Bijlage 3 Uitgebreide quickscan alternatief warmtesysteem Zuilense Vecht.pdf
Tekst van het document
Uitgebreide quickscan energiesysteem Zuilense Vecht, Utrecht en Stichtse Vecht
02 februari 2024 Versie 1.0
Utrecht.nl
Colofon
Disclaimer De resultaten uit dit onderzoek zijn gebaseerd op een quickscan. De resultaten geven globaal weer wat de voor- en nadelen zijn bij het combineren van verschillende gronduitgifte. Uitgebreider onderzoek zal nodig zijn voor een exacte kostenraming en ruimtelijke impact analyse.
Email Arjen.kratz@utrecht.nl martijn.rombouts@utrecht.nl
Internet www.utrecht.nl
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
2/26
Inhoud 1
Achtergrondinformatie onderzochte technieken
4
1.1
GBES ........................................................................................................................................... 4
1.2
OBES ........................................................................................................................................... 5
1.3
PVT systemen .............................................................................................................................. 5
1.4
Luchtwarmtepompen .................................................................................................................... 6
1.5
Warmte uit kunstgras ................................................................................................................... 6
2
Conclusie en aanbevelingen voor schaalgroottes (bodem)energiesysteem
8
2.1
Conclusie...................................................................................................................................... 8
2.2
Toelichting inpassing bodemenergie ........................................................................................... 9
2.2.1
Toelichting Stichtse Vecht ....................................................................................................... 9
2.2.2
Toelichting Utrecht ................................................................................................................... 9
2.3
Toelichting duurzaamheid .......................................................................................................... 10
2.4
Toelichting financiën .................................................................................................................. 10
3
Inpasbaarheid technieken
12
3.1
Plangebied ................................................................................................................................. 12
3.2
Energievraag en typologie ......................................................................................................... 14
3.3
Inpasbaarheid PVT-panelen ...................................................................................................... 15
3.3.1
Ruimtebeslag PVT-panelen (regeneratie en als directe opwekker) ...................................... 15
3.4
Inpasbaarheid OBES ................................................................................................................. 16
3.5
Inpasbaarheid GBES ................................................................................................................. 18
3.6
Inpasbaarheid lucht-water warmtepompen ................................................................................ 20
3.7
Conclusie inpasbaarheid ............................................................................................................ 20
3.7.1
Conclusie inpasbaarheid OBES ............................................................................................ 20
3.7.2
Conclusie inpasbaarheid GBES ............................................................................................ 20
4
Kostenindicatie OBES
22
4.1
Mogelijkheden voor gezamenlijke gronduitgifte ......................................................................... 22
4.2
Schatting kosten (collectief) OBES systeem .............................................................................. 22
4.3
Overzicht verschillende technieken ........................................................................................... 24
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
3/26
1
Achtergrondinformatie onderzochte technieken
Uit een markttoets is gebleken dat een gezamenlijk WKO + TEO-systeem voor de gemeente Utrecht en Stichtse Vecht niet haalbaar is. Aangezien TEO op deze locatie – door de complexiteit van het proces voor toegang tot het Amsterdam Rijn Kanaal - gepaard gaat met significante proceskosten, is TEO op kleinere schaal (voor alleen Utrecht of Stichtse Vecht) neer verwachting ook geen financieel kansrijke techniek. In deze quickscan is de inpasbaarheid van de volgende technieken onderzocht bij verschillende gecombineerde gronduitgiften. 1. GBES (Gesloten Bodem Energie Systeem) 2. OBES (Open bodem Energie Systeem) 3. PVT (PV en Thermisch) systemen 4. Luchtwarmtepomp (LWP) 5. Warmte uit kunstgras
1.1
GBES
Een gesloten bodemenergiesysteem (GBES) bestaat grofweg uit een ondergrondse lus waarin een vloeistof wordt rondgepompt. Gezien de omvang van de tenders zijn er per systeem meerdere gesloten bodemlussen; circa 1-3 per huishouden. Er is in dit systeem geen uitwisseling met het grondwater. In Nederland worden de lussen vaak verticaal geboord. Maximaal kan er bij een GBES tot 500m diepte worden geboord (Bodemenergiesystemen in de BRO - Basisregistratieondergrond), maar in de praktijk wordt vaak niet dieper dan 250 tot 300 meter geboord.
Figuur 1: voorbeeld van een bodemlus, Bodemwarmtepompen met een gesloten bron: hoe en wat? - EcoHeemskerk
Binnen het Utrechtse deel van Zuilense Vecht zal de boordiepte slechts 40 meter diep zijn, i.v.m. lokale beperkingen tot het 1e watervoerende pakket. Binnen Stichtse Vecht kan wel dieper geboord worden, naar verwachting tot ca. 250-300 meter diepte. Afhankelijk van het type systeem wordt de watertemperatuur in centrale technische ruimten opgewaardeerd met warmtepompen en gedistribueerd (MT/HT-warmtenetten), of wordt het opwaarderen door gebruikers zelf gedaan met hun eigen gebouwgebonden warmtepompen (ZLT/LT-warmtenetten).
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
4/26
De exacte GBES inpassing en bijpassend kostenpatroon is beperkt uitgewerkt voor de woningen aan de Utrecht zijde; wel kan gesteld worden dat GBES een betere TCO (Total Cost of Ownership) en energetische prestatie heeft dan lucht-warmtepompen, maar meer investeringen vraagt bij de bouwfase.
1.2
OBES
In een open bodemenergiesysteem (OBES) wordt grondwater opgepompt, de warmte/koude deels onttrokken en vervolgens teruggebracht in de grond. Hiertoe worden één of meer sets van boorputten via leidingen verbonden, waarbij de ene bron van een set een koude bel grondwater om zich heen creëert en de ander een warme bel. Eén set wordt een ‘doublet’ genoemd. Afhankelijk van het type systeem wordt de temperaturen in centrale technische ruimten opgewaardeerd met warmtepompen en gedistribueerd (MT/HT-warmtenetten), of wordt het opwaarderen door gebruikers gedaan met hun warmtepompen (ZLT/LT-warmtenetten). Bij inzet voor verwarming en tapwater van woningen wordt door de tijd heen er meer warmte onttrokken aan de bodem dan er wordt teruggebracht door koeling in de zomer. Regeneratie is daarom noodzakelijk; o.b.v. dakoppervlakken uit het SP is er genoeg potentie voor PVT om volledige regeneratie van de bronnen te garanderen. Luchtwarmtepompen zouden ook een oplossing kunnen zijn voor grote delen van het programma. De toepassing van TEO uit het warmteplan is daarmee niet noodzakelijk.
