Document · PDF

Bronnenstrategie duurzame warmte_samenvatting

Gemeenteraad 20 november 2025, gemeente UtrechtBij agendapunt: Raadsvoorstel vaststelling Beleidsnota Warmte 2025-203516.150 woorden

Open het PDF bij de gemeente ↗Naar de vergadering →

Tekst van het document

Uit het bestand gehaald, zonder opmaak, tabellen en afbeeldingen · deel 1 van 2

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte Bronnenstrategie voor duurzame warmte

Utrecht.nl

Colofon

Opstellers Els van der Roest Mirjam Harmelink Vera Haaksma

Review Op dit document en onderliggende analyses is een review gedaan door De Warmtetransitiemakers in december 2024.

In opdracht van Duurzame Stad Ontwikkelorganisatie Ruimte Informatie energie@utrecht.nl

Datum 30 juni 2025

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

2/53

INHOUDSOPGAVE Samenvatting ..........................................................................................................................................4 Aanleiding – Waarom een bronnenstrategie?......................................................................6

1 1.1 2

Leeswijzer ................................................................................................................................ 6 Uitgangspunten & startsituatie ..............................................................................................8

2.1

Uitgangspunten ........................................................................................................................ 8

2.2

Opgave – de warmtevraag in 2020 en 2050 ............................................................................ 9

Overzicht beschikbare duurzame warmtebronnen .......................................................... 12 3.1

Piek en basislast bronnen ...................................................................................................... 12

3.2

Warmteopslag ........................................................................................................................ 13

3.3

Warmtebronnen en elektriciteitsvraag ................................................................................... 21

Welke bronnen zijn geschikt voor welke toepassing ....................................................... 22

Scenario’s voor de inzet van duurzame warmtebronnen in collectieve warmtesystemen ............................................................................................................................................... 28

Bronnen voor het stadsbrede warmtenet .......................................................................... 29 6.1

Resultaten basislastbronnen .................................................................................................. 31

6.2

Resultaten piek en buffers ..................................................................................................... 32

Bronnen voor buurtwarmtenetten ...................................................................................... 35

Bronnen voor nieuwbouw & bedrijventerreinen ............................................................... 40

Te ondernemen acties ......................................................................................................... 44

BIJLAGE 1: Financiële analyse .......................................................................................................... 48 Rekenmethode & kosten kentallen .................................................................................................... 48 Gevoeligheidsanalyses ...................................................................................................................... 51

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

3/53

Samenvatting De gemeente Utrecht werkt aan een toekomstbestendig energiesysteem dat duurzaam, betrouwbaar en betaalbaar is en ons onafhankelijker maakt. Om dit te realiseren, is het nodig om niet alleen energie te besparen en de infrastructuur aan te passen, maar ook de warmtebronnen te verduurzamen. Deze bronnenstrategie richt zich vooral op de inzet van bronnen voor collectieve warmtesystemen, maar benoemt ook individuele toepassingen waar relevant. Bij de uitwerking van deze strategie zijn een aantal uitgangspunten gehanteerd: 1) nieuwbouwwoningen zijn standaard voorzien van lage temperatuurverwarming, 2) biomassa is een tijdelijke oplossing die waar mogelijk op termijn wordt afgebouwd, 3) waterstof wordt alleen ingezet als piekvoorziening voor het stadsbrede warmtenet, 4) de temperatuur van het water in bestaande warmtenetten wordt verlaagd, 5) bedrijventerreinen verduurzamen hun warmtevoorziening met lage temperatuurbronnen, en 6) warmtebronnen met een laag het ruimte- en elektriciteitsgebruik hebben de voorkeur. De warmtevraag in Utrecht bedroeg in 2020 circa 8,5 PJ. Voor 2050 wordt, ondanks energiebesparing in de bestaande gebouwen en afname van de warmtevraag door klimaatverandering, een vergelijkbare warmtevraag verwacht door de toevoeging van 85.000 nieuwbouwwoningen en nieuwe bedrijventerreinen.

De verwachte warmtevraag in 2050 komt uit op 7,8 PJ, waarvan 5,5 PJ voor de bestaande bouw en 2,3 PJ voor nieuwbouw en bedrijventerreinen gebouwd na 2020. In principe zijn er genoeg duurzame warmtebronnen in Utrecht om in de toekomstige warmtevraag van Utrecht te voorzien. Echter, veel bronnen moeten nog worden ontwikkeld en de temperatuur van de beschikbare warmte is te laag voor direct gebruik. Dit betekent dat elektriciteit nodig is om ze op de juiste temperatuur te krijgen. Er is een breed scala aan duurzame lokale warmtebronnen bekeken, waaronder geothermie, aquathermie (uit afval-, oppervlakte- en drinkwater), restwarmte, zonthermie, luchtwarmtepompen, elektroboilers en waterstof. Elke bron heeft zijn eigen kenmerken qua temperatuur, elektriciteitsverbruik, ruimtegebruik, kosten en zekerheid van realisatie. Warmteopslag speelt een belangrijke rol in een duurzaam energiesysteem om duurzame bronnen optimaal te benutten en vraag en aanbod beter op elkaar af te stemmen. Naast kortdurende opslag in warmtebuffers speelt seizoensopslag via WKO-systemen een belangrijke rol. Daarnaast kunnen ook innovatievere technologieën zoals middentemperatuur en hoge temperatuur opslag (MTO & HTO) in de toekomst een rol gaan spelen voor seizoensopslag van warmte. Er zijn vier scenario’s uitgewerkt voor de inzet van duurzame warmtebronnen voor het stadsbrede warmtenet.

De scenario’s variëren in de mate van uitbreiding van het stadsbrede warmtenet en de beschikbaarheid van middentemperatuur- en hoge temperatuurbronnen. In alle scenario’s speelt aquathermie uit afvaltwater (TEA) en oppervlaktewater (TEO) een belangrijke rol. De inzet van geothermie zou een goede toevoeging zijn, maar binnen de gemeentegrenzen lijkt de ondergrond ongeschikt voor geothermie waardoor de inzet zeer onzeker is. Biomassa kan alleen worden uitgefaseerd als er voldoende alternatieve warmtebronnen beschikbaar zijn. Warmtebuffers en piekvoorzieningen blijven noodzakelijk, waarbij waterstof mogelijk een rol speelt. Thermische energie uit lucht (TEL) is voornamelijk nodig als er geen MT/HT bronnen zoals geothermie of restwarmte beschikbaar komen. In dit geval zal de elektriciteitsvraag voor de warmtevoorziening sterker toenemen en nemen de (nationale) kosten toe. Voor buurtwarmtenetten is de inzet van in de buurt aanwezige (lokale) bronnen belangrijk, waaronder aquathermie, kleinschalige lokale restwarmte (datacenters, supermarkten, sportvelden etc), zonthermie of PVT aangevuld met (grootschalige) luchtwarmtepompen. Opslag van energie in WKO-systemen is Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

4/53

een belangrijk onderdeel in buurtwarmtenetten om energievraag en aanbod in balans te brengen en duurzame bronnen maximaal te kunnen benutten. De ondergrondse ruimte is echter beperkt, vooral in dichtbebouwde gebieden. Ook voor buurtwarmtenetten is een piek- en back- up voorziening noodzakelijk. Een mogelijk scenario is het op termijn koppelen van buurtwarmtenetten en/of koppeling van verschillende buurtwarmtenetten aan het huidige stadsverwarmingsnet. Nieuwbouw en bedrijventerreinen hebben veelal voldoende aan lage temperatuur warmte en maken idealiter gebruikt van collectieve WKO-systemen in combinatie met restwarmte, TEO en PVT voor het in balans houden van de warmte en koude in de bodem. Toepassing van seizoensopslag, zoals collectieve warmte-koudeopslag in de bodem (WKO) leidt tot efficiëntere inzet van duurzame warmtebronnen. Individuele oplossingen zoals bodem- of luchtwarmtepompen zijn ook mogelijk, maar vragen meer ruimte en elektriciteit. Voor bedrijventerreinen ligt in deze bronnenstrategie de nadruk op de warmtevraag, maar kunnen energiebehoeften (verwarming, mobiliteit, processen/procesgas) ook in meer samenhang worden bekeken zoals wordt gedaan in een Energy Hub. Tot slot worden er diverse acties voorgesteld om de inzet van duurzame warmtebronnen te stimuleren.

