Datarapport Beleidsnota Warmte
Tekst van het document
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
30/66
Tabel 5 Installatie en ruimtegebruik in de woning per aardgasvrij strategie Type installatie
Ruimtebeslag in de woning in m3
Ruimtebeslag in de woning in m2
Bron
Afleverset
0.6x0.2x0.4m= 0.048 m3
0.12 m2
CE Delft, Factsheet HT-warmtenet, 2021
Buurtwarmtenet 70 graden
Afleverset
0.6x0.2x0.4m= 0.048 m3
0.12 m2
CE Delft, Factsheet HT-warmtenet, 2021
Buurtwarmtenet 20 graden
Afleverset + waterwater warmtepomp + boiler
Afleverset (0.6x0.2x0.4m), warmtepomp (1,3x0,6x0.7m), boiler (1x1x2m) = 2.55 m3
1.84 m2
CE Delft, Factsheet LT warmtenet, 2021
Individueel WP lucht & bodem
Warmtepomp + boiler + opslagvat (buitenunit niet meegenomen)
Binnenunit warmtepomp (1x0.6x0.4m), boiler (1x1x2m), opslagvat (1x1x2m) = 4.24 m3
2.6 m2
CE Delft, factsheet luchtwarmtepomp, 2021
Stadsbreed warmtenet
MT
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
31/66
4,5 4,0 3,5
m3/WEQ
3,0 2,5
2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Stadsbreed MT warmtenet
Buurtwarmtenet 70
Buurtwarmtenet 20
Luchtwarmtepomp
Bodemwarmtepomp
Stadsbreed MT warmtenet
Buurtwarmtenet 70
Buurtwarmtenet 20
Luchtwarmtepomp
Bodemwarmtepomp
3,0
2,5
m2/WEQ
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
In de woning (m2) Figuur 9 Ruimtegebruik per aardgasvrij strategie in de woning in m 3/WEQ (boven) en m2/WEQ (onder).
4.4
Ruimtegebruik in de wijk
In de wijk zijn per oplossingsrichting verschillende installaties nodig. Om deze opties vergelijkbaar te maken is het ruimtebeslag voor de verschillende installaties omgerekend naar m2/MW. Voor het bepalen van het ruimtebeslag is uitgegaan van de benodigde warmtepiekvraag en waar relevant is dit omgezet naar elektriciteit, want hierop moet het systeem worden ontworpen. Het gaat dus niet om de gemiddelde
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
32/66
warmtevraag, maar de warmtevraag op een koude winterdag, want daar worden installaties en de infrastructuur op ontworpen om voldoende capaciteit te hebben om ieder pand comfortabel te verwarmen. In Tabel 6 zijn de verschillende installaties en hun ruimtegebruik weergegeven voor de verschillende aardgasvrij alternatieven. Daarbij moet worden opgemerkt dat niet al het genoemde ruimtegebruik per definitie in de openbare ruimte gevonden hoeft te worden. Warmte onderstations bijvoorbeeld worden meestal inpandig geplaatst, dry coolers zouden ook op een dak geplaatst kunnen worden. Tabel 6 Installatie en ruimtegebruik in de wijk per aardgasvrij strategie Type installatie
Ruimtebeslag per stuk
Aantal MW per stuk
m2/MW
Nodig bij strategie
Bron/Opmerkingen
Warmte onderstations
20m2
1.06
18
MT Stadsbreed warmtenet
Aansluitvoorwaarden Eneco 2022 voor warmte
MT Buurtwarmtenet (70˚C) ZLT Buurtwarmtenet (20 ˚C)
Vaak worden deze stations inpandig geplaatst WKO (put bovengronds)
1m2
Collectieve luchtwarmtepomp met drycoolers
8300m2
Aquathermieinstallatie (inclusief warmtepomp)
360m2
Transformatorhuisjes
20m2
0.46a
2.2
MT Buurtwarmtenet (70˚C) ZLT Buurtwarmtenet (20 ˚C)
30
277
(1500m2 voor alleen WP)
MT Buurtwarmtenet (70˚C) ZLT Buurtwarmtenet (20 ˚C)
6
1
60
15
MT Buurtwarmtenet (70˚C)
Inschatting op basis van beeldmateriaal WKO putten Studie Nieuwegein plaatsing TEL (2024)
ZLT Buurtwarmtenet (20 ˚C)
Rapportage verdieping bronnenpotentie gemeente Utrecht, Greenvis 2021
Individueel WP lucht/bodem
Informatie Stedin
ZLT Buurtwarmtenet (20 ˚C)
Om te kunnen bepalen hoeveel MW van elke installatie nodig is, moet de warmtevraag worden omgerekend naar de gemiddelde warmtevraag en elektriciteitsvraag op buurtniveau. De gemiddelde warmtepiekvraag op buurtniveau is niet gelijk aan de optelsom van de warmte(piek)vraag van alle panden, omdat niet in ieder pand iedereen tegelijkertijd doucht en de thermostaat precies tegelijk aanspringt. De piekwarmtevraag per pand vlakt dus uit op wijkniveau, en hiervoor is ook een gelijktijdigheidsfactor bepaald (zieTabel 7), die factor is geldig vanaf ca 1000 WEQ. De piekwarmtevraag wordt vermenigvuldigd met deze gelijktijdigheidsfactor om het vermogen op wijkniveau te bepalen. Op basis van de getallen uit Tabel 7 komt de gemiddelde piekvraag van een woning 9.2 kWth, waarvan 6.4 kWth voor ruimteverwarming en 2.9 kWth voor tapwater. Dit ligt in de range van 7-13 kWth die Vesta MAIS hanteert, en ook in de range van 5-15 kWth die wordt gehanteerd in rapport van CE Delft voor Tennet. Na het toepassen van de gelijktijdigheidsfactoren resulteert dit in vermogen van 3.5 kWth per WEQ. Tabel 7 Uitgangspunten voor de warmtepiekvraag berekening Parameter
Waarde
Bron
Vaste vermogensvraag ruimteverwarming hoogbouw woningen
2.2 kW
[1]
Variabele vermogensvraag ruimteverwarming hoogbouw woningen
0.035 kW/m2
[1]
Vaste vermogensvraag tapwater hoogbouw woningen
2 kW
[1]
Vaste vermogensvraag ruimteverwarming laagbouw woningen
4.1 kW
[1]
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
33/66
Parameter
Waarde
Bron
Variabele vermogensvraag ruimteverwarming laagbouw woningen
0.035 kW/m2
[1]
Vaste vermogensvraag tapwater laagbouw woningen
4 kW
[1]
Gelijktijdigheidsfactor ruimteverwarming
0.5
[1]
Gelijktijdigheidsfactor tapwater
0.1
Gemiddelde oppervlakte laagbouw woning
120 m2
Gemiddelde oppervlakte hoogbouw woning
80 m2
% laagbouw in Utrecht
41.6%
[2]
% hoogbouw in Utrecht
58.4%
[3]
[1] Functioneel Ontwerp Vesta MAIS 5.0, p.142 [2] Eensgezinswoningen totaal (CBS, 2024) [3] Meergezinswoningen totaal (CBS, 2024)
Vervolgens wordt ook het elektriciteitsverbruik voor de verschillende aardgasvrij strategieën bepaald op buurtniveau, zodat kan worden berekend hoeveel MW aan transformatorhuisjes, collectieve warmtepompen, aquathermie installaties en WKO putten nodig zijn. Hiervoor wordt de piekwarmtevraag op buurtniveau gedeeld door de efficiency van de warmteopwekking (zie Tabel 8). De warmtevraag inclusief gelijktijdigheidsfactor (3.5 kWth/WEQ) wordt dus vermenigvuldigd met het aantal WEQ, en voor het elektriciteitsverbruik gedeeld door de COP van het warmteleveringssysteem. Voor het warmtenet wordt rekening gehouden met het warmteverlies in het warmtenet en benodigde pompenergie. Daarbij is het verlies in het buurtwarmtenet op 70˚C gelijk gehouden aan dat voor het stadsbrede MT warmtenet, omdat de grootste verliezen in de distributieleidingen zitten en er geen grote verschillen in warmteverlies zijn tussen grote centrale en kleinere warmtenetten, maar vooral de aanvoertemperatuur bepalend is voor het warmteverlies (Duurzaamheidsrapportage warmtenetten, 2021). Tabel 8 Uitgangspunten voor de berekeningen Parameter
Waarde
Bron
COP aquathermie/ warmtepomp met WKO – Buurtwarmtenet 70
3
CE_Delft_210348_Update_kentallen_installaties_Vesta_MAIS_Def.pdf p.62 collectieve warmtepomp van 15-70˚C
COP aquathermie/ warmtepomp met WKO – Buurtwarmtenet 20
4
Afgeleid uit Vesta MAIS & CE Delft, en een temperatuur van ca 10 graden op de warmtepompcurve uit Eindrapport-NPE-Effecten-van-piekverwarming-elektrisch-of-duurzaam-gas.pdf (rvo.nl), p.38
COP individuele LWP
2
Studie Greenvis voor Energievisie Provincie Utrecht, 2024 (Greenvis, 2024) & een temperatuur van ca -10 graden op de warmtepompcurve voor luchtwarmtepompen uit Eindrapport-NPE-Effecten-van-piekverwarming-elektrisch-of-duurzaamgas.pdf (rvo.nl), p.38
COP collectieve LWP
2.2
0.2 opgeteld bij individuele waarde vanwege collectieve voorziening (meer schakelmogelijkheden en efficiëntere collectieve installatie)
COP individuele BWP
3.8
Iets lager dan warmtepomp voor buurtwarmtenet 20, omdat een individueel systeem wat minder efficiënt is en warmte en koude voor een woning niet in balans zijn.