1.3
PVT systemen
Een PVT-(Photovoltaïsch Thermisch) paneel heeft het uiterlijk van een iets verdikt zonnepaneel en levert zowel warmte als elektriciteit. De panelen worden gecombineerd met een water-water of water-glycol warmtepomp, die de warmte uit de PVT-panelen opwaardeert voor ruimteverwarming of warm tapwater. De voorkant van het PVT-paneel bestaat uit zonnecellen (PV) die zonlicht omzetten in elektriciteit. De achterkant is een thermische wisselaar (T) en onttrekt energie (warmte) aan de buitenlucht, zonlicht en daglicht. In alle seizoenen, 24 uur per dag, ook bij bewolking of (lichte) vorst. Die warmte kan opgeslagen worden in (seizoens)buffers, of direct worden gebruikt door de warmtepomp voor verwarming en warm tapwater. Een warmtepomp kan de PVT-panelen ook gebruiken als warmteafgiftebron voor actieve koeling in de zomer. De voordelen van PVT zijn de hoge energieopbrengst per meter, de nihile geluidproductie en de relatieve onzichtbaarheid van het systeem, mits het uiterlijk van een normaal PV paneel geaccepteerd wordt. Ook presteren de systemen energetisch goed en is er relatief weinig onderhoud nodig vergeleken met luchtwarmtepompen. De nadelen zijn de relatief hoge investeringskosten, vergeleken met luchtwarmtepompen, en de relatieve nieuwheid van de techniek, waardoor niet alle installateurs en adviseurs er goed bekend mee zijn. O.b.v.
de dakoppervlakken uit het SP is er voor elke deel van Zuilense Vecht genoeg potentie voor PVT (zonder seizoensbuffer) om als primair energiesysteem te fungeren. Hiermee zou de toepassing van lucht-warmtepompen overbodig gemaakt kunnen worden.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
5/26
Figuur 2: Collectief PVT systeem voor een appartementencomplex in Delft, PVT warmtepomp panelen op appartementen Leeuwenhoek Delft - Triple Solar
1.4
Luchtwarmtepompen
Luchtwarmtepompen kunnen – met de juiste toepassing van geluidwerende maatregelen en ontwerpprincipes – feitelijk altijd toegepast worden binnen wettelijke normen. De geluidsproductie kan binnen die wettelijke kaders nog wel enige impact hebben op de omgevingskwaliteit. Moderne luchtwarmtepompen kunnen zeer hoge temperaturen halen en zijn zeer efficiënt. Ze zijn in aanschaf goedkoper dan bodemenergiesystemen, maar presteren slechter in de koude maanden. Dit maakt luchtwarmtepompen kwetsbaar voor netcongestie. Vergeleken met PVT presteren ze vergelijkbaar tot iets slechter, maar zijn ze ook (aanzienlijk) goedkoper in aanschaf. De kosten en efficiëntie van luchtwarmtepompen zijn onderhevig aan een sterk schaal-effect; grotere systemen presteren aanzienlijk beter qua kosten en stroomverbruik per eenheid geleverd vermogen. Dit effect vlakt na circa 200-250 woningen steeds verder uit.
1.5
Warmte uit kunstgras
Indien gekozen wordt voor een WKO systeem, dan zou gekozen kunnen worden voor zgn. “warmte uit kunstgras” technieken, waarbij een kunstgrasveld ingezet wordt als warmtecollector. Deze warmte kan gebruikt worden om een WKO te laden, gelijk aan hoe een TEO, luchtwarmtepomp of PVT systeem dit zou doen. De techniek is relatief nieuw op de markt. Uit veldtesten blijkt dat één standaard kunstgras voetbalveld, genoeg is om in de regeneratievraag van 100-200 woningen te voorzien. De grootste voordelen van het systeem zijn het dubbel ruimtegebruik van het sportveld. Indirect betekent het ook vaak het vrijspelen van dakoppervlak en ruimte in de installatieschachten van hoogbouw.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
6/26
De grootste nadelen zijn de relatieve nieuwheid van de techniek, met maar twee aanbieders in de markt, en de noodzaak om de planning van de bouw/renovatiewerkzaamheden van het kunstgrasveld en woningbouw op elkaar aan te laten sluiten. Het is financieel geen optie om het collectorsysteem in een veld in te bouwen waarvan de toplaag nog niet afgeschreven is of om andere reden reeds vervangen/dient te worden. De exacte kosten van het systeem zijn momenteel nog maatwerk. Een verkenning zou dienen te beginnen bij het analyseren van de planning van de werkzaamheden van de sportvelden van Zuilense Vecht, versus de bouwplanning van de woningen. Een gedeeld bodemenergiesysteem is vermoedelijk een financiële randvoorwaarde om één veldinstallatie efficiënt/volledig te kunnen benutten.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
7/26
2
Conclusie en aanbevelingen voor schaalgroottes (bodem)energiesysteem
2.1
Conclusie
Voor Zuilense Vecht is onderzocht welke invloed de splitsing van de (bodem)energiesystemen in kleinere delen heeft op ruimtelijke inpasbaarheid, duurzaamheid, financiën en gevoeligheid voor netcongestie en procescomplicaties. Toepassing bodemenergie Uit het onderzoek is gebleken dat aan de kant van de Gemeente Utrecht geen ruimte te verwachten is voor meer dan drie onafhankelijke bodem-WKO doubletten. Mogelijk is dat zelfs beperkt tot twee onafhankelijke WKO-doubletten. Daarnaast is de schaalgrootte van alle individuele partijen onder de financieel gunstige grens van 175-200 woningen voor open bodemenergiesystemen (OBES). Omdat Stichtse Vecht toegang heeft tot het 2e watervoerend pakket wordt verwacht dat hier minder ruimtelijke problemen optreden bij het aanleggen van een WKO-systeem. Theoretisch is het mogelijk dat elk blok van Stichtse Vecht een eigen OBES-doublet heeft. Financieel is het echter gunstiger om beide blokken te combineren, tot een totaal van 138 woningen (nog steeds onder de grens van 175-200 woningen). Indien er gekozen wordt voor een gesloten bodemenergiesystemen (GBES) dan is de financiële impact van het los tenderen kleiner. Er is bij alle woningen en appartementengebouwen genoeg geschikt dakoppervlakte beschikbaar om regeneratie met behulp van PVT en/of luchtwarmtepompen toe te passen.