- We sturen als gemeente actief op thermische energie uit oppervlaktewater (TEO) en stemmen daarover af met andere gemeenten, net als over mogelijke geothermie potentie buiten de gemeentegrenzen. - We onderzoeken de mogelijkheden voor het inzetten van waterstof als piekvoorziening in het warmtenet. - We onderzoeken de mogelijkheden en noodzaak van gebruik van het tweede watervoerend pakket voor bodemenergie en warmteopslag op hogere temperaturen (MTO en HTO). - We faciliteren en beïnvloeden waar mogelijk de verdere benutting van thermische energie uit afvalwater, restwarmte en warmteopslag. Voor grootschalige luchtwarmtepompen faciliteren we op de korte termijn (tot 2030) maximaal één locatie. - Ten slotte volgen we de ontwikkelingen op het gebied van elektroboilers, zonthermie en thermische energie uit drinkwater (TED). Rond 2030 evalueren welke bronnen beschikbaar zijn en vindt een herijking van het beleid plaats.

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

5/53

1 Aanleiding – Waarom een bronnenstrategie? In Utrecht werken we aan een duurzame, betrouwbare en betaalbare warmtevoorziening. Daarbij hoort energiebesparing, aanpassing van de infrastructuur (uitbreiding van het bestaande warmtenet, aanleg van nieuwe (lokale) buurtwarmtenetten) en verduurzaming van de bronnen. In Figuur 1 staat een overzicht van de totale warmtevoorziening van bron tot aan gebruiker. Voor het realiseren van een CO2 vrije warmtevoorziening is het noodzakelijk om voor alle collectieve en individuele oplossingen duurzame bronnen in te zetten in zowel de nieuwbouw als de bestaande bouw. Deze bronnenstrategie richt zich met name op collectieve warmtebronnen, maar benoemd individuele oplossingen als optie daar waar relevant. Duurzame warmtebronnen zijn niet altijd direct te gebruiken in een gebouw of warmtenet, er is eigenlijk altijd een installatie of een omzetting nodig om de energie uit de bron om te zetten naar een bruikbare vorm. Bij levering van warmte is deze bruikbare vorm vaak warm water, dit noemen we dan de energiedrager. Een lucht-waterwarmtepomp bijvoorbeeld gebruikt lucht als bron en de warmtepomp zet deze om naar warm water wat een gebouw kan verwarmen. Daarvoor is ook elektriciteit nodig, een ander type energiedrager met als bron bijvoorbeeld zon of wind.

Biomassa als bron voor warmte betekent dat de biomassa wordt verbrand in een ketel om warm water te maken. En bij een elektroboiler wordt een vat met water met behulp van elektriciteit naar een hogere temperatuur gebracht en is de energiedrager elektriciteit met als bron weer bijv. zon of wind. In Figuur 1 wordt een overzicht gegeven van het toekomstige duurzame energiesysteem. In het rode deel van de figuur is aangegeven hoe warmtebronnen uiteindelijk warmte leveren in een gebouw. Naast bronnen en omzettingen, is daar ook opslag opgenomen. Warmteopslag wordt aan het systeem toegevoegd om de warmtevraag en het warmteaanbod beter op elkaar aan te laten sluiten. Samen zorgen deze drie onderdelen (bron, omzetting/installatie en opslag) voor levering van warmte op een bepaalde temperatuur via infrastructuur bij een gebouw. Deze bronnenstrategie gaat daarom niet alleen over de bronnen, maar ook over de vorm waarin deze aan een gebruiker worden geleverd, waar omzetting en opslag een onderdeel van kunnen zijn. Het doel van de bronnenstrategie is om meer inzicht te geven in welke bronnen, opslagmethoden en omzettingen voor Utrecht het meest kansrijk zijn, en waar en hoe we deze naar verwachting in willen zetten. De infrastructuur wordt verder buiten beschouwing gelaten.

De vraag die wordt beantwoord is: Wat is een mogelijke strategie voor de inzet van duurzame warmtebronnen in Utrecht en welke acties kunnen we daar als gemeente voor nemen?

1.1

Leeswijzer

In hoofdstuk 2 worden de uitgangspunten van de strategie geschetst uit. Ook wordt de startsituatie (de huidige warmtevraag) en de toekomstige warmtevraag (2050) inzichtelijk gemaakt. In hoofdstuk 3 staat een overzicht, inclusief potentieel en karakterisering van beschikbare warmtebronnen in Utrecht. Specifiek komen hier ook elektriciteitsvraag van warmtebronnen en warmteopslag aan de orde. Hoofdstuk 4 geeft een overzicht van logische combinatie van bronnen en type warmtenetten (stadswarmtenetten, buurtwarmtenetten en nieuwbouw/bedrijventerreinen). Op basis van deze informatie worden in Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

6/53

hoofdstuk 5-7 vervolgens verschillende scenario’s voor de inzet van duurzame warmtebronnen uitgewerkt voor het stadsbrede warmtenet, buurtwarmtenetten en nieuwbouw en bedrijventerreinen. Tenslotte worden de belangrijkste acties per type net en per bron die volgen uit de bronnenstrategie samengevat in hoofdstuk 9.

Figuur 1 Overzicht van de warmtevoorziening van warmtebron, via omzetting/installatie, drager, opslag en infrastructuur tot aan de gebouwen/gebruikers. In het overzicht worden alleen duurzame bronnen getoond. (MTO = midden temperatuur opslag – 25-60°C, HTO = hoge temperatuur opslag, 60-90°C)

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

7/53

2 Uitgangspunten & startsituatie 2.1

Uitgangspunten

Om te kunnen bepalen welke bronnen van strategisch belang zijn voor de collectieve warmtevoorziening van Utrecht, zijn een aantal uitgangspunten geformuleerd rondom de inzet van bronnen die eerder door de raad zijn vastgesteld en invulling geven aan de principes voor duurzame, betaalbare en betrouwbare warmtevoorziening. In eerdere documenten zijn al een aantal uitgangspunten vastgesteld die in deze bronnenstrategie worden gehandhaafd: - Nieuwbouw woningen en nieuwe kantoren/bedrijven worden aangesloten op lage temperatuur verwarmingssystemen. Bij nieuwbouw zijn woningen goed geïsoleerd en geschikt voor lage temperatuur afgifte systemen. Daarnaast zijn lage temperatuurafgifte systemen vaak ook geschikt om te koelen, wat meestal nodig is bij nieuwbouwwoningen en bedrijven. Dit uitgangspunt is al eerder geformuleerd in de Warmtevisie uit 2017. - Biomassa is een transitiebrandstof en de inzet van biomassa wordt waar mogelijk afgebouwd. Biomassa wordt in Utrecht gezien als een transitiebrandstof (Raadsbrief Visie biomassa, 2020 & Motie 300), dit sluit ook aan op de visie in de regio (RESU16). Dat betekent dat de inzet van biomassa, als er voldoende andere duurzame bronnen kunnen worden toegevoegd, kan verschuiven van een basislastvoorziening naar een piekvoorziening.

Omdat biomassa als energiebron het minst favoriete alternatief is voor fossiele brandstoffen, wordt de inzet van biomassa op termijn verder afgebouwd als er duurzame alternatieve beschikbaar zijn. - Waterstof speelt alleen een rol in de piekvoorziening van collectieve warmtevoorzieningen. In de Transitievisie Warmte is de visie op waterstof van Utrecht als bijlage opgenomen. Er zijn veel manieren om waterstof te maken, maar in een duurzame energievoorziening ligt de focus op groene waterstof, die gemaakt wordt uit duurzame elektriciteit. Groene waterstof is daarmee geen energiebron, maar een energiedrager. Onze visie is dat het meest logisch is dat waterstof, als hoogwaardige energiedrager, eerst wordt ingezet voor industrie (voor hoge temperatuur warmte en als grondstof) en zwaar vervoer. De gebouwde omgeving heeft warmte nodig op veel lagere temperatuur, en dus is de inzet van waterstof hier niet noodzakelijk. Dit sluit aan bij het verzoek van de (voormalig) minister om waterstof voor woningen niet mee te nemen als warmteoplossing in het warmteprogramma (brief Hugo de Jonge, 2023). De reden is dat er momenteel nog zeer weinig groene waterstof wordt geproduceerd en de verwachting is dat er voor 2035 zeer weinig groene waterstof beschikbaar is waardoor de prijs hoog ligt. Ook daarna is nog niet duidelijk wat precies de prijs van groene waterstof zal zijn.