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
34/66
Parameter
Waarde
Bron
Warmteverlies stadsbreed warmtenet & Buurtwarmtenet 70˚C
8%
In 2022 gemiddeld 27% (Eneco, 2023). Maar dit wordt lager bij een lagere aanvoertemperatuur en is relatief lager tijdens de piekvraag aan warmte omdat de warmtevraag dichtheid hoog is. Afgeleid uit rapport Warming UP (2021), p.52.
Pompenergie warmtenet
0.0072 GJelektriciteit/GJwarmte
Functioneel Ontwerp Vesta MAIS 5.0, p.144
Het resultaat van de berekeningen is per WEQ opgenomen in Figuur 10. MT-Buurtwarmtenetten worden gevoed met lokale bronnen en hebben daarom relatief veel ruimte nodig. Ook moeten de bronnen worden opgewaardeerd met elektriciteit en daarvoor is capaciteit nodig op het middenspanningsnet en bij middenspanningsstations (transformatorhuisjes). Voor het buurtwarmtenet op 70˚C kan de elektriciteitsvoorziening wel centraler worden geregeld per wijk door bijvoorbeeld een collectieve warmtepomp en een middenspanningsstation samen te installeren, daarom is hier geen apart ruimtebeslag voor transformatorhuisjes bepaald. Het ruimtebeslag voor de warmte-infrastructuur voor een ZLT buurtwarmtenet op 20˚C is 30% lager dan het ruimtebeslag van een MT buurtwarmtenet. Bij het buurwarmtenet op 20˚C wordt een deel van de warmtevraag (1/3 bij een COP van 3) geleverd uit elektriciteit (waarvoor het aantal transformatorhuisjes wordt bepaald), en de rest uit de WKO en de regeneratie (2/3e dus, uit aquathermie of dry coolers). Wat verder meespeelt is dat er in het buurtwarmtenet op 70˚C warmteverlies optreedt, terwijl dit vrijwel niet het geval is bij een buurtwarmtenet op 20˚C. Kortgezegd verplaatst een deel van de opwek zich bij het buurtwarmtenet op 20˚C van de wijk naar de woning, waar een warmtepomp komt te staan (zie Figuur 9).
De ruimte in de wijk voor extra transformatorhuisjes bij luchtwarmtepompen is beperkt, en het ruimtebeslag in de wijk is minder dan bij een stadswarmtenet. Dat komt omdat een deel van de warmteproductie hier in de woning zelf wordt gedaan, terwijl bij het stadswarmtenet de totale warmtevraag wordt geleverd en er dus meer energie getransporteerd en verdeeld moet worden. De kanttekening bij de transformatorhuisjes is dat deze ook om andere redenen (zonnepanelen, elektrisch rijden, elektrisch koken) geplaatst moeten worden. Nu is alleen naar de impact van de warmtetransitie gekeken, wat voor een zuivere vergelijking tussen warmtestrategieën wel het juiste beeld geeft. 0,35 0,30
m2/WEQ
0,25
0,20 0,15 0,10 0,05 0,00
Figuur 10 Ruimtegebruik per aardgasvrij strategie in de wijk in m2/WEQ.
Voor de hele stad Utrecht (in 2050, 270.000 WEQ), is ook een indicatieve berekening gemaakt van hoeveel installaties van een bepaald type nodig zijn (zie
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
35/66
Tabel 9) onder de veronderstelling dat de hele stad deze warmteoplossing implementeert. -
-
Bij inzet op MT stadsbreed warmtenet zijn in totaal 960 warmteonderstations nodig. Ter vergelijking, er zijn momenteel 560 warmte onderstations voor ca 100.000 WEQ (waarbij utiliteit is omgerekend naar WEQ, daarom meer dan het aantal aansluitingen wat Eneco aangeeft). Dit betekent dat er 400 extra onderstations nodig zijn, om de hele stad aan te sluiten. Het aantal WEQs stijgt met meer dan een factor twee (van 100.000 naar 270.000 WEQ), maar omdat de warmtevraag richting 2050 afneemt is dat wel vrij realistisch. Als volledig op luchtwarmtepompen zou worden ingezet zijn 470 extra transformatorhuisjes nodig alleen voor de warmtepompen. Er zijn er momenteel ca. 1.150 in Utrecht en de verwachting is dat er ca. 1.000 extra nodig zijn (Gemeente Utrecht, 2024). De hier berekende 470 transformatorhuisjes zijn dan alleen nodig om plaatsing van de warmtepompen mogelijk te maken, zonder verder rekening te houden met andere elektrificatie (van auto’s en koken). Hierbij is de veronderstelling dat alle huidige transformatorhuisjes al vol zitten. Zoals eerder benoemd, is de netverzwaring sowieso noodzakelijk vanwege de plaatsing van zonnepanelen, elektrisch rijden en koken.
