substraten van het vaste land te laten plaatsvinden. Te denken valt bijvoorbeeld aan hoge druk vergisting of bepaalde vormen van vergassing. De daadwerkelijke toepasbare techniek behoeft verder onderzoek. Gezien de diepgang van dit onderzoek zijn enkel hoog-over aannames gedaan met afgeronde getallen. De precieze potentie moet verder worden onderzocht en hangt ook samen met de mogelijke techniek. Binnen de potentieberekening is meegenomen uit eerder onderzoek: Natuurgras Reststromen veehouderij (anders dan mest) Overig/Eco-frit e.d. (restaurant afval) De totale potentie van deze stromen wordt geschat op ca. 150.000 m3 groengas/jaar. Daarnaast kan ook nog de dierlijke mest gebruikt worden. Op basis van 400 koeien heeft dit potentie van 150.000m3 – 190.000 m3 groengas/jaar uit mest. Totaal komt daarmee op circa 300 – 350.000 m3 groengas/jaar.

is ongeveer 15% van de huidige gasvraag van het eiland. 17 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDFDit - Royal HaskoningDHV

Projectgroep Dursum Eilaun Biomassa en Schiermonnikoog Er zijn verschillende (alternatieve) verwerkingsroutes voor (lokale) biomassa mogelijk. De tabel hieronder geeft een globaal overzicht met daarbij enkele actieve bedrijven. Verwerkingsoptie

Natuurgras / natuurhooi

Voorbeeld

Maatschappelijk

Maatschappelijk

makkelijker

moeilijker

geaccepteerd

geaccepteerd

Passend op Schier?

Persen, vergisten sap en vezels nuttig toepassen, bijvoorbeeld: •

composteren tot veenvervanger voor potgrond

•

productie plaatmateriaal

•

•

Initiatief E-Kwadraat, HoSt, D4, https://www.d4.nl/d4blogs/monobermgrasvergistingstest Noble Environmental Technologies

X

Demo

In principe wel

X

Commercieel

Lijkt te groot voor het eiland, alleen mogelijk wanneer iemand op vaste land een fabriek neerzet

Commercieel

Ja, maar warmtenet nodig

Commercieel

Ja, maar warmtenet nodig voor het uitkoppelen van warmte

Commercieel

Ja

•

Hooiverbranding Overig/Eco-frit e.d.

GFT van bewoners

Melkveemest

Verbrandingsinstallatie met warmtenet in Malchin (D)

X

Vergisten met evt. nacompostering, •

warmte uit compostering voor warmtelevering, • CO2 uit biogas levering aan CO2-gebruikers Combi vergisten/compostering, evt met proceswarmte uit compostering voor

ARN energie en grondstoffen

Vergisten op bedrijf (maximale biogasproductie en maximale vermijding methaanemissies)

Zie Groengas

X

Ja

Mestverwerking zoals bij Groot Zevert / Groene Mineralen Fabriek:

Installatie bij Beltrum (Achterhoek)

X

Ja

• • • •

Vergisting/compostering Meerlanden (Rijsenhout) of Bio Power Alphen (a/d Rijn) van Indaver

Vergisting Terugwinning fosfor als kunstmest Terugwinning stikstof als kunstmest Productie fosforarm vezelmateriaal – evt toepasbaar als vervanger veen in potgrond

Tabel 3: Overzicht mogelijkheden biomassa verwerking 18 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Projectgroep Dursum Eilaun

4.5

Doorrekening warmtesysteem

Na het uitwerken van de warmtevraag en de schetsen van het systeem zijn alle kosten geraamd op basis van kentallen. Deze kosten en de te verwachten opbrengsten, maar ook de CO2 -uitstoot, worden doorgerekend in een business case. De volgende onderdelen van de business case zullen in deze paragraaf nader worden toegelicht:

kunnen worden wat er nodig is om te voldoen aan de extra elektra-vraag. Het is discutabel welk deel van de kosten van de netverzwaring aan het warmtesysteem moet worden toegerekend. Met de komst van elektrische auto’s en meer (huishoudelijke) zonnepanelen zal ook voor deze ontwikkelingen netverzwaring nodig zijn. Alle kosten hiervoor toeschrijven aan het warmtesysteem kan daarom een vertekend beeld geven. Toelichting CO2-reductie