Ook in de regio (RESU16) wordt waterstof niet als oplossing gezien voor de komende tijd. Waterstof kan wel een belangrijke rol vervullen om de piek warmtevraag in de winter in te vullen bij collectieve warmtenetten, waar dit nu nog met aardgas gebeurt (dus piekketels of een stoom en gasturbine (STEG) wordt niet meer gevoed met aardgas maar met groene waterstof) Aan de al eerder vastgestelde uitgangspunten worden nog een aantal uitgangspunten toegevoegd gebaseerd op meer recente inzichten:

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

8/53

- Bestaande bronnen worden maximaal benut door de temperatuur in het warmtenet te verlagen van HT (90/70˚C) naar MT (70/40˚C) waar dit mogelijk is. Uit onderzoek van het Energiepaleis blijkt dat 68% van de woningen klaar is voor verwarmen op middentemperatuur (MT – tot 70˚C), en nog 11% energiebesparing nodig is om alle woningen klaar te maken voor MT (Energiepaleis, 2024). Dit betekent dat de temperatuur in het bestaande warmtenet op termijn verlaagd kan worden van hoge temperatuur (HT – 90/70 ºC) naar midden temperatuur (MT- 70/40 ºC). Dit is ook opgenomen in de raadsbrief uitvoeringsvraagstukken warmtetransitie (mei 2022). Bij het verlagen van de warmtevraag en temperatuur is energie besparing noodzakelijk, de doelstellingen en aanpak hiervoor zijn opgenomen in het Programma Energie besparen gebouwde omgeving (2022). - Warmtevoorziening op bedrijventerreinen wordt verduurzaamd door inzet van individuele of collectieve LT bronnen (warmte koude opslag of WKO). Dit sluit aan bij de elektrificatie die al is ingezet bij bedrijven, de lage tapwaterbehoefte en het feit dat bedrijven vrij ver uit elkaar staan waardoor MT/HT warmtenetten in verhouding duur zijn. Dit uitgangspunt is opgenomen in het uitvoeringsprogramma verduurzaming bedrijventerreinen (maart 2024) en de raadsbrief uitvoeringsvraagstukken warmtetransitie (mei 2022).

Procesgas is in Utrecht van toepassing op een beperkt aantal bedrijven en valt buiten de scope van deze bronnenstrategie. - Warmtebronnen met een beperkt elektriciteitsgebruik hebben de voorkeur. Utrecht wil een netbewuste stad zijn (uitvoeringsprogramma elektriciteit en netcongestie, 2024), zodat de netbelasting op het elektriciteitsnet gelijkmatiger over de dag wordt verdeeld en op piekmomenten wordt beperkt. De inzet van lage temperatuur warmtebronnen kan een grote impact hebben op het elektriciteitsnet. Als de warmtevoorziening veel elektriciteit vraagt moet deze ook ergens worden opgewekt. Door ruimtegebrek voor opwek in onze eigen stad, leggen we daarmee de opgave buiten onze eigen regio neer. Dit gaat dan zowel over ruimtegebruik en kosten voor opwek, opslag en flexibiliteit. Daarnaast wordt ervan uit gegaan dat er altijd op hogere niveaus in het energiesysteem voldoende energie (of vermogen) beschikbaar is. Voor de warmtevoorziening willen we dit zoveel mogelijk in de regio doen, zodat we als stad ook zelf bijdragen aan een robuust en betrouwbaar energiesysteem. - Bronnen met een beperkt ruimtegebruik hebben de voorkeur. Ruimte is schaars in en om de stad (RSU, 2021), dus moeten keuzes gemaakt worden voor welke bronnen strategisch ruimte gereserveerd moet worden.

Warmtebronnen waarbij het ruimtegebruik beperkt is, en de opgewekte warmte (in MW of GJ) per m 2 hoog is verdienen dus de voorkeur boven een bron met een hoog ruimtegebruik.

2.2

Opgave – de warmtevraag in 2020 en 2050

Hoeveel duurzame bronnen nodig zijn hangt af van de warmtevraag die ingevuld moet worden. Daarbij starten we in 2020 en kijken vervolgens naar het jaar 2050. Voor het jaar 2020 zijn verschillende cijfers beschikbaar. De cijfers van de Utrecht Monitor komen voor 2020 op ca 9,1 PJ uit voor gas en warmtevraag van zakelijke verbruikers en woningen. Deze warmtevraag werd ongeveer 30% met warmte vanuit een warmtenet ingevuld, en de rest met gas (ca 70%) (Utrecht monitor, 2024). Met het Vesta MAIS model (PBL, 2021) is ook de warmtevraag voor Utrecht in 2020 bepaald voor woningen en

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

9/53

utiliteitsgebouwen. Dit resulteert is ca 8,3 PJ aan functionele warmtevraag, de verliezen in een warmtenet of cv ketel zijn hierin niet meegenomen. De getallen wijken van elkaar af om meerdere redenen. In de cijfers van de Utrecht monitor zit het verlies van de cv ketel, die door Vesta niet wordt meegenomen (ca 0,2 PJ), ook is procesgas bij bedrijven onderdeel van het verbruik terwijl dit in Vesta niet is opgenomen (0,26 PJ, op basis van CE Delft, 2021). Er blijft dan nog ca 0,3 PJ aan verschil over, wat waarschijnlijk te verklaren is omdat Vesta MAIS een inschatting maakt van de warmtevraag op basis van bouwjaar en gebouwkenmerken, en de Utrecht monitor rapporteert over daadwerkelijk gebruik. Daarmee ligt de functionele warmtevraag tussen de 8,3 en 8,6 PJ. Richting 2050 zal de warmtevraag in de bestaande gebouwen afnemen, doordat mensen isoleren, maar ook omdat het klimaat opwarmt. Aan de andere kant worden er woningen bijgebouwd in Utrecht, die ook van warmte moeten worden voorzien. Figuur 2 toont de warmtevraag in Utrecht onder verschillende scenario’s, waarin te zien is dat de totale warmtevraag op een vergelijkbaar niveau blijft. Voor nieuwbouw in 2050 is verondersteld dat er 85.000 woningen bijkomen (60.000 uit de woonvisie + 25.000 in Rijnenburg), die 15 GJ per woning aan warmtevraag hebben.

Voor bedrijventerreinen is de doelstelling uit de RSU voor 2040 gehanteerd, en een warmtevraag die per m2 twee keer zo laag is als de huidige warmtevraag van bedrijventerreinen. Nieuwe bedrijventerreinen hebben dan samen een warmtevraag van ca 1 PJ. Verder is in de tweede kolom de besparingsdoelstelling van 35% uit het programma energie besparen van de gemeente Utrecht in beeld gebracht. In de vierde en vijfde kolom is te zien wat de warmtevraag in Utrecht wordt volgens Vesta MAIS als alle panden naar label C of label B zouden isoleren, inclusief een klimaateffect. Afhankelijk van de mate van besparing varieert de warmtevraag tussen 4,7-6,1 PJ, plus 2,3 PJ aan warmtevraag voor nieuwbouw woningen en bedrijventerreinen. De veronderstelling is dat in 2050 de meeste panden richting label B geïsoleerd zullen zijn. Om zeker te zijn dat er genoeg bronnen beschikbaar zijn, wordt een veilige marge genomen in het midden van de range van 4,7-6,1 PJ. In het vervolg van deze bronnenstrategie wordt daarom gerekend met een warmtevraag voor Utrecht in 2050 van 7,8 PJ, waarvan 5,5 PJ voor de bestaande bouw, en 2,3 PJ voor nieuwbouw en nieuwe bedrijventerreinen.

PJ aan warmtevraag in Utrecht

10.0 9.0

Energiebesparing

8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 2020 - UM Woningen

2050 - 35% Utiliteit

2020 - Vesta

Nieuwbouw utiliteit

Woningen - gas

Utiliteit - gas

Utiliteit - warmte

2050 - label C 2050 - Label B Nieuwbouw woningen Woningen - warmte

Figuur 2 Omvang van de van warmtevraag in 2020 en 2050. Data voor 2020 uit de Utrecht Monitor, en de warmtevraag zoals berekend met Vesta MAIS. Voor 2050 is de warmtevraag weergegeven volgens de 35% Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

10/53

besparingsdoelstelling van het programma besparen in 2050. Ook is de warmtevraag in 2050 volgens Vesta MAIS weergegeven wanneer alle panden naar label C of naar label B zouden isoleren, waarbij ook een klimaateffect is meegenomen. Oranje gestreept is de energievraag voor nieuwbouwwoningen gebouwd tussen 2020-2050 (ca 85.000) weergegeven.