Beide technieken kunnen ook efficiënt mee schalen met de omvang van het bodemenergiesysteem. De inpassing is stedenbouwkundig besproken en als haalbaar geconcludeerd. Voor de schaalgrootte is het ook niet per se nodig om de Utrechtse en Stichtse Vecht zijde samen te laten werken; er is afdoende maximum schaal én regeneratievermogen (dakoppervlak) aan beide zijden. Omwille van de ruimtebeperking en financiën, alsmede de toegang tot afdoende lokale opties voor regeneratie, is het wel zeer wenselijk dat er bij de Utrechtse gronduitgiften door gemeente gestuurd wordt op een gekoppeld warmtesysteem per minimaal twee van de vijf grootste gronduitgiften, met een voorkeur voor alle vijf. Alternatieve energiesystemen In geval dat bodemenergie niet gebruikt wordt, dan is er voldoende dakruimte om een energiesysteem o.b.v. PVT of luchtwarmtepompen te ontwerpen. Vanuit duurzaamheid en netcongestie heeft bodemenergie echter wel de nadrukkelijke voorkeur. PVT en luchtwarmtepompen vragen als primaire warmtebron meer dakoppervlak dan voor regeneratie. Alhoewel er technisch afdoende beschikbaar is, kan het gebeuren dat andere dakfuncties hierdoor in het gedrang komen. In overleg met de afdeling Stedenbouw is geconcludeerd dat met name voor de appartementengebouwen daarom zorgvuldige afstemming en ontwerpregels nodig zijn om de balans te houden met andere vormen van dakgebruik.
Bij het ontwerp/oriëntatie van de schuine daken van de grondgebonden woningen dient tevens rekening gehouden te worden met het ontstaan (en vermijden) van overmatig dominante Noord-zijdes, waarop PVT relatief slecht zou presteren. Zie voor meer info de tabel met dakpercentages in paragraaf 3.3.1.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
8/26
De stedenbouwkundige impact van geluidshinder van luchtwarmtepompen voor de Utrechtse zijde is tevens besproken; de conclusie daaruit is dat zeer zorgvuldig omgegaan dient te worden met de binnenste bouwblokken (Tender 3 en 4) temidden van de hoogbouw, alsmede de Noord-West hoek van het Initiatievenblok. Door de omkadering door (hogere) gebouwen, kan een klankkasteffect ontstaan. Voor deze planonderdelen zou PVT een kwaliteitsvoordeel bieden. Voor de ontwikkelingen aan de zijde van Stichtse Vecht zijn er op basis van het huidige SPvE geen noemenswaardige inpassingsrisico's voor luchtwarmtepompen of PVT geconstateerd. Veranderingen in het ontwerp kunnen dit oordeel snel veranderen; derhalve wordt geadviseerd om ook daar vanaf het begin rekening te houden met ruimtebeslag en inpassing van energie voor regeneratie en/of directe opwekking van koelte, warmte en warm tapwater. Voor Stichtse Vecht zou het winnen van warmte uit kunstgras nog een additionele kans op een innovatieve duurzame regeneratiebron kunnen zijn, in het bijzonder als beide bouwblokken een gezamenlijke OBES/GBES krijgen.
2.2
Toelichting inpassing bodemenergie
2.2.1
Toelichting Stichtse Vecht
Vanwege toegang tot het tweede watervoerend pakket kunnen OBES met een grotere capaciteit per bron gerealiseerd worden. Daarnaast kan de mogelijkheid onderzocht worden om twee OBES-systemen boven elkaar – ieder in een eigen watervoerend pakket - te plaatsen. Dit versimpelt het inpassingsvraagstuk. Bij Stichtse Vecht is het qua bodemruimte waarschijnlijk mogelijk om zowel: • Eén OBES te plaatsen voor beide blokken gecombineerd . • Eén afzonderlijke OBES voor elk blok te plaatsen, al dan niet verspreid over het 1e en 2e watervoerend pakket. Ondanks dat qua ondergrond vele opties technisch mogelijk zijn, is het financieel gezien vrijwel zeker beter om één OBES toe te passen voor beide blokken. Dat komt vooral door de beperkte omvang van beide blokken en de directe nabijheid. Naast OBES is ook de ruimtelijke impact van een GBES onderzocht. Waarschijnlijk is het bij volledig individuele GBES-systemen (1 bodemlus per woning) niet mogelijk om alleen de contouren van de bouwblokken te gebruiken voor het plaatsen van de bronnen. Dit is normaliter de meest kosten-efficiënte inpassing. Echter is er nog genoeg ruimte in het plangebied zelf (parkeerplaatsen) of ernaast (groenstrook) om de resterende bodemlussen te plaatsen. Verder diepgaand bodem- en energieonderzoek is nodig om vast te stellen of er inderdaad uitgeweken moet worden naar andere locaties om deze bodemlussen te plaatsen.
Bij een collectieve GBES (ca. 1 bodemlus per 2/3 woningen) is de inpassing wel mogelijk met alleen het volgen van de gebouwcontour. Dit heeft vanuit zowel financiën als duurzaamheid de voorkeur.