▪

CO2-berekeningen;

Warmteoplossing

▪

Financiële analyse:

Aquathermie

Voornamelijk afhankelijk van de stroombron. Berekening is nu op basis van de te verwachten elektriciteitsmix in 2030 (PBL). Er is ook voor ca. 5% van de warmte nog gas-nodig van een piek/backup ketel.

All-electric

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

Groengas

Biogas is een gasvormig mengsel hoofdzakelijk bestaande uit methaan (CH4) en koolstofdioxide (CO2). Het methaangehalte van biogas ligt rond de 55-65%. Bij de verbranding van één Nm³ biogas komt ongeveer 1,97 kg CO2. Echter, de CO2 uitstoot bij de verbranding van biogas wordt aangemerkt als kort cyclisch. Hierdoor wordt soms ook een emissiefactor van 0 kg CO2/Nm³ aan biogas toegekend.

o

Kosten;

o

Opbrengsten;

o

Levelized Cost of Heat (LCOH)

o

Business case van het TEZ warmtenet systeem in vergelijking met kosten voor een systeem gebaseerd op groengas of individuele warmtepompen

Toelichting CO2-berekeningen De CO2-reductieberekeningen geven een inschatting van de CO2-reductie van het onderzochte systeem ten opzichte van de huidige warmtelevering met aardgasgestookte ketels. Uit de doorrekening blijkt dat zowel het warmtenetscenario als het scenario met individuele warmtepompen tot een significante CO2-emissie reductie kunnen leiden. Deze uitstoot wordt toegelicht in tabel 6. Om gedurende het hele jaar voldoende warmte te genereren, is naast de bron en de WKO ook externe energie nodig. Dit kan in de vorm van een elektrische warmtepomp en/of een back-up (gas)ketel. Aquathermie werkt al met een warmtepomp. Ook bij individuele warmtepompen worden er elektrische warmtepompen gebruikt. Een extra elektriciteitsvraag resulteert ook in een extra ‘opgave’ voor de opwek van duurzame elektriciteit en mogelijk ook voor verzwaring van het elektriciteitsnet. Er zijn in de business case geen kosten voor de verzwaring van het laagspanningselektriciteitsnet meegenomen. Voor de collectieve opties is alleen een verzwaring van het middenspanningsnet voorzien, deze kosten zijn echter ook niet meegenomen. Op basis van deze eerste inzichten zou de lokale netbeheerder gevraagd

19 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Tabel 4: Toelichting op CO2-reductie Toelichting financiële analyse Een warmtenet wordt gekenmerkt door een flinke investering ‘aan de voorkant’, aangezien er eerst infrastructuur moet worden aangelegd. Dit betekent een flinke kostenpost vooraf, gevolgd door een langjarige betrekkelijk stabiele kasstroom. Alle kosten zijn berekend voor een (concessie) periode van 30 jaar. Een individuele woningaanpassing wordt gekenmerkt door eenmalige hoge kosten door de gebouweigenaar voor renovatie en het installeren van een nieuw warmtesysteem. Voordeel van een hybride systeem is dat er weinig tot geen woningaanpassingen nodig zijn. Voor de groengas optie is de specifieke business case voor de productie van het gas niet opgesteld. In het kader ‘groengas’ staat hoe deze optie is doorgerekend.

Projectgroep Dursum Eilaun

Toelichting op de meegenomen kosten De kosten voor het systeem bestaan uit: ▪

Kapitaalsinvestering;

▪

Afschrijvingskosten;

▪

Financieringskosten;

▪

Operationele kosten.

