DO-ontwerpnota (2024-05-01)
Tekst van het document
Ontwerpnota DO-fase Energienet Urk
energiebProjectnummer: Documentnummer: Datum: Opgesteld door: Projectleider: Status:
20230667 20230667-090-RA-002 – DO ontwerpnota 30-4-2024 Tom Wijnen & Nadeche van de Braak Toine Priester Definitief
Projectteam Opdrachtgever Naam Adres Postcode
InWarmte 2e Daalsedijk 6A 3552 EJ Utrecht
Opdrachtgever Naam Adres Postcode
Gemeente Urk Singel 9 8321 GT Urk
Energienet adviseur Naam Adres Postcode
Pagina 1 van 50
Volantis Achtseweg Zuid 153E 5651 GW Eindhoven
30-4-2024
Energienet Urk
Inhoudsopgave 1.
Algemeen .......................................................................................................................................................... 3 Doel document .............................................................................................................................................. 3 Scope ........................................................................................................................................................... 3 Onderzoeken, risico’s & aandachtspunten ...................................................................................................... 3 2. Ontwerp 5e generatie energienet ........................................................................................................................ 6 2.1 Gehanteerde principes................................................................................................................................... 6 2.2 Opbouw energienet ....................................................................................................................................... 6 2.3 SBS objectenboom ........................................................................................................................................
6 2.4 Energieprestatie ............................................................................................................................................ 7 3. Uitgangspunten ................................................................................................................................................. 8 3.1 Randvoorwaarden ......................................................................................................................................... 8 3.2 Modulaire opzet ............................................................................................................................................. 9 3.3 Onbalans ...................................................................................................................................................... 9 3.4 Civiel ontwerp...............................................................................................................................................10 4.
Werktuigbouwkundig ontwerp............................................................................................................................12 4.1 Werktuigbouwkundige uitgangspunten ..........................................................................................................12 4.2 Uitwisselstation en backbone ........................................................................................................................13 4.3 Clusternet.....................................................................................................................................................13 4.4 Voorzieningen clusternet ...............................................................................................................................14 4.5 Wijkcentrale..................................................................................................................................................16 4.6 Sectornet......................................................................................................................................................17 5.
Elektrotechnisch ontwerp ..................................................................................................................................20 5.1 NUTS aansluitingen voor Energienet Urk.......................................................................................................20 5.2 Aansluitingen in de woningen (2e allocatiepunt) .............................................................................................20 5.3 Aansluitingen in utiliteit en bedrijven ..............................................................................................................20 6. Regeltechnisch ontwerp ....................................................................................................................................21 6.1 Monitoring en energiemanagement ...............................................................................................................21 6.2 Functionele en regeltechnische omschrijving .................................................................................................21 7.
Bouwkundig ontwerp.........................................................................................................................................25 7.1 Algemeen bouwkundig..................................................................................................................................25 7.2 Afmetingen bouwwerken...............................................................................................................................25 7.3 Clusternet aansluitingen................................................................................................................................25 7.4 Broncentrale .................................................................................................................................................25 7.5 Sector aansluiting .........................................................................................................................................25 BIJLAGE 1 Aantallen en typologieën ......................................................................................................................26 BIJLAGE 2 Principeschema totaal ..........................................................................................................................27 BIJLAGE 3 Energieprofielen
...................................................................................................................................28 BIJLAGE 4 SBS Objectenboom ..............................................................................................................................30 BIJLAGE 5 Principeschema’s van de afleversets ....................................................................................................31 BIJLAGE 6 Principeschema van wijkcentrale ..........................................................................................................32 BIJLAGE 7 Principeschema uitwisselstation............................................................................................................33 BIJLAGE 8 Principeschema balansvoorziening .......................................................................................................34 BIJLAGE 9 Principeschema WKO ..........................................................................................................................35 BIJLAGE 10 Dwarsprofielen De Akkers.....................................................................................................................36 BIJLAGE 11 Plattegrond van leidingen De Akkers .....................................................................................................37 BIJLAGE 12 V&G plan
.............................................................................................................................................38 BIJLAGE 13 Energieprestatie ...................................................................................................................................39 BIJLAGE 14 Ruimtebeslag wijkcentrale ....................................................................................................................42 BIJLAGE 15 Ruimtebeslag uitwisselstation ...............................................................................................................43 BIJLAGE 16 Ruimtebeslag bufferstation ...................................................................................................................44 BIJLAGE 17 Dwarsprofielen Port of Urk ....................................................................................................................45 BIJLAGE 18 Plattegrond van leidingen Port of Urk ....................................................................................................46 BIJLAGE 19 SPF berekening bronsysteem ...............................................................................................................49 1.1 1.2 1.3
Ontwerpnota DO-fase
Status: Definitief
Pagina 2 van 50
1. Algemeen De Gemeente Urk heeft de ambitie om een duurzame gemeente te worden. Hieronder valt het realiseren van aardgasvrije en CO2-neutrale woningen en bedrijven. Om dit doel te bereiken wordt Energienet Urk ontwikkeld, waarbij de restwarmte en -koude doormiddel van een 5e generatie warmte- en koudenet onderling kan worden uitgewisseld. Dit gebeurt door middel van een leidingnet met lage temperaturen, dat voor de woonwijken lokaal wordt opgewaardeerd tot bruikbare warmte voor de ruimteverwarming.
1.1
Doel document
Deze ontwerpnota dient als DO-fasedocument waarbij aandacht is besteed aan zowel de initiële ontwikkeling (vanaf hier omschreven als ‘Energienet Urk Projectdeel 1’), en latere uitbreidingen van het gebied (vanaf hier omschreven als ‘Energienet Urk Totaal’).
1.2
Scope
Energienet Urk wordt in eerste instantie gerealiseerd door een aantal bedrijven op het bedrijventerrein Port of Urk te verbinden met een deel van de utiliteits- en woongebouwen in de Zeeheldenwijk. Dit deel zal de volgende gebieden omvatten binnen de Zeeheldenwijk:
woonwijk ‘De Akkers’; woningen in ‘Het Nieuwe Dorp’ utiliteitszone: ‘Het Centrumgebied’; utiliteitszone ‘Overgangsgebied 1’.
Voor de uitgangspunten en energiewaarden is daarbij uitgegaan van de volgende eenheden voor Energienet Projectdeel 1: Tabel 1. Scope Energienet Urk Projectdeel 1.
Onderwerp De Akkers Appartementen Rijwoningen Twee-onder-één-kap woningen Vrijstaande woningen BVO woningen Aantal bewoners Scholen Sporthal Kerk Detailhandel/horeca Kantoren BVO utiliteit Bedrijven BVO bedrijven Industrie BVO industrie
40 108 30 47 26.574 m2 499 -
Zeeheldenwijk Het CentrumHet Nieuwe gebied Dorp 120 9.552 m2 159 2 1 1 2 15.410 m2 -
54 40 11.072 m2 211 -
Overgangszone 1 12 36.786 m2 -
Port of Urk PoU Fase 1 11 45.095 m2 16 39.235 m2 11 77.166 m²
In een later stadium wordt het energienet uitgebreid naar de gebieden zoals weergeven in Figuur 1. Voor meer uitgangspunten en aantallen van zowel Energienet Urk Projectdeel 1 als Energienet Urk Totaal wordt verwezen BIJLAGE 1. In Figuur 1 is de scope van Energienet Urk weergeven. Hierin is de Zeeheldenwijk in het oranje weergeven, met daarin de drie gebieden voor Energienet Urk Projectdeel 1 donkerder aangegeven. Het ongekleurde gebied in het midden van de Zeeheldenwijk is een inmiddels gerealiseerde wijk dat niet wordt aangesloten op het Energienet Urk. Port of Urk is in het paars weergeven. Echter valt momenteel Port of Urk Fase 2 geheel buiten de scope. Op het energienet moet uiteindelijk ca. 1.551 woningen aangesloten worden, met daarbij ca. 112.500 m2 utiliteit, ca. 39.235 m2 aan bedrijven en ca. 77.166 m2 aan industrie. Het energienet wordt bovendien geschikt gemaakt om uit te kunnen breiden naar de omringende gebieden. Door het toepassen van een energienet worden hogere rendementen en lagere benodigde piekvermogens elektriciteit gerealiseerd.
