5.0 Buurtteam Energiek rondom de Middenweg - Duurzame warmte in bestaande woningbouw.pdf

Duurzame warmte in de bestaande woningbouw Een optimalisatie van de kosten op weg naar Energie Neutraal Rinus van der Vegt Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 1/69 Op de voorpagina: Principeschema van een warmtepomp volgens Nefit Bosch Met dank aan: Gemeente Steenwijkerland Expertisecentrum Warmte Buurteam Energiek rondom de Middenweg KIWA Nederland BV Bosch Thermotechniek BV Nibe Energie Techniek BV Installatiebedrijf Dick van Dijk voor hun bijdrage aan de totstandkoming van dit rapport. Disclaimer: Aan de in dit rapport vermelde besparingsmogelijkheden kunnen geen rechten worden ontleend. Aan de samenstelling van dit rapport is de grootst mogelijke zorg besteed. Auteur: Ing. H. M. van der Vegt. Gepensioneerd Productontwikkelaar en Procestechnoloog bij N.V. Philips Gloeilampen fabrieken en Gecertificeerd EPA adviseur en Kwaliteitszorgmanager bij Energie Service Centrum Nederland B.V. Lid van het Buurtteam Energiek rondom de Middenweg in de gemeente Steenwijkerland. De auteur heeft als procestechnoloog een ruime ervaring in het ontwerpen en optimaliseren van transformatie- processen ten behoeve van de productie van componenten. Daarbij werd gebruik gemaakt van zowel fundamenteel modelonderzoek als statische analyses.

In dit rapport zijn beide gereedschappen toegepast om de meest kosteneffectieve toepassing van warmtepompen voor bestaande woningen te kunnen adviseren. Daarbij is dankbaar gebruik gemaakt van de uitgebreide set SCOP waarden die gepubliceerd werd bij de beoordeling van een NEFIT luchtwarmtepomp volgens de norm NEN 7120. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 2/69 Inhoud 1. SAMENVATTING ............................................................................................................................ 4 2. CONCLUSIES .................................................................................................................................... 5 3. ADVIEZEN......................................................................................................................................... 7 3.1 Advies voor beleidsmakers ........................................................................................................................................ 7 3.2 Advies voor bewoners .................................................................................................................................................. 8 4. INLEIDING ..................................................................................................................................... 10 5.

DE ENERGIETRANSITIE ............................................................................................................ 11 6. DOEL VAN HET ONDERZOEK .................................................................................................. 12 7. UITGANGSPUNTEN .................................................................................................................... 13 7.1 Rekenmethodiek ......................................................................................................................................................... 13 7.2 Gegevens per woning ................................................................................................................................................. 13 7.3 Primaire Energie Factor en CO2 emissie ............................................................................................................. 14 7.4 Klimaat en stookseizoen ........................................................................................................................................... 15 8. FINANCIËLE KENTALLEN ......................................................................................................... 15 9. INSTALLATIETECHNIEK...........................................................................................................

16 9.1 Ruimteverwarming .................................................................................................................................................... 16 9.1.1 De HR ketel..................................................................................................................................................... 16 9.1.2 De pellet-kachel ............................................................................................................................................. 17 9.1.3 De warmtepomp. ........................................................................................................................................... 17 9.1.4 Warmtedistributie ......................................................................................................................................... 18 9.2 Koeling ............................................................................................................................................................................ 19 9.2.1 Koelvraag ....................................................................................................................................................... 19 9.2.2 Koude-opwekking en distributie ....................................................................................................................

20 9.2.3 Energieverbruik voor koelen .......................................................................................................................... 21 9.3 Tapwater ........................................................................................................................................................................ 21 9.4 Koken ............................................................................................................................................................................... 21 9.5 Netwerkkosten ............................................................................................................................................................. 21 10. OPZET VAN HET ONDERZOEK ............................................................................................... 22 11. RESULTATEN ............................................................................................................................... 24 11.1 Investeringen ................................................................................................................................................................ 24 11.2 Jaarkosten met een HR ketel ...................................................................................................................................

26 11.3 Jaarkosten met een warmtepomp ......................................................................................................................... 27 11.4 Kostenoptimalisatie warmtepompen .................................................................................................................. 28 11.4.1 Hybride warmtepomp ............................................................................................................................... 28 11.4.2 Bodemwarmtepomp ................................................................................................................................. 43 11.5 Netwerkkosten ............................................................................................................................................................. 44 11.6 Saldering en Energie Neutraal ................................................................................................................................ 44 11.7 Koelen .............................................................................................................................................................................. 47 Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 3/69 11.8 Vergelijking geoptimaliseerde warmteopwekkings-systemen .................................................................

47 11.8.1 Kosten ....................................................................................................................................................... 49 11.8.2 Netbelasting .............................................................................................................................................. 54 11.8.3 Duurzaamheid ........................................................................................................................................... 55 12. KEUZES VOOR DE KORTE TERMIJN ..................................................................................... 56 13. LITERATUUR ................................................................................................................................ 57 14. BIJLAGEN ....................................................................................................................................... 58 14.1 Bijlage-1 Financiële kentallen ................................................................................................................................ 58 14.2 Bijlage-2 Kenmerken warmtepomp ..................................................................................................................... 60 14.2.1 De werking van een warmtepomp. ...........................................................................................................

60 14.2.2 De thermodynamische formule voor de COP ........................................................................................... 60 14.2.3 Seizoengemiddelde SCOP .......................................................................................................................... 61 14.2.4 Formule voor SCOP lucht/water warmtepomp ........................................................................................ 62 14.2.5 Formule voor SCOP bodemwarmtepomp ................................................................................................ 64 14.2.6 Vermogen .................................................................................................................................................. 64 14.2.7 Optimalisatie bivalent warmtepompsysteem ........................................................................................... 64 14.2.8 Kleinere pomp ........................................................................................................................................... 67 14.3 Bijlage -3 Kostencalculaties voor ruimteverwarming en tapwater ......................................................... 68 Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 4/69 1.

Samenvatting In dit rapport is een onderzoek beschreven om vast te stellen welke configuratie het best kan worden toegepast voor de opwekking van duurzame warmte bij het verduurzamen van bestaande woningen in 3 woonwijken van Steenwijkerland. Daartoe zijn de kosten voor diverse warmte- opwekkingssystemen met een warmtepomp en/of HR ketel en diverse warmte-distributiesystemen onderzocht. Bij alle onderzochte varianten is de aanschaf van een inductiekooktoestel meegenomen. Onderzocht is welke investeringen nodig zijn om de woningen volledig energie-neutraal te maken, alsmede de daartoe benodigde duurzaam op te wekken elektra en de belasting van het elektriciteitsnet. De temperatuur waarbij de hulpverwarming van een luchtwarmtepomp wordt ingeschakeld is gebruikt is om de jaarlijkse kosten voor luchtwarmtepompen verder te optimaliseren. De onzekere toekomstige consumentenprijs voor aardgas, biogas en/of waterstof, en toekomstige reducties in de warmtevraag zijn belangrijke variabelen. Een diagram is ontworpen om afhankelijk van de waarde van deze variabelen de optimale warmteopwekkingsmethode te bepalen. Aangetoond wordt dat zowel de overgang naar inductiekoken als de aanschaf van een hybride warmtepomp in de bestaande woningbouw op dit moment niet rendabel is. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 5/69 2.