Tabel 9 Indicatie van aantal benodigde installaties per warmteoplossing als de hele stad (in 2050) deze warmtestrategie zou volgen. Warmte onderstations
Transformatorhuisjes
WKOputten
Aquathermieinstallaties (6MW/stuk)
Stadsbreed MT warmtenet
960
7 (pompenergie)
Buurtwarmtenet 70˚C
960
7 (pompenergie)
2200
170
Buurtwarmtenet 20 ˚C
660
235
2030
120
Individueel WP lucht
470
Individueel WP bodem
245
4.5
Ruimtegebruik in en aan de rand van de stad
De verschillende warmtestrategieën hebben ook ruimtelijke impact buiten de wijk, op andere plekken in de stad of aan de randen van de stad. Bij een stadsbreed MT warmtenet hoeven de bronnen niet in de wijk te staan, maar kunnen ook aan de rand van de stad worden geplaatst. Bijvoorbeeld geothermieputten, grootschalige aquathermie, luchtwarmtepompen (industriële schaal), warmtebuffers en een piekketel op duurzaam gas. Ook het verzwaren van de elektriciteit infrastructuur werkt door op een hoger niveau op de hoogspanningsstations. Tabel 10 geeft een overzicht van alle installaties met een inschatting van hun ruimtegebruik. Tabel 10 Installatie en ruimtegebruik in de stad en aan de rand van de stad per aardgasvrij strategie
Stadsbreed MT warmtenet
Type installatie
Ruimtebeslag per stuk in m2
Aantal MW
m2/MW
Bron
Geothermie
10.000
10
1.000
Rapportage verdieping bronnenpotentie gemeente Utrecht, Greenvis 2021
Aquathermie
1.800
30
60
Rapportage verdieping bronnenpotentie gemeente Utrecht, Greenvis 2021
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
36/66
Buurtwarmtenet 70˚C/20˚C & Individueel WP lucht
Type installatie
Ruimtebeslag per stuk in m2
Aantal MW
m2/MW
Bron
Collectieve luchtwarmtepomp met drycoolers (TEL)
8.300
30
277
Studie Nieuwegein plaatsing TEL (2024)
Biomassa boiler
25.000
60
410
Omvang huidige biomassa centrale
Warmtebuffer
400
16
25
Gebaseerd op omvang huidige buffers Eneco
Electroboiler
15
10
1.5
Eigen analyse op basis van locatiebezoek Eneco
Piekketel duurzaam gas
1.000
10
100
Eigen analyse
Warmte overdrachtstation (WOS)
4.000
66
61
Inschatting op basis van huidige grootte WOS Eneco in Utrecht
EHS-HS station (220/380 --> 110150 kV)
55.000
300
183
Info Tennet/Stedin voor UtrechtNoord (2022)
HS-TS station (110150 - 25-66 kV)
5.000
300
17
Info Tennet/Stedin voor UtrechtNoord (2022)
TS-MS station (2566 kW --> 3 - 23 kV)
1.000
50
20
Info Stedin, uitgegaan van 50% uitbreiding van bestaande stations, daardoor vermogen aan de hoge kant ingeschat.
Om te kunnen berekenen wat het ruimtegebruik van verschillende warmte installaties in het warmtenet is, is een veronderstelling gemaakt wat betreft de verdeling van de opwek van de warmtevraag door de verschillende installaties. In een warmtenet zijn een aantal installaties en bronnen die de basislast verzorgen en daarmee ca 80% van de totale warmtevraag (MWh). Voor momenten van hoge warmtevraag zijn er piek en hulp voorzieningen, die in totaal ca 20% van de jaarlijkse warmtevraag voor hun rekening nemen (Functioneel Ontwerp Vesta MAIS 5.0, p.88). In deze analyse kijken we echter niet naar jaarlijkse warmtevraag, maar naar het maximale vermogen (de piekwarmtevraag) die door de warmte installaties moet worden geproduceerd op koude dagen. Daarvoor geldt dat op deze dagen de meeste warmte wordt geleverd door de piekinstallaties. Voor de berekeningen is verondersteld dat het opgestelde vermogen van de hulp/piekketels ca 80% van de maximale warmtevraag in MW is (biomassa, warmtebuffers, STEG & piekketel op duurzaam gas). Voor de inzet van de basislastinstallaties is een verhouding aangenomen die aansluit bij de bronnenmix zoals deze ook voor de berekeningen in Vesta MAIS is gebruikt met een lage beschikbaarheid van geothermie (zie Tabel 2). Het vermogen van de basislast installaties is dan gelijk aan ca 20% van de maximale warmtevraag (zie Tabel 11 en Figuur 11).
Dit komt goed overeen met de verhoudingen die worden gehanteerd in Vesta MAIS (Functioneel Ontwerp Vesta MAIS 5.0, p.88).
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
37/66
Figuur 11 Visualisatie van de inzet van basis en pieklastinstallaties ten opzichte van het gevraagd vermogen. Tabel 11 Fractie van de warmtepiekvraag per warmtebron Parameter
Basislastbron piekbron
of
Fractie van vermogensvraag (piekwarmtevraag)
Geothermie
Basislast
0.02
Aquathermie
Basislast
0.04
Collectieve luchtwarmtepomp met drycoolers (TEL)
Basislast
0.08
Restwarmte (hiervoor is geen extra ruimtegebruik gerekend)
Basislast
0.02
Electroboiler
Basislast
0.01
Biomassa
Basislast & Piek
0.04
Warmtebuffer
Basislast
0.25
Piekketel & STEG duurzaam gas
Basislast
0.55
Op basis van bovenstaande uitgangspunten is het ruimtegebruik per WEQ in of aan de rand van de stad berekend en gepresenteerd in Figuur 12. Het stadsbrede MT warmtenet neemt in en aan de rand van de stad de meeste ruimte in beslag. Voor de andere alternatieven naar aardgasvrij leidt de verzwaring van het elektriciteitsnet op hoogspanningsniveau tot extra ruimtebeslag. Opnieuw moet hierbij opgemerkt worden dat netverzwaring ook nodig is voor andere vormen van elektrificatie, dus het is nog de vraag hoeveel van dit ruimtebeslag uiteindelijk aan de warmtetransitie moet worden toegerekend.
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
38/66
0,70
0,60
m2/WEQ
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00 Stadsbreed MT warmtenet
Buurtwarmtenet 70
Buurtwarmtenet 20
Luchtwarmtepomp
Bodemwarmtepomp
Figuur 12 Ruimtegebruik per aardgasvrij strategie in en aan de rand van de stad voor warmtebronnen en hoogspanningsinfrastructuur voor elektriciteit in m2/WEQ.
Om meer gevoel te krijgen bij dit ruimtebeslag is voor de hele stad Utrecht (in 2050, 270.000 WEQ) aangegeven hoeveel installaties van een bepaald type nodig zijn (Tabel 12), dit moet worden gezien als een indicatie. -
-
Voor het stadsbreed MT warmtenet is een piekvermogen nodig van ca 1020 MWth. Ter vergelijking, Eneco heeft momenteel in totaal 570 MWth aan capaciteit om de maximale piek op te vangen. Momenteel bouwt Eneco 5 warmtebuffers, één in Nieuwegein en vier in Utrecht, met totaal vermogen van 80 MWth (ca 16 MWth per stuk). Qua ordegrootte geven de cijfers dus een beeld van wat theoretisch maximaal nodig is als ieder pand in Utrecht op het stadsbrede MT zou aansluiten (inclusief nieuwbouw). Voor de verzwaring van de elektriciteitsinfrastructuur gaat het opnieuw alleen om de benodigde netcapaciteit voor de warmtetransitie. Verzwaringen staan al gepland, maar zijn ook nodig voor de warmtetransitie. Geen enkele strategie zal stadsbreed worden uitgevoerd. Dit betekent dat de benodigde verzwaring altijd onder het scenario ligt met de hele stad op individuele luchtwarmtepomp.