Figuur 1. Scope van Energienet Urk, inclusief Energienet Urk Projectdeel 1.
Binnen deze scope worden er verschillende type aansluitingen gerealiseerd. Zo worden woningen aangesloten op een temperatuurnet van ca. 45°C aanvoertemperatuur (vanaf hier omschreven als ‘Sectornet’), terwijl momenteel voor utiliteit en het bedrijfsterrein wordt uitgegaan van een lage temperatuuraansluiting (vanaf hier omschreven als ‘Clusternet’).
1.3.1
Pagina 3 van 50
1.3
Onderzoeken, risico’s & aandachtspunten
Hieronder zijn de verschillende onderzoeken, risico’s en aandachtspunten beschreven. Voor de risico’s zijn de kans en impact ingeschat.
Onderzoeken
De onderzoeken, plannen en vergunningen, zoals weergeven in Tabel 2, zijn tot op heden respectievelijk reeds uitgevoerd, opgesteld en verleend.
30-4-2024
Energienet Urk
Tabel 2. Onderzoeken, plannen en vergunningen.
Port of Urk (Binnen Dijkse Bedrijven Terrein Urk) Bijlagen bij bestek Civiele aannemer B02 V&G-plan (voorbeeld) B04 BLVC (voorbeeld) B06 Ecologisch activeitenplan B07 Sonderingen B10 Bodemonderzoek B11 Werkprotocol Archeologie B12 KLIC B14 Opbarstadvies B15 Bodemkwaliteitskaart Overig Waterhuishouding- en rioleringsplan Niet gesprongen explosieven Aanvullende sonderingen Aerius
Project specifiek Project specifiek 01-09-2022 19-03-2019 30-07-2021 12-02-2021 07-09-2022 01-06-2021 09-07-2022 01-12-2019
Vergunningen Ondergrondingsvergunning Ontheffing Wet Natuurbescherming Aanlegvergunning leidingwerk
31-05-2022 08-10-2020 08-02-2024 01-09-2023
Zeeheldenwijk Bijlagen bij bestek Civiele aannemer B02 V&G-plan (voorbeeld) B04 BLVC (voorbeeld) B06 Ecologisch activeitenplan B07 Bemalingsadvies B08 Boringen en sonderingen B11 Waterbodemonderzoek
B12 Werkprotocol Archeologie B14 KLIC B15 Risicodossier Overig Oppervlaktewatertoetsing Niet gesprongen explosieven
Project specifiek Project specifiek 01-05-2020 02-06-2020 19-03-2019 17-05-2018 10-10-2019 09-03-2020 28-11-2019 31-03-2020 16-08-2019 Project specifiek 24-03-2023 28-09-2018
Aerius 01-09-2023 * Wordt nog een check gedaan op laatste versie van de onderzoeken ** Onderzoeken en rapportages zijn meegeleverd
Vergunningen Ontgrondingsvergunning Ontheffing Wet Natuurbescherming Aanlegvergunning leidingwerk Ontheffing Rugstreeppad Addendum beschermde soorten Activiteitenplan wezel Addendum NNN
Overig Aanvraag aanlegvergunning bronnen WKO Aanvraag boringvergunning leidingen Domineesweg tussen PoU en ZHW * Onderzoeken en rapportages zijn niet meegeleverd
Ten behoeve van de realisatie van het Energienet Urk zijn aanvullend de volgende onderzoeken, metingen, studies en adviezen benodigd:
Omgevingsvergunning(-en) voor het plaatsen van de benodigde techniek ruimten (Wijkcentrales, Trafostation(s), Uitwisselstation, Pompruimten, WKO putten, indien bovengronds). Deze vergunning is vereist voor bouw- en aanlegactiviteiten, > 15 m2 of 3 m1 hoogte, die de openbare ruimte beïnvloeden en dient dan ook op tijd te worden aangevraagd voorzien van de hiervoor benodigde ontwerptekeningen. Een risico is de doorlooptijd van de vergunningaanvraag en dat het ontwerp nog dient te worden aangepast qua exacte locatie(s) van de techniekruimte(n) en/of qua vormgeving op verzoek van de welstandscommissie. Het verdient dan ook aanbeveling om het ontwerp voorafgaand aan de aanvraag te laten toetsen door de gemeente Urk. De vergunningaanvraag kan 60 (versnelde procedure) tot wel 120 dagen duren (gewone procedure). Benodigde sonderingen t.b.v. de benodigde bouwkundige ruimtes ter bepaling van evt. benodigde fundatie voorzieningen. Het risico is dat er meer kosten dienen te worden gemaakt voor een adequate fundatievoorziening. Onderzoek naar beschikbare netcapaciteit elektriciteitsnetwerk Liander en het op tijd indienen van de aanvraag van de benodigde elektriciteitsaansluitingen, rekening houdend met een doorlooptijd van gemiddeld 2 jaar voor groot zakelijke aansluitingen bij Liander. De doorlooptijd is echter regio afhankelijk en de doorlooptijd zou dan ook moeten worden onderzocht.
Het risico is dat er niet voldoende capaciteit beschikbaar is en/of dat de doorlooptijd van de aansluiting pas later kan worden gerealiseerd dan gewenst en er noodstroomvoorziening(-en) dienen te worden geplaatst. Voor Energienet Urk Projectdeel 1 is het, gezien de planning, noodzakelijk om de benodigde netaansluitingen direct aan te gaan vragen via Mijnaansluiting.nl en tevens hierover contact te leggen met de netbeheerder. Wellicht heeft de netbeerder het benodigde vermogen voor het gebied reeds gealloceerd i.r.t. de inrichting van het openbare gebied van betreffende nieuwbouwlocatie en is dit reeds onderdeel geweest binnen het Kabels- en Leidingoverleg met de gemeente Urk . Onderzoek vergunningseisen aquathermie (Urkervaart) voor bron- en/of regeneratietoepassing. Het bevoegd gezag, Waterschap Zuiderzeeland, dient vroegtijdig te worden betrokken bij het aanvragen van de vergunning om alle eisen en procedures correct te volgen. Een risico is de doorlooptijd van de vergunningaanvraag als ook dat het
Ontwerpnota DO-fase
Status: Definitief
1.3.2
ontwerp nog dient te worden aangepast qua exacte locatie(s) voor de/het inlaat- en uitlaatkana(a)l(-en) als ook op de temperatuurregimes en debieten die vereist zijn. Het verdient aanbeveling om het ontwerp voorafgaand aan de aanvraag te laten toetsen door het bevoegd gezag. De vergunningaanvraag kan 2 (=normale procedure) tot 6 maanden (=uitgebreide procedure) duren. Er dient een EMG verklaring te worden aangevraagd. Dit heeft een doorlooptijd van ca. 3 tot 8 weken, afhankelijk van eventuele opmerkingen. Een EMG verklaring is een officiële verklaring waarin de energiezuinigheid en de duurzaamheid van een warmtenet wordt vastgesteld (inclusief warmtapwaterbereiding). Een EMG verklaring wordt opgesteld volgens de NTA 8800. Bureau Controle en Registratie Gelijkwaardigheidsverklaring (BCRG) is in de NTA 8800 aangewezen als organisatie die de EMG verklaringen controleert en publiceert. BCRG hanteert hiervoor vastgestelde prijzen, afhankelijk van de complexiteit van het warmtenet. Na publicatie is de EMG verklaring gekoppeld aan de software die de gecertificeerde BENG adviseurs gebruiken voor het opstellen van BENG berekeningen voor gebouwen. Na oplevering van een gebouw dient de EMG verklaring voor het bepalen van het energielabel van een gebouw.