Conclusies 1 Het meest voordelige toestel voor het opwekken van duurzame warmte voor ruimteverwarming, tapwater en koken is afhankelijk van de warmtevraag en de gasprijs (voor aardgas, biogas of waterstof). In geval voor duurzaam koken een inductiekookplaat wordt gebruikt, geldt: Bij een gasprijs boven de € 0.18 /kWh is de elektrische luchtwarmtepomp het meest voordelig. Bij een gasprijs onder de € 0.10 / kWh is de HR ketel het meest voordelig. Bij een gasprijs tussen deze 2 waarden is dit afhankelijk van de warmtevraag. Dit kan een HR ketel op biogas of waterstof, of een hybride warmtepomp zijn, zoals aangegeven in onderstaand diagram: Toelichting bij het diagram: Elk punt in het x-y vlak is bepaald door een bepaalde warmtevraag en een bepaalde gasprijs. Voor elk punt onder de blauwe lijn in dit diagram is de HR-kerel voordeliger. Daarboven is een luchtwarmtepomp voordeliger. In het gebied tussen de blauwe lijn en de groene lijn is de hybride luchtwarmtepomp het meest voordelig. Boven de groene lijn is de elektrische luchtwarmtepomp voordeliger. Een gemiddelde woning in de woonwijk heeft een warmtevraag van 10 000 kWh en een gasprijs 0.08 / kWh. Deze is in het diagram weergegeven met een rode stip.

Deze stip ligt onder de blauwe lijn, dus is het gebruik van een hybride warmtepomp op dit moment nog duurder dan een HR ketel 1m3 aardgas of biogas = 9.77 kWh, 1 kg H2 = 39.39 kWh 2 De bodemwarmtepomp en de lucht-lucht warmtepomp zijn meestal niet aan te bevelen: - De bodemwarmtepomp is zowel qua investering als jaarlijkse kosten een veel kostbaardere oplossing dan een lucht-water warmtepomp. - De aanleg van luchtverwarming is achteraf meestal niet goed mogelijk. 3 De elektrische luchtwarmtepomp heeft het nadeel dat het elektriciteitsnet zwaar belast wordt, omdat bij een piekvraag in de winter alle warmte geleverd wordt door een elektrische spiraal. De hybride warmtepomp heeft het voordeel dat het elektriciteitsnet in dat geval juist ontlast wordt, omdat volledig kan worden overgeschakeld naar de HR ketel op waterstof of biogas. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 6/69 4 Voor een succesvolle uitrol van hybride warmtepompen is een gasprijs van tenminste 0.10 / kWh, ofwel voor aardgas een prijs van € 1,- nodig. Naarmate de warmtevraag voor een woning lager wordt, is een hogere gasprijs nodig om de warmtepomp rendabel te maken. Verder is een garantie nodig dat na het sluiten van de aardgaskraan er biogas of waterstof voor een prijs onder de € 0.18 / kWh geleverd zal worden.

Zonder deze levergarantie wordt de investering in een hybride warmtepomp riskant en zal veel eerder voor een elektrische lucht-water warmtepomp gekozen worden. 5 Een HR ketel op biogas of groene waterstof is op korte termijn een goed alternatief voor een dure warmtepomp installatie. Deze vraagt voor de bewoners de laagste investering. Daardoor wordt een snelle uitrol van duurzame warmteopwekking meer kansrijk. 6 Vloerverwarming leidt bij geen van de onderzochte warmteopwekkingsmethoden tot de laagste kosten. Aanleg van vloerverwarming is in de bestaande woningbouw alleen nodig voor een comfortabele koeling. Bij gebruik van convectoren of radiatoren met een ventilator, kan in beperkte mate gekoeld worden. De meerkosten hiervoor zijn ca 120,-/ jaar 7 In geval men geen koeling nodig heeft en de warmtevraag voor ruimteverwarming wordt teruggebracht tot onder de 8 000 kWh-th is bij luchtwarmtepompen helemaal geen aanpassing van het warmtedistributiesysteem meer nodig. De goedkope koelapparaten in bouwmarkten en warenhuizen zijn energieslurpers, omdat geen recirculatie wordt toegepast en de COP erg laag is. 8 In geval men een warmtepomp wil plaatsen en de warmtevraag van de woning in de toekomst nog met ca 20% wil verminderen, kan men een hybride lucht-water warmtepomp met eveneens een 20% te kleine capaciteit plaatsen.

De warmtepomp zal dan bij een buitentemperatuur lager dan +1 oC geen warmte meer leveren. Hierdoor is ca 3 % minder gasbesparing mogelijk. Nadat de energiebesparende maatregelen zijn uitgevoerd moet mogelijk de instelling van de warmtepomp worden aangepast om gedurende meer bedrijfsuren zonder hulpverwarming aan de warmtevraag te voldoen. 9 De totale hoeveelheid benodigde duurzame elektriciteit voor het bereiken van Energie Neutrale woningen, bij een warmtevraag voor ruimteverwarming van 10 000 kWh-th, bedraagt: Bij HR ketel met groene waterstof : 30 000 kWh-e (bewoners 7 m2) Bij hybride lucht-water warmtepomp met groene waterstof : 9 236 kWh-e (bewoners 16 m2) Bij elektrische lucht-water warmtepomp : 4 200 kWh-e (bewoners 18 m2) Bij bodemwarmtepomp : 3600 kWh-e (bewoners 21 m2) 10 Door afschaffing van de salderingsregeling stijgen de jaarlijkse kosten voor een energieneutrale woning met een hybride warmtepomp met ca 12 %. Men kan de energietransitie versnellen door deze regeling te handhaven voor energieneutrale woningen. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 7/69 3. Adviezen 3.1 Advies voor beleidsmakers 1 In woonwijken waar een warmtenet niet rendabel is worden de laagste kosten voor het opwekken van duurzame warmte in de bestaande woningbouw in de meeste gevallen bereikt met een lucht- water warmtepomp.

- Voor de aanschaf van lucht/water warmtepompen moet bekend zijn of en tegen welke prijs biogas of groene waterstof in een voldoende hoeveelheid beschikbaar komt. Zolang hierover onzekerheid bestaat kan geen keuze gemaakt worden tussen een hybride warmtepomp of een elektrische warmtepomp. - De hybride warmtepomp is veelal de meest voordelige oplossing zolang de gasprijs tussen de € 0.10 en de 0.18 /kWh blijft. Bij een prijs hoger dan € 0.18 / kWh is de elektrische lucht/water warmtepomp voordeliger en bij een prijs onder de € 0.10 / kWh is de HR ketel voordeliger. - Bij gebruik van hybride warmtepompen behoeft het elektriciteitsnet minder verzwaard te worden. Met een inductiekooktoestel en een elektrische lucht-water warmtepomp stijgt de maximale netbelasting voor een woning van ca 7 KW naar ca 24 kW, maar bij aanschaf van een hybride luchtwarmtepomp blijft deze stijging beperkt tot ca 17 kW. Ook stabiliseert een hybride warmtepompsysteem het elektriciteitsnet in de winter, omdat bij buitentemperaturen beneden de -2 oC de warmtelevering geheel door de HR ketel kan worden overgenomen. Hierdoor daalt de belasting van het elektriciteitsnet, terwijl bij andere typen warmtepompen de vraag naar elektra snel oploopt. Hiermee wordt voor slechts 2 % van de warmtevraag voor ruimteverwarming extra gas verbruikt.