De kapitaalsinvestering in de bron bestaat met name uit de investering in civiele werken, pompen, warmtewisselaar(s) en warmtepompen. Hierin kan de tweedeling gemaakt worden voor kosten voor de bron en investeringen in het warmtenetwerk (waar mogelijk ook andere bronnen op kunnen worden aangesloten). 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 lagere afschrijvingen en lagere financieringskosten. Voor deze studie is er de aanname gedaan dat er gebruik wordt gemaakt van de RVO-subsidieregeling (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 voor de financier 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. De aannames die zijn gedaan voor het bepalen van de kosten zijn terug te vinden in bijlagen 1 en 4.

1

Groen gas is niet per definitie een lokale bron, maar kan overal worden geproduceerd. Transport vindt meestal plaats via het huidige aardgasnet, middels certificering en soms via een apart leidingnet. Het is beperkt beschikbaar voor de gebouwde omgeving, gezien de (verwachte) vraag naar groen gas groter is dan het (verwachte) aanbod. Op dit moment kan men er

20 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

1Toelichting op de meegenomen opbrengsten

Groengas Reductie van het aardgasverbruik kan worden gerealiseerd door gebruik van groengas. Groengas wordt doormiddel van verschillende technische processen opgewerkt naar aardgaskwaliteit. Op deze opwek- en opwerkingstechnieken kan SDE subsidie worden verkregen die tot doel heeft de onrendabele top te subsidiëren. Hierdoor concurreert groengas qua prijs met aardgas. Door middel van certificaten kan het groengas door de keten van producent naar afnemer boekhoudkundig vastgelegd worden. Zo wordt de fysieke handel gescheiden van de oorsprong van het gas. De waarde van groen-gas certificaten wordt bepaald door de waarde die deze certificaten vertegenwoordigen voor de afnemer om bijvoorbeeld een duurzaam beleid na te streven. De GVO waarde van groen gas schatten wij nu op 15 cent/kuub. In de praktijk kan een consument tegen lage meerkosten groengas kopen. In de doorrekening van groengas gaan wij uit van de aardgasprijs plus deze premie. Dit staat los van de business case van de vergister/vergasser die niet beoordeeld is. Mogelijk is vervolgonderzoek hiernaar gewenst.

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).

daarom niet vanuit gaan dat er voldoende groengas beschikbaar komt voor deze locatie. Lokaal geproduceerde groengas dat getransporteerd wordt via het aardgasnet kan immers niet exclusief voor de eigen gemeente worden ingezet.

Projectgroep Dursum Eilaun

Het risico op lage warmtevraag en afnemingszekerheid beoordelen wij, als hoger dan gemiddeld. In sommige gebieden zijn er huurwoningen waardoor het makkelijker kan zijn om afspraken over het systeem te maken. Het aantal koopwoningen is hier echter groot, waardoor de kans op draagvlak moeilijker kan zijn. Huurwoningen in coöperatie bezit zijn vaak al goed geïsoleerd vanwege strengere wet- en regelgeving. Voor particuliere (ver)huurwoningen geldt dit echter niet. Omdat een deel van de koop (eigen)woningen nog niet geïsoleerd is, kan worden verwacht dat de warmtevraag de komende jaren daalt voor het particulier bezit. Alleen bij de individuele warmtepompen is deze isolatie en de daarbij horende investering meegenomen in de berekeningen, omdat het voor een warmtepomp noodzakelijk is om een goede schil isolatie te hebben. Voor het warmtenet is in eerste instantie geen isolatie meegerekend. Bij het (warmte) afname risico kan de gemeente ook een rol spelen, middels 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. Er is in de berekeningen geen gemeentelijke of andere subsidie meegenomen anders dan de SDE++ subsidie. Kostenresultaten en toelichting In feite kent het installeren van warmtepompen door bewoners per huis geen business case met een warmteleverancier. Als woningeigenaar installeer je zelf de warmtebron: een warmtepomp. Ook moet je als huiseigenaar in tegenstelling tot een collectief warmtenet zelf zorgdragen voor het onderhoud en overige exploitatie van de warmtepomp. Bij een warmtenet met huur van een afleverset neemt de warmteleverancier al deze werkzaamheden en bijhorende kosten voor haar rekening. Deze worden door de huiseigenaar betaald in de warmte- en leveringstarieven. De all-electric en hybride referentie kan daarom het beste met de andere twee andere warmteopties worden vergeleken op de kostprijs van de warmte (LCOH, €/GJ). Investeringen- DEVEX en CAPEX De ontwikkelkosten (development expenditure: DEVEX) zijn de investeringen die worden gedaan voordat een warmtenet wordt aangelegd. Deze kosten omvatten onder andere haalbaarheidsstudies en conditionerende onderzoeken. Deze geldt alleen voor aquathermie (TEZ). Bij individuele warmtepompen is er geen collectief warmtenet nodig.