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

11/53

3 Overzicht beschikbare duurzame warmtebronnen Tabel 1 geeft een overzicht van het potentieel voor duurzame warmtebronnen, met als basis een rapport over duurzame warmtebronnen in Utrecht (Greenvis ,2021). Het overzicht geeft per duurzame warmtebron: • het huidige gerealiseerde potentieel • een inschatting het verwachte totale praktische potentieel en vermogen • of de bron basis- of pieklast levert • het temperatuurniveau • of er warmteopslag nodig is bij toepassing van deze bron • of de bron koeling kan leveren, het ruimtebeslag van de bron • een kosteninschatting • de elektriciteitsvraag van de bron • de zekerheid waarmee de bron gerealiseerd kan worden. De kosten zijn bepaald op basis van de basisbedragen die horen bij een (redelijk grootschalige) toepassing van de genoemde bronnen uit het eindadvies voor de SDE++ 2024. De laatste kolom geeft aan wat de belangrijkste veronderstelling is voor het inschatten van het verwachte praktische potentieel van deze bron. Op een aantal zaken wordt nader ingegaan in de volgende paragrafen; basis/pieklast (zie paragraaf 3.1), warmteopslag (paragraaf 3.2), het elektriciteitsverbruik van warmtebronnen (paragraaf 3.3). Ten opzichte van de Transitievisie Warmte deel I & deel II (2021) zijn er een aantal belangrijke wijzigingen in de beschikbaarheid van bronnen (gebaseerd op Greenvis, 2020).

Ten eerste werd voor geothermie en aquathermie eerder van de theoretische potentie uitgegaan, en blijkt de praktische potentie significant lager te zijn (Greenvis, 2021). Daarentegen was de inzet van grootschalige luchtwarmtepompen (TEL – thermische energie uit lucht) en elektroboilers eerder niet voorzien.

3.1

Piek en basislast bronnen

De warmtevraag is veel hoger in de winter dan in de zomer, we noemen dat ook wel een badkuipprofiel, zie Figuur 3. In de zomer staat bij veel mensen de verwarming uit en gebruiken we vooral warmte om te douchen, in de herfst en winter staat de verwarming aan, en op echt koude dagen wordt flink gestookt. Hoeveel warmte over een heel jaar wordt geleverd wordt uitgedrukt in (Tera of Peta)Joule. Om de totale levering van warmte te kunnen realiseren is het belangrijk om voldoende capaciteit of vermogen aan warmte beschikbaar te hebben om op de koudste dag aan de vraag te voldoen, uitgedrukt in MegaWatt thermisch, MWth. De hoogste warmtevraag (in MWth) komt niet zo vaak voor, en voor deze dagen zijn piekvoorzieningen nodig in de vorm van hulp- en piekketels. De piekvoorzieningen leveren momenteel in warmtenetten ca 20-25% van de totale warmtevraag, maar beslaan wel 70-85% van het totaal benodigde vermogen. De inzet van piekketels kan verlaagd worden door energiebesparing, beter spreiden van de warmtevraag over de dag, en door warmteopslag (zowel korte- als lange termijn).

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

12/53

De meeste warmtebronnen in Tabel 1 zijn basislastbronnen. Kenmerk van deze bronnen is dat de productie moeilijk te sturen is (bijv. zonthermie, geothermie) of dat ze veel draaiuren moeten maken voor een haalbare businesscase.

Figuur 3 Het badkuipprofiel van de warmtevraag door het jaar heen, met daarin basis en pieklast. De som van basislast- en hulp/piekketels kan samen hoger zijn dan 100% van de warmtevraag om extra capaciteit beschikbaar te hebben voor een enkele zeer koude dag. Percentages gebaseerd op Functioneel Ontwerp Vesta Mais 5.0.

3.2

Warmteopslag

Naast de inzet van hulp en piekketels is er ook behoefte aan warmteopslag. Opslag is geen bron die zelf warmte toevoegt, maar speelt wel een grote rol om te zorgen voor capaciteit op de koude dagen en de piekmomenten (’s ochtends en ’s avonds). In een duurzaam energiesysteem is deze behoefte aan warmteopslag veel groter dan bij fossiele warmtebronnen (aardgas) omdat 1) fossiele bronnen zoals aardgas makkelijk in gasvorm kunnen worden opgeslagen dan duurzame energiebronnen die vooral elektriciteit produceren, 2) een aantal duurzame warmtebronnen voor beschikbaar is in de zomer (aquathermie en zonthermie) terwijl in de winter de warmtevraag het grootst is, en 3) sommige bronnen continu warmte opwekken terwijl dit niet aansluit op het warmtevraagprofiel (restwarmte en geothermie). Of een bepaalde bron warmteopslag nodig heeft om optimaal te kunnen worden ingezet is één van de benoemde eigenschappen in Tabel 1. Warmteopslag komt in verschillende vormen en maten, waarbij vooral de tijdsschaal van opslag belangrijk is. Er kan onderscheid worden gemaakt in warmteopslag voor de korte termijn (dag tot week) of voor de lange termijn (seizoen). Voor de korte termijn zijn verschillende technieken beschikbaar, maar de meest bekende zijn buffervaten.

Technieken die zich nog verder moeten ontwikkelen zijn bijvoorbeeld gesmolten zout, vaste stoffen (beton of steen), of warmteopslag op basis van faseovergangen of chemische reacties (Routekaart Energieopslag, 2023). Deze technologieën zijn nog niet ver genoeg ontwikkeld om in dit overzicht op te nemen. Seizoensopslag van warmte kan worden gerealiseerd in (ingegraven) tanks, kuilen, bodemlussen of door middel van grondwater (aquifers of watervoerende pakketten). In Nederland wordt het grondwater veel gebruikt voor grootschalige warmteopslag, waarbij het grondwater wordt opgewarmd tot maximaal 25ºC. Dit wordt ook wel een open bodemenergiesysteem (OBES) of warmte koude opslag (WKO) genoemd, er zijn momenteel ca 3000 van dit soort systemen in Nederland aanwezig (Routekaart Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

13/53

Energieopslag, 2023). Deze techniek is breed toepasbaar omdat vrijwel overal waterhoudende bodemlagen aanwezig zijn. Ook in Utrecht zien we deze vorm van bodemenergie als zeer belangrijk voor warmte- (en koude) opslag. Een variant op deze systemen is het verder verhogen van de temperatuur van het grondwater in diepe(re) lagen tot 40, 60 of zelfs 90ºC. Dan zijn minder putten nodig en kunnen ook midden- of hogere temperatuurwarmtenetten worden gekoppeld aan de opslag. Daarnaast is een veelgebruikte kleinschaligere techniek om bodemlussen (gesloten bodem energiesystemen of GBES) aan te leggen, bijvoorbeeld voor één woning of gebouw. In Tabel 2 is een overzicht gegeven van een aantal warmteopslagtechnieken met hun ingeschatte praktische potentie in 2050, zekerheid van realisatie, kosteninschatting en benodigde elektriciteit. Uit de tabel blijkt dat de ontwikkeling van hogere temperatuur opslagsystemen kan zorgen voor een verveelvoudiging van de warmteopslagpotentie. Verder is onderscheid gemaakt tussen gebruik van het eerste (tot ca 50 m diep) en tweede (tot ca 200 m diep) watervoerende pakket in Utrecht. In het grootste deel van de gemeente geldt momenteel een verbod om door de scheidende laag tussen watervoerend pakket (wvp) 1 & 2 te boren.

Het grondwater in het 1e wvp is namelijk vervuild, en door de scheidende laag niet te doorboren wordt het risico op vervuiling vanuit het 1e wvp naar het 2e wvp verkleind. De potentie voor bodemenergie wordt hierdoor echter wel beperkt, en daarom is de potentie voor beide watervoerende pakketten in beeld gebracht. Uit de tabel blijkt dat de potentie van OBES in het 2 e wvp bijna 3 keer zo groot is als in het 1e wvp.