Tabel 12: Inschatting van het aantal benodigde grootschalige installaties per warmtealternatief in 2025 onder de veronderstelling de hele stad (totaal 270.000 WEQ) dit alternatief implementeert . Parameter
Stadsbreed MT warmtenet
Buurtwarmtenet 70˚C
Buurtwarmtenet 20 ˚C
Individueel WP lucht
Geothermie
2 doubletten
-
-
-
Aquathermie
2 x 30MW
-
-
-
Collectieve luchtwarmtepomp met drycoolers (TEL)
2 x 30 MW
-
-
-
Biomassa
Huidig mogen MW)
-
-
-
ver(60
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
Individueel WP bodem
39/66
Parameter
Stadsbreed MT warmtenet
Buurtwarmtenet 70˚C
Buurtwarmtenet 20 ˚C
Individueel WP lucht
Warmtebuffer
16 x 16 MW
-
-
-
Electroboiler
4 x 10 MW
-
-
-
Piekketel & STEG duurzaam gas
Ca 500 MW
-
-
-
Warmteoverdachtstations (nu 6)
13
EHS-HS station (nu 1 net buiten Utrecht)
-
1 x 300 MW
1 x 300 MW
1.5 x 300 MW
1 x 300 MW
HS-TS station (nu 3)
-
1 x 300 MW
1 x 300 MW
1.5 x 300 MW
1 x 300 MW
TS-MS station (nu 9)
-
3.5 x 100MW
2.5 x 100MW
5 x 100MW
2.5 x 100MW
4.6
Individueel WP bodem
Totaalbeeld bovengronds ruimtegebruik
Voor het totale ruimtegebruik per aardgasvrij strategie is het ruimtegebruik binnen de gemeentegrenzen meegenomen, dus het ruimtegebruik voor opwek van elektriciteit is hier buiten beschouwing gelaten. Het ruimtegebruik in de woning per m2 is hier gebruikt voor een eerlijke vergelijking. De resultaten (Figuur 18) laten zien dat lage temperatuur verwarmingssystemen 2.5-4 maal zoveel ruimte nodig hebben als middentemperatuurssystemen. Stadswarmte heeft, door de inzet van bronnen als geothermie, net wat meer ruimte nodig dan een buurtwarmtenet op 70˚C, maar voor een buurtwarmtenet is wel aanzienlijk meer ruimte nodig in de wijk zelf, wat een beperking kan zijn.
3,5 3,0
m2/WEQ
2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0
Stadsbreed MT warmtenet
Buurtwarmtenet 70 Buurtwarmtenet 20 Luchtwarmtepomp Bodemwarmtepomp
In de woning (m2)
In de wijk
Aan de rand van de stad
Figuur 13 Ruimtegebruik per aardgasvrij strategie binnen de gemeentegrenzen in m 2/WEQ.
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
40/66
5 Ondergronds ruimtegebruik 5.1
Aanleiding
Naast bovengronds ruimtegebruik is ook inpasbaarheid in de ondergrond van belang. Het Vesta MAIS hanteert gemiddelde kosten voor de aanleg, maar houd geen rekening met hogere kosten om een warmtenet in een straat aan te leggen als warmteleidingen bijvoorbeeld riolering of bomen kruisen. Daarom is een analyse gedaan van de inpasbaarheid van het warmtenet in verschillende Utrechtse buurten. Deze resultaten zijn vervolgens gebruikt om een inschatting te maken of in een buurt/wijk naar verwachting voldoende ruimte beschikbaar is om een collectief warmtealternatief te realiseren of dat hoge kosten gemaakt moeten worden om deze ruimte te creëren.
5.2
Analyse van beschikbare ruimte voor warmte-infrastructuur in de ondergrond
Om te bepalen wat de inpasbaarheid is voor het warmtenet in verschillende buurten, is een tracéanalyse voor een warmtenet (HT/MT en LT) uitgevoerd. Daarbij is voor iedere straat en ieder relevant verblijfsobject langs een straat de inpasbaarheid van het warmtenet beoordeeld. Alleen Poldergebied Overvecht, Haarrijn, Haarzuilens en omgeving en Rijnenburg zijn buiten beschouwing gelaten, dit zijn buurten met relatief weinig panden waar een collectieve warmteoplossing geen optie alteratie is. Ieder tracé krijgt een score: makkelijk (1), haalbaar maar kostenverhogend (2), moeilijk haalbaar (3), al aangesloten op het warmtenet/WKO/zonder gasaansluiting (4) of op niet mogelijk om score toe te kennen (0). Voor deze beoordeling zijn veel verschillende gegevens gebruikt; het nationaal wegenbestand, parken en plantsoenen, het bestaande warmtenet, KLIC-gegevens, rioleringsdata, afvalcontainers en boomlocaties met risicozones. Het tracé is vervolgens berekend met de ArcGIS-tools Distance Accumulation en Optimal Path as Line, waarbij het model probeert een tracé te vinden wat voldoende afstand houdt tot obstakels en zoveel mogelijk aan een voorkeursrichting van het warmtenet voldoet (parallel aan het riool). Als overlap met obstakels niet vermeden kan worden, wordt afhankelijk van het type object een score kostenverhogend of moeilijk toegekend.
Daarbij zijn afvalcontainers, asfalt, elektriciteitskabels, gasleidingen en waterleidingen kostenverhogend (score 2) en riolering, WKO bronnen en wortelzones rondom bomen score moeilijk (3). We nemen voor HT/MT warmtenet een tracébreedte van 1,8 meter aan. Daarnaast houden we 1 meter afstand van drinkwaterleidingen. In de kaart betekent dit een "buffer" van 0,9 meter + 1 meter tussen de (middel)lijn van het tracé en de lijn van de waterleiding (zie Figuur 14 voor een visualisatie van bufferafstanden). Voor riool dat nog niet gescheiden is, maar in de toekomst nog een aparte buis voor hemelwater krijgt is een ruimtereservering van 3 meter aangehouden (inclusief de buis die er nu ligt). Dit zorgt voor een buffer van 1,5 meter aan beide kanten. Het riool ligt meestal in het midden van de rijbaan. Uiteraard kan bij vervanging door een gescheiden stelsel geschoven worden in het ontwerp. De tool neemt die optie niet mee.
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
41/66
Figuur 14 Buffers om objecten: riool=paars, water=blauw, boomwortels=bruin, toekomstig warmtenet=geel
De hoogste score per buurt nemen we mee in de afweging voorkeursalternatief. Dit levert kaartjes op per buurt, waarvan in Figuur 15 en Figuur 16 voorbeelden zijn gegeven. In Oog in al is het overwegend (voor 70% van de verblijfsobjecten) haalbaar maar wel kostenverhogend om een warmtenet aan te leggen, dit komt vooral door de aanwezigheid van asfalt. In Vleuterweide Noord-Oost-Centrum is het voor ca 35% van de verblijfsobjecten moeilijk om een warmtenet in te passen, en voor ca 40% kostenverhogend.
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
42/66
Figuur 15 Voorbeeld tracéanalyse inpasbaarheid MT/HT warmtenet in de buurt Oog in Al, blauw is al aardgasvrij, groen is makkelijk, oranje kostenverhogend, rood moeilijk.
Figuur 16 Voorbeeld tracéanalyse inpasbaarheid MT/HT warmtenet in de buurt Vleuterweide Noord-Oost-Centrum. Blauw is al aardgasvrij, groen is makkelijk, oranje kostenverhogend, rood moeilijk.
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
43/66
IMPACT VAN WARMTEOPLOSSINGEN OP HET ENERGIESYSTEEM
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
44/66
6 Analyse netimpact van warmtepoplossingen 6.1
Aanleiding
Sinds het verschijnen van de TVW deel 1 en 2 is netcongestie een urgent probleem geworden. Daarom is een analyse gemaakt van de impact van de verschillende warmteoplossingen op het elektriciteitssysteem.
6.2
Impact van piekvraag voor warmte op piekvraag voor elektriciteit
In alle strategieën naar aardgasvrij wordt (een deel van) de warmtevraag geëlektrificeerd. De impact op deze elektriciteitsvraag op benodigde extra elektriciteitsproductiecapaciteit is bepaald voor Utrecht door: -
-
De elektriciteitsvraag per weq per strategie te bepalen met behulp van de COP’s voor de verschillende technieken zoals beschreven in Tabel 8 en kentallen voor geothermie uit (23,04 - Functioneel Ontwerp Vesta MAIS 5.0, p.140). Een gelijktijdigheidsfactor toe te passen op de elektriciteitsvraag voor de hogere netvlakken van 80%, wat overeenkomt met de veronderstellingen gehanteerd door CE Delft in hun studie van de impact van de warmtetransitie op het elektriciteitsnet.