- Het bezwaar van geluidsoverlast door de buitenunit van luchtwarmtepompen wordt door nieuwe regelgeving per 1-4-2021 verminderd. Bij voldoende subsidies op PVT panelen met voldoend hoge capaciteit zijn ook geen buitenunits meer nodig. 2 Het is op dit moment niet verantwoord om bewoners te adviseren een warmtepomp op aardgas aan te schaffen. De investeringen voor het opwekken van duurzame warmte zijn niet binnen de technische levensduur van de installaties terug te verdienen. Naarmate de woning beter geïsoleerd wordt, is zelfs een hogere gasprijs nodig om een kostenneutrale transitie te realiseren. Het verhogen van de subsidie SDE op de warmtepomp is minder effectief. Verhogen van de aardgasprijs tot een waarde tussen de € 1,- en € 1.50 /m3 heeft een groter effect. 3 De benodigde investering voor inductiekoken is in bestaande woningen zeer onrendabel omdat hiervoor vaak de aansluiting op het elektriciteitsnet moet worden verzwaard. Dit duurzame alternatief is alleen te adviseren voor een beter comfort en/of veiligheid. 4 Overwogen moet worden om bij woningen die geheel energieneutraal zijn gemaakt, de salderingsregeling te continueren. Dit stimuleert de groei van het aantal energieneutrale woningen en bevordert de decentrale opwekking van duurzame elektra.

5 Een HR ketel op waterstof kan bij de energietransitie een nuttige rol vervullen: - De benodigde investering is laag, dus geschikt voor huiseigenaren met een klein inkomen. - Deze geeft bij gebruik van groene waterstof de hoogste CO2 besparing. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 8/69 3.2 Advies voor bewoners 1 Om de warmteopwekking in woningen te verduurzamen is een lucht/water warmtepompsysteem voor ruimteverwarming en tapwater en voor koken een inductiekooktoestel voor de meeste woningen de meest voordelige oplossing. Dit lucht/water warmtepompsysteem kan een elektrische luchtwarmtepomp met een boiler voor tapwater of een hybride luchtwarmtepomp met een HR combitap zijn. 2 De meest voordelige keuze voor een lucht/water warmtepompsysteem is bepaald door de leverbaarheid van gas in de toekomst, de gasprijs en de warmtevraag. Bij het sluiten van de aardgaskraan kan aardgas vervangen worden door biogas en/of waterstof. Deze keuze voor leverbaarheid ligt bij de gemeenteraad. De gasprijs voor consumenten wordt grotendeels door de rijksoverheid bepaald. Ieder jaar wordt de belasting op gas verhoogd. Aanbevolen wordt geen lucht-water warmtepompsysteem aan te schaffen voordat duidelijk is of en tegen welke prijs via het bestaande gasnet biogas of groene waterstof geleverd gaat worden.

In geval het bestaande warmteopwekkings-toestel op korte termijn vervangen moet worden wordt aanbevolen (weer) een HR ketel te plaatsen. Daar kan men in een later stadium een lucht/water warmtepomp bij plaatsen. Op dat moment is een hybride warmtepompsysteem gerealiseerd. 3 Bij een gasprijs boven de € 1.80 / m3 is een elektrische luchtwarmtepomp de meest voordelige keuze. Bij een gasprijs tussen de € 1,50 en € 1,80 is de hybride warmtepomp de meest voordelige keuze. Bij een gasprijs tussen de € 1.00 en € 1.50 is de meest voordelige keuze afhankelijk van de warmtevraag: Bij een gasprijs van € 1.50 is de HR ketel voordeliger dan een hybride warmtepomp bij een jaarlijks gasverbruik tot 1000 m3 gas. Bij een gasprijs van € 1.00 is de HR ketel voordeliger dan een hybride warmtepomp bij een jaarlijks gasverbruik tot 1850 m3 aardgas Bij tussenliggende gasverbruiken ligt het omslagpunt daar tussenin. N.B. De genoemde gasverbruiken gelden bij een aardgasverbruik voor tapwater en koken van ca 24 m3 gas /maand 4 Zolang de gasprijs nog onder de € 1,- /m3 blijft, is het voordeliger nog geen warmtepomp aan te schaffen. Aanbevolen wordt het gasverbruik eerst te verminderen door te investeren in meer rendabele maatregelen op het gebied van isolatie, kierdichting, ventilatie en stookgedrag.

5 In geval men een warmtepomp wil plaatsen en de warmtevraag van de woning in de toekomst nog met ca 20% wil verminderen, kan men een hybride lucht-water warmtepomp met eveneens een 20% te kleine capaciteit plaatsen. De warmtepomp zal dan bij een buitentemperatuur lager dan +1 oC geen warmte meer leveren. Hierdoor is ca 3 % minder gasbesparing mogelijk. Nadat de energiebesparende maatregelen zijn uitgevoerd eventueel de instelling van de warmtepomp worden aangepast om gedurende meer bedrijfsuren zonder hulpverwarming aan de warmtevraag te voldoen. 6 Indien men het jaarlijkse gasverbruik tot onder de 1200 m3 heeft teruggedrongen is meestal geen aanpassing van het warmtedistributiesysteem meer nodig. Bij een gasverbruik van 1200-1700 m3 zijn Lage Temperatuur Radiatoren met een maximale aanvoertemperatuur van 45 oC het meest kosteneffectief. Bij een gasverbruik van 1700-2000 m3 is het aantrekkelijker om boosters onder de bestaande radiatoren te plaatsen. Dit vergt een wat zwaardere warmtepomp, maar boosters zijn veel goedkoper dan lage temperatuur radiatoren. Met deze lagere investering blijven de jaarkosten even hoog. 7 Aanleg van dure vloerverwarming is alleen nodig voor een comfortabele koeling. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 9/69 Met Lage Temperatuur Radiatoren kan in beperkte mate gekoeld worden.

De meerkosten voor deze koeling zijn ca € 120,- per jaar. Hiervoor moeten de radiatoren voorzien zijn van een ventilator . 8 De buitenunit van luchtwarmtepopen geven wat geluidsoverlast. Door nieuwe regelgeving is het te verwachten dat nieuwe luchtwarmtepompen na 1-4-2021 aanzienlijk minder geluid zullen maken en bij toepassing van PVT panelen is zelfs helemaal geen buitenunit meer nodig. 9 De aanschaf van een inductiekooktoestel is niet rendabel, maar biedt wel een zeer veilige en comfortabele kookwijze. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 10/69 4. Inleiding In de gemeente Steenwijkerland is door bewoners een buurteam “Energiek rondom de Middenweg“ opgericht dat als doelstelling heeft de woningen in de bestaande wijken Nieuwe gagels, Oostermeenthe en Woldmeenthe te verduurzamen. Uitgangpunt is dat het gebruik van aardgas komt te vervallen. Hierbij wordt gekeken naar de mogelijkheid van een hoog-thermisch warmtenet en als alternatief de opwekking van duurzame warmte met een warmtepomp en/of een HR ketel op waterstof of biogas. Door Syntraal is vastgesteld dat voor deze wijken voldoende Thermische Energie uit Oppervlaktewater aanwezig is om in de zomer de benodigde warmte te leveren voor een WKO in de bodem, maar volgens onderzoek van DWA is dat voor het grootste deel van de wijk niet rendabel te maken.

Dit wordt veroorzaakt doordat er vrijwel geen hoog-thermische afvalwarmte beschikbaar is en de bebouwingsdichtheid te laag is. Voor de wijk Oostermeenthe zou dit misschien nog een oplossing kunnen zijn, maar in het onderzoek van DWA waren nog niet alle kosten meegenomen. Dit rapport is een handreiking om verantwoorde keuzes te kunnen maken voor het individueel opwekken van duurzame warmte met een warmtepomp en/of een HR ketel op groen gas. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 11/69 5. De energietransitie De energietransitie beoogt de CO2 uitstoot van Nederland te verminderen door het uitbannen van het gebruik van fossiele brandstof, zoals steenkool en aardgas. De overheid heeft daartoe bepaald dat in 2050 de gebouwde omgeving Energie Neutraal moet zijn. Voor nieuwbouwwoningen is de bestaande methodiek van EPC per 1-1-2021 vervangen door een nieuwe stelsel van eisen voor het realiseren van een Bijna Energie Neutraal Gebouw, genaamd BENG-1, -2 en- 3. BENG-1 stelt eisen aan de kwaliteit van de schil, ofwel de specifieke warmtevraag ( kWh / m2 gebruiksoppervlak). BENG-2 stelt eisen aan het gebruik van primaire (= fossiele) energie van de woning. BENG-3 Stelt eisen aan de hoeveelheid zelf op te wekken duurzame energie. Volgens BENG-3 dienen bewoners een deel van de benodigde energie voor hun woning zelf duurzaam op te wekken.