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

14/53

Tabel 1 Overzicht duurzame warmtebronnen in Utrecht inclusief potentieel, elektriciteitsvraag, zekerheid, mogelijkheid voor koeling en noodzaak warmteopslag. Bron/Energiedrager

Benut potentieel – mid 2024 (PJ / jaar)

Maximum praktisch potentieel (PJ/jaar)

Potentieel capaciteit (MWth )

Basis (B) of pieklast (P) 1

Temperatuur1

Warmteopslag nodig

Kan de bron koeling leveren bij toepassing in een collectief systeem

Ruimtegebruik (m2/MWth)

Inschatting kosten (€/GJ)2

Elektriciteits-vraag (kWh/ GJ warmte)

Zekerheid

Belangrijkste veronderstelling voor potentieel

Diepe

Geother-

2,4 PJ4

0-84

50-

Wenselijk

Nee

10004

28,6

6 kWh4

Redelijk

2 putten in elk

mie

(1500-

laag

van de 8 zoek-

140˚C

MWth3

5000m) Ondiepe geother-

gebieden 0

0,2 PJ2

0-7,5

15-50

Nee

10.0004

45,7

93 kWh4

Laag

˚C

MWth4

mie (500-1500m)

Wenselijk

2 putten in elk van de 8 zoekgebieden

Biomassa

1,6 PJ4

MWth3

later P

90-110

Nee

4005

23,5

3 kWh4

Hoog

˚C

Huidige capaciteit blijft behouden

Thermische ener-

0,6 PJ6

0,85 PJ

27-38

gie uit afvalwater

10-25

Nee

˚C

MWth3

Mogelijk (met WKO)

(TEA)

604

25,5

110 kWh4

Hoog

teit en overige

aan

RWZI’s

TEO) Thermische energie uit oppervlaktewater (TEO)

2,4 PJ4 (ca

1,2

PJ direct

0-150

5-25 ˚C

Deels, voor

MWth

de helft van

zomer,

de potentie

604

gereali-

seerde capaci-

(gelijkgesteld

Pas

36,3

103 kWh4

Gemid-

Benutting 50%

deld

direct uit Amsterdam-rijnkanaal, de rest

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

15/53

Bron/Energiedrager

Benut potentieel – mid 2024 (PJ / jaar)

Maximum praktisch potentieel (PJ/jaar)

Potentieel capaciteit (MWth )

Basis (B) of pieklast (P) 1

Temperatuur1

Warmteopslag nodig

Kan de bron koeling leveren bij toepassing in een collectief systeem

Ruimtegebruik (m2/MWth)

Inschatting kosten (€/GJ)2

Elektriciteits-vraag (kWh/ GJ warmte)

Zekerheid

uit ARK,

MWth

gekoppeld aan

en 1,2 PJ

WKO potentie.

met

winter7

Belangrijkste veronderstelling voor potentieel

WKO)

Thermische ener-

0,25 PJ4

hier

5-15˚C

MWth8

gie uit drinkwater (TED,

0-24

Waar-

602

schijnlijk

(gelijkge-

steld

WRK-leiding)

Thermische Energie (TEL)

uit

Lucht

25,5 (gelijk

113 kWh4

Laag

aan TEA)

≥1,6 PJ (in

prin-

cipe groter,

in-

pasbaarheid bepalend) 9

Ver-

B&P

wachting nu

-10-40

Nee,

kan

Ja,

maar

˚C

wenselijk

niet in MT-

zijn

net

27710

naar

beneden bijgesteld op basis

aan

van informatie

TEO) 0

Potentie

Waternet 44,8

126 kWh11

Gemid-

Potentie op ba-

deld

sis

van

ver-

wachting

Eneco plus ei-

MWth,

gen

ting.

inschat-

MWth in

winter9 (meer

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

16/53

Bron/Energiedrager

Benut potentieel – mid 2024 (PJ / jaar)

Maximum praktisch potentieel (PJ/jaar)

Potentieel capaciteit (MWth )

Basis (B) of pieklast (P) 1

Temperatuur1

Warmteopslag nodig

Kan de bron koeling leveren bij toepassing in een collectief systeem

Ruimtegebruik (m2/MWth)

Inschatting kosten (€/GJ)2

Elektriciteits-vraag (kWh/ GJ warmte)

Zekerheid

Belangrijkste veronderstelling voor potentieel

70 ˚C

Afhankelijk

Nee

Zeer weinig

6,3

35 kWh4

Laag

Met name as-

potentie mogelijk) Restwarmte mid-

dentemperatuur Restwarmte lage

0,1-0,6

0-30

B en/of

PJ4

MWth8

0-0,8 PJ4

0-36

van de bron

MWth8

temperatuur

20-45

Afhankelijk

˚C

van de bron

faltcentrale Nee

Zeer weinig

21,6

88 kWh4

Laag

Andere

rest-

warmte,

koel-

warmte en datacenters Zonthermie

0,5 PJ4

0-140

30-100

Nee

77004

27,1

6 kWh4

Laag

˚C

MWth,

Schatting praktische potentie,

één of twee lo-

MWth

caties.

winter Aanvullende technieken Electro

boilers

(Power to heat)

0-0,5PJ

0-1

100

Afhanke-

MWth1

lijk

2 (meer

van

B of P

10-120

Nee

Zeer weinig

˚C

30,9

277 kWh

Hoog

gereali-

seerde capaciteit

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

17/53

Bron/Energiedrager

Benut potentieel – mid 2024 (PJ / jaar)

Maximum praktisch potentieel (PJ/jaar)

Potentieel capaciteit (MWth )

goed-

poten-

kope

tie mo-

stroom

gelijk)

Basis (B) of pieklast (P) 1

Temperatuur1

Warmteopslag nodig

Kan de bron koeling leveren bij toepassing in een collectief systeem

Ruimtegebruik (m2/MWth)

Inschatting kosten (€/GJ)2

Elektriciteits-vraag (kWh/ GJ warmte)

Zekerheid

Belangrijkste veronderstelling voor potentieel

90-110

Nee

10013

105,4

380 kWh4

Laag

Op basis van

˚C

landelijke

uren Waterstof/duurzaam gas

0,5-

Afhan-

1,5PJ (in-

kelijk

schatting

van de

beno-

digde

piek-

vraag)

vraag

(wel

gasopslag)

(inclusief waterstofproductie

inschatting benodigde

piek-

vraag

uit elektriciteit)

(nu ca 500 MWth) 1 Greenvis studie provincie Utrecht (2020); Electroboilers & MT warmtepomp – rapport CE Delft (2023) 2 Gebaseerd op de basisbedragen uit het eindadvies voor de SDE++ 2024 3 Eneco, routekaart verduurzaming/verduurzamingsstrategie 2022 4 Greenvis, 2021, Rapportage verdieping potentie warmtebronnen, voor TEO met een COP van 3 gerekend om de totale hoeveelheid geleverde warmte te

berekenen, voor zonthermie is een schatting gemaakt van de praktische potentie op basis van de technische potentie (3 PJ). Voor TED is de potentie op basis van informatie van Waternet naar beneden bijgesteld. Uit de eerste resultaten van de proefboring in de regio De Bilt-Zeist als onderdeel van het SCAN project

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

18/53

blijkt de ondergrond in Utrecht ongeschikt voor toepassing van geothermie, maar hier is nog geen getalsmatige onderbouwing bij, hier zijn dus de laatst bekende waarden aangehouden. 5 Gebaseerd op de huidige omvang van de biomassacentrale 6 Warmtepomp RWZI Utrecht (eneco.nl) 7 Studie Greenvis (2021)2 met aanname dat TEO + WKO een capaciteitsfactor van 0,4 heeft (5 maanden per jaar) 8 Studie Greenvis

(2019), vermogen gehalveerd naar aanleiding van review (dec 2024) door De Warmtetransitiemakers

9 Presentatie projecten verduurzaming warmtenet Eneco (mei 2024) plus ingeschatte extra capaciteit 10 Gebaseerd op een plaatsingsstudie voor TEL in Nieuwegein (2024), niet openbaar 11 Gebaseerd op een COP van 2,2 voor lucht-water warmtepompen voor tapwater uit Functioneel Ontwerp Vesta Mais 5.0 p.145 12 Inschatting op basis van lopende projecten Eneco (50-60 MWth) plus ingeschatte extra capaciteit. 13 Gebaseerd op een inschatting van het ruimtegebruik van de STEG en gasketels nu.

Tabel 2 Potentie van verschillende warmteopslagtechnieken in Utrecht voor toepassing in collectieve warmtesystemen Warmte opslag

Huidig potentieel eind 2024 (PJ/jaar)

Maximum potentieel (PJ/jaar)

Inschatting investeringskosten (€/MWth opgeslagen warmte)

Elektriciteitsvraag per GJ warmte

Zekerheid

Opmerking

Bodemenergie 1e watervoerende pakket – open systemen

0,7a

15,5a

500-1000b

55 kWha

Hoog

Ook individueel (zeker bedrijven)

Bodemenergie 2e watervoerende pakket – open systemen Bodemenergie 1e watervoerende pakket – gesloten systemen Bodemenergie 2e watervoerende pakket – gesloten systemen

41,4a

500-1000b

55 kWha

Laag

Momenteel niet toegestaan in het grootste deel van Utrecht (alleen USP en delen Leidsche Rijn en Lunetten)

0,05a

250-700b

55 kWha

Hoog

18a

250-700b

55 kWha

Laag

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

Momenteel niet toegestaan in het grootste deel van Utrecht (alleen USP en delen Leidsche Rijn en Lunetten)

19/53

Warmte opslag

Huidig potentieel eind 2024 (PJ/jaar)

Maximum potentieel (PJ/jaar)

Inschatting investeringskosten (€/MWth opgeslagen warmte)