2.2.2
Toelichting Utrecht
In totaal is er binnen de grenzen van de gronduitgiften plaatsingsruimte voor 2 of 3 afzonderlijke OBES. De vijf grote individuele woonblokken (gronduitgifte 1 tot 5), kunnen daarom niet allen gebruik maken van een eigen OBES. Door te spelen met een deel uit te voeren als gesloten bodemenergiesystemen (GBES) valt hier mogelijk nog een tussenweg in te vinden.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
9/26
Door het bodemzijdige deel van het energiesysteem van tenminste twee á drie van de vijf grote gronduitgiften binnen blok 1, blok 2 en het Initiatievenblok te combineren, ontstaat er een wenselijke schaalgrootte voor OBES, en is het mogelijk om alle gebouwen toegang tot bodemenergie te geven. Ook in het geval van clustering tot twee grote collectieve OBES, dient er nog steeds overwogen te worden om alle of een deel van de bronnen te plaatsen temidden van de sportvelden. Hiermee kan de ruimtelijke inpassing (ook voor toekomstige projecten in de buurt) aanzienlijk worden versimpeld. Het primaire nadeel hiervan is dat de bouwkosten sterk toenemen (gesteld op basis van deskundigenoordeel; niet berekend). GBES is technisch haalbaar voor de Utrechtse zijde, maar dit zou vragen om bronnen onder een groot deel van het plangebied (35-70% van het oppervlak van de woningbouwkavels plus tussenliggende parksingel). Hierdoor ontstaat risico op technische complexiteit en kostenverhogende werking. Voor de gestapelde bouw gaat de nadrukkelijke voorkeur daarom vooralsnog uit naar OBES systemen.
2.3
Toelichting duurzaamheid
Voor duurzaamheid is het belangrijk dat alle partijen de mogelijkheid krijgen voor bodemenergie; dit is reeds besproken in de paragraaf ruimtelijke inpassing. Daarnaast is het nodig dat er voldoende (duurzame) mogelijkheden zijn tot regeneratie. TEO zal bij opknippen van de energiesystemen naar verwachting geen financieel aantrekkelijke optie meer zijn voor regeneratie. Uit een studie van de waarschijnlijke bouwmassa’s en oppervlakken uit het SP, volgt dat voor alle partijen genoeg dakoppervlak is om alternatieve duurzame regeneratie met PVTpanelen mogelijk te maken. Luchtwarmtepompen zijn ook breed toepasbaar. Vanuit duurzaamheid is het gedeeltelijk opknippen van het grote Zuilense Vecht collectief dus een werkbare strategie.
2.4
Toelichting financiën
Disclaimer: Oorspronkelijk werden hoofdstuk 2.4 ook concrete euro's genoemd. Deze getallen waren echter niet betrouwbaar genoeg om beslissingen op te baseren. Om verwarring en misinterpretatie te voorkomen zijn de absolute getallen geredationeerd naar kwalitatieve scores. Utrechtse zijde Als de energiesystemen per individueel gebouwblok georganiseerd worden, dan komt geen enkel bouwblok aan Utrechtse zijde in de buurt van de vuistregel voor het financieel optimum* voor OBES (zijnde vanaf 175-200 nieuwbouwwoningen). Voor losse OBES per bouwblok zijn de totale aanlegkosten per woning naar verwachting meer dan tweemaal zo hoog als voor een collectief systeem voor meerdere bouwblokken, waarbij de besparing voor het collectief naar verwachting boven de XXX.XXX (kwalitatieve score: ++) euro ligt, oplopend naar boven de XXX.XXX euro (kwalitatieve score: ++) als alle gebouwen aan de Utrechtse zijde samengaan. GBES, Luchtwarmtepompen of PVT zonder seizoensbuffer zouden terugvalopties kunnen zijn voor de kleinere gebouwen, de financiële gevolgen hiervan zijn niet weergegeven in deze quickscan. Deze technieken zijn echter uitstekend modulair in te zetten, vanaf al één enkele woning, met bijpassend kostenvoordeel.
Ook voor het OBES aan Utrechtse zijde bleken de exacte getallen lastig door te rekenen binnen de beperkingen van de quickscan, maar de trend dat het nodig is om het OBES van twee á drie van de grote gronduitgiften te combineren om tot een financieel gunstige situatie te komen, blijft helder overeind.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
10/26
Stichtse Vecht zijde Bij Stichtse Vecht zijde geldt dat het combineren van beide blokken financieel gunstig is voor een OBES, maar dat het totale woningaantal aan de lage kant blijft in vergelijking met het financieel optimum. De exacte getallen bleven te onzeker om hier genoemd te worden, maar gezien dat één OBES hier genoeg capaciteit kan hebben voor beide blokken, zou een besparing van richting 50% van de aanlegkosten mogelijk kunnen zijn. Een collectieve GBES – voor één heel blok of voor meerdere woningen binnen een blok – zou bij Stichtse Vecht een volwaardig alternatief kunnen zijn voor een OBES. Indien er voor een collectieve GBES wordt gekozen dan heeft het combineren van blok A en B op basis van de techniek naar verwachting een beperkte financiële meerwaarde. Mogelijk kan de marktwerking van het aanbieden van twee blokken tegelijk wel tot betere biedingen leiden; hier is geen markttoetsing op geweest.
* De kosten per eenheid geleverde energie van het aanleggen van een OBES neemt in de regel af met de omvang, waarbij rond 175-200 nieuwbouwwoningen een doorlopend optimum / laagste prijsniveau voor aanleg & beheer wordt bereikt. Hierin zijn concessie- en contractkosten niet meegerekend, aangezien die niet logisch gekoppeld zijn aan de hoeveelheid te leveren energie of de bouwkosten.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
11/26
3
Inpasbaarheid technieken
De inpasbaarheid van de verschillende technieken (OBES, GBES, PVT, LWP) is bepaald op basis van: • De beschikbare ruimte en blokvorming van de bouwmassa's (afkomstig uit het SP). Let op: hierbij is alleen gekeken naar dakruimte en ondergrond; technische ruimtes dienen evt. aangepast te worden t.o.v. het SP; hiervoor zijn teveel variaties mogelijk om deze in kaart te brengen. • Berekende warmtevraag (berekend op basis van het type woning en aantal woningen) • De benodigde ruimte om aan de geschatte warmtevraag te voldoen met de verschillende technieken. • Ervaringsoordeel over de omgevingseffecten.