Voor grondgebonden woningen geldt een eis van minimaal 50%, voor woongebouwen 40%. De overheid gaat zorgen dat de dan nog benodigde energie uit het net duurzaam wordt opgewekt. Productie van biogas (methaan) wordt gestimuleerd als een vervanger van aardgas. De mogelijke productie van biogas is veel kleiner dan de vraag. Op de lange termijn is de overgang naar waterstof onvermijdelijk. Tot 2030 wordt vooral geïnvesteerd in capaciteit voor de opwekking van duurzame elektra. Na 2030 kan ook duurzame opwekcapaciteit worden aangewend voor de productie van waterstof. De eisen voor BENG worden periodiek aangescherpt zodat in 2050 alle nieuwe woningen energieneutraal zullen zijn. Per saldo wordt dan geen primaire energie meer verbruikt. Dit wordt met Energie Neutraal (EN) aangeduid. De overheid heeft met de woningcorporaties afgesproken dat hun woningbezit in 2050 energieneutraal zal zijn. Voor de overige bestaande woningen wordt via subsidies en energiebelasting de eigenaar gestimuleerd de benodigde maatregelen uit te voeren. In dit kader heeft de overheid ook beslist dat de levering van aardgas wordt stop gezet. Woningeigenaren worden zo aangespoord om de woning energiezuiniger te maken en zelf duurzame energie op te wekken. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 12/69 6.

Doel van het onderzoek De warmtevraag voor een woning bestaat uit energie voor ruimteverwarming, tapwater, koken en koelen. Ruimteverwarming vergt normaliter de meeste energie. Dit onderzoek heeft tot doel het meest kosteneffectieve individuele warmte- opwekkingssysteem met warmtepompen en/of HR ketels te kunnen selecteren, rekening houdend met de warmtevraag van de woning en het feit dat in 2050 alle woningen energieneutraal moeten zijn. In dit rapport worden de benodigde investeringen en de totale jaarlijkse kosten voor de warmtevraag berekend bij gebruik van hybride luchtwarmtepompen, elektrische luchtwarmtepompen, bodemwaterpompen en een HR ketel op waterstof of biogas. Dat is uitgevoerd bij verschillende varianten, waarbij de maximale aanvoertemperatuur van het warmtedistributiesysteem gevarieerd werd van 35-70 oC. Bij luchtwarmtepompen is er een extra vrijheidsgraad: Men kan (indirect) de buitentemperatuur instellen waarbij de hulpverwarming wordt ingeschakeld. Hiermee kunnen de jaarkosten voor de warmteopwekking geoptimaliseerd worden. De volgende situaties zijn doorgerekend: - Een variabele warmtevraag voor ruimteverwarming die tot 40% hoger of lager is dan de gemiddelde warmtevraag in de woonwijk. - Een variabel tarief voor aardgas, biogas en/of waterstof.

- Gevolgen van tariefstijgingen van netwerkkosten vanwege de ombouw van het gasnet naar waterstof en de uitbreiding van het hoofdtransportnet elektra. - De kosten voor energiezuinige koeling van de woning en de invloed daarop van de buitentemperatuur waarbij deze koeling wordt ingeschakeld. Voor de benodigde investeringen wordt daartoe uitgegaan van een woning met een gemiddelde grootte. Om te voorkomen dat men keuzes maakt die men in een later stadium zal betreuren, wordt voor de meest kosteneffectieve varianten tevens aangegeven hoeveel duurzame elektra door de bewoner moet worden opgewekt om de woning te laten voldoen aan de eisen van een Energie Neutrale woning (EN) en welke investering en kosten dat met zich mee brengt. Ook wordt de belasting van het elektriciteitsnet zichtbaar gemaakt. Bij gebruik van groene waterstof als energiedrager moet door de leverancier ook duurzame elektrische energie worden opgewekt. De totale hoeveelheid benodigde duurzame elektrische energie is de som van de vereiste productie door de bewoners om energieneutraal te worden en de vereiste productie duurzame elektra door de waterstofleverancier. Deze som is eveneens bepaald. Bij de teruglevering aan het net van duurzaam opgewekte elektra kan de nu nog de bestaande salderingsregeling worden toegepast, maar deze wordt vanaf 2023 in 8 jaar afgebouwd.

Voor de kostenoptimalisatie voor het opwekken van duurzame warmte is de salderingsregeling niet relevant. Het heeft alleen gevolgen voor de rentabiliteit voor het opwekken van duurzame elektra in een energieneutrale woning. De gevolgen vanwege deze afschaffing worden separaat zichtbaar gemaakt. Tevens wordt een schatting gemaakt van de koelkosten voor een woning. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 13/69 7. Uitgangspunten 7.1 Rekenmethodiek Voor de bestaande woningbouw moeten warmtetechnische berekeningen worden uitgevoerd conform ISSO 82 Handleiding Energieprestatieadvies woningen. Vanwege de nieuwe eisen voor een Bijna Energie Neutraal Gebouw (BENG) is een nieuwe voorlopige norm opgesteld, die per 1-1-2021 van kracht wordt: NTA 8800-2020 Rekenmethode energieprestatie gebouwen. De rekenmethodiek volgens NTA 8800 is veel gedetailleerder dan bij ISSO 82. Daarmee zijn ook nieuwe vormen van duurzame warmteopwekking door te rekenen. Voor dit onderzoek is een spreadsheet gebouwd, gebaseerd op de rekenmethodiek van ISSO 82. Voor het berekenen van het primaire energieverbruik en het aandeel duurzame warmte, is NTA 8800 gevolgd. Het rendement van een warmtepomp wordt uitgedrukt in een Coëfficiënt van Performance COP. Dit is de verhouding tussen de afgegeven energie en de daarvoor benodigde elektrische energie.

De COP daalt bij een groter te overbruggen temperatuurverschil tussen de aanvoertemperatuur en de brontemperatuur. Daarom wordt voor warmtepompen een seizoensgemiddelde van de COP toegepast, ofwel de SCOP. De SCOP-waarden worden bij slechts enkele maximale aanvoertemperaturen van het warmtedistributiesysteem gepubliceerd. Bij het optimaliseren van de maximale aanvoertemperatuur van het warmtedistributiesysteem en de temperatuur waarbij de hulpverwarming wordt ingeschakeld moet de COP voor iedere combinatie van deze 2 temperaturen bepaald kunnen worden. Hiertoe is een lineaire regressieanalyse toegepast op meetwaarden van de SCOP, gemeten conform NEN 7120 en EN 14825, zie bijlage-2. Deze formules zijn geldig voor woningen met een warmtevraag voor ruimteverwarming tussen 1 300 en 17 000 kWh bij een maximale aanvoertemperatuur van het warmtedistributiesysteem variërend van 35 tot 70 oC. Voor een bodemwarmtepomp en een luchtwarmtepomp zijn daartoe verschillende formules afgeleid. Voor de bepaling van de benodigde capaciteit voor verwarmen en koelen is gebruik gemaakt van richtlijnen op de website www.warmtepompweetjes.nl, Dat is voor een individueel advies niet toelaatbaat, maar wel bruikbaar om het meest kosteneffectieve systeem te kunnen selecteren.