Seizoensbuffers (MTO/HTO) – 2e watervoerend pakketa

200-400a

200-300b

Warmtebuffersb

100 MWth - PJ is hier niet relevant, maar vermogen (geen seizoensoplag, maar dag/week)

Onbekend

2000-4000b

Elektriciteitsvraag per GJ warmte

3 kWhc

Zekerheid

Opmerking

Laag

Afhankelijk van delta T 5-10x zoveel opslagcapaciteit in vergelijking met bodemenergiesystemen tot 25ºC

Hoog

100 MWth in Utrecht/Nieuwegein geplaatst door Eneco

a Studie ‘Bodemenergie voor warmtelevering in de gemeente Utrecht’, KWR (2024). Hierbij is uitgegaan van een volledige benutting van beschikbare ruimte in

de ondergrond, dit leidt tot een overschatting van het praktische winbare potentieel. Voor de elektriciteitsvraag is een COP van 5 gehanteerd voor beide type systemen, zoals ook is gedaan in het rapport. b NPLW Factsheet Warmte, p.30 c Gebaseerd op een effciency van 99% (CE Delft, 2023)

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

20/53

3.3

Warmtebronnen en elektriciteitsvraag

Uit het overzicht van warmtebronnen (Tabel 1) blijkt dat in Utrecht niet veel hoge (>70˚C) en middentemperatuur (55-75˚C) bronnen beschikbaar zijn. Daarom zijn ook lage temperatuurbronnen (voornamelijk 5-40˚C) nodig die met behulp van elektriciteit op het benodigde temperatuurniveau worden gebracht. Om een idee te krijgen van de toename in elektriciteitsvraag is in Figuur 4 het elektriciteitsverbruik voor verschillende warmtebronnen weergegeven om warmte naar middentemperatuur (55-75˚C) te brengen, uitgezet tegen hun maximale praktische potentieel. De grootte van de bollen geeft een indicatie van het totale elektriciteitsverbruik van deze bron bij inzet van hun volledige praktische potentieel zoals opgenomen in Tabel 1. Voor waterstof bestaat het praktisch potentieel uit een inschatting van de benodigde hoeveelheid duurzaam gas voor de piekvraag van het huidige stadsbrede warmtenet. Om deze waterstof te produceren is veel elektriciteit nodig. Ook TEO & TEL vragen om een grote elektriciteitsvraag in vergelijking met bijvoorbeeld biomassa of geothermie. Elektroboilers hebben naar verwachting een beperkt potentieel, maar vragen relatief veel elektriciteit.

450 Waterstof

Elektriciteitsverbruik (kWh/GJ)

400 350 300 250 Elektro boilers

200

TED

150

TEO

TEL

TEA

100

Restwarmte LT

Restwarmte MT Zonthermie

0 0

0.5

Geothermie

Biomassa 1

1.5

2.5

Praktisch potentieel warmtebron in PJ Figuur 4 Elektriciteitsgebruik versus praktisch potentieel van beschikbare duurzame warmtebronnen. De grootte van de stip is het praktisch potentieel vermenigvuldigd met het elektriciteitsverbruik en geeft inzicht in de toename van de elektriciteitsvraag als deze bron wordt ingezet. De kleur geeft aan welk temperatuurniveau de bron heeft zonder opwaardering: Geel = LT (tot 30ºC), Oranje = MT (30-70ºC), Rood = HT (>70ºC). TED = thermische energie uit drinkwater, TEA = thermische energie uit afvalwater, TEO = thermische energie uit oppervlaktewater en TEL = thermische energie uit lucht.

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

21/53

4 Welke bronnen zijn geschikt voor welke toepassing Warmtebronnen kunnen in verschillende type warmtevoorzieningen worden toegepast. Naast uitbreiding van het bestaande warmtenet voorzien we in Utrecht ook aanleg van nieuwe (lokale) warmtenetten en individuele oplossingen voor zowel bestaande bouw als de nieuwbouw. Niet alle warmtebronnen sluiten goed aan op alle toepassingen, qua temperatuurniveau, beschikbare potentie of schaalgrootte. Op basis van de eigenschappen per bron (Tabel 1) of opslagmedium (Tabel 2) en de geschetste uitgangspunten in paragraaf 2.1, is voor iedere bron per type toepassing de geschiktheid bepaald en toegelicht (Tabel 3).

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

22/53

Tabel 3 Overzicht van geschiktheid van warmtebronnen voor toepassing in een stadsbreed warmtenet, lokaal buurtnet of bij nieuwbouw/bedrijventerreinen Bron/opslag

Uitbreiding stadsbreed warmtenet

Lokaal buurtnet

Nieuwbouw/ Bedrijventerrein

Toelichting

Diepe Geothermie (15005000m)

+/-

Uit de eerste resultaten van de proefboring in de regio

Geschikte bron, indien beschikbaar (nog onzeker).

Niet geschikt, tenzij het gaat om een net voor meerdere wijken. (ca 5.000 huishoudens)

Geen HT-warmte nodig

De Bilt-Zeist als onderdeel van het SCAN project blijkt de ondergrond in Utrecht ongeschikt voor toepassing van geothermie. De potentie buiten de gemeentegrenzen moet nog verder worden onderzocht. Hierdoor is de toepassing van geothermie als basislastbron voor collectieve warmtenetten de komende

Ondiepe geothermie (500-1500m)

Biomassa

Waarschijnlijk niet geschikt. Nog elektriciteit nodig voor op temperatuur brengen. Zeer weinig potentie en hoge kosten. +/-

Niet geschikt, tenzij het gaat om een net voor meerdere wijken (enkele duizenden huishoudens) & weinig potentie en hoge kosten -

Geen HT-warmte nodig

Huidige installatie behouden, niet verder uitbreiden. Biomassa is een transitiebrandstof.

Niet geschikt, inzet van biomassa beperken als het kan, in verband met lokale beschikbaarheid en luchtkwaliteit

Niet geschikt, geen HT-warmte nodig

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

vijf jaar niet realistisch De potentie van ondiepe geothermie heeft net als diepe geothermie nog onzekerheid over de potentie, daarbij is de capaciteit per bron veel lager, en de kosten hoog.

Biomassa is een transitiebrandstof, als er voldoende nieuwe duurzame bronnen kunnen worden toegevoegd, dan kan de inzet van biomassa verschuiven naar de piek. Omdat biomassa als energiebron het minst wenselijke alternatief is voor fossiele brandstoffen, wordt de inzet van biomassa op termijn verder afgebouwd als er betaalbare duurzame alternatieve 23/53

Bron/opslag

Uitbreiding stadsbreed warmtenet

Lokaal buurtnet

Nieuwbouw/ Bedrijventerrein

Thermische energie uit afvalwater (TEA)

Geschikt, wel relatief veel elektriciteitsvraag. Grootste RWZI is al benut (0,6 PJ).

Geschikt indien lokaal beschikbaar (beperkte overgebleven potentie)

Thermische energie uit oppervlaktewater (TEO)

Grootschalige installatie zonder WKO geschikt (Amsterdam-Rijn kanaal), wel relatief veel elektriciteitsvraag.

Kleinschalige installatie als (regeneratie) bron icm WKO

Thermische energie uit drinkwater (TED, hier de WRK-leiding)

+/-

Te weinig capaciteit om grootschalig in te zetten, =

Mogelijk interessant als er een distributieleiding in de Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

Toelichting

beschikbaar zijn (Raadsbrief Visie biomassa, 2020 & Motie 300). Het grootste deel van de potentie van deze bron is al ingezet voor het huidige warmtenet. De potentie van de kleinere zuiveringen (De Meern, Leidsche Rijn en Maarsenbroek) kan lokaal nog worden bekeken.

Thermische energie uit oppervlaktewater is warmte die in de zomer uit kanalen, rivieren en andere wateren kan worden onttrokken. Dit kan een gunstig effect hebben op de waterkwaliteit door de vermindering van eutrofiëring (algengroei), maar thermische en ecologische effecten (thermisch en door filtering) moeten altijd nader worden bekeken. Omdat vanwege de watertemperatuur vrijwel nooit het hele jaar door warmte kan worden onttrokken, wordt deze bron meestal ingezet als regeneratiebron voor een WKOsysteem. Thermische energie uit drinkwater kan relevant zijn als er een drinkwaterleiding van redelijke omvang in de buurt van het project loopt. In de zomer kan warmte halen uit een drinkwaterleiding of buffer 24/53

Bron/opslag

Uitbreiding stadsbreed warmtenet

Lokaal buurtnet

Nieuwbouw/ Bedrijventerrein

Toelichting

relatief veel elektriciteitsvraag

buurt is, anders relatief weinig capaciteit.