In Tabel 13 geeft een overzicht van het berekende elektriciteitsvermogen dat nodig is om de piekwarmtevraag per aardgasvrij strategie te kunnen voorzien onder de veronderstelling dat de hele stad overgaat naar deze oplossing. De berekende vermogens zijn de vermogens die nodig zijn op een moment van grote warmtevraag (koude dag in de winter). Tabel 13 Indicatie van aantal benodigde vermogen voor de opwek van de piek in de elektriciteitsvraag per aardgasvrij strategie als de hele stad (in 2050) deze aardgasvrijstrategie zou volgen, voor 270.000 WEQ. Piek in elektriciteit in MW
Stadsbreed warmtenet
MT
Buurtwarmtenet 70˚C
Buurtwarmtenet 20 ˚C
Individueel WP lucht
Individueel WP bodem
Uitgangssituatie
35
280
190
375
200
Gevoeligheid – geen tapwater
30
255
170
340
180
Gevoeligheid – hogere COP’s
25
210
150
250
160
Gevoeligheid – lage gelijktijdigheid
20
175
120
240
125
Voor het warmtenet is logischerwijs minder opwek van elektriciteit nodig dan voor de andere strategieën, en de luchtwarmtepompen vragen de meeste elektriciteit. Omdat bij het buurtwarmtenet op 70˚C alle warmte nog wel moet worden opgewaardeerd naar het juiste temperatuurniveau en warmteverlies plaatsvindt in het net, is de elektriciteitsvraag voor deze aardgasvrijstrategie ook relatief hoog. Het verschil tussen een buurtwarmtenet op 20˚C (een ZLT net) en een bodemwarmtepomp is heel klein. Door slimme aansturing van luchtwarmtepompen en het toepassen van meer buffers in buurtwarmtenetten kan het benodigde vermogen omlaag worden gebracht. Hiervoor zijn verschillende analyses gedaan waarbij -
In de piek geen tapwater meer hoeft te worden gemaakt omdat dit wordt opgevangen door buffers, De COP voor alle verschillende installaties met 1 toeneemt,
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
45/66
-
De gelijktijdigheid voor ruimteverwarming 0.3 is in plaats van 0.5.
De gevoeligheidsanalyses met verschillende opties voor slimmere aansturing laten zien dat dit effect heeft op het piekvermogen en dat een besparing tot circa 38% aan vermogen kan worden gerealiseerd. Dit resulteert echter nog steeds in het beeld dat luchtwarmtepompen de grootste en warmtenetten de kleinste impact op het elektriciteitsnet hebben.
6.3
Totaalbeeld
Vanuit een efficiënte inzet van elektriciteit is het warmtenet de oplossing met de laagste impact op het elektriciteitsnet, gevolgd door aardgasvrij oplossingen op lage temperatuur (collectief of individueel), dan het buurtwarmtenet op 70˚C. Individuele luchtwarmtepompen hebben de meeste impact op extra piekvermogen. 1,6
Piek elektriciteitsgebruik (kW/weq)
1,4 1,2
1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Stadsbreed MT warmtenet
Buurtwarmtenet 70 Buurtwarmtenet 20 Luchtwarmtepomp Bodemwarmtepomp
Figuur 17 Piek elektriciteitsvraag per weq bij toepassing warmteoplossingen op de hele stad (Noot: exclusief benodigde verzwaring door toename zon-PV en EV)
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
46/66
KOELING
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
47/66
7 Toekomstige energievraag voor koeling in de gebouwde omgeving 7.1
Inleiding
De verwachting is dat de vraag naar het actief koelen van gebouwen in de toekomst zal toenemen onder invloed van: -
Klimaatverandering: De recent gepubliceerde klimaatscenario’s van het KNMI laten zien dat ten gevolge van klimaatverandering temperaturen gaan stijgen en de zomers warmer worden. Dit betekent dat hittegolven in de toekomst vaker voorkomen, heter worden en langer aanhouden (KNMI, 2023)4. Dit resulteert in situaties waarin temperaturen in woningen steeds vaker niveaus zullen bereiken die als oncomfortabel/ongezond worden ervaren en de verwachting is dat dit leidt tot een toenemende vraag naar de inzet van koelsystemen met als gevolg een toename in het elektriciteitsgebruik. Dit effect wordt nu al waargenomen bij hittegolven. In 2020 melde Essent dat tijdens een hittegolf het elektriciteitsgebruik 30% hoger lag dan normaal (Essent, 2020).
-
Vergrijzing. In Nederland neemt het aantal ouderen toe. Onderzoek laat zien dat ouderen minder goed tegen de hitte kunnen wat zal leiden tot een toenemende vraag naar koeling.
-
Gewenning: Gewenning aan de aanwezigheid van koeling in de auto, in de trein en op de werkplek leidt naar verwachting ook tot toename van koeling in woningen.
-
Verstedelijking: Toenemende verstedelijking leidt tot een toenemende vraag naar koeling omdat het effect van temperatuursverandering door klimaatverandering in de stad groter is dan op het platteland (urban heat island effect).
7.1.1
Beperkte beschikbaarheid van data over vraag naar koeling
In tegenstelling tot de vraag naar warmte voor gebouwen is kennis over de koudevraag veel beperkter en wordt deze (althans voor woningen) niet of zeer beperkt meegenomen in de scenario studies naar de toekomstige energievraag. In de Transitievisie Warmte deel 1 en 2 is koeling in gebouwen dan ook niet meegenomen. Vanwege de verwachte stijging van de vraag naar koeling willen we dit in het Warmteprogramma wel meenemen. De belangrijkste vragen in dit kader zijn: -
Hoe gaat de vraag naar koeling in Utrecht zich de komende jaren ontwikkelen bij woningen en utiliteitsgebouwen?
-
Wat zijn mogelijke opties om in deze koudevraag te voorzien?
-
Wat betekent dit voor de ontwikkeling van de toekomstige elektriciteitsvraag en de piek in elektriciteitsvraag?
-
Wat betekent de toenemende vraag naar koeling voor de keuzes die nu worden gemaakt in het kader van de verduurzaming van de warmtevoorziening? (Collectieve systemen met (zeer) lage temperatuur warmtenetten of individuele systemen met bodemlussen kunnen directe koeling leveren en zijn daarmee mogelijk gunstiger dan warmte-oplossingen met een hogere temperatuur waarbij collectieve levering van koeling mogelijk is).
7.1.2
Aanpak: eerste inschatting impact van toenemende koelvraag op het elektriciteitsgebruik
De aanpak is erop gericht om te komen tot een eerste schatting van de te verwachten groei in de elektriciteitsvraag en pieken in elektriciteitsgebruik ten gevolge van de toenemende vraag naar koeling. Deze
4 Op basis van de KNMI-klimaatscenario’s uit 2014 is berekend dat ten opzichte van 2020 het aantal graaddagen
afneemt met 9% tot 21% en het aantal koeldagen4 toeneemt met 33% tot 107%.
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
48/66
eerste schatting vormt startpunt om met stakeholders binnen en buiten de gemeente de impact van deze groei te bespreken, de uitgangspunten voor de berekeningen tegen het licht te houden.
7.2 7.2.1
Beschikbare kennis/info over koudevraag van gebouwen en koeltechnieken Componenten die de koudevraag beïnvloeden
Figuur 18 geeft een schematisch overzicht van de componenten die bepalend zijn voor de toekomstige koudevraag. Met de koudevraag wordt de functionele/latente vraag naar koeling bedoeld. Deze vraag ontstaat op het moment dat de temperatuur in huis boven een gewenste temperatuur uit komt. Deze temperatuur is afhankelijk van de voorkeuren van de bewoner(s) en kan variëren bij verschillende activiteiten (slapen, werken, koken, etc.). Hoe snel en in hoeverre de woning opwarmt is afhankelijk van gebouwkenmerken (bijvoorbeeld isolatieniveau, raamoppervlak, aanwezigheid van zonwering), gedrag (zoals gebruik van zonwering en ventilatie) en het klimaat. In hoeverre een functionele vraag naar koeling leidt tot extra energievraag is afhankelijk van aanwezigheid van koelsystemen en de efficiency van koelsystemen (TNO, 2021) (TNO, Deltares, 2022).