21 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

De investering op woningniveau (Investering-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 zijn dit een warmtewisselaar en het verwijderen van gasaansluiting. Bij het individueel all-electric scenario is ook isolatie meegenomen. Voor een individuele woningeigenaar kan dit een grote investering zijn. In het geval van individuele warmtepompen komen de investeringen vaak voor rekening van de woningeigenaar, Deze kosten vallen onder de kostenpost CAPEX-woning. Voor warmtepompen is hierbij wel rekening gehouden met de ISDE subsidie, die kan worden aangevraagd door de woningeigenaar. OPEX De operationele kosten verschillen tussen de warmteopties. Dit is vooral afhankelijk van de hoeveelheid stroom en gas die worden gebruikt. Gezien de gestaffelde stroomprijzen levert een hoger verbruik op één locatie, zoals bij het aquathermie-systeem op basis van TEZ met een centrale warmtepomp, een aanzienlijk voordeel op. Dit wordt versterkt door belastingen en subsidies die ook afhankelijk zijn van de hoeveelheid stroom die verbruikt wordt. Belangrijk: bij de OPEX zijn ook de warmteverliezen van het net meegenomen, omdat er per GJ geleverde warmte ook een aanzienlijk deel (ca. 20%) verloren gaat.

De operationele kosten worden samen met de jaarlijkse vaste kosten (vastrecht) vertaald naar de jaarlijkse kosten op gebouwniveau (zie ook volgende paragrafen).

Projectgroep Dursum Eilaun

4.6

Resultaten overzicht

Tabel 5: overzicht warmteopties

Positief effect / geen technisch bezwaar

Legenda

S 22 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV

Aandachtspunt Negatief effect / technisch bezwaar

Projectgroep Dursum Eilaun

Toelichting op de tabel Individuele warmtepomp Voor een groot deel van de oudere woningen moet er veel in en aan de woning worden aangepast om de woning geschikt te maken voor een elektrische warmtepomp. De investeringen in isolatie en de warmtepomp zelf, en daarmee de impact op de woning kunnen zo groot worden dat deze optie op deze punten zeer negatief scoort. Deze optie is wel volledig gasloos. Groengas In de woning hoeft weinig tot niets worden aangepast. Er is echter onvoldoende lokale biomassa beschikbaar om voldoende groengas te produceren om in de gasvraag van alle gebouwen te voorzien. Er is daarom nog gas van elders nodig. De jaarlijkse kosten op woningniveau zijn vergelijkbaar met de kosten voor een conventioneel aardgassysteem. Dit komt omdat groengasproductie gesubsidieerd wordt (SDE-subsidie), deze subsidie heeft als doel om duurzame energiebronnen competitief te maken met fossiele energiebronnen. In de energiemarkt wordt er nog wel een kleine premie betaald voor groengas doormiddel van groene-certificaten van oorsprong. Aquathermie Voor een aquathermiesysteem moet een nieuwe infrastructuur worden aangelegd. De kosten hiervoor kunnen niet via de wettelijke maximale warmtetarieven worden terugverdiend. Er ontstaat daarmee een tekort in de business case.

Hoewel er verschillende mogelijkheden zijn om dit tekort te verkleinen, lijkt een warmtenet onder huidige marktomstandigheden en een realistisch subsidiebedrag niet rendabel.