7.2 Gegevens per woning De gemiddelde warmtevraag en het elektraverbruik per woning is gegeven in tabel-1 Deze gegevens zijn gebaseerd op data volgens het rapport van Royal HaskoningDHV en Milieu Centraal op basis van gemiddeld 2,5 personen/woning. De warmtevraag voor ruimteverwarming is uit deze verbruiken berekend volgens ISSO-82. De warmtevraag voor tapwater is berekend volgens NTA 8800. Koken 175 kWh-th Tapwater 1 386 kWh-th Ruimteverwarming 10 000 kWh-th Gebouwgebonden elktraverbruik 1 200 kWh-e Overig elektraverbruik 1 600 kWh-e Totaal elektra referentie situatie 2 800 kWh-e Defaultwaarde in model Tabel-1 Warmtevraag ex. koelen + elektraverbruik Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 14/69 Volgens NTA 8800 moet worden uitgegaan van het gebouw-gebonden energieverbruik. Dit is het verbruik voor ruimteverwarming, koeling, tapwater, verlichting, en hulpenergie voor pompen, ventilatoren etc. en de eigen opgewekte energie. Het energieverbruik voor bewoning, zoals koken, computers, wassen, koelen/vriezen etc. wordt voor de berekening van de gebruikte primaire energie niet meegeteld. De berekeningen zijn gebaseerd op de volgende uitgangsituatie: Individuele verwarming met HR107 combitap voor ruimteverwarming en tapwater, geplaatst binnen de schil. Geïsoleerde leidingen in onverwarmde ruimtes.

Warmtedistributiesysteem met radiatoren met thermostaatkranen en een maximale aanvoer- temperatuur van 70 oC. Geen stooklijngeregelde keteltemperatuur Tapwaterklasse CW 4. Temperatuur tapwater 60 oC Geen koeling aanwezig. Geen PV-cellen aanwezig. Aansluitcapaciteit elektra voor regulier verbruik elektra 7 kW Voor de bestaande situatie is uitgegaan van koken op gas. Voor de duurzame alternatieven wordt uitgegaan van inductiekoken. De kosten voor koken zijn meegenomen, vanwege de benodigde investeringen bij de omschakeling naar duurzame energie en de daarvoor benodigde aansluitwaarde in de meterkast. Het energieverbruik voor koken is niet meegeteld in de berekening van de benodigde primaire energie. 7.3 Primaire Energie Factor en CO2 emissie De CO2 emissie van een woning is direct bepaald door de hoeveelheid verbruikte primaire energie (= fossiele brandstof). Deze wordt uitgedrukt in kWh-p. In NTA 8800, tabel 5.2 wordt per energiedrager de Primaire Energie Factor gegeven. De Primaire Energie Factor geeft aan hoeveel primaire energie (kWh-p) nodig is per kWh energie van een gebruikte energiedrager. In tabel-2 is deze voor de in dit rapport gebruikte energiedragers gegeven. Duurzame elektriciteit, biogas en groen gas, in de vorm van aangeleverde energie, mogen uitsluitend worden gewaardeerd als een gebiedsmaatregel volgens NEN 7125.

Dit houdt in dat de producent van de energiedrager hiervoor een verklaring moet aanvragen. Voor dit rapport wordt uitgegaan van biogas en/of groene waterstof en mag voor de bewoners de waarde PEF=0 worden aangehouden. Voor de berekening van de voor de productie van groene waterstof benodigde duurzame elektriciteit wordt uitgegaan van een totaal rendement van 50% voor de opwekking, opslag en distributie. In hoofdstuk 8.1.1 wordt dit nader toegelicht. Primaire energiefactor vlg NTA-8800 (kWh-p / kWh) Energiedrager Aangeleverd Aardgas 1 Elektra 1.45 Biogas en groen gas, volgens NEN 7125, variabel; default waarde 0 Restwarmte 0.1 Warmtelevering voor tapwater 0.9 Tabel-2 Primaire Energie Factor energiedragers Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 15/69 7.4 Klimaat en stookseizoen In ISSO 82 wordt de warmtevraag berekend op basis van een stookseizoen van 1 okt - 1 mei. Daarbij wordt gerekend dat er gestookt wordt als de gemiddelde temperatuur van een dag onder de 18 oC komt. De gemiddelde buitentemperatuur tijdens het stookseizoen bedraagt 5.64 oC Voor de prestaties van warmtepompen worden de klimaatdata van NTA 8800 gebruikt. 8.

Financiële kentallen De gebruikte financiële kentallen voor een woning met een gemiddelde grootte zijn gegeven in bijlage-1 De volgende subsidieregelingen zijn toegepast: ISDE Subsidie Duurzame Energie voor particulieren Teruggaaf BTW op zonnepanelen voor particulieren. Als zonnepanelen worden bijgeplaatst om aan de eisen voor een (bijna) energie neutrale woning te voldoen, zal teruglevering aan het elektriciteitsnet optreden, met een afwijkende financiële opbrengst. Om deze opbrengst zo nauwkeurig mogelijk te bepalen is het gemiddelde totale elektraverbruik in de exploitatiekosten meegenomen. Toekomstige stijgingen van de Opslag Duurzame Energie op de energiebelasting, zijn in dit rapport niet specifiek meegenomen. Dit effect is verwerkt in de consumentenprijs, die als variabel in het onderzoek wordt meegenomen. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 16/69 9. Installatietechniek 9.1 Ruimteverwarming 9.1.1 De HR ketel In de HR ketel wordt aardgas (hoofdzakelijk methaan) verbrand tot CO2 en waterdamp. Als alle waterdamp condenseert wordt het maximale warmteopwekkings-rendement gehaald. Dit bedraagt dan 98% Dit gebeurt bij een retourtemperatuur op de ketel van ongeveer 35 oC. Bij retourtemperaturen boven 55 oC treedt geen condensatie meer op en daalt het rendement naar 90%. Door boeren en de voedingsindustrie wordt biogas gemaakt.

Dat is ook methaan en wordt op beperkte schaal aan het aardgasnet geleverd. Het biogas is bereid uit planten of plantaardige producten. De planten hebben bij hun groei eerst CO2 aan de atmosfeer onttrokken. Door verbranding wordt per saldo geen extra CO2 aan de atmosfeer afgegeven. Er is onvoldoende biomassa beschikbaar om gebruik van alle fossiele grondstoffen uit te bannen. Zolang waterstof nog niet beschikbaar is, zal biogas op beperkte schaal worden ingezet als een duurzaam alternatief voor aardgas. Waterstof is een synthetische gas. Groene waterstof wordt gemaakt door water te ontleden in waterstof en zuurstof. Dat elektrolyse proces heeft een rendement van 70-80 %. Voor opslag en distributie gaat ook nog ruim 20 % verloren, zodat het totale rendement op ca 50% uitkomt. De daarvoor benodigde elektra moet worden gemaakt uit zon en wind. Zou men waterstof maken uit elektra, opgewekt met aardgas of steenkool, dan schiet het milieu er nog niets mee op. Dan wordt de CO2 uitstoot zelfs nog groter dan bij gebruik van aardgas. HR ketels die waterstof kunnen verbranden staan in proefopstellingen in speciale projecten om ervaring mee op te doen. Gebruik van waterstof is niet nieuw. Tot 1960 werd lokaal kookgas geproduceerd door steenkool te vergassen. Hierbij ontstond een mengsel van koolmonoxide (CO) en waterstof.