In de regeling energieprestatie gebouwen wordt een EMG verklaring van een warmtenet op dit moment helaas niet gewaardeerd voor het energielabel van woningen. Een EMG verklaring is 3 jaar geldig. Dat houdt in dat na 3 jaar het systeem opnieuw getoetst moet worden. Het risico is dat ontwikkelaars met een alternatieve oplossing komen die beter presteert volgens de BENG berekening en daarmee onder de aansluit verplichting uit kunnen. Het is dan ook belangrijk dat er z.s.m. een aansluitplicht zal gelden voor betreffende ontwikkelaars van de gebouwen in het gebied. Dit kan middels het sluiten van een ontwikkelings- en realisatieovereenkomst (ORO) met deze ontwikkelaars als onderdeel van de grondexploitatie. Deze ORO dient o.a. voorzien te zijn van kwalitatieve verplichtingen i.r.t. de aansluitverplichting zodat de aansluitverplichting ook wordt doorgelegd aan opvolgende gebouweigenaren als ook huurders. IF technology heeft de vergunning voor de WKO inmiddels in opdracht voor de gemeente Urk aangevraagd. Hierbij zijn er aannames gedaan en is er gekeken om de maximale capaciteit dicht te zetten voor het gehele gebied en wijkt dus af van het ontwerp zoals deze thans voorligt. De bronposities zijn hierbij bepaald op basis van hydrogeologische ontwerp en een effectenstudie tussen de bronnen en met de omgeving.
Hierbij is geen rekening gehouden met verkaveling, bereikbaarheid (in verband met onderhoud) en maakbaarheid. De bronnen zijn dus zo gepositioneerd dat het hele oppervlak in het gebied gedekt is. De consequentie hiervan is: o Dat de uiteindelijke positie van de bronnen binnen een straal van 10 meter moeten blijven van de door IF Technology opgegeven coördinaten en er anders een wijziging nodig is. o De vergunning aangevraagd is op basis van aangenomen energieverbruiken en met max 10.000.000 m³ waterverplaatsing per jaar (= 8.000.000 m³ met een veiligheidsfactor van 1,25 maakt 10.000.000 m³). o In de SPF berekening van IF Technology zijn de vrieshuizen meegenomen als restwarmtebron. Dit is door IF Technology als zodanig met de provincie afgestemd om de minimale vereiste SPF van 5 voor WKO te kunnen halen. o Er een wijziging van de vergunning nodig is indien de ontwerpcapaciteit van 170 m³/h verhoogd dient te worden. Volgende de wet mag tijdens de ontwikkelfase max. 130% van de ontwerpcapaciteit worden overschreden (=220 m³/h, zoals nu in de vergunningaanvraag is opgenomen). o Een bewust koude overschot wordt niet geaccepteerd omdat het een dambord is en het vrij zeker is dat er op termijn dan interferentie is tussen koude en warme bronnen. o Een bronzijdige waterbehandeling om verkalking te voorkomen is bij WKO een no go.
Het uitgangspunt dat is gehanteerd in het ontwerp, is dat zout spuiwater van de WKO geloosd mag worden op het rioleringssysteem. Hiervoor is echter een vergunning nodig die aangevraagd dient te worden.
Risico’s en aandachtspunten
Een energienet heeft, net als elk ander systeem, bepaalde risico’s. Een aantal belangrijke risico’s zijn hier weergeven en beschreven. Bij elk risico is een inschatting gemaakt van de kans en impact. Deze kans en impact zijn bepaald aan de hand van ontwerp dat hier beschreven staat. Vanwege bepaalde ontwerpkeuzes en mitigerende factoren zijn een aantal risico’s lager ingeschaald. Risico’s met een hogere kans (nabije of verdere toekomst) en of impact worden hier verder toegelicht met mogelijk mitigerende maatregelen.
Pagina 4 van 50
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Onbalans WKO Stroomuitval door netcongestie Warmtetekort in winterseizoen Koudetekort in zomerseizoen Leidingbreuk Storing in warmtepomp Storing in wisselstation Lange levertijden Gebrek aan vaktechnisch personeel Vergunningen
Figuur 2. Risicografiek.
Mitigerende aspecten van de risico’s, weergeven in Figuur 2 zijn weergeven in Tabel 3. De grootste voorkomende risico’s zijn in dit geval risico’s 2 en 5. Door het toepassen van een centraal systeem, wordt de totale netcongestie al gereduceerd. Echter, met energietransitie die in Nederland speelt, raakt het net steeds verder overbelast. Zo voorzien we alsnog een kans op problemen in de toekomst. Een additionele mitigerende maatregel zou een eigen elektra opwek kunnen zijn. Ook risico 5 kan een aanzienlijke impact hebben, hoewel de kans hier kleiner op is. Door de exacte ligging van de leidingen scherp vast te leggen is de kans van beschadigingen bij graafwerkzaamheden nihil. Echter kan door wortels van bomen of interne/externe druk altijd een lekkage ontstaan. Door het toepassen van lekdetectie in de leidingen is een lekkage sneller te lokaliseren, waardoor het kan worden aangepakt voor er problemen ontstaan. Lekdetectie wordt gedaan door het drukverlies bij de pompen te meten. Hierdoor kan via de afsluiters uiteindelijk gecontroleerd worden waar de lek precies zit. De impact kan verkleind worden door meer hydraulische scheidingen, echter heeft dat ook weer een negatief effect op de efficiëntie van het systeem. Tabel 3. Mitigerende aspecten en mogelijkheden.
#
Mitigerend aspect in ontwerp
Kans kan verder gemitigeerd worden door
1 2 3 4 5
Toepassen van balansvoorziening Toepassen van centraal systeem Koppeling met industrie en het toepassen van balansvoorziening Toepassen van balansvoorziening Kritisch zijn op de selectiecriteria materialen en locaties duidelijk aangeven voor KLIC. Redundante opstelling van warmtepompen Redundante opstelling van pompen Ontwerpen op basis van (standaard)modules waardoor veel geprefabriceerd kan worden en in grote getalen (vroeg) ingekocht kan worden. Ontwerpen op basis van (standaard)modules waardoor veel geprefabriceerd kan worden Vergunningen tijdig aanvragen
Grotere balansvoorziening Eigen elektra opwek Grotere balansvoorziening Grotere balansvoorziening Extra redundantie
6 7 8
9 10
Pagina 5 van 50
Extra redundantie Extra redundantie Extra standaardisering en vroegtijdige signalering om adequaat te handelen Extra standaardisering en vroegtijdige signalering om adequaat te handelen Indien mogelijk alternatief plan klaar hebben
30-4-2024
Energienet Urk
2. Ontwerp 5e generatie energienet Op Urk wordt een 5e generatie warmte- en koudenet (hierna energienet genoemd) gerealiseerd. Hierbij wordt het gebied geschikt gemaakt om de restwarmte van (visverwerkende) bedrijven uit te wisselen met andere bedrijven, met de nabijgelegen woningen en utiliteitsgebouwen in de Zeeheldenwijk. De resulterende koude na de uitwisseling kan zo door betreffende bedrijven of woningen worden gebruikt, waardoor minder energie verloren gaat. Overtollige warmte of koude wordt opgeslagen in de aangesloten WKO-bronnen (warmte-/koudeopslag).
2.1
In Figuur 3 is te zien dat het gehele gebied is opgeknipt in 2 clusters, namelijk Port of Urk en de Zeeheldenwijk. Hieruit lijkt het alsof enkel de Zeeheldenwijk een ringnet heeft, maar Port of Urk niet. Port of Urk wordt in twee gedeeltes opgesplitst, namelijk Port of Urk Fase 1 en 2. Fase 2 valt buiten de scope van dit project waardoor het niet mogelijk is om een ringleiding te creëren binnen de scope. Dit is wel haalbaar wanneer Fase 2 wordt meegenomen en dit zal resulteren in een ringleiding uiteindelijk bij Port of Urk.
2.3
SBS objectenboom
In de opdracht is gespecificeerd dat het systeem wordt opgebouwd in een SBS objectenboom. De elementen in dit hoofdstuk besproken worden zodoende opgenomen in de objectenboom, en is meegeleverd als BIJLAGE 4.