3.1
Plangebied
Figuur 3: Plangebied Zuilense Vecht – woonprogramma Stichtse Vecht zijde
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
12/26
Figuur 4: Plangebied Zuilense Vecht – woonprogramma Utrechtse zijde
Figuur 5: Aanduiding tenders en bouwblokken Zuilense Vecht – woonprogramma Utrechtse zijde
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
13/26
3.2
Energievraag en typologie
Er is alleen met de woningen in de plannen gerekend; de ondersteunde functies in de plinten zijn energetisch van onderschikt belang. Het programma heeft een dominante warmtevraag t.o.v. de koudevraag; warmte zal dan ook de schaal van de systemen bepalen. Tabel 1: Quickscan warmtevraag. gebaseerd op een warmtevraag van 12,5 GJ (3,475MWh) per jaar voor een appartement & 15 GJ (4,17 MWh) per jaar voor een grondebonden woning.
Tender aanduiding
Gemeente
Vlek in gebied
Stichtse Vecht
Blok A – Appartementen Blok A – Grondgebonden + Dekwoningen
n.t.b. n.t.b.
Blok B – Appartementen Blok B – Grondgebonden + Dekwoningen
n.t.b.
Stichtse Vecht Stichtse Vecht Stichtse Vecht Subtotaal Stichtse Vecht
Aantal woningen
Warmtevraag (MWh/jaar)
27
94
45
188
26
90
40 138
167 539
64
222
100
348
45
156
n.t.b.
Utrecht
Blok 1
Utrecht
Blok 2
Utrecht
Blok 1+2
Tender 1, hoogbouw Uitgifte 2, hoogbouw Tender 3+4 Laagbouw
Utrecht
Initiatievenblok
Tender 5
70
243
Utrecht
Parkwoningen & ASW
Tender 6
19
79
Utrecht Subtotaal Utrecht Totaal Utrecht + Stichtse Vecht
Parkwoningen & ASW
Loting 7
2
8
300
1057
438
1596
De verwachte warmtevraag van de woningen van Stichtse Vecht is ongeveer 50% ten opzichte van de totale warmtevraag van de huizen aan de Utrechtse zijde.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
14/26
3.3
Inpasbaarheid PVT-panelen
Voor een technische toelichting van de PVT-techniek zie hoofdstuk 1.3Fout! Verwijzingsbron niet gevonden.. Zoals ook daar beschreven kunnen PVT-panelen op twee manieren toegepast worden, voor regeneratie en als directe warmte opwekker. Estetisch zijn PVT panelen niet anders dan standaard toegepaste zonnepanelen. Er is ook geen sprake van geluidemissies of trillingen. De inpassing wordt voor deze quickscan dan ook alleen getoetst op afdoende (geschikt) dakoppervlak.
3.3.1
Ruimtebeslag PVT-panelen (regeneratie en als directe opwekker)
Onderstaande tabel geeft weer welk percentage dak er gebruik wordt door PVT-panelen. Op basis van het geschatte hoeveelheid benodigd dakoppervlak en de in het SP weergegeven daken-architectuur kan worden gesteld dat PVT-panelen in alle gevallen technisch haalbaar zijn. Tabel 2: Dakoppervlak nodig voor PVT panelen wanneer ze worden gebruikt voor alleen regeneratie en als primaire opwekker.
Gemeente
Vlek in gebied
Stichtse Vecht
Blok A totaal
Stichtse Vecht
Blok B totaal
Utrecht
Blok 1
Utrecht
Blok 2
Utrecht
Blok 1+2
Utrecht
Initiatievenblok
Utrecht Utrecht
Tender aanduiding
Percentage dak benodigd voor regeneratie
n.t.b.
17%
32%
n.t.b.
23%
41%
15%
32%
26%
57%
15%
32%
Tender 5
20%
42%
Tender 6
30%
55%*
Loting 7
15%
27%
Tender 1, hoogbouw Uitgifte 2, hoogbouw
Parkwoningen & ASW Parkwoningen &
ASW *Technisch haalbaar afhankelijk van de dakvorm.
Percentage dak benodigd voor PVT als primaire energie opwekker
Tender 3+4 Laagbouw
Bij regeneratie wordt voor zowel de appartementen en woningen verwacht dat drie tot vier PVT-panelen nodig zijn. Eventueel kunnen hiervoor reguliere zonnepanelen vervangen door PVT-panelen met identieke oppervlaktematen. Voor appartementengebouwen zijn er vanuit de wetgeving van het Besluit bouwwerken leefomgeving (Bbl) al snel twee á drie zonnepanelen vereist; daarmee zijn voor PVT feitelijk maar één á twee extra plekken per woning nodig. Indien PVT-panelen worden gebruikt als primaire of additionele directe opwekker van de warmtevraag dan zijn er meer PVT-panelen dan wanneer deze alleen voor regeneratie gebruikt worden. De aanname is dat een gemiddelde woning ongeveer 15 m2 aan PVT-panelen nodig heeft (ca. 9 panelen).
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
15/26
Stedenbouwkundige inpassing & concurrentie met andere dakfuncties De technische haalbaarheid van PVT, houdt er geen rekening mee dit het benodigde dakoppervlak ten koste gaat van andere dakfuncties. Voor de Utrechtse zijde is in het vastgestelde SPvE voorgeschreven dat de daken gebalanceerd ingezet dienen te worden; e.g. niet alleen energieopwekking, maar ook overige installaties, groen, klimaatadaptatie en verblijffuncties. Deze balans is getoetst met de stedenbouwkundige van de projectgroep. Hieruit volgende de conclusie dat de dakoppervlakken voor regeneratie zonder meer acceptabel te noemen zijn, en/maar dat de oppervlakten voor directe opwekking weliswaar haalbaar zijn, maar wel vragen om een zorgvuldige afstemming en ontwerpregels.