Dat synthetische gas was erg duur en werd vrijwel alleen voor koken en tapwater gebruikt. Het huidige gasnet is in principe geschikt voor het transport van waterstof, maar moet nog wel worden aangepast. De overheid heeft de ambitie om met waterstof een sterke marktpositie op te bouwen. Verwacht wordt dat waterstof na 2030 beschikbaar komt om in de gebouwde omgeving de piekvraag naar energie in de winter op te vangen. Of dit ook werkelijk gebeurt is op dit moment nog onzeker. De productie van waterstof uit zon en wind loopt niet synchroon met de warmtevraag. Er zijn immense buffers nodig om dat in evenwicht te houden. Om deze redenen is de productieprijs van waterstof aanzienlijk hoger dan van aardgas. Via belastingen en subsidies wordt de consumentenprijs van zowel aardgas sterk gestuurd door de landelijke overheid. Dat zal met waterstof niet veel anders zijn. De consumentenprijs van H2, inclusief bufferkosten, transport en belastingen is derhalve erg onzeker en wordt daarom als een variabele op 3 niveaus in dit onderzoek meegenomen: 1 De huidige consumentenprijs voor aardgas en /of biogas: € 0.782 /m3, ofwel € 0.08 / kWh.

Dit komt overeen met = € 3.151 /kg H2, 2 Goedkope waterstof: € 0.18 / kWh = € 7.090 /kg H2 3 Dure waterstof: € 0.28 / kWh = € 11.03 /kg H2 Een tarief hoger dan € 0.28 / kWh is niet meer relevant omdat dit veel hoger is dan het tarief voor elektra (€ 0.23 / kWh) De warmteopwekkingsrendementen voor biogas zijn hetzelfde als voor aardgas. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 17/69 Voor waterstof zijn de als warmteopwekkingsrendementen volgt vastgesteld: Bij een HR107 ketel is het rendement, bij niet condenserend bedrijf, bepaald door het verschil in bovenwaarde en onderwaarde van de gebruikte brandstof. Met laag calorisch aardgas : 31.7 / 35.17 = 0.90 Met waterstof : 121 / 141.8 = 0.85 De gemiddelde rendementen op jaarbasis voor beide soorten ketels zijn gegeven in tabel-3 Tabel-3 Opwekkingsrendement HR 107 ketel volgens NTA 8800 9.1.2 De pellet-kachel Voor het gebruik van vaste biomassa is een pellet-kachel nodig. Het gebruik is omstreden. Het veroorzaakt een uitstoot van fijn stof en de daarvoor benodigde houtkap vermindert de CO2 binding in de bossen (naarmate een boom groter is neemt hij jaarlijks meer CO2 op), waardoor er per saldo meer CO2 in de atmosfeer terecht komt. Dit alternatief is daarom niet verder onderzocht. 9.1.3 De warmtepomp. 9.1.3.1 Werking Warmte is een vorm van energie.

Zoals water stroomt van hoog naar laag, zo stroomt warmte van een hoge temperatuur naar een lage temperatuur. Met een warmtepomp gebeurt het omgekeerde. Zoals een pomp een hoger gelegen vat kan vullen met vloeistof, zo kan een warmtepomp warmte verplaatsen naar een stof met een hogere temperatuur. Hierbij wordt de warmtebron afgekoeld. In bijlage-2 wordt de werking meer in detail beschreven. De koelkast in de woning is een voorbeeld van een gebruikersvriendelijke warmtepomp. 9.1.3.2 Type warmtepompsysteem Er bestaan meerdere warmtepompststemen: Bodemwarmtepomp Bij een bodemwarmtepomp wordt de warmte uit de bodem gehaald. De bodem heeft het hele jaar een redelijk constante temperatuur. Hiervoor wordt een speciale vloeistof door buizen in de bodem gepompt. De warmte wordt door de warmtepomp afgegeven aan het water van het CV systeem. De bodembron is voor een particuliere woning veelal een verticale buis met een lengte van ca 100 m De boorkosten zijn erg hoog. Als de woning goed geïsoleerd is kan worden volstaan met een kleinere bron en zijn de boorkosten lager. In de bestaande woningbouw is het boren van een bodembron een extra kostbare investering, omdat de woning niet optimaal geïsoleerd is en dus een grotere bron nodig heeft en vaak ook nog aanzienlijke kosten voor tuinherstel nodig zijn.

De bodemwarmtepomp heeft het voordeel dat de prestaties niet afhangen van de temperatuur van de buitenlucht. Lucht-water warmtepomp Bij een lucht/water warmtepomp wordt de buitenlucht als warmtebron gebruikt. De warmte wordt afgegeven aan het water van het CV systeem. Bij strenge vorst neemt de capaciteit sterk af. Bij zeer

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 18/69 strenge vorst kan de pomp geen warmte meer leveren. Deze warmtepomp heeft dus altijd een hulpverwarming van voldoende capaciteit nodig om bij strenge vorst aan de warmtevraag te kunnen voldoen. Dat kan een HR ketel zijn. Dan spreekt men van een hybride warmtepomp. Een hybride warmtepomp heeft voordeel dat bij een strenge winter, als de belasting van het elektriciteitsnet sterk oploopt, de energielevering geheel door het gasnet kan worden overgenomen. Dit heeft op het elektriciteitsnet een stabiliserende invloed. De berekening van het energieverbruik voor de hybride warmtepomp wordt in dit rapport op deze regelstrategie gebaseerd. Er kan bij een lucht/water warmtepomp ook gebruik worden gemaakt van een elektrische spiraal. Dan is er sprake van een elektrische lucht/water warmtepomp. Het vermogen van de elektrische spiraal moet even groot zijn als het benodigde vermogen van de warmtepomp. De belasting van het net is daardoor hoger dan bij andere typen warmtepompen. Het nadeel van een lucht/water warmtepomp is dat de benodigde buitenunit nog veel geluid produceert. Op 1-4-2021 worden nieuwe eisen aan de geluidsbelasting van kracht. Op de kavelgrens is dan nog maar 40 dB toegestaan en hinderlijke tonen mogen nog maar 35 dB zijn.

Dat is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de huidige generatiewarmtepompen. Het is ook mogelijk een suskast om de warmtepomp te plaatsen. Hiermee is een verdere geluidsreductie realiseerbaar. Daarbij moet men wel zorg dragen dat de werking van de buitenunit niet vermindert. Men kan de buitenunit ook als een passieve warmtewisselaar uitvoeren. Daarmee wordt de geluidsproductie van deze unit tot vrijwel nul gereduceerd. Als men de passieve warmtewisselaar combineert met PV panelen (op het dak van de woning), spreekt men van PVT panelen. De meerkosten voor deze opties zijn in dit onderzoek niet meegenomen. Lucht-lucht warmtepomp Bij een lucht/lucht warmtepomp kan men in combinatie met balansventilatie en warmte-terug- winning op de ventilatielucht een zeer hoog rendement realiseren. In de bestaande woningbouw komt luchtverwarming echter maar heel weinig voor en de aanleg van luchtverwarming achteraf is vaak helemaal niet mogelijk of niet mogelijk voor aanvaardbare prijzen. Daarom is dit systeem niet in dit onderzoek meegenomen. 9.1.4 Warmtedistributie Warmtepompen presteren beter naarmate de benodigde aanvoertemperatuur lager is. De benodigde maximale aanvoertemperatuur wordt bepaald door het warmtedistributiesysteem.