Gehanteerde principes
Het systeem op Urk werkt met lokale restwarmtebronnen uit de (visverwerkende) industrie op lage temperatuur, waarbij de volgende principes worden gehanteerd:
2.2
Energiekringlopen worden gesloten om energieverspilling te voorkomen; Laagwaardige energiebronnen worden gebruikt voor laagwaardige vraag; Warmte wordt op de gewenste temperatuur gebracht op de juiste plek en op het juiste tijdstip; Er wordt een geïntegreerde aanpak van de energiestromen gehanteerd; Bij voorkeur worden lokale bronnen gebruikt.
Opbouw energienet
Een energienet bestaat uit verschillende onderdelen en systemen die het tot een geheel maken. Voor het Energienet Urk is dit schematisch weergeven in Figuur 3. De verschillende elementen hierin worden in dit hoofdstuk kort toegelicht.
Figuur 3. Schematische weergave van opbouw van energienet.
Wanneer een uitwisselstation, een wijkcentrale of een eindgebruiker een warmtevraag heeft, wordt er warmte onttrokken uit de warme leiding. Het water stroomt vanuit de warme leiding door een tegenstroomapparaat (TSA), waardoor het water afkoelt, en wordt vervolgens in de koude leiding gepompt. Hierdoor ontstaat in de warme leiding een onderdruk en in de koude leiding een overdruk. Dit drukverschil wordt op een andere plek op de backbone gebruikt om water van de koude naar de warme leiding te laten stromen, en zo elders in de een koude behoefte te voorzien. Indien in het gebied op een bepaald moment niet evenveel warmte als koude wordt gevraagd, worden WKO-bronnen aangesproken om de onbalans te vereffenen. Bij energievraag schakelt een cluster in de volgende stappen: 1. 2. 3. 4.
energie uitwisselen binnen de sector (indien van toepassing); energie uitwisselen binnen het cluster; energie uitwisselen met andere clusters binnen het gebied; energie onttrekken uit de WKO of balansvoorziening. Figuur 4. Gebied van Energienet Urk met verschillende elementen erin schematisch weergeven.
Ontwerpnota DO-fase
Status: Definitief
Pagina 6 van 50
2.3.1
Gebied
WKO’s worden direct aangesloten op het cluster.
Balansvoorzieningen
Energienet Urk kan in meerdere elementen worden opgeknipt. In dit gedeelte worden de verschillende termen die door dit document worden gebruikt toegelicht.
Elk gesloten systeem met wisselende energievragen heeft een vorm van onbalans. Met genoeg buffering (WKO), is een bepaalde onbalans (tijdelijk) op te vangen. Echter moet de balans op den duur wel hersteld worden. Hiervoor dient een balansvoorziening. Deze balansvoorzieningen, later in dit document beschreven, worden aangesloten op de clusternetten. Balansvoorzieningen worden via een ‘afleverset clusteraansluiting’ aangesloten op het cluster.
Gebied Door de modulaire opbouw van een 5e generatie energienet kan een energienet in theorie oneindig groot worden. Met de term ‘het gebied’ wordt de zone op Urk aangeduid die op dit moment binnen de scope van dit project vallen. In Figuur 4 is er een vertaling gemaakt van Figuur 3 naar de situatie op locatie. Omdat een deel van het clusternet van Port of Urk in ‘PoU – Fase 2’ valt, een gebied dat vooralsnog buiten de scope valt, resulteert dit in afgedopte leidingen. Hierdoor zal er in de scope van dit project geen ringleiding zijn bij Port of Urk.
Sectoren en wijkcentrales In de vorige fase is er een keuze gemaakt om de gevraagde energie van de woonwijken centraal op te waarderen naar de benodigde temperatuur. Dit resulteerde erin dat er geen warmtepomp in elke woning nodig is, maar ‘enkel’ een tegenstroomapparaat (TSA), voor hydraulische scheiding, en een warmtapwatervoorziening. Omdat er compleet andere temperatuurregimes worden gehanteerd in een sectornet, worden deze hydraulisch gescheiden van een clusternet.
Backbone en Uitwisselstation Elk cluster kan zelfstandig functioneren maar kan ook energie uitwisselen met andere clusters. Voor het uitwisselen van energie wordt tussen clusters een ‘backbone’ en een ‘uitwisselstation’ aangelegd. De backbone bestaat uit een warme en een koude leiding. De warme leiding van de backbone verbindt de warme leidingen van de twee clusters met elkaar en anderzijds verbindt de koude leiding van de backbone de twee koude leidingen van de clusternetten.
Wijkcentrales worden via een ‘afleverset clusteraansluiting’ aangesloten op het cluster. Door het opwaarderen van de temperaturen wordt het restproduct (koude) geleverd aan het clusternet, waardoor andere prosumenten er gebruik van kunnen maken. Als een wijk wordt ontwikkeld, alvorens er een koppeling met de backbone is gerealiseerd, dan kan op deze manier een sector in eerste instantie zelfstandig functioneren (satelliet oplossing). Echter vanwege de grotere warmtevraag in woningen ten opzichte van koudevraag, behoeft dit wel een koppeling met een WKO. Uitgaande van het totaal verwachte aantal te bouwen woningen, resulteert dit in 5 centrales (zie Figuur 6). Door de wijkcentrales modulair op te bouwen is er een grotere leveringszekerheid en is het tevens eenvoudig om qua aantal woningen op te schalen.
Clusternet Elk cluster kan zelfstandig functioneren maar kan ook energie uitwisselen met andere clusters. Voor het uitwisselen van energie wordt tussen clusters een ‘backbone’ en een ‘uitwisselstation’ aangelegd. Evenals de backbone bestaat het clusternet uit een warme en een koude leiding.
2.3.2
Clusternet
2.4
Het Energienet Urk wordt opgebouwd uit verschillende clusters. Een cluster is een zone met een groep van gelijksoortige gebouwen/aansluitingen. Binnen de huidige scope zijn er twee verschillende clusters, namelijk de Zeeheldenwijk en Port of Urk. Binnen het cluster wordt een clusternet aangelegd waarmee de verschillende aansluitingen op het cluster energie kunnen uitwisselen. Het clusternet bestaat uit twee leidingen namelijk een koude en een warme.
Energieprestatie
Een van de doelen die zijn gesteld van dit project is dat het Energienet een duurzame oplossing is voor Urk. Zodoende heeft het als randvoorwaarde dat het energetisch beter moet presteren dan een lucht-/waterwarmtepomp. Echter wordt hier een systeem op een groot gebied, vergeleken met een systeem dat binnen één gebouw actief is. Om de vergelijking eerlijk te maken is er voor een doorsnee woning een vergelijking gemaakt, waarbij als uitgangspunt wordt gehanteerd dat de ‘externe warmtelevering’ en ‘externe koudelevering’ beter presteert dan de individuele oplossing. Dit wordt uitgedrukt in fp;del, fpren en KCO2. Zodoende is het uitgangspunt dat de oplossing voor het energienet lager is dan de waardes die zijn weergegeven in Tabel 4. De uitgangspunten en resultaten van het uiteindelijke systeem zijn opgenomen in BIJLAGE 13 Tabel 4. Benodigde waardes voor kwaliteitsverklaring
Energiedoel Verwarming Koeling Tapwater
Primaire energiefactor (fp;del)
Hernieuwbare energiefactor (fpren)
CO2-emissiecoëfficiënt (KCO2) [kg/kWh]
< 0,28 < 0.10 < 0.60
> 0,80 > 0.94 > 0.60
< 0,037 < 0.180 < 0.120
Met het ontwerp beschreven in dit document resulteert dit in de waarden zoals weergeven in BIJLAGE 13. Met het uitgangspunt dat de benodigde elektra groen wordt ingekocht of groen wordt opgewekt resulteert dit in de volgende waarden. Tabel 5. Berekende waarden voor kwaliteitsverklaring.