3.4
Inpasbaarheid OBES 2 1
1 2
Sporthal 1
1
1
1 1 1
1 1
Yuverta college Figuur 6: Mogelijke locaties voor het OBES, de verwachte diameter van een OBES bron is 120m. De grote van het OBES van de sporthal (Grijs links) en de het Yuverta vmbo college (grijs rechts) zijn gebaseerd op een inschatting. 1 staat voor het 1e watervoerend pakket en 2 staat voor het 2e watervoerend pakket. Als binnen het plangebied van de woningen gebleven wordt dan is er vooral aan Utrechtse zijde nauwelijks schuifruimte en daarmee grote kans op ondergrondse thermische interferentieproblemen bij tegenvallende detailstudies.
Op basis van de geschatte warmtevraag is één doublet waarschijnlijk voldoende om alle woningen van de Stichtse Vecht van warmte te voorzien. Doordat er bij Stichtse Vecht bronnen geplaatst kunnen worden in zowel het eerste als het tweede watervoerend pakket, is het mogelijk om hier twee doubletten te plaatsen. Financieel gezien heeft het plaatsen van één doublet voor de woningen van Stichtse Vecht echter wel de voorkeur. Bij Stichtse Vecht zou er een optimalisatie* kunnen plaats vinden door gebruik te maken van zgn. monobronnen, waarbij de doubletten verticaal gesplitst worden over losse watervoerende lagen, in plaats van splitsing in het horizontale vlak. In figuur 6 zijn echter doubletten uitgetekend, omdat: 1. Doubletten de huidige norm in de branche is. 2. Doubletten de worst-case zijn qua ruimtelijke inpassing.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
16/26
* Deze optimalisatie is maatwerk en valt buiten de scope van deze quickscan. In Utrecht is de inpassing van OBES systemen complexer door de boorbeperking t/m het 1e watervoerend pakket en door de aanwezigheid van twee bestaande bodemenergiesystemen (zijnde één OBES – Sporthal Zuilen - en één GBES - Yuverta college), waarvan afstand gehouden dient te worden. Een grondigere bodemanalyse zal uitgevoerd moeten worden om te bepalen of drie verschillende OBES systemen hier inpasbaar zijn en wat de maximale opbrengst per doublet is. Naar verwachting zouden twee doubletten voldoende capaciteit bieden voor de gehele planvorming aan Utrechtse zijde. Dientengevolge zou het boren van drie verschillende OBES systemen aan de Utrecht zijde suboptimale inzet van de bodemcapaciteit betekenen en de aanlegkosten verhogen. Het is ook niet zeker of het aanleggen van drie losse OBES systemen in het directe plangebied van de woningen mogelijk is. Twee OBES systemen zou relatief veel haalbaarder zijn, zie onderstaand figuur. In geval van inpassingsproblemen voor de Utrechtse zijde, kan uitgeweken worden naar bronposities te midden van de sportvelden. Hierbij dient echter wel rekening gehouden te worden met significante additionele kosten voor de transportleiding, zeker als hier maar een deel van de Utrechtse gebouwen op aangesloten wordt.
Vorming van zo groot mogelijke collectieven heeft in dat geval nadrukkelijk de voorkeur.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
17/26
1 1
1
1
1
1 1
Figuur 7: OBES systemen aan de Utrecht zijde geslagen in het 1e watervoerend pakket. De zwarte cirkels zijn de grof ingeschatte interferentiegebieden van al bestaande bodemenergiesystemen. Ten opzichte van figuur 6 zijn er cruciale meters schuifruimte ontstaan, waardoor het risico op ondergrondse thermische interferentie bij tegenvallende detailstudies aanzienlijk afneemt.
Noemenswaardige ontwikkelingen in de omgeving is de sloop-nieuwbouw bij het Theo Thijssenplein, welke in de toekomst misschien ook een eigen doublet nodig heeft. In het kader van bodemverdeling zouden de doubletten van Zuilense Vecht ook onder de sportvelden geplaatst kunnen worden, zodat er aan de zuidelijke zijde van het plangebied meer bodemruimte vrij blijft voor toekomstige projecten zoals het Theo Tijssenplein. Het plaatsen van de doubletten onder de sportvelden en de bijkomende extra transportleidingen verhoogt echter wel de kosten voor Zuilense Vecht.
3.5
Inpasbaarheid GBES
Op basis van de warmtevraag kan het benodigde bodemoppervlakte berekend worden. Omdat er in Utrecht minder diep geboord kan worden (alleen het 1e watervoerend pakket) zullen er hier meer (minder diepere) bodemlussen nodig zijn dan bij de woningen van Stichtse Vecht. Bodemlussen kunnen per woning worden aangelegd (individueel) of voor meerdere woningen (collectief). Individuele bodemlussen Onderstaande tabel geeft weer wat het verwachte ruimtegebruik is van een GBES als een woning een individueel systeem heeft.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
18/26
Tabel 3: Benodigde ruimte voor individuele bodemlussen
Stichtse Vecht Verwacht aantal bodemlussen per woning bij een individueel systeem Gemiddelde ruimtelijke inpassing per woning bij een individueel systeem (diameter van 6 m per bodemlus)
Utrecht 1
3
28,3 m2
84,9 m2
Voor Stichtse Vecht is een inschatting gemaakt of er genoeg ruimte is voor individuele bodemlussen, geplaatst op de contouren van de plangrens voor alle woningen, zie Figuur 8 en
Tabel 4. Uit deze berekening is gekomen dat er waarschijnlijk onvoldoende ruimte is als alle woningen individuele bodemlussen gebruiken. Extra bodemlussen zouden mogelijk geplaatst kunnen worden op het parkeerdek of in de groenstrook buiten de plan grens. Individuele bodemlussen zullen waarschijnlijk wel inpasbaar zijn bij alle grondgebonden woningen.
Collectieve bodemlussen Indien er gebruik wordt gemaakt van collectieve bodemlussen dan kunnen deze bodemlussen waarschijnlijk wel op de plangrens geplaatst worden. Zie figuur 8 en tabel 4 hieronder.