De volgende systemen zijn toepasbaar: Aanvoertemperatuur 35 oC: Vloer of luchtverwarming Aanvoertemperatuur 45 oC: Lage Temperatuur radiatoren/convectoren Aanvoertemperatuur 55 oC: Radiatoren met een booster (ventilator) Aanvoertemperatuur ≥ 70 oC: Gewone radiatoren (veelal de bestaande situatie) Naarmate de aanvoertemperatuur lager is worden de aanschafkosten hoger. Bij warmtedistributie door de woning gaat warmte verloren. Het rendement van het warmtedistributiesysteem in de woning is afhankelijk van vele factoren. In tabel-5 zijn deze conform ISSO-82 berekende rendementen weergegeven als functie van de aanvoertemperatuur. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 19/69 Veel warmtepompen kunnen geen warmte hoger dan 60 oC leveren, maar bij lage buitentemperaturen wordt bij lucht/water warmtepompen de hulpverwarming (de gasketel of een elektrische spiraal) ingeschakeld. Zo levert dat bij lucht/water warmtepompen geen probleem op. Voor bodemwarmtepompen is een Lage Temperatuur Verwarming systeem belangrijker.

Rendement warmtedistrbutiesysteem voor individuele installatie, geen optimale regeling en geïsoleerde leidingen in onverwarmde ruimte Aanvoertemperatuur oC Rendement 35 0.961 45 0.957 55 0.952 70 0.943 Tabel-5 Systeemrendementen volgens ISSO 82 9.2 Koeling 9.2.1 Koelvraag Door het beter isoleren van de woningen en steeds hogere maximum temperaturen in de zomer neemt de behoefte aan koeling van de woningen toe. In NTA 8800 is daarom bepaald dat de koelbehoefte moet worden meegenomen in de berekening van de energievraag voor BENG-1. De berekening van de koelvraag is erg complex. Dit is een dynamische berekening waarin alle woningeigenschappen een rol spelen. Het is niet eenvoudig om daarvoor een representatieve woning aan te wijzen. De berekening van de koelbehoefte van een gemiddelde woning volgens NTA 8800 zou derhalve zeer kostbaar worden. Bestaande woningen hebben anderzijds geen grote koelvraag. Daarom is een sterk vereenvoudigde rekenmethode volgens www.warmtepomp-weetjes.nl toegepast. In tabel 6 en fig-5 is het aantal koeluren als functie van de koelgrens weergegeven. Op de X-as van de grafiek staat de temperatuur van de buitenlucht waarbij een koelvraag in de woning kan ontstaan. Deze temperatuur wordt de koelgrens genoemd. De gewenste koelgrens is per woning en per bewoner verschillend.

Op de Y-as kan men zien hoeveel uren per jaar er een koelvraag is bij een bepaalde koelgrens. Dit aantal koel-uren is aanzienlijk lager dan het aantal uren dat de buitenlucht temperatuur hoger is dan de koelgrens, volgens NTA 8800 tabel 10.6 , omdat een hogere buitenluchttemperatuur pas na enige tijd een koelvraag oproept. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 20/69 Tabel-6 koel-uren Fig-5 Grafiek koel-uren volgens www.warmtepomp-weetjes.nl 9.2.2 Koude-opwekking en distributie Met vloerverwarming is een goede koeling te realiseren. De vloer heeft daartoe voldoende koude- afgifte capaciteit. Deze methode heeft wel het nadeel dat de koude van nature onderin de kamer blijft hangen. Voor een goed comfort is nog wel menging van warme en koude lucht met een ventilator nodig. De aanlegkosten van vloerverwarming zijn ongeveer 2 zo hoog als die voor het plaatsen van Lage Temperatuur radiatoren en bedraagt ca € 10.000,- Waar vloerverwarming al aanwezig is zijn de meerkosten voor de aanschaf van koeling via de vloerverwarming beperkt: Dit vergt alleen een wat duurdere regelunit voor de pomp en de ruimtetemperatuur en een paar ventilatoren. De meerkosten hiervoor zijn ca € 300,- Bij klassieke radiatoren is de koude-afgiftecapaciteit te klein.

Men kan de temperatuur van de radiator niet verder verlagen dan het dauwpunt, omdat anders vochtcondensatie op de leidingen en radiatoren ontstaat. Dit geeft vochtklachten en verlaagt ook het rendement, vanwege de vrijkomende condensatiewarmte. Om een redelijke koude-distributie te realiseren moet men een ventilator (booster) onder de radiatoren te plaatsen. Bij een warmtedistributiesysteem van 45 oC met Lage Temperatuur radiatoren moet men bij de aanschaf voorzien dat bij koeling een ventilator (booster) kan worden toegepast. Deze meerprijs, inclusief regelaars, bedraagt ca € 1200,- Bij het warmtedistributiesysteem van 55 oC met een booster (ventilator) onder de bestaande radiatoren is alleen een regelunit nodig. De meerprijs hiervoor is ca 200,- Bij radiatoren met een maximale aanvoertemperatuur van 70 oC is geen ventilator aanwezig. Hier moet worden gekoeld met een airco met een split unit. Zou men een ventilator onder de radiatoren plaatsen, dan wordt de warmteafgifte zoveel verbeterd, dat de maximaal benodigde aanvoertemperatuur voor ruimteverwarming daalt naar 55 oC. NB De goedkope koelapparaten in bouwmarkten en warenhuizen zijn energieslurpers, omdat geen recirculatie wordt toegepast en de COP erg laag is.

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 21/69 9.2.3 Energieverbruik voor koelen In dit rapport wordt de invloed van de koelgrens op de jaarlijkse kosten berekend. Daarvoor wordt uitgegaan van de volgende gegevens: Passieve koeling met een bodemwarmtepomp: Vermogen bodemcirculatiepomp 150 W Actieve koeling met luchtwarmtepomp: Koelvermogen : Vloerverwarming: 4 kW, : Radiatoren met booster of convector: 2 kW. Rendement : 300% , (NTA 8800, tabel 10.29) Toelichting: Bij gebruik van radiatoren met een booster is de koude-afgifte lager dan met vloerverwarming. Het afgegeven vermogen van de warmtepomp zal evenredig lager zijn. Anderzijds nemen de draaiuren toe. Per saldo is dit vertaald in een geschatte correctiefactor op het benodigd vermogen van 50%. 9.3 Tapwater Voor tapwater is in een gemiddelde gezin van 2.5 personen nodig 284 m3 aardgas/ jaar. De aanbevolen methode voor de bereiding van duurzaam warmte voor tapwater is afhankelijk van de gebruikte warmtepomp. Bij een hybride warmtepomp wordt hiervoor een combitap gebruikt die door de HR ketel wordt opgewarmd. In de andere gevallen wordt een elektrische boiler gebruikt, die door de warmtepomp wordt opgewarmd. 9.4 Koken Het gemiddeld verbruik van kookgas is 37 m3 aardgas per jaar. Het koken op gas wordt vervangen door inductiekoken. Dit is een comfortabele en veilige kookmethode.

Hiervoor is een netbelasting van 8 KW meegenomen. Naast een nieuw kooktoestel is meestal ook een nieuwe pannenset nodig. Voor kooktoestel en pannen is een bedrag van € 800,- meegenomen. 9.5 Netwerkkosten Voor het aansluiten van een inductiekookplaat en een warmtepomp is in veel gevallen een verzwaring van de bestaande elektra aansluiting nodig. Bij overgang op een elektrische luchtwarmtepomp of een bodemwarmtepomp moet ook de gasaansluiting worden verwijderd. De eenmalige aanleg- of verwijder-kosten worden in 25 jaar afgeschreven. Een veel groter effect op de jaarlijkse kosten is dat bij het verzwaren van de netaansluiting naar 3*35A, de jaarlijkse netwerkkosten voor elektra stijgen van € 220,- naar € 773,- Vanwege de energietransitie zullen de tarieven van de netwerkkosten voor elektra sterk toenemen. Ook kunnen de kosten om het gasnetwerk geschikt te maken voor waterstof leiden tot tariefstijgingen. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 22/69 10. Opzet van het onderzoek Voor het onderzoek zijn 13 varianten voor de opwekking van warmte voor ruimteverwarming, tapwater en koken opgesteld. Als referentie is de HR ketel op aardgas als de meest gangbare bestaande situatie meegenomen. Variant 0 is een HR ketel op waterstof.