Energiedoel Verwarming Koeling Tapwater Figuur 5. Port of Urk met daarin verschillende elementen schematisch Figuur 6. Zeeheldenwijk met daarin weergeven. elementen schematisch weergeven.
verschillende
Primaire energiefactor (fp;del)
Hernieuwbare energiefactor (fpren)
CO2-emissiecoëfficiënt (KCO2) [kg/kWh]
0.21 0.11 0.56
0.83 0.90 0.64
0.000 0.000 0.000
De vereiste waarden uit Tabel 4 zijn streefgetallen voor het geheel om in totaal als gelijkwaardig te zijn. Zo blijkt uit tabel Tabel 5 af te leiden dat de hernieuwbare energiefactor voor koeling niet wordt gehaald. Echter door de betere getallen in de andere categorieën wordt dit ruimschoots gecompenseerd. Kortom, met de waarden die voor het systeem zijn berekend voldoet het gehele systeem. Deze waarden moeten te zijner tijd i.o.m. de betreffende instanties definitief worden vastgesteld.
Prosumenten Het 5e generatie-energienet is gebaseerd op het principe van energie-uitwisseling. Dus als een eindgebruiker een koudevraag heeft, dan wordt de resulterende warmte afgevoerd en vervolgens geleverd aan een ander gebouw die een warmtevraag heeft. Bij het definiëren wordt er daarom geen onderscheid gemaakt tussen afnemers en opwekkers en worden gebouwen/aansluitingen een bron, ofwel een prosument (producent/gebruiker). Prosumenten worden via een ‘afleverset clusteraansluiting’ aangesloten op het cluster.
Warmte-koudeopslag (WKO) Binnen het gebied is het vraag en aanbod van warmte of koude niet altijd gelijk. Om ervoor te zorgen dat er wel altijd voldoende warmte of koude beschikbaar is wordt er gebruik gemaakt van warmte- en koudeopslag (WKO). Deze WKO’s bestaan elk uit een bronpaar van een warme en een koude bron. Beide brontypes worden direct gekoppeld aan het clusternet zonder tussenkomst van een TSA.
Pagina 7 van 50
30-4-2024
Energienet Urk
3.1.3
3. Uitgangspunten Zoals beschreven in hoofdstuk 2 zijn gebouwen prosumenten, waarbij ze zowel energie leveren als onttrekken uit het energienet. De woningen zullen onderdeel zijn van 4-pijps sectornet, terwijl bedrijven, industrie en utiliteit worden aangesloten op het 2-pijps clusternet.
3.1
Randvoorwaarden
Er zijn een aantal punten waaraan het energienet moet voldoen. Buiten een duurzaam systeem met hoge leverzekerheid, heeft het aantal aansluitingen een grote impact op de totale energievraag, en zo de leidingdiameters en opwaardeer- en balansvoorzieningen. Het aantal en type aansluitingen zijn zodoende weergeven in Tabel 6 voor Energienet Urk Totaal. Dit zijn alle aansluitingen die momenteel worden voorzien op dit systeem in de nabije toekomst. Tabel 6. Aansluitingen scope. Onderwerp Type aansluiting Aantal eenheden Aantal leidingen Leidingisolatie TSA Warmtepomp Warmtapwatervoorziening
3.1.1
Zeeheldenwijk Woningen Utiliteit Kantoren Sector 1.551 4 Ja Ja Ja Ja
Cluster 6 2 Nee Ja Nee Nee
Cluster 22 2 Nee Ja Nee Nee
Kantoren
Port of Urk Bedrijven Visindustrie
Cluster 11 2 Nee Ja Nee Nee
Cluster 16 2 Nee Ja Nee Nee
Cluster 11 2 Nee Ja Nee Nee
Om te voorkomen dat elke keer dat het net uitgebreid wordt de druk van het systeem gehaald moet worden er preventief aftakking gemaakt waarop later aangesloten kan worden. Deze voorzieningen worden beschreven in de paragraven 4.3 Clusternet en 4.6 Sectornet.
Echter blijft het grootste risico het netcongestie. De enige vormen van back-up voor dit probleem is om zowel opwekking als opslag lokaal te realiseren. Dit is kort benoemt in 1.3.2.
3.1.4
Zoals in Hoofdstuk 2 is beschreven, worden de sectornetten aangesloten op een wijkcentrale. Deze wijkcentrales waarderen de temperaturen van de clusternetten op en leveren deze aan de verschillende wijken. De temperatuurregimes van deze netten zijn weergeven in Tabel 7. Tabel 7. Levercondities sectornet.
Onderwerp
Temperatuur 45 °C 35 °C 10 °C 13 °C 18 °C 5 °C 40 °C 15 °C
Aansluiting visverwerking
Exclusief de visindustrie heeft Energienet Urk over het gehele jaar gezien een warmtetekort in zowel projectdeel 1 als in de eindsituatie. Een aansluiting met de visindustrie, waardoor restwarmte gebruikt kan worden, draagt daardoor bij aan de balans in het systeem. Echter is deze restwarmte voornamelijk beschikbaar in het zomerseizoen, wanneer er nauwelijks warmtevraag is. Zodoende wordt deze warmte in de WKO’s opgeslagen, waardoor de energie in een later seizoen onttrokken kan worden. Door (rest)warmte af te nemen is er een vorm van balansvoorziening. Hierdoor kunnen balansvoorzieningen in de vorm van drycoolers of oppervlaktewater kleiner worden uitgevoerd. De visindustrie in het gebied kan op volgende manieren worden aangesloten op het energienet: 1. 2. 3.
Warmte voor warmtapwater wordt hier in de vorm van 40 °C geleverd. Per woning wordt deze temperatuur verder opgewaardeerd naar de gewenste temperatuur door middel van een warmtapwatervoorziening. Hierbij is uitgegaan van 2,3 GJ/persoon/jaar aan energieverbruik. Het aantal personen per woningprofiel is aangegeven in BIJLAGE 1. De warmtapwatervoorziening is onderdeel van de afleverset. Voor de afleverset wordt een 2e allocatiepunt gerealiseerd voor de benodigde elektra.
3.1.2
Het aflsuiterplan in paragraaf 4.1.5 beschrijft welke aflsuiters geplaatst dienen te worden in het gebied om het energienet te verdelen in satellieten.
Bij het ontwerp van het uitwisselstation, de wijkcentrale, de clusteraansluitingen en de sectoraansluitingen is rekening gehouden met redundantie van onderdelen. Door deze redundantie kan het systeem gewoon doordraaien bij onderhoud of storing. Denk hierbij aan pompen dubbel uitgevoerd op 2x 75%. Zo moet er gedurende een storing of onderhoud weliswaar worden terugschakelt in vermogen, maar blijft levering mogelijk. Ook worden bij de wijkcentrales back-upvoorzieningen toegepast. Hierdoor moet de ‘Down time’ van het systeem tot een minimum worden gereduceerd.
Leveringscondities sectornet
Aanvoertemperatuur warmte wijkcentrale min. Retourtemperatuur warmte wijkcentrale min. ΔT (aanvoer/retour) wijkcentrale Aanvoertemperatuur koude wijkcentrale max. Retourtemperatuur koude wijkcentrale max. ΔT (aanvoer/retour) wijkcentrale Garantie warmte aanvoer (secundaire zijde TSA sectoraansluiting) Garantie koude aanvoer (secundaire zijde TSA sectoraansluiting)
Bedrijfszekerheid
In het ontwerp zijn op diverse beveiligingen ingebouwd zodat te allen tijde energie uitgewisseld kan worden. Het collectieve systeem kan op gebiedsniveau buiten bedrijf raken door een storing of als er werkzaamheden plaatsvinden. In deze situatie zal het gebied omschakelen naar satellietmodus. Bij vrijgave van deze modus sluiten een aantal afsluiters in het gebied. Door het sluiten van deze afsluiters wordt het gebied hydraulisch verdeeld in een aantal zones die zelfstandig kunnen functioneren, deze zones worden satellieten genoemd. Elke satelliet bevat minimaal een bronpaar (warme en koude bron) en één of meerdere prosumenten of wijkcentrale(s).
Op basis van het totale restenergie; Op basis van een gelimiteerd koelvermogen; Op basis van balansvoorziening.