Figuur 8 : Opmeting van de contouren van de plangrens waar een GBES geplaats zou kunnen worden
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
19/26
Tabel 4: Aantal potentiële bodemlussen als deze op de counteren van de plangrens worden geplaatst, aanname: om de 6 meter kan een bodem lus worden geslagen.
Blok
Aantal woningen
A B
72 66
Omtrek plan contouren [m] 291,5 321,7
Mogelijk aantal bodemlussen 49 54
Aantal benodigde bodemlussen (individueel) 72 66
Aantal benodigde bodemlussen (collectief)1 47 43
1 Berekend op de aanname dat er per grondgebonden/dek woningen 0,75 lussen nodig zijn en dat er 0,5 lussen
nodig zijn voor één appartement. Dit is een vrij ruime aanname welke gebaseerd op berekeningen van website WKO-tool.nl, waar een boordiepte ongeveer 240 meter wordt gehanteerd. Indien er dieper geboord wordt dan zijn er minder lussen nodig per woning. Verder onderzoek is nodig om het exacte aantal bodemlussen te bepalen.
Een financiële optimalisatie zou gerealiseerd kunnen worden door het GBES te combineren met PVTpanelen voor regeneratie. Volgens de WKO-tool, welke ontwikkeld is door het RVO (WKObodemenergietool. Ontdek de mogelijkheden van bodemenergie. (wkotool.nl)), zorgen PVT-panelen in combinatie met een GBES ervoor dat er minder diep geboord hoeft te worden. Aanvullend onderzoek is nodig om dit te verifiëren.
3.6
Inpasbaarheid lucht-water warmtepompen
Luchtwarmtepompen kunnen bij elke woning worden toegepast binnen de wettelijke normen, al dan niet met toepassing van geluidwerende maatregelen. Bij T3, T4 en het de noordwestelijke kant van het initiatievenblok bestaat echter kans dat er door geluidsreflectie geluidhinder kan optreden (klankkast effect). Verder onderzoek zal moeten uitwijzen hoe erg deze hinder is.
3.7
Conclusie inpasbaarheid
Op basis van de verwachte warmtevraag, beschikbare ruimte en omgevingseffecten (zie paragraaf 3.13.6) is de inpasbaarheid van verschillende technieken beoordeeld.
3.7.1
Conclusie inpasbaarheid OBES
HAALBAARHEID STICHTSTE VECHT per SCHAALGROOTTE voor OBES + PVT/LWP regeneratie - Gezamenlijk minimaal; per blok DEELS INPASBAAR - Beide blokken samen; INPASBAAR HAALBAARHEID UTRECHT per SCHAALGROOTTE voor OBES + PVT/LWP regeneratie - Gezamenlijk maximaal, met Stichtse Vecht en Buuren: INPASBAAR - Gezamenlijk midden; Utrecht alleen INPASBAAR - Gezamenlijk minimaal; per blok DEELS INPASBAAR - Individueel; per ontwikkelaar NIET INPASBAAR
3.7.2
Conclusie inpasbaarheid GBES
HAALBAARHEID UTRECHT per SCHAALGROOTTE voor GBES + PVT/LWP regeneratie - Appartementen: NIET INPASBAAR - Grondgebonden woningen INPASBAAR
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
20/26
HAALBAARHEID STICHTSTE VECHT per SCHAALGROOTTE voor GBES + PVT/LWP regeneratie - Individueel: DEELS INPASBAAR - Collectief: INPASBAAR
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
21/26
4
Kostenindicatie OBES
4.1
Mogelijkheden voor gezamenlijke gronduitgifte
De tenders bestaan ieder uit een relatief klein aantal woningen (soms aangevuld met plintprogramma): Utrecht • Tender 1: 64 appartementen • Uitgifte 2: 100 appartementen (100% sociaal) • Tender 3+4: 45 woningen (31 grondgebonden en 14 appartementen) • Tender 5: 70 appartementen • Tender 6: 19 grondgebonden woningen • Loting 7: 2 woningen Stichtse Vecht • Blok A: 72 woningen (27 appartementen en 45 grondgebonden/dekwoningen) • Blok B: 66 woningen (26 appartementen en 40 grondgebonden/dekwoningen)
4.2
Schatting kosten (collectief) OBES systeem
Het bleek zeer lastig om voor systemen van dit formaat goede financiële berekeningen te maken. Dit geldt met name voor de kleinere plandelen. Om verwarring te voorkomen, is gekozen om alleen kwalitatieve vergelijkingen te maken. Zie tabel 5. In meer algemene termen kan wel gesteld worden dat de kosten per eenheid geleverde energie van het daadwerkelijk aanleggen van een OBES afnemen met de omvang, waarbij rond 175-200 nieuwbouwwoningen een stabiel optimum / laagste prijsniveau wordt bereikt. Hierin zijn concessie- en contractkosten niet meegerekend, aangezien die niet logisch gekoppeld zijn aan de hoeveelheid te leveren energie of de aanlegkosten. Een vaak gehanteerde vuistregel in de adviessector, is dat OBES een serieuze optie is vanaf ca. 100 woningen. Dit komt dus nog voor het optimum van 175-200 en meer woningen. Bij bundeling van initiatieven dient voor financiële haalbaarheid dan ook richting bundels van 100 of meer woningen gewerkt te worden. Qua fasering is er aan Utrechtse zijde de mogelijkheid om meerder blokken samen te voegen qua energiesysteem. Wettelijk gezien is dit echter niet af te dwingen. Bij Stichtse Vecht is het mogelijk om blok A en B te combineren.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
22/26
Tabel 5: Overzicht kosten voordeel gezamenlijke OBES
Gemeente
Collectief energiesysteem
Aantal Woningen op een OBES
Geschat kostenvoordeel collectief t.o.v. losse systemen
Stichtse Vecht
Blok A en B samen
138
++
Stichtse Vecht + Utrecht
Alles gezamenlijk, Stichtse Vecht en Utrecht
417
++ * Het werkelijke voordeel zal waarschijnlijk een stuk lager zijn vanwege de extra transportleidingen
Utrecht
Alle grote bouwblokken van Utrecht samen (Blok 1+2 + Initiatievenblok). Parkwoningen en ASW alleen
279
++
Utrecht
Blokken 1+2 samen, Initiatievenblok alleen
209 (Blok 1 & 2) 70 (Initiatievenblok)
++ voor Blok 1 & 2 +/- voor Initiatievenblok
Utrecht
T1, T2 en T3 samen T4 en Initiatievenblok samen
185 (T1,T2,T3) 94 (T4 en Initiatievenblok)
++ voor T1, T2, T3 + voor T4 en Initiatievenblok
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
23/26
4.3
Overzicht verschillende technieken
Tabel 6: overzicht verschillende technieken, Excel met berekeningen is beschikbaar op aanvraag
OBES (minimum schaal)
GBES (minimum
PVT zonder
Lucht-
schaal)
seizoensbuffer
warmtepompen
(cijfers alleen voor
zonder
thermische
seizoensbuffer
component) Inpassing
Utrechtse zijde: alleen (deels)
Individueel inpasbaar
Individueel
Individueel
gezamenlijk inpasbaar;
voor beide
inpasbaar; elk blok
inpasbaar;
waarschijnlijk 2, max 3 losse
gemeenten, mits
heeft voldoende
geluidoverlast m.n.