Figuur 18 Componenten die de energievraag naar koeling beïnvloeden en impact van deze stijgende vraag naar koeling (TNO, Deltares, 2022).
7.2.2
Latente/functionele koudevraag (koelbehoefte)
In de UMGO (uniforme maatlat gebouwde omgeving) zijn kentallen opgenomen voor koudevraag voor verschillende type woningen en utiliteitsgebouwen. Deze zijn bepaald met behulp van een vereenvoudigde methode voor de berekening van de koudebehoefte in bestaande gebouwen (zowel woningen als utiliteitsgebouwen). Voor deze methode is met behulp van machine learning en een dataset met meer dan 2000 gedetailleerde gebouwberekeningen op basis van de NTA8800, een regressiemodel afgeleid. Met behulp van dit regressiemodel kan op basis van een beperkt aantal fysische parameters de koudevraag worden bekend voor verschillende type woningen en utiliteitsgebouwen. Deze benadering is gehanteerd voor het bepalen van functionele/latente vraag naar koeling voor de RVO voorbeeldwoningen die vervolgens zijn “vertaald” naar de woningvoorraad in Utrecht. Over het effect van verbeterde isolatie op de koelvraag zijn onderzoeken niet eensluidend. Verbetering van de isolatiegraad en luchtdichtheid van gebouwen leidt ertoe dat warmte beter buiten wordt gehouden en heeft dus een positief effect op de vraag naar koeling. Echter als deze gebouwen eenmaal zijn opgewarmd koelen ze maar langzaam af en kan deze extra isolatie leiden tot een hogere koelvraag. Dit wordt het anti-isolatie-effect genoemd. Onderzoeken tonen aan dat na een bepaald koeling-setpoint de isolatie
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
49/66
leidt tot een hogere koudevraag (gemeten over een jaar). Ze noemden dit punt “Point of Thermal Inflexion” en het is het setpoint waarop het effect van isolatie op de koudevraag omkeert en isolatie leidt tot een toename van de koudevraag. 7.2.3
Aanwezigheid en gebruik van actieve koelsystemen (elektriciteitsvraag)
Het bezit en gebruik van vaste en mobiele airco’s wordt niet systematisch gemonitord. Op basis van verschillende vragenlijsten is geschat dat in 2021 in Nederland 16%-20% van de huishoudens een airco heeft, waarvan 55%-70% een mobiele airco. Nadere analyse van factoren die invloed hebben op de waarschijnlijkheid van het bezit van een koelsysteem zijn opgenomen in Tabel 14. Dit laat zien dat toepassing van koelsystemen in grote steden lager is dan in de rest van het land en dat toepassing in appartementencomplexen lager is dan in grondgebonden woningen (TNO, 2021). Tabel 14: Factoren die de waarschijnlijkheid van de aanwezigheid van een koelsysteem beïnvloeden. Bron (TNO, 2021). Koel-
Mobiele
Vaste
Bodem
systeem
airco
airco
warmte
Anders
pomp Inkomen
Locatie
Woningtype
7.2.4
< €15.000
5,7%
4,4%
0,9%
0,5%
0,0%
€15.000 -€30.000
15,3%
10,3%
4,1%
0,5%
0,5%
€30.000 - €60.000
16,2%
9,1%
6,5%
0,6%
0,0%
> €60.000
30,4%
12,6%
13,9% 3,0%
0,9%
Amsterdam Den Haag Rotterdam
9,5%
7,0%
1,8%
0,5%
0,1%
Noord-Holland Zuid-Holland Utrecht
14,4%
6,7%
5,8%
1,2%
0,6%
Friesland Groningen Drenthe
24,1%
17,2%
6,9%
0,0%
0,0%
Overijssel Gelderland Flevoland
16,3%
7,5%
7,5%
1,3%
0,0%
Limburg Noord-Brabant Zeeland
23,9%
10,0%
12,9% 1,0%
0,0%
Rijtjeshuis (tussenwoning)
12,4%
6,2%
5,5%
0,5%
0,2%
Rijtjeshuis (hoekwoning)
17,3%
7,2%
8,7%
1,4%
0,0%
Twee-onder- één kap
32,8%
12,9%
17,4% 1,9%
0,7%
Vrijstaande woning
27,4%
8,9%
13,7% 3,2%
1,6%
Appartement
14,5%
11,3%
2,4%
0,0%
0,9%
Efficiency en energiegebruik van koelsystemen (elektriciteitsvraag)
In TNO (2021) is een overzicht opgenomen van kentallen die zijn gevonden in verschillende bronnen over het vermogen en het aantal vollasturen per jaar dat airco’s worden gebruik en het daaruit resulterend elektriciteitsgebruik (zie Tabel 15).
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
50/66
Tabel 15: Veronderstellingen in verschillende onderzoeken naar het energiegebruik van airconditioners (kWh/jaar). Bron (TNO, 2021). Vaste airco EVA (o.b.v. VHK en Ecodesign) SAWEC (o.b.v. VHK en CBS)
Mobiele airco
Airco (ongedefinieerd)
64 (vermogen 0,35 kWe, 184 vollasturen) 608 (vermogen 1,9 kWe, 320 vollast-uren)
W/E: gemiddeld uit literatuur
400
W/E: EPG nieuwbouw
150
berekening
Consumentenbond
7.2.5
234 (vermogen 0,75 kWe, 175 vollast-uren)
Maatregelen: Effect van (passieve) gebouwmaatregelen op latente/functionele koudevraag
De volgende passieve gebouwmaatregelen hebben invloed op de latente/functionele koelvraag: - Spuiventilatie is het tijdelijk afvoeren van warme lucht door ramen en deuren tegenover elkaar te openen. Op deze manier kan de geaccumuleerde warmtewinst van de dag weer afgevoerd worden. Voorwaarde voor deze maatregel is dat de binnentemperatuur hoger is dan de buitentemperatuur. Dit is vaak het geval in de avond, nacht en vroege ochtend bij warme zomernachten. -
Buitenzonwering of zonwerend glas TNO et al (2014) concludeert dat toepassen van beweegbare buitenzonwering en het extra ventileren van de woning als de buitentemperatuur lager is dan de binnentemperatuur heeft het meeste effect en kan ook opwarming in moderne, goed geïsoleerde woningen bijna volledig voorkomen. De algemene bevindingen zijn generiek te noemen, alhoewel de absolute effecten af zullen hangen van het gebouwtype, de omgeving, het gebruiksgedrag etc.
Figuur 19: Totaal aantal jaarlijkse overschrijdingsuren in de rijwoning voor de basissituatie en voor de verschillende adaptatiemaatregelen (links) Rijwoning uit de jaren 70 (lage thermische weerstand). (rechts) Rijwoning met thermische isolatie volgens Bouwbesluit 2012 (hoge thermische weerstand), waarbij ■ staat voor het gemiddelde aantal, ● voor het minimum aantal, en ♦ voor het maximum aantal overschrijdingsuren voor de vier doorgerekende oriëntaties (noord, oost, zuid, west) (gebaseerd op van Hooff et al., 2014) (KWR et al, 2014).
(HvA et al, 2021) heeft een uitgebreide literatuurstudie gedaan waarin kennis is verzameld over o.a. het effect van gebouwmaatregelen op temperatuuroverschrijdingen in woningen (zie Tabel 16). In deze tabel zijn de maatregelen gerangschikt naar gemiddelde omvang van het effect (rode kolom) dat deze hebben op vermindering van het aantal uren dat bepaald temperatuurniveau wordt overschreden. Deze tabel laat ook zien dat voor bestaande gebouwen ventileren en zonwering een groot effect heeft op het verminderen van temperatuuroverschrijding. Dit wordt verder geïllustreerd in Tabel 17 waar de resultaten zijn weergegeven van een simulatie van deze maatregelen voor een portiekwoning.