Vanuit het haalbaarheidsonderzoek werd geconcludeerd dat het totale restwarmte afnemen geen optie is. Op dit moment zitten er twee vis- verwerkers/koelers binnen de scope van het project namelijk Diepvries Urk en Americold. Met beide potentiële aansluitingen zijn er nog geen afspraken gemaakt over welke aansluitvorm gewenst is. Het uitgangspunt is vooralsnog aansluiten op basis van een gelimiteerd vermogen zoals aangegeven in Figuur 7.
Leveringscondities clusternet
Zoals in Hoofdstuk 2 is beschreven, zijn de temperaturen afhankelijk van de beschikbare temperaturen in het gebied. In het meest ongunstige situatie is het systeem afhankelijk van de temperaturen uit de WKO-bronnen. In het ontwerp is op dit moment uitgegaan van de meest ongunstige situatie, namelijk: ongeladen bronnen. De aangehouden waardes zijn weergeven in Tabel 8. Tabel 8. Levercondities clusternet.
Onderwerp Minimale temperatuur warmte Maximale temperatuur koude Warme WKO laden bij Koude WKO laden bij
Temperatuur 12 °C 12 °C > 18 °C < 8 °C
Stukken van IF zijn 13 maart 2024 aan Volantis toegezonden, deze dienen nog nader onderzocht te worden in de volgende fase. Dit kan invloed hebben op bovenstaande gegevens. Figuur 7 Grof principe van inpassing gelimiteerde aansluiting aan zowel energienetzijde als de visverwerkerszijde.
Ontwerpnota DO-fase
Status: Definitief
Pagina 8 van 50
Een aansluiting met een gelimiteerd vermogen wil zeggen dat de visverwerker koude kan afnemen zolang dit beschikbaar is in het net. Het voordeel ten opzichte van aansluitvorm 1. is dat er geen extra bronnen geslagen hoeven te worden voor enkel de visindustrie. Aansluitvorm 3. heeft als nadeel dat dit geen rendementsverbetering oplevert voor de visverwerking/viskoeling.
beschreven in 4.6.1. Voor de energiekosten en het bepalen van de balansvoorzieningen wordt er rekening gehouden met de energievragen in Tabel 10.
Met een gelimiteerde aansluiting geeft de koelinstallatie van de vis- verwerker/koeling warmte af via de luchtgekoelde of de watergekoelde condensor. De watergekoelde condensor is via een buffervat aangesloten op een ‘afleverset clusteraansluiting’ (zie 4.4.2 Afleverset clusteraansluiting). Tussen de watergevoerde condensor en de afleverset komt een buffervat om de schakeltijd op te vangen bij schakeling tussen de twee condensortypes.
Aantal woningen 439 1.551 Aantal utiltieit 6 6 Aantal kantoren 23 33 Aantal bedrijven 16 16 Aantal visindustrie 0* 0* Totale koudevraag 8.282 GJ 19.023 GJ Totale warmtevraag + warmtapwater 16.318 GJ 43.754 GJ Totale onbalans 8.037 GJ 24.731 GJ WEQ op basis van 100 m2 BVO 1.837 WEQ 3.289 WEQ Piek koude 4.588 kW 10.766 kW Piek warmte 1.984 kW 5.321 kW * Visindustrie wordt meegenomen in het project (11 bedrijven), echter zijn ze niet in de profielen opgenomen om de benodigde energie te kunnen bepalen. Zodoende dat ze hier ook niet in de WEQ zijn opgenomen.
3.2
Tabel 10. Energievraag
Onderwerp
Modulaire opzet
Met de keuze voor centrale opwaardeerlocaties, in de vorm van wijkcentrales, is er gekozen voor een zeer flexibel en uitbreidbaar systeem. Omdat de wijkcentrales de temperaturen binnen de sectornetten opwaarderen, zijn de temperaturen binnen het clusternet minder van belang. Zodoende kan er, met een basissysteem, modulair worden uitgebouwd.
3.2.1
Energieprofielen
Voor de energieprofielen zijn er diverse profielen gemaakt. Als eerst zijn er 5 type functies vast gesteld, dit zijn woningen, utiliteit, kantoren, bedrijven en visindustrie. Vervolgens is er gekeken naar de aangeleverde aantallen, BVO’s en verdiepingen van Arcadis van deze type functies. Zo zijn er voor woningen 4 verschillende type profielen gemaakt. Bestaande uit een appartementencomplex die 20 woningen bevat, rijwoningen, twee-onder-één-kap en vrijstaand. Bij de andere functies zijn scholen, een kerk, detailhandel, diverse kantoren en bedrijfshalen meegenomen. Zo is er bij bedrijfshalen gekeken naar een bedrijfshal met kantoor, alleen een bedrijfshal of een bedrijfshal die dient als alleen opslag. Voor de BVO’s zijn de gewogen gemiddelde oppervlaktes bepaald en hieruit zijn er aannames gedaan voor de glaspercentage, verdiepingen, aantal personen en gebruiksuren. Daarnaast is het Besluit Bouwwerken Leefomgeving aangehouden voor de bouwfysische aspecten en met de aangereikte plattegrond zijn de gevellengtes bepaald zodat die zo goed als overeenkomen met de BVO’s. Bij port of Urk waren alleen de perceeloppervlaktes bekend dus zijn de gevellengtes meer aannames. Al deze gegevens en aannames zijn terug te vinden in BIJLAGE 1. Vervolgens zijn er met deze gegevens verschillende berekeningen gemaakt voor de energieverliezen van deze verschillende profielen.
De resultaten zijn terug te vinden in BIJLAGE 3. LET OP: aantal bronparen hier is afgerond, bij 0 betekent het niet dat ze geen WKO nodig hebben.
3.2.2
Energienet Urk Projectdeel 1
Energienet Urk Totaal
Figuur 8. Warmte- en koudevraag van alle voorziene aansluitingen van Energienet Urk Projectdeel 1
Energievraag Energienet Urk
Voor het Energienet Urk zijn er diverse aspecten die meegenomen worden in de scope. Allereerst hebben de twee wijken, Zeeheldenwijk en Port of Urk beide een clusternet die aan elkaar gekoppeld worden door middel van het uitwisselstation. Bij beide clusternetten worden er WKO gekoppeld aan het clusternet. Wanneer de visindustrie (of Americold) niet alle restwarmte kan leveren kan er ook gebruik gemaakt worden van andere balansvoorzieningen. Dit wordt verder toegelicht bij 3.3. Voor de wijken waar alleen woningen zijn wordt er een wijkcentrale aan het clusternet gekoppeld. De wijkcentrale zorgt dat de temperaturen de juiste range krijgen en distribueert de warmte of koude naar de woningen. Dit distributienet wordt daardoor een sectornet. Doordat het cluster- en sectornet wordt gescheiden door de wijkcentrale is het mogelijk om dit modulair verder door te bouwen voor de wijken in de volgende projectfase. De energieprofielen die zijn opgesteld geeft een overzicht van de energievragen gedurende een jaar. In het Energienet Urk Projectdeel 1 worden de wijken meegenomen zoals weergeven in Tabel 9.
Figuur 9. Warmte- en koudevraag van alle voorziene aansluitingen van Energienet Urk Totaal.
Tabel 9. Wijken voor Projectdeel 1 en Totaal.
3.3
Wijken Projectdeel 1
Toe te voegen wijken voor Totaal
Overgangszone 1 Het Centrumgebied Port of Urk Fase 1 Het Nieuwe Dorp De Akkers
De Terpen De Oevers De Erven Het Eiland Overgangszone 2
Bij de visindustrie is ervan uitgegaan dat er geen levering van warmte plaatsvindt bij buitentemperaturen onder de 12 °C omdat de betreffende bedrijven op deze momenten goedkoop gebruik kunnen maken van de buitenlucht. Dit resulteert erin dat de uren wanneer de meeste warmtevraag in het systeem is, er geen warmtelevering vanuit de industrie zal plaatsvinden. Dat betekent dat de momenten dat er wel warmte wordt geleverd, deze warmte in de warme bronnen opgeslagen moet worden.