systemen mogelijk op
zorgvuldig gepland;
ruimte voor 15 m2
aan de Utrechtse
tenderkavels. Bij 3 losse
bronnen onder 35-
PVT per woning.
zijde bij blok 1 en 2
systemen is er grote kans op
70% van
Hiervoor is 1/3 tot
mogelijk (als gevolg
inpassingsproblemen.
kaveloppervlakten
2/3 van het totale
van de pompen
Onzekerheid hindercirkel bestaande
+ tussenliggende
maximale
voor de
GBES van de school is belangrijkste
parksingel nodig.
dakoppervlak
grondgebonden
nodig.
woningen; echo-
factor of het 2 of 3 kan zijn en hoeveel inpassingsproblemen er
Risico-check op
kamer effect
ontstaan.
oppervlaktewater
binnenterrein)
nodig; hoe diep is dit Gezamenlijk of met plaatsing op
water?
sportterrein zijn 3-4 systemen of doubletten mogelijk. Bij samenwerking aan de Utrechtse zijde zijn er waarschijnlijk 2 doubletten nodig en zou dit dus passen in de ondergrond. Risico-check op oppervlaktewater nodig; interferentie te verwachten van 1 meter diepe vijver langs de Norbruislaan? Stichtse Vecht zijde: individuele OBES per blok technisch mogelijk, maar financieel onaantrekkelijk. Samenvoegen van beide blokken zeer wenselijk om tot een wenselijke minimum schaal te komen. Duurzaamheid /
COP 5.0-2.5
COP 5.5-2.5
COP 5.5-1.5
COP 5.0-1.5
energieprestatie
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
24/26
Netcongestie
Optimaal als collectief; meeste
Optimaal als
Negatief; kwetsbaar
Negatief;
(effect op overbelasting
kansen voor smart grids.
collectief; meeste
in winters. Op
kwetsbaar in
stroomnet)
Optimaal tot goed voor
kansen voor smart
piekmomenten 2x
winters. Op
netcongestie als individueel
grids.
zoveel stroomvraag
piekmomenten 2x
systeem; weinig kwetsbaar voor
Optimaal tot goed
als met bodem-
zoveel stroomvraag
winterse temperaturen.
voor netcongestie
WKO’s.
als met bodemWKO’s.
als individueel systeem; weinig kwetsbaar voor winterse temperaturen. Netcongestie
Er is veel onduidelijkheid over of
Er is veel
Inzet vrijwel altijd
Inzet vrijwel altijd
(juridische/regeltechnische
WKO’s voor meerdere gebouwen
onduidelijkheid over
voor maximaal één
voor maximaal één
kans op een
wel of geen grootverbruik aansluiting
of WKO’s voor
gebouw.
gebouw.
elektriciteitsaansluiting)
krijgen van Stedin.
meerdere gebouwen wel of geen
Een PVT systeem
Een lucht-
Een WKO voor een enkel gebouw
grootverbruik
voor een enkel
warmtepomp voor
heeft op moment van schrijven een
aansluiting krijgen
gebouw heeft op
een enkel gebouw
uitzonderingspositie en kan wel een
van Stedin.
moment van
heeft op moment
schrijven een
van schrijven een
Een WKO voor een
uitzonderingspositie
uitzonderingspositie
enkel gebouw heeft
en kan wel een
en kan wel een
op moment van
grootverbruik
grootverbruik
schrijven een
aansluiting krijgen.
aansluiting krijgen.
en kan wel een
Een kleinverbruik
Een kleinverbruik
grootverbruik
aansluiting volstaat
aansluiting volstaat
aansluiting krijgen.
voor individueel
voor individueel
gebruik.
gebruik.
grootverbruik aansluiting krijgen.
uitzonderingspositie
Een kleinverbruik aansluiting volstaat voor individueel gebruik. Financieel/TCO (Total
Duur in aanleg; gunstig in opbrengst
Duur in aanleg;
Duur in aanleg;
Goedkoop in
Cost of Ownership)
en onderhoud.
gunstig in opbrengst
gunstig in opbrengst
aanleg, ongunstig in
en onderhoud.
en onderhoud.
opbrengst en
Ondanks dat drie verschillende
onderhoud.
OBES’en aan de Utrechtse zijde
TCO: beter dan
ruimtelijk inpasbaar zijn, desnoods
LWP’s.
met gebruik van de tussenruimte van de sportvelden, is het financieel gunstiger om gebruik te maken van twee OBES doubletten. Detailtoetsing op capaciteit en verbruik nodig of dit past qua capaciteit.
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
25/26
Voor Stichtse Vecht gaat de voorkeur uit naar één OBES
Zuilense Vecht: technische quickscan voor wel/niet loslaten tendering energiecollectief | 2 februari 2024
26/26