Variant 1-4 is een hybride luchtwarmtepomp met waterstof Variant 5-8 is een luchtwarmtepomp met elektra als hulpverwarming Variant 9-12 is een bodemwarmtepomp zonder hulpverwarming. Deze varianten zijn weergegeven in tabel-7. Daarin is ook aangegeven welke methode voor het bereiden van tapwater en koken is toegepast. NB Variant 9 is enigszins theoretisch omdat er maar weinig bodemwarmtepompen zijn die 70 oC kunnen leveren, maar is wel meegenomen om een goed inzicht in de kosten te verkrijgen. Variant Referentie 0 Kenmerk HR Ketel HR Ketel Aanvoertemperatuur oC 70 70 Hoofdtoestel ruimteverwarming HR ketel HR ketel Stook/Bijstook aardgas Waterstof, Tapwaterbereiding HR combitap HR combitap Koken Gas Inductiekoken Toepasbare koeling Geen Airco Variant 1 2 3 4 Kenmerk Aanvoertemperatuur oC 70 55 45 35 Hoofdtoestel ruimteverwarming Stook/Bijstook Tapwaterbereiding Koken Toepasbare koeling Airco Warmtepomp Gasnet voor tapwater en piekbelasting in de winter HR combitap HR-ketel Hybride WP Inductiekoken Variant 5 6 7 8 Kenmerk Aanvoertemperatuur oC 70 55 45 35 Hoofdtoestel ruimteverwarming Stook/Bijstook Tapwaterbereiding Koken Toepasbare koeling Airco Warmtepomp WP+ elektr.boiler Lucht WP Elektra Inductiekoken All electric Variant 9 10 11 12 Kenmerk Aanvoertemperatuur oC 70 55 45 35 Hoofdtoestel ruimteverwarming Stook/Bijstook Tapwaterbereiding Koken Toepasbare koeling Airco

Bodemwarmtewisselaar Bodem WP - WP+ elektr.boiler Inductiekoken All electric Tabel-7 De varianten Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 23/69 Voor biogas zijn geen extra varianten aangemaakt: 1 Bij vervanging van aardgas door biogas kan voor de kostencalculatie de referentiesituatie met een HR ketel op aardgas worden genomen. Voor de duurzaamheidsaspecten is variant 0 met een HR ketel op waterstof van toepassing. 2 Voor de varianten met een hybride warmtepomp zijn de jaarkosten met biogas vrijwel hetzelfde als met waterstof. Met biogas is het bijstookrendement van de HR ketel weliswaar ca 5 % hoger, maar het gasverbruik is zo laag dat de jaarkosten maar een fractie verschil zullen tonen. Voor de duurzaamheidsaspecten zijn de varianten met biogas identiek aan dezelfde variant met groene waterstof. Per variant is onderzocht is welke investeringen en jaarkosten voor een gemiddelde woning nodig zijn voor het opwekken van duurzame warmte, het bereiken van een Bijna Energie Neutrale woning en een Energie Neutrale woning. Vervolgens is onderzocht hoe deze jaarkosten en benodigde investeringen afhangen van de warmtevraag, de maximale aanvoertemperatuur van het warmtedistributiesysteem, het gastarief en de temperatuur waarbij de hulpverwarming bij lucht-water warmtepompen wordt ingeschakeld.

Per warmtevraag wordt vervolgens uit de getoonde grafieken per warmteopwekkingsmethode de qua jaarkosten optimale aanvoertemperatuur van het warmtedistributiesysteem, en bij luchtwarmtepompen tevens de optimale temperatuur voor het inschakelen van de hulpverwarming, bepaald. Dit resulteert in een diagram waarin men per combinatie van warmtevraag en gastarief kan aflezen welk warmteopwekkingsysteem het voordeligst is. Vervolgens wordt bekeken wat de impact van deze keuzes is op het gebruik van het net, de hoeveelheid benodigde duurzame elektriciteit, de kosten van koeling etc. Ook worden de gevolgen van het vervallen van de salderingsregeling berekend. Tenslotte is onderzocht of de aanschaf van een hybride warmtepomp op aardgas op dit moment financieel aantrekkelijk is. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 24/69 11. Resultaten Tenzij anders vermeld gelden de gepresenteerde resultaten voor een woning met een gemiddelde grootte en een warmtevraag voor ruimteverwarming van 10 000 kWh, ofwel 1398 m3 aardgas. Geen saldering en geen koeling. Inschakelen hulpverwarming bij luchtwarmtepompen bij buitentemperatuur van -10 oC.

11.1 Investeringen Fig.6 toont de benodigde investeringen voor een gemiddelde woninggrootte bij de 13 varianten voor de volgende situaties: Duurzaam : Het alleen opwekken van duurzame warmte BENG-3 : Inclusief de investeringen in PV panelen om aan BENG-3 te voldoen Energie Neutraal: Inclusief de investeringen in PV panelen om op jaarbasis geen gebouw-gebonden energie meer te verbruiken. De verschillen tussen de varianten zijn opvallend hoog. Slechts € 2 800,- voor de H2 ketel en € 39 300,- voor de bodemwarmtepomp met vloerverwarming. Voor Energie Neutraal loopt dit op naar € 4 500,- resp. € 44 400,- Verder valt op dat men alleen voor variant 0 met de HR ketel op waterstof of biogas voor BENG-3 moet investeren. De varianten met een warmtepomp wekken voor BENG-3 al voldoende duurzame warmte op. Voor Energie Neutraal is in alle gevallen een extra investering in zonnepanelen nodig. In tabel-8 worden de investeringen nader gespecificeerd. Fig.6 Investeringen voor 13 varianten

Ing. H.M. van der Vegt Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 25/69 Variant 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Kenmerk HR Ketel Aanvoertemperatuur oC 70 70 55 45 35 70 55 45 35 70 55 45 35 Hoofdtoestel ruimteverwarming HR ketel Stook/bijstook Waterstof, Tapwaterbereiding HR combitap Netto investeringen HR- ketel € 2 000 € 2 000 € 2 000 € 2 000 € 2 000 Warmtepomp € 5 500 € 5 500 € 5 500 € 4 500 € 9 000 € 9 000 € 9 000 € 8 000 € 34 200 € 30 000 € 30 000 € 25 700 Inductiekoken € 800 € 800 € 800 € 800 € 800 € 800 € 800 € 800 € 800 € 800 € 800 € 800 € 800 Verzwaren aansluiting elektra en/of verwijderen gas € 1 829 € 1 829 € 1 829 € 1 829 € 2 937 € 2 937 € 2 937 € 2 937 € 2 810 € 2 810 € 2 810 € 2 810 Radiator-boosters € 1 600 € 1 600 € 1 600 LT radiatoren € 5 000 € 5 000 € 5 000 Vloer-verwarming € 10 000 € 10 000 € 10 000 Koeling € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 Investeringen duurzame warmte € 2 800 € 10 129 € 11 729 € 15 129 € 19 129 € 12 737 € 14 337 € 17 737 € 21 737 € 37 810 € 35 210 € 38 610 € 39 310 Extra zonnepanelen voor BENG-3 bij grondgebonden woning € 859 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 € 0 Investeringen conform BENG-3 € 3 659 € 10 129 € 11 729 € 15 129 € 19 129 € 12 737 € 14 337 € 17 737 € 21 737 € 37 810 € 35 210 € 38 610 € 39 310 Extra zonnepanelen voor EN € 1 719 € 4 765 € 4 324 € 4 090 € 3 893 € 5 165 € 4 723 € 4 490 € 4