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
51/66
Tabel 16: Gemiddelde van alle verminderingen in gewogen temperatuur overschrijdingen (in de meeste gevallen GTOuren) die worden gerapporteerd in de literatuur voor verschillende maatregelen/gebouwkenmerken per type woning. Bron (HvA et al, 2021).
Tabel 17: Resultaten van simulatiestudie met zonwering en doorluchten voor verschillende type woningen. Bron (HvA et al, 2024).
Koeling in Vesta Mais In het huidige Vesta MAIS Model zijn kentallen opgenomen voor de functionele vraag naar koude voor zowel woningen als verschillende type utiliteiten. Het Vesta MAIS model biedt de mogelijkheid door middel van klimaatscenario’s rekening te houden met toenemende vraag naar koude (en afnemende vraag naar ruimteverwarming) bij stijgende temperaturen (zie rapport op PBL site pagina 43). De koudevraag neemt daarbij toe met 3,66% wanneer de vraag naar ruimteverwarming met 1% afneemt. Voor 2030 geven de 4 klimaatscenario’s een toename van de koudevraag van 19%. (Noot: dit is nog gebaseerd op de klimaatscenario’s van het KNMI uit 2014). Het aandeel van de elektriciteitsvraag in de utiliteitssector voor koeling is berekend door gegevens over het energiegebruik voor koelinstallaties in de dienstensector (ruimte + proceskoeling) te combineren met gegevens over elektriciteitsgebruik per m2 voor verschillende type utiliteiten en is gebaseerd op onderzoeken uit 2016 en 2019 (zie rapport op PBL site pagina 49).
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
52/66
De functionele koudevraag in woningen is gebaseerd op onderzoek van W/E adviseurs uit 2018, waarin is aangenomen dat de temperatuur in 2050 stijgt met 1,4 tot 3,3˚C ten opzichte van het huidige niveau, het aantal zomerse dagen toeneemt van 21 dagen tot 35 dagen en de koelbehoefte daardoor stijgt. Dit resulteert in toename van huidige functionele vraag naar koeling in nieuwbouwwoningen van 3,6 kWh/m2 (niveau van woningen die aan de BENG norm voldoen) naar 5 à 10 kWh/m2 in 2050 (afhankelijk van het gekozen klimaatscenario voor 2050) (zie rapport op PBL site pagina 49). Deze waarde is in Vesta MAIS aangenomen voor alle woningen ongeacht het schillabel, type woning of locatie. Een groot gedeelte van de koudevraag bij woningen wordt op dit moment binnen het Vesta MAIS model beschouwd als een latente vraag waarin niet wordt voorzien door de inzet van koelsystemen.
7.3
Analyse: inschatting impact van vraag naar koeling op de elektriciteitsvraag
7.3.1
Inleiding
Naar aanleiding van de inventarisatie van beschikbare bronnen is ervoor gekozen om gebruik te maken van de kentallen voor latente/functionele koude vraag berekend met de vereenvoudigde benadering uit de UMGO ter vervanging van de kentallen nu opgenomen in het Vesta MAIS model. Vervolgens is voor verschillende scenario’s het resulterend elektriciteitsgebruik berekend, waarbij deze scenario’s verschillen in gehanteerde veronderstellingen over investeringen in gebouwmaatregelen en actieve koeling. 7.3.2
Stap 1: Het berekenen van de latente/functionele koudevraag
De eerste stap is het berekenen van de huidige en verwachtte functionele/latente koudevraag. De functionele/latente vraag naar koeling ontstaat op het moment dat de temperatuur in een gebouw boven een gewenste temperatuur uit komt. De functionele/latente koudevraag is de hoeveelheid energie die nodig is om de temperatuur in een gebouw niet boven een bepaalde temperatuur (setpoint) te laten stijgen. In de NTA8800 is dit setpoint vastgesteld op 24 graden. Voor het berekenen van de latente/functionele koudevraag is gebruik gemaakt van de vereenvoudigde methode voor de berekening van de koudebehoefte in bestaande gebouwen die wordt gehanteerd in de uniforme maatlat, waarbij op basis van een aantal fysische parameters de latente koude vraag gehanteerd kan worden. De formule luidt als volgt: Q = snijpunt + c1 * Ag^n1 + c2 * (Als_Ag)^n2 + c3 * Ugem^n3 + c4 * (Araam_Ag)^n4 Waarin: -
Q = koudevraag in kWh/m2
-
Constanten per gebruiksfunctie en type ventilatiesysteem: Snijpunt, c1, c2, c3, c4, n1, n2, n3, n4 gegeven
-
Gebouwkenmerken: o
Ag = Gebruiksoppervlak in m2
o
Als_Ag = Verliesoppervlak / gebruiksoppervlak (m2/m2)
o
Ugem = Gemiddelde isolatiegraad (W/m2.K)
o
Araam_Ag = Raamoppervlak/gebruiksoppervlak (m2/m2)
-
Kentallen voor gebouwkenmerken voor woningen zijn overgenomen uit de publicatie RVO met voorbeeldwoningen (Databestand RVO, 2022) en data uit dit bestand zijn gebruikt om Ugem te berekenen voor verschillende type en jaargangen van woningen. Voor de berekening van de huidige latente koelvraag van woningen is het niveau “huidig o.b.v. WoOn 2018” gebruikt en voor 2050 het isolatieniveau dat hoort bij een aardgasvrije oplossing.
-
Voor utiliteitsgebouwen is gebruik gemaakt van de gedefinieerde referentiegebouwen gebruikt i.h.k.v. BENG berekeningen (DGMR, 2017). Voor deze gebouwen is alleen de Ugem bij isolatie benodigd
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
53/66
voor het behalen van de BENG norm beschikbaar. Voor utiliteit is het daarom (op dit moment) door gebrek aan gegevens niet mogelijk de huidige latente koelvraag te berekenen. Met deze input kan vervolgens voor alle voorbeeldgebouwen de functionele/latente koudevraag worden berekend per type ventilatiesysteem in kWh/m2 bij Ugem huidig gebruik (allen voor woningen) en bij Ugem na isolatie (voor woningen en utiliteitsgebouwen). Vervolgens zijn deze resultaten gebruikt om een functionele/latente koudevraag per m2 voor 2022 en 2050 voor de verschillende gebouwcategorieën in Vesta MAIS te bepalen. Hierbij is: -
-
-
Voor woningen: o
Vesta MAIS indeling per type en bouwjaar gekoppeld aan type en bouwjaar indeling zoals gebruik in de publicatie RVO voorbeeld woningen.
o
Voor type ventilatiesystemen in 2022 het huidige systeem per type woning uit de publicatie RVO voorbeeld woningen en voor 2050 het systeem dat hoort bij besparingspakket 3 gebruikt (mechanische ventilatie).
Voor utiliteitsgebouwen; o
Voor utiliteiten is latentie/functionele koelvraag berekend voor voorbeeldutiliteitsgebouwen per functie onderscheiden naar omvang (S, M, L, XL). Omdat deze informatie niet voor handen is in het Vesta MAIS model is daar gerekend met de gemiddelde latente/functionele koelvraag per m2 voor S, M, L en XL gebouwen.
o
Wat betreft het type ventilatie systeem is verondersteld dat in 2050 in alle gebouwen balansventilatie wordt toegepast.
Resultaat: o
7.3.3
Latente/functionele koudevraag per buurt voor woningen in 2022 en 2050 en voor utiliteit in 2050 waarbij het klimaateffect is meegenomen.
Stap 2: Het berekenen van de energiebehoefte voor koeling
Slechts een deel van de latente koudevraag wordt daadwerkelijk ingevuld d.m.v. een koeloplossing (Airco, compressiekoelmachine of collectieve koeloplossing) die dus leidt tot een daadwerkelijke elektriciteitsvraag. Voor de berekening van de huidige en toekomstige koudevraag zijn veronderstellingen gemaakt over: -
Aandeel van woningen die gebruik maken van actieve koeling.