𝐿𝐶𝑂𝐻 =

𝐼𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔𝑠𝑘𝑜𝑠𝑡𝑒𝑛 𝑤𝑎𝑟𝑚𝑡𝑒𝑠𝑦𝑠𝑡𝑒𝑒𝑚 𝑒𝑛 𝑖𝑠𝑜𝑙𝑎𝑡𝑖𝑒 + 𝑒𝑥𝑝𝑙𝑜𝑖𝑡𝑎𝑡𝑖𝑒 𝑘𝑜𝑠𝑡𝑒𝑛 𝐴𝑙𝑙𝑒 𝐺𝐽′ 𝑠 𝑤𝑎𝑟𝑚𝑡𝑒 𝑛𝑜𝑑𝑖𝑔 𝑜𝑣𝑒𝑟 30 𝑗𝑎𝑎𝑟

Met andere woorden, de LCOH kan worden beschouwd als de prijs per eenheid warmte (in dit geval per GJ) voor een bepaald warmtesysteem. De LCOH wordt berekend vanuit het standpunt van de warmteleverancier. In de praktijk worden er naast een flexibel tarief per afgenomen hoeveelheid energie ook nog een vast bedrag gerekend. Voor gas is dit het vastrecht, bij een warmtenet zijn dit onder andere het (wettelijk vastgestelde) meettarief en de huur van een afleverset. Deze kosten worden in de gebruikerskosten in de volgende paragraaf wel meegerekend. De kostprijs voor de warmte is één van de parameters waarop de warmteopties met elkaar te vergelijken zijn, omdat het een gestandaardiseerde prijs betreft. Hier valt meteen op dat de belastingen en subsidies in belangrijke mate dit getal bepalen. Zoals eerdergenoemd komt dit door de staffelprijzen van elektriciteit, maar ook door de subsidie op aquathermie. In dit geval blijkt de groengas LCOH in beide gevallen de laagste. Let wel, de groengas business case an sich is niet beoordeeld, er is gerekend met de prijs voor groengras plus opslag voor groene certificaten van oorsprong. De LCOH zonder belastingen en subsidies is zo laag omdat de vergister in zijn business case ook SDE ++ kan verkrijgen.

Hiermee wordt ervoor gezorgd dat de LCOH competitief wordt met die van aardgas, waarna er aan de consumentenkant weer ‘gas-belasting’ wordt geheven. Voor aardgassystemen is dit bedrag ongeveer gelijk aan de vastgestelde warmte-tarieven door het ACM: € 21,- per GJ.

CO2 reductie Voor de CO2 reductie is als referentie een HR-gasketel gebruikt. Aangezien niet elke woning op dit moment een HR-gasketel heeft kan de reductie in de praktijk anders uitvallen. De aannames voor CO2 uitstoot voor het warmtenet, de warmtepompen en groengas staan op pagina 18 in tabel 4. De gebruikte emissie-kentallen komen van de www.co2emissiefactoren.nl, een initiatief van Rijkdienst voor ondernemend Nederland.

Optie 1 Groengas

Optie 2 Warmtenet

Optie 3 All-electric (inc. isolatie)

LCOH incl. subsidie en belastingen

€23,50 / GJ

€33 / GJ

€33 / GJ

LCOH excl. subsidie en belastingen

€ 9,50

€ 35

€24

Resultaten Levelized cost of heat (LCOH) De LCOH is de kostprijs van de warmte. Hierbij worden alle investeringen en exploitatiekosten voor een warmtesysteem gedurende een vaste exploitatieperiode bij elkaar opgeteld en gedeeld door de totale warmteafzet gedurende diezelfde periode. Voor deze studie is er gerekend met de gebruikelijke exploitatie duur van een warmtenet: 30 jaar. Bovenstaande uitleg kan worden samengevat in de definitie van LCOH:

23 BH8049 - Bijlage Technische odnerbouwing Dursum Eilaun definitief KJN_SDF - Royal HaskoningDHV