In Figuur 8 zijn de energievragen van Projectdeel 1 te zien en in Figuur 9 de energievragen voor het Energienet Urk Totaal exclusief de visverwerker. Dit is gedaan om te kunnen bepalen hoeveel energie bij de visindustrie opgehaald moet worden. In Tabel 10 zijn de gegevens van deze twee Projectdelen verder weergegeven. In de tabel wordt duidelijk dat er een grotere warmtevraag is ten opzichte van de koudevraag. In de grafiek is dit door de schaal minder zichtbaar, aangezien de duratie van koudevraag lager is dan de warmtevraag.
De uren dat er dus wel warmte geleverd kan worden komt uit op ca. 3.700 uur, gebaseerd op uurdata van het KNMI. Doordat de visindustrie theoretisch meer warmte kan leveren dan de huidige onbalans, resulteert dit dat er geen andere balansvoorzieningen noodzakelijk zijn. Wanneer bedrijven achter de visindustrie niet alle benodigde warmte willen of kunnen leveren moet er gekeken worden naar andere balansvoorzieningen. Om hierin een vorm van redundantie aan te brengen is er, in beperkte mate, gekeken naar een andere vorm van balansvoorziening.
Door de grotere warmtevraag ontstaat er een onbalans. Het wordt ook duidelijk dat er een grotere koude piekvraag is in de zomer. In de tabel is er bij de piek vragen nog geen gelijktijdigheid meegenomen van het systeem, alsmede dat de visindustrie niet is meegenomen. Voor het dimensioneren van het systeem wordt hier rekening mee gehouden zoals
Pagina 9 van 50
Onbalans
Uit Tabel 10 blijkt dat er over een geheel jaar meer warmtevraag dan koudevraag is in Energienet Urk. Hierdoor ontstaat er een onbalans die door middel van balansvoorzieningen opgelost moet worden. Eén van die balansvoorzieningen bestaat uit restwarmte, met name van de visindustrie in Port of Urk. Door koude te leveren en zo warmte te onttrekken kan het systeem weer in balans worden gebracht.
30-4-2024
Energienet Urk
Hierin zijn twee opties mogelijk, namelijk het gebruik van oppervlaktewater en het gebruik van drycoolers. Zo is het gebruik van oppervlaktewater mogelijk nabij de toekomstige wijk Het Eiland. Bij het gebruik van drycoolers is het nadeel dat deze geplaatst worden in het gezichtsveld. Tevens moet er bij drycoolers rekening worden gehouden met mogelijke geluidshinder. Om de vermogens van deze twee alternatieven te bepalen, zijn onderstaande uitgangspunten gehanteerd:
Een koude overschot van 20% wordt mogelijk geaccepteerd. Vanwege temperatuurfluctuaties tussen verschillende jaargangen kan dit in een ander jaar worden opgevangen. De visindustrie levert 30% van de beschikbare restwarmte.
De onbalans voor Energienet Urk Totaal wordt kleiner door het gebruik van de restwarmte waardoor uiteindelijk de benodigde balansvoorziening ca. 846 MWh moet bijdragen voor de balans op jaarbasis. In het geval van aquathermie, is gekeken naar de temperatuur van het oppervlaktewater, waarbij de onder- en bovengrenzen zijn gezet op 14 °C en 25 °C respectievelijk. Voor deze bandbreedte is het mogelijk om gedurende 3.500 uur per jaar het systeem te balanceren met een installatie met een vermogen van ca. 1.280 kW.
3.3.1
Uitbreidbare modules
3.3.2
Toekomstige uitbreidbaarheid naar andere gebieden
Binnen de scope van dit project valt de mogelijkheid om in de toekomst uit te breiden naar andere delen van Urk. Zodoende moeten de leidingen nabij grensgebieden, van een diameter worden voorzien die toekomstig gebruik toestaat. Een voorbeeld hiervan zijn de raakvlakken met Port of Urk Fase 2. In Figuur 11 zijn de leidingen voor Port of Urk Fase 1 en Fase 2 te zien. Hierin is de stippellijn in de figuur voor Port of Urk Fase 2. Doordat er nog weinig bekend is voor Fase 2 is er aangenomen dat de energievraag gelijk zal zijn aan Port of Urk Fase 1. De leidingen zijn dus gedimensioneerd om de energievraag in de toekomst te kunnen voorzien. De clusternetten zullen HDPE leidingen zijn zonder isolatie. Voor de ringleiding (hoofd clusternet) is dit op 450 mm diameter en voor de leidingen in het oranje is dit op 110 mm diameter. Om potentiële lekken te detecteren wordt hierbij gebruik gemaakt van de drukval bij de pompen die het systeem op druk houden. Bij substantiële drukval wordt hierbij ook een melding afgegeven. Bij Zeeheldenwijk is hier ook rekening mee gehouden, daardoor zal het clusternet ook een diameter van 450 mm hebben. Voor de andere wijken die later volgen zijn de diameters naar de wijkcentrales geëxtrapoleerd ten opzichte van het aantal woningen. Dit is vervolgens ook gedaan met de sectornetten en de kosten daarvan.
De sectornetten bestaan uit CALPEX leidingen met isolatie.
In Figuur 9 zijn diverse wijken te zien die vallen onder de totale energienet Urk. Deze zullen in de toekomst worden gerealiseerd op dezelfde manier als de Akkers wordt gerealiseerd. De aantallen betreft BVO’s, energievragen en wooneenheden zijn te zien in Tabel 11.
Figuur 11: (Toekomstige) leidingen Port of Urk
3.4
Civiel ontwerp
Voor het civiele gedeelte, ondergronds in het publieke gebied zijn er een aantal uitgangspunten genomen in samenspraak met Arcadis. Zo wordt de aanleg van ondergrondse infrastructuur in één keer gedaan. Zodoende is er een deel dat al is afgegraven en een deel aan meerkosten voor het afgraven en aanvullen van de sleuven. Deze kosten zijn per strekkende meter weergeven in Tabel 12. Hierbij is het wel van belang dat deze werkzaamheden tegelijkertijd met de andere civiele werkzaamheden worden verricht, zodat de graafwerkzaamheden niet twee keer hoeven te geschieden. De kosten die zijn opgenomen zijn daardoor enkel de meerkosten ten opzichte van de reguliere graafwerkzaamheden. Tabel 12. Civiele uitgangspunten (kosten afgraven en aanvullen sleuven).
Onderwerp Aantal m3/m1 uit te sleuven Prijs ontgraven sleuven per m1 Prijs aanvullen sleuven per m1 Totaalprijs per m1
Clusternet
Sectornet 0,9 €2,31 €9,18 €11,49
0,2 €0,94 €2,43 €3,37
Figuur 10. Toekomstige uitbreidbare wijken. Tabel 11. Energiebalans voor toekomstige wijkaansluitingen (zie Figuur 10) 2
Onderwerp
Kleur
# wooneenheden
m BVO
Warmtevraag
Koudevraag
Het Eiland De Erven De Oevers De Terpen
Roze Rood Oranje Blauw
160 278 312 362
18.575 32.871 31.623 46.912
3.334 GJ 5.587 GJ 4.659 GJ 8.703 GJ
1.547 GJ 2.590 GJ 2.170 GJ 4.024 GJ
Ontwerpnota DO-fase
Status: Definitief
Het uitgangspunt is dat de leidingen niet onder de wegen worden geplaatst maar ernaast. Dit heeft met zowel bereikbaarheid en kwetsbaarheid van de leidingen te maken. Zodoende moet er rekening worden gehouden met de beworteling van bomen. Echter valt uit Tabel 12 op te maken dat voor de woonwijk andere waarden worden gehanteerd. Dit heeft te maken met dat de leidingen hier smaller zijn en vanwege gebrek aan ruimte alsnog onder de weg komen. Zodoende dat er minder afgegraven hoeft te worden.