Mogelijk interessant als er een distributieleiding in de buurt is, anders relatief weinig capaciteit.

gunstig zijn voor de temperatuur van het drinkwater. De grootste leiding (WRK) die door Utrecht komt kan voorlopig maar 60TJ aan warmte leveren en zal dat buiten de provincie Utrecht gaan doen.

Warmtepomp op lucht (TEL)

+ Geschikt, hoge elektriciteitsvraag

+ Geschikt als (regeneratie)bron, hoge elektriciteitsvraag, en ruimte nodig

+ Geschikt als (piek/backup) bron, hoge elektriciteitsvraag, en ruimte nodig. Lucht kan ook direct een regeneratiebron zijn voor nieuwbouw met dry coolers, zonder warmtepomp, dan een zeer lage elektriciteitsvraag. Dry coolers werken ook met lucht, en hebben een heel lage elektriciteitsvraag.

Warmte kan uit lucht worden gewonnen met warmtepompen of dry coolers. De efficiëntie van de warmtepomp is vrij sterk afhankelijk van de buitentemperatuur. De potentie is bijna oneindig.

Restwarmte middentemperatuur

+ Geschikt om in te voeden, lage kosten, beschikbaarheid beperkt.

+/Vrijwel geen restwarmte op MT niveau lokaal aanwezig.

Geen MT-warmte nodig

Er is in Utrecht niet veel restwarmte op MT-niveau beschikbaar en de locaties zijn vooral in de buurt van het huidige stadswarmtenet. Vaak wordt de restwarmte in eigen processen ingezet, de potentie is daarom vrij beperkt, en contractueel moeten goede afspraken worden gemaakt.

Restwarmte lage temperatuur

Te kleine capaciteit per beschikbare bron

+ Geschikt als beschikbaar in de buurt. Mogelijk

+ Geschikt als in de buurt. Mogelijk interessante (regeneratie)bron,

LT restwarmte is vaak kleinschalig en lokaal. Het kan dan gaan om datacenters, supermarkten, andere utiliteit met een grote koelvraag (koel- of vrieshuis,

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

25/53

Bron/opslag

Zonthermie/PVT

Electro boilers (Power to heat)

Waterstof/duurzaam gas

Uitbreiding stadsbreed warmtenet

Lokaal buurtnet

Nieuwbouw/ Bedrijventerrein

Toelichting

interessante (regeneratie)bron, weinig ruimte, draagt bij aan uitwisseling warmte en koude

weinig ruimte, draagt bij aan uitwisseling warmte en koude

ijsbaan, ziekenhuis, laboratorium, etc.), sportvelden of wegen die worden vernieuwd (waar warmtewisselaars onder geplaatst kunnen worden). Goede afspraken over gebruik van de restwarmte zijn noodzakelijk.

+/-

Groot ruimtebeslag, opslag noodzakelijk.

Zonthermie/PVT kan een mogelijke (regeneratie)bron zijn voor een buurtwarmtenet, als de energievraag hoog is, en als er voldoende (dak)ruimte kan worden gevonden.

Om dakruimte optimaal te benutten kan PVT een mogelijke (regeneratie)bron zijn, wel duurder dan PV.

Grootschalige zonthermie concurreert met zon-PV en vergt relatief veel ruimte. Op kleinere schaal door gebruik te maken van daken in wijken zou PVT (elektriciteit & warmte) of zonthermie (alleen warmte) geschikt kunnen zijn.

Geschikt als onderdeel van portfolio aan bronnen, bij goedkope elektriciteit.

Zeer lage COP dus zeer veel elektriciteitsvraag, te weinig draaiuren in verhouding tot kosten. -

Zeer lage COP dus zeer veel elektriciteitsvraag, te weinig draaiuren in verhouding tot kosten.

Waarschijnlijk niet lokaal beschikbaar. Lokale opslag is duur.

Kan anders ingevuld worden, en is waarschijnlijk niet lokaal beschikbaar.

+/Voor piekvraag waarschijnlijk noodzakelijk.

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

Een electroboiler is eigenlijk een hele grote waterkoker (COP = 1). Met een electroboiler kan worden ingespeeld op momenten van lage elektriciteitsprijzen, of op andere netprikkels. Aantal draaiuren op jaarbasis is laag (1000-2000). Waterstof/duurzaam gas kan een rol vervullen om de piekvraag van het warmtenet af te dekken in de winter, in de vorm van een piekketel of STEG/WKK. Sluitstuk van de warmtetransitie, waterstof wordt verder niet als optie op wijkniveau meegenomen, dus 26/53

Bron/opslag

Uitbreiding stadsbreed warmtenet

Bodemenergie (in combinatie met een LT-bron)

Seizoensbuffers (MTO/HTO)

Warmtebuffers (dag/week)

Lokaal buurtnet

Nieuwbouw/ Bedrijventerrein

Geschikt als seizoensopslag.

Geschikt als seizoensopslag

+/-

HTO kan interessant zijn, vooral in combinatie met geothermie, wel rekening houden met effecten op de bodem (chemisch/microbiologisch).

MTO eventueel interessant, maar nog onderzoek nodig naar potentie en mogelijke effecten (chemisch/microbiologisch) op de bodem.

+/-

Noodzakelijk om dagelijkse pieken af te vlakken en meer duurzame bronnen te gebruiken

Mogelijk interessant inpassing van grote buffers is ruimtelijk lastig.

Mogelijk interessant, inpassing van grote buffers is ruimtelijk lastig, vooral bij hoge woningdichtheid. Kan ook (deels) in huis worden opgelost met individuele buffervaten.

Temperatuurniveau hoog genoeg

niet

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

Toelichting

uitgangspunt is dat het niet in het aardgasnet komt. Lokaal opslaan is erg kostbaar. Open bodemenergiesystemen worden al veel toegepast in Nederland en zijn een goed opslagmedium. Door uitwisseling van warmte en koude kan zowel de gehele koudevraag en een groot deel van de warmtevraag worden ingevuld. MTO (25-40˚C) en HTO (40-90 ˚C) zijn beide varianten op WKO, maar op hogere temperatuur. Deze systemen zijn nog in ontwikkeling en nog geen standaard toepassing, maar kunnen wel bijdragen aan grotere inzet van duurzame bronnen, verlaging van de elektriciteitspiekvraag, ruimtebeslag in de ondergrond en meer seizoensopslag. Belangrijk aandachtspunt zijn de mogelijke effecten op de microbiologie en chemie van de bodem (op de lange termijn). In vrijwel ieder warmtesysteem zal een vorm van buffering nodig zijn om pieken op te vangen. In het stadsbrede net kan dat in grote buffers. Op wijkniveau of bij nieuwbouw/bedrijventerreinen kan de ruimte die nodig is kan een probleem zijn waardoor deze buffers waarschijnlijk niet heel groot kunnen worden.

27/53

5 Scenario’s voor de inzet van duurzame warmtebronnen in collectieve warmtesystemen Om meer inzicht verkrijgen in welke bronnen in welke hoeveelheden nodig zijn voor verschillende typen toepassingen, zijn scenario’s uitgewerkt. De veronderstelling wat betreft de totale warmtevraag die moet worden ingevuld in 2050: 5,5 PJ voor bestaande bouw, 1,7 PJ voor bedrijventerreinen en 1,3 PJ voor nieuwbouw (zie 2.2). Dit hoofdstuk beschrijft de inzet van bronnen voor de de bestaande bouw. Bronnen voor nieuwbouw en bedrijventerreinen worden verder uitgediept in hoofdstuk 8. De warmtevraag van 5,5 PJ in 2050 zal worden ingevuld door warmtelevering via het 1) stadsbrede warmtenet, 2) buurtwarmtenetten en 3) individuele oplossingen. Om de hoeken van het speelveld te verkennen, wordt met minimale en maximale scenario’s voor deze drie opties gewerkt (Figuur 5). In ieder scenario is er minimaal 2 PJ aan warmtevraag in het stadsbrede warmtenet, dit zijn de huidige aansluitingen en nieuwe aansluitingen vlakbij het huidige net. De resterende warmtevraag (2,8 PJ) kan zowel met een stadsbreed warmtenet, buurtwarmtenetten of een individuele oplossing worden ingevuld.