Pagina 10 van 50
De ligging van de leidingen t.o.v. de weg en andere leidingen is weergeven in Figuur 12 voor de clusterleidingen en sectorleidingen respectievelijk. Vanwege de Projectdelen waarin het ontwerp zich bevindt is er nu uitgegaan van 10% extra leidingen om mogelijke verplaatsingen, en daardoor extra meters, op te vangen. Voor de gehele plattegrond van De Akkers en de dwarsprofielen zijn terug te vinden in BIJLAGE 10 & BIJLAGE 11.
Figuur 12: Dwarsprofiel sectornet, in blauw is de sleuf (0,8m diep), met ligging van leidingen weergeven.
Pagina 11 van 50
30-4-2024
Energienet Urk
4. Werktuigbouwkundig ontwerp
In dit hoofdstuk worden de werktuigbouwkundige elementen van het ontwerp toegelicht en beschreven.
4.1
Werktuigbouwkundige uitgangspunten
Voor het ontwerp zijn er een aantal uitgangspunten die voor belang zijn voor het werktuigbouwkundige ontwerp. Deze zijn hieronder beschreven.
4.1.1
Voorschriften
In het ontwerp wordt rekening gehouden met de van toepassing zijnde voorschriften:
4.1.2
de wettelijk geldende normen en overheidsvoorschriften; De Nederlandse normbladen uitgegeven door het Nederlands Normalisatie Instituut; De Europese normbladen, voor zover bekrachtigd door de Nederlandse regering; De Arbobeleidsregels; Het Besluit Bouwwerken Leefomgeving; Installatievoorwaardes leveranciers en Nutspartijen. Wet collectieve warmte BRL 11001 BRL 6000-21
4.1.5
Ligt de dichtstbijzijnde woning op circa 20 meter, dan mag het bronvermogen vanuit de installatie (of het maatgevende ventilatierooster) maximaal 76 dB(A) zijn om in de nachtperiode aan de eis te voldoen. Indien sprake is van tonaal geluid dient rekening te worden gehouden met een straffactor van 5 dB. Met andere woorden, dan dient het bronvermogen 5 dB lager te liggen.
Afsluiterplan
Om de gevolgen van een calamiteit in het leidingnet te beperken dient er een afsluiterplan beschikbaar te zijn. Het uitgangspunt hiervoor is dat er bij een storing de continuering van de koude-/ en warmtelevering (gedeeltelijk) gewaarborgd is. Dit dient ervoor dat niet het gehele net buiten bedrijf dient te worden. Het leidingnet moet daarvoor zo ontworpen zijn dat het mogelijk is bepaalde delen af te sluiten, terwijl de energielevering in de overige delen voortgezet kan worden. De bepaalde delen waarin het energienet wordt opgedeeld worden satellieten genoemd (zie paragraaf 3.1.3). Op onderstaande afbeelding is aangegeven waar afsluiters dienen te komen om het systeem om te schakelen naar satellietmodus.
Buitencondities
Bij het ontwerpen van de verschillende elementen in dit project is rekening gehouden met buitencondities zoals beschreven in Tabel 13. Tabel 13. Uitgangspunten voor buitencondities.
Periode
Temperatuur
Luchtvochtigheid
32°C -10°C
65% RV 1 g/kg droge lucht
Zomer Winter
Voor de selectie van een balansvoorziening wordt uitgegaan van andere temperaturen, deze zijn weergeven in Tabel 14. Tabel 14. Selectie uitgangspunten voor balansvoorzieningen.
Balansvoorziening Droge koelers Oppervlaktewater
4.1.3
Medium
Temperatuur
Buitenlucht Oppervlaktewater
35°C 20°C
Ruimtecondities techniekruimtes
Voor de verschillende techniekruimtes wordt uitgegaan van een minimale ruimtetemperatuur van 5°C.
4.1.4
Figuur 13. Benodigde afsluiters (in zwartwit) om de Zeeheldenwijk te verdelen in satellieten.
Geluidsniveaus
Voor (omgevings-)geluideisen zijn de, voorheen gangbare normen uit het Activiteitenbesluit, via de bruidsschat opgenomen in het (tijdelijke) omgevingsplan van de gemeente. Deze eisen moeten dus blijken vanuit het omgevingsplan van Gemeente Urk. Normaliter wordt uitgegaan van de eisen weergeven in Tabel 15. Hierin is de geluidsdruk op de gevel meegenomen, alsmede de geluidsproductie binnen een woning, waarbij is uitgegaan van een minimale gevelgeluidwering van de woning van 20 dB(A).
4.1.6
Figuur 14. Benodigde afsluiters (in zwartwit) om de Port of Urk te verdelen in satellieten.
Regeltechniek
Het gebied wordt regeltechnisch onderverdeeld op basis van een zogenaamde kerstboomstructuur. Met de kerstboomstructuur worden verschillende lagen van impact gecreëerd, hoe hoger in de kerstboom des te groter is de impact op het systeem. Elke aansluiting op het energienet wordt voorzien van een eigen regeltechnisch systeem waarop de aansluiting zelfstandig functioneren.
Tabel 15. Geluidsdruk op de gevel van geluidsgevoelige bestemmingen (woonfunctie) en daarbinnen.
Periode 07:00 – 19:00 19:00 – 23:00 23:00 – 07:00
Maximale geluidsdruk op de gevel
Maximale geluidsdruk in de woning
50 dB(A) 45 dB(A) 40 dB(A)
30 dB(A) 25 dB(A) 20 dB(A)
Voor de techniekruimten zal bovenstaande geen problemen moeten zijn mocht de opstelling in een betonnen bak worden geplaatst, zowel boven- als ondergronds. De zwakke schakel in deze constructie is de opening of ventilatierooster waardoor verse lucht aangezogen dient te worden. Deze opening zal maatgevend zijn voor de prestatie van de techniekruimten. Onbekend in dit stadium is het bronvermogen van de installatie. Per afstandsverdubbeling zal het geluidniveau 6 dB afnemen in het vrije veld. Een aantal voorbeelden:
Ligt de dichtstbijzijnde woning op circa 10 meter, dan mag het bronvermogen vanuit de installatie (of het maatgevende ventilatierooster) maximaal 70 dB(A) zijn om in de nachtperiode aan de eis te voldoen.
Ontwerpnota DO-fase
Status: Definitief
Figuur 15. Hiërarchie voor regeltechniek
De onderste laag in deze kerstboom is in principe de regeling van de gebouwen zelf. Deze valt echter niet binnen scope van het project. In paragraaf 4.6.5 worden echter eisen omschreven voor de gebouwinstallatie.
Pagina 12 van 50
De verschillende regeltechnische systemen worden middels internetkabels (glasvezel) met elkaar verbonden. De afleversets waarmee woningen aangesloten worden op het sectornet krijgen een communicatiemodule met een draadloze verbinding (LORA of LTE-M). Dit wordt verder uitgediept in hoofdstuk 6.
Tabel 16. Energievraag in beide gebieden.
4.2
Het uitwisselstation, waar de backbone het clusternet van de Zeeheldenwijk verbindt met de Port of Urk. Dit element komt in het huidige project eenmaal voor. Bij uitbreiding naar andere wijken, kan bij benadering van de energielimiet van een cluster een nieuw uitwisselstation worden toegepast om zo verschillende clusternetten te verbinden. In Figuur 16 is het principe van het uitwisselstation te zien.
Koudevraag Warmtevraag (incl. tapwater) Onbalans koude-overschot Onbalans warmteoverschot Piek onbalans Leidingdiameter backbone
De clusters zijn gescheiden door middel van kleppen in combinatie met omkeerbare opgestelde pompen. Bij een energietekort van één van de zijden worden de kleppen geopend en wordt de warmte in de juiste richting gepompt. Door de toegenomen druk stroomt het water aan de koude zijde in tegenovergestelde richting.
Op basis van de gelijktijdigheid van 40% is uit van gegaan dat er minimaal een diameter van 355 mm nodig is bij materiaal HDPE. Door twee maten groter te nemen en het uit te leggen op DN450, is er rekening gehouden met afwijkingen in de uitvoering en is er meer flexibiliteit in het systeem met toekomstige uitbreidingen.