PJ aan warmtevraag in Utrecht

Samen met de uitgangspunten, informatie over beschikbaarheid van hernieuwbare warmtebronnen en de geschikte toepassing van bronnen zijn mogelijke scenario’s opgesteld voor invulling van de warmtevraag. Voor het stadsbrede warmtenet worden de bronnen voor deze scenario’s verder uitgewerkt in hoofdstuk 6, voor buurtwarmtenetten in hoofdstuk 7. Het aandeel van individuele lucht of bodemwarmtepompen is verondersteld op maximaal 2,8 PJ. De strategie voor individuele oplossingen wordt niet verder uitgewerkt in deze bronnenstrategie, die zich richt op de inzet van collectieve warmtebronnen. 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 2020

2050 - stads

2050- buurt

2050- ind

Huidig/minimaal warmtenet

Bestaand warmtenet - utiliteit

Individuele oplossing

Uitbreiding stadsbreed warmtenet

Aardgas - utiliteit

Buurtwarmtenetten (LT/MT)

Aardgas - woningen

LT bedrijventerreinen

Nieuwbouw (LT, collectief/individueel) Figuur 5 Scenario's voor invulling warmtevraag in 2050 en ter vergelijking de invulling van de warmtevraag in 2020. Er treedt een grote verschuiving op van aardgas naar andere vormen van verwarmen.

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

28/53

6 Bronnen voor het stadsbrede warmtenet Het huidige stadsbrede warmtenet is organisch gegroeid, waardoor het kan gebeuren dat warmteleidingen in een straat liggen maar niet alle panden zijn aangesloten. In zo’n geval is het niet aannemelijk dat er nog een andere collectieve oplossing wordt gerealiseerd, omdat er niet genoeg ruimte is voor nog een extra warmtenet in de straat. Daarom is verondersteld dat in een minimaal scenario voor het stadsbrede warmtenet naast de huidige aansluitingen, ook 70% van de panden die aan een warmleiding liggen en kleine ingesloten gebieden worden aangesloten. De veronderstelling is dat in de overige panden een eigen individuele oplossing wordt gerealiseerd. Dit komt neer op 25.000 extra aansluitingen en een totale warmtevraag van 2 PJ. De overige warmtevraag wordt dan door buurtwarmtenetten (2050buurt) of individuele oplossingen (2050-ind) ingevuld zoals weergegeven in Figuur 5. Inclusief verlies van ca 20% is 2,5 PJ aan warmte uit duurzame bronnen nodig. In het maximale scenario wordt bijna de hele bestaande bouw aangesloten op een stadsbreed warmtenet (donkerrode en roodgestreepte balkje in Figuur 5). De bedrijventerreinen worden hiervan afgetrokken, behalve het deel wat nu al op stadswarmte zit (ca 8%, CE Delft, 2021), dit komt neer op ca 0,7 PJ.

Uiteindelijk leidt dit tot 4,8 PJ aan warmtevraag voor het stadsbrede warmtenet (2050-stads), inclusief verlies (verondersteld op 20%) is dan 6,0 PJ aan duurzame warmte nodig. Binnen dit minimale (2,5 PJ) en maximale (6 PJ) scenario voor de benodigde warmtevraag wordt daarnaast gewerkt met twee scenario’s rond de onzekerheid van het beschikbaar komen van MT/HT warmtebronnen geothermie, restwarmte en in beperkte mate zonthermie. Deze bronnen hebben relatief lage kosten en een lage elektriciteitsvraag en leveren (deels) al op het juiste temperatuurniveau, maar de onzekerheid rondom de toepassing is vrij groot. Dit resulteert dit in vier scenario’s: 1. Minimale uitbreiding van het stadswarmtenet, minimale beschikbaarheid van MT/HT bronnen 2. Minimale uitbreiding van het stadswarmtenet, maximale beschikbaarheid van MT/HT bronnen 3. Maximale uitbreiding van het stadswarmtenet, minimale beschikbaarheid van MT/HT bronnen 4. Maximale uitbreiding van het stadswarmtenet, maximale beschikbaarheid van MT/HT bronnen

Op basis van de beschikbare potentie van bronnen (Tabel 1) en de geschiktheid van bronnen voor toepassing in het stadsbrede warmtenet (Tabel 3) zijn bronnen gekozen voor de verschillende scenario’s. Omdat het huidige stadswarmtenet ook Nieuwegein voedt, is dat apart beschreven in Tabel 4. In alle scenario’s wordt TEA al meegenomen als duurzame bron omdat deze bron al gerealiseerd is. Bij een hoge beschikbaarheid van MT/HT bronnen, hebben MT restwarmte en geothermie de voorkeur, omdat deze al een temperatuurniveau hebben dat direct bruikbaar is in gebouwen, relatief lage kosten en lage elektriciteitsvraag hebben. Dit sluit ook aan bij de energievisie vanuit de Provincie Utrecht (Provincie Utrecht, 2024). Ook een beperkte hoeveelheid zonthermie wordt in deze scenario’s ingezet vanwege de relatief lage kosten en elektriciteitsvraag. Daarna volgen de bronnen met lagere temperatuur en hoge elektriciteitsvraag; thermische energie uit oppervlaktewater (TEO), warmte uit lucht (TEL) en elektroboilers. De biomassacentrale is een al bestaande duurzame bron die op MT/HT temperatuur kan leveren, maar de inzet van deze bron wordt zoveel mogelijk beperkt omdat het uitgangspunt is dat dit een transitiebrandstof is (zie bij biomassa in Tabel 3, Raadsbrief Visie biomassa, 2020 & Motie 300).

Biomassa wordt daarom uitgefaseerd in de scenario’s richting 2050, al leidt dit wel tot hogere kosten omdat

Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma

29/53

bronnen die hiervoor in de plaats komen over het algemeen hogere kosten hebben. Uiteindelijk resulteert dit in de inzet van bronnen zoals gepresenteerd in Tabel 4 en Figuur 6 voor de basislastbronnen. Bij de lage beschikbaarheid van MT/HT bronnen is geothermie uitgesloten en heeft restwarmte een beperkt potentieel. Daarna volgt een de directe warmteproductie uit oppervlaktewater (TEO), en tenslotte thermische energie uit lucht (TEL) en elektroboilers omdat deze met redelijke zekerheid gerealiseerd kunnen worden. Bij een hoge warmtevraag is biomassa nodig om tot een volledige invulling van de warmtevraag te komen. Er zijn ook kosten toegevoegd aan de grafiek, dit is de kostprijs van een GJ warmte voor de hele bronnenmix (basislastbronnen, piekvoorzieningen en opslag) bij een bepaald scenario. De kosten voor aanleg en onderhoud van een warmtenet zitten hier niet bij. De kostprijs is bepaald door te werken met de kostenkentallen voor investeringen (in €/kW), operationele kosten en brandstofkosten (€/kW & €/GJ) op basis het eindadvies voor de SDE++ 2024 (PBL, 2024), aangevuld met andere bronnen. In Bijlage 1 wordt de financiële analyse verder toegelicht. Vervolgens zijn de kosten per GJ warmte berekend met de LCOE (levelized cost of energy) methode, gebruikmakend van de berekende vermogens en geleverde PJ aan warmte uit de scenario analyse.

Voor geothermie is daarbij een levensduur van 30 jaar verondersteld, voor alle overige technologieën 15 jaar. Verder is een maatschappelijke discontovoet van 2,5% verondersteld (CPB, 2020). Daarnaast is een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd op de investeringskosten, operationele kosten en levensduur. Uit deze gevoeligheidsanalyse blijkt dat een variatie in de brandstofkosten (€/GJ) de grootste invloed heeft op de uiteindelijke €/GJ prijs. De uitersten van deze range zijn daarom getoond in de grafiek. Bijlage 1 bevat meer informatie over de uitgevoerde gevoeligheidsanalyses. Tabel 4 Beschrijving bronnenmix per scenario voor uitbreiding van het stadsbrede warmtenet

Minimale uitbreiding stadsbreed warmtenet, lage beschikbaarheid MT/HT bronnen 2050

Maximale uitbreiding stadsbreed warmtenet, lage beschikbaarheid MT/HT bronnen 2050

2,5 PJ warmtevraag

6,0 PJ warmtevraag

Bronnenmix: TEA (0,6 PJ), TEO (0,8 PJ), lucht (0,4 PJ), elektroboilers (0,1 PJ), piek/hulpketels (0,6 PJ)

Bronnenmix: Biomassa (0,8 PJ), TEA (0,6TJ), restwarmte (0,2 PJ), TEO (1,6 PJ), lucht (1,6 PJ), elektroboilers (0,2 PJ), piek/hulpketels (1,0 PJ)

Volgend deel →

De tekst is automatisch uit het bestand gehaald en kan afwijken van het origineel (kolommen, tabellen en koppen lopen door elkaar). Het officiële stuk bij de gemeente is leidend. Bron: https://api1.ibabs.eu/publicdownload.aspx?site=Utrecht&id=b281cee6-7fba-49dd-821a-9a5d317b03a8