-
Aandeel gebouwen dat de koelvraag beperkt door investeringen in zonwering en tijdige toepassing van spuiventilatie.
-
Efficiency (COP) van het koelsysteem dat wordt gebruikt voor de actieve koeling.
Tabel 18 geeft een overzicht van de gehanteerde veronderstellingen voor berekening van de elektriciteitsvraag voor koeling in woningen. Tabel 18: Veronderstellingen gehanteerd voor berekeningen elektriciteitsvraag voor koeling in woningen 2022
2050 Scenario 1
2050 Scenario 2
2050 Scenario 3
Aandeel woningen met actieve koeling5
9.5%
24%
48%
100%
Aandeel woningen met zonwering en toepassing spuiventilatie
5%
25%
50%
0%
Reductie koudevraag door juiste en tijdige toepassing van spuiventilatie en gebruik van zonwering1)
80%
80%
80%
80%
5 In recent onderzoek van TNO met prognose van penetratie van aandeel huishoudens dat gebruik maakt van een
airco in 2030 in heel Nederlands is verondersteld dat tussen dus 31% en 56% gebruik maakt van een airco (TNO, 2024)
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
54/66
COP koelinstallatie 1)
2022
2050 Scenario 1
2050 Scenario 2
2050 Scenario 3
3
3
6
3
Veronderstelling gebaseerd op onderzoeken naar gecombineerd effect van zonwering en spuiventilatie die reductiepercentrage vinden tussen de 60% en 100% (Gemeente Rotterdam)
Noten - Huidige penetratiegraad van koeling: 9.5 % van de woningen in Utrecht heeft op dit moment een koelinstallatie (zie Tabel 14, veronderstelling waarschijnlijkheid in Utrecht vergelijkbaar met andere grote steden).1) -
In scenario 1 is verondersteld dat relatief weinig geïnvesteerd wordt in zowel passieve gebouw- en gedragsmaatregelen (zonwering & spuiventilatie) als in actieve koeling. Vraag naar actieve koeling groeit mee met de toename van de latente koelvraag. Dit betekent dat mensen in het scenario accepteren dat het in meerdere periodes onaangenaam warm kan worden in de woning.
-
In scenario 2 is verondersteld dat meer wordt geïnvesteerd in zowel passieve gebouw- en gedragsmaatregelen (zonwering & spuiventilatie) als in actieve koeling en dat gebruik van actieve koeling harder groeit dat de toename van de latente koelvraag. Dit betekent dat mensen in dit scenario bereid zijn meer te investeren voor een comfortabele binnentemperatuur in de zomer.
-
In scenario 3 is verondersteld dat niemand passieve gebouwmaatregelen treft en iedereen de gehele latente/functionele koelvraag actief gaat koelen.
-
Voor de berekeningen is verondersteld dat koeling wordt geleverd door een airco met een COP van 3 (Bron: Default waarde uit NTA 8800, tabel P.9 pagina 983). In het hoge scenario is verondersteld dat gemiddeld een hogere COP wordt gerealiseerd door inzet van bodemenergiesystemen en WKO’s.
Tabel 19: Veronderstellingen gehanteerd voor berekeningen elektriciteitsvraag voor koeling in utiliteitsgebouwen 2050 Scenario 1
2050 Scenario 2
2050 Scenario 3
Aandeel utiliteit met actieve koeling
100%
100%
100%
Aandeel utiliteit met zonwering
50%
100%
0%
Reductie koudevraag door toepassing spuiventilatie &zonwering
80%
80%
80%
Aandeel passieve koeling d.m.v. WKO
25%
50%
0%
COP koelinstallatie
3
3
3
COP passieve koeling
18
18
18
Noten - Voor de utiliteitsgebouwen is verondersteld dat alle gebouwen gebruik maken van actieve koeling en dat t.o.v. woningen meer geïnvesteerd wordt in zonwering. -
In scenario 1 is verondersteld dat 50% van gebouwen zonwering toepassen en dat 25% van de gebouwen gebruik maakt van passieve koeling m.b.v. een WKO bron en de overige 75% een airco inzet voor actieve koeling.
-
In scenario 2 is verondersteld dat alle gebouwen gebruik maken van zonwering en ventilatie en 50% van de gebouwen gebruik maakt van passieve koeling m.b.v. een WKO bron en de andere 50% een airco inzet voor actieve koeling.
-
In scenario 3 is verondersteld dat geen enkel gebouw zonwering heeft en iedereen de gehele latente/functionele koelvraag actief gaat koelen.
-
Voor de berekeningen is verondersteld dat koeling wordt geleverd door een airco met een COP van 3 (Bron: Default waarde uit NTA 8800, tabel P.9 pagina 983) en COP voor passieve koeling van 18 (Bron: Ondergrens Default waarde uit NTA 8800, tabel P.9 pagina 983).
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
55/66
7.4
Resultaten
Tabel 20 toont de resulterende latente koude vraag (kWh/jaar) voor woningen en utiliteit en ter vergelijking de latente warmtevraag. De tabel laat zien dat latente koude vraag bijna verdrievoudigd richting 2050. De resultaten laten ook zien dat in 2050 de warmtevraag nog altijd een factor 7 hoger is dan de koudevraag. Tabel 20: Resulterende latente koude vraag (mln kWh/jaar) voor woningen en utiliteit en ter vergelijking de latente warmtevraag. 2022
2050
Latente koudevraag woningen
53,5
134
Latente warmtevraag woningen
1314
1089
Latente koudevraag utiliteiten
43
129
Latente warmtevraag utiliteiten
887
709
Totaal latente koudevraag
96,55
263
Totaal latente warmtevraag
2201
1798
Latente koudevraag/Latente warmtevraag
15%
Noten: -
-
De gebouwberekeningen met de NTA8800 zijn uitgevoerd met het NEN5060 klimaatjaar. Deze omvat een tijdreeks met uurwaarden van de benodigde meteorologische variabelen: temperatuur, straling, wind, vochtigheid en luchtdruk. Dit klimaatjaar is geconstrueerd met historische gegevens. Daarmee zijn alle analyses en berekeningen gebaseerd op het weer en klimaat van het verleden. Omdat het klimaat verandert is de huidige norm niet geschikt voor het maken van beleid voor de toekomst. Het KNMI heeft een nieuwe berekening gemaakt van de impact van haar nieuwe klimaatscenario’s op de warmte en koudevraag voor de gebouwde omgeving en deze vergeleken met het klimaatjaar uit de NEN5060 (KNMI, 2024). Zij concluderen op basis van vergelijking tussen NEN5060 en de nieuwe KNMI reeksen dat gebruik van nieuwe reeksen leidt tot hogere opwarming in woningen door hogere gemiddelde temperaturen en hogere globale straling en zonneschijnduur. Dit betekent dat de berekende latente koelvraag voor koeling in onze berekeningen waarschijnlijk is onderschat. Het is echter niet mogelijk dit verder te kwantificeren.
De stijging van het elektriciteitsgebruik voor koeling minder dan 20% is onder de veronderstelling dat passieve gebouwmaatregelen (spuiventilatie en buitenzonwering) worden toegepast. Tabel 21 toont de resultaten van de doorrekening van de verschillende scenario’s voor koeling voor woningen en utiliteitsgebouwen. De berekeningen laten zien dat: -
De elektriciteitsvraag voor koeling voor woningen ten gevolge van klimaatverandering sterk toeneemt tot 2050 (Noot: Voor de utiliteit zijn geen berekeningen beschikbaar over elektriciteitsgebruik voor koeling in 2022).
-
Aandeel van de elektriciteitsvraag voor koeling op jaarbasis relatief beperkt blijft, maar tijdens de zomerse dagen deze wel tot een (significante) stijging in elektriciteitsvraag kan leiden. Vooral als de airco's worden aangezet 's avonds, als er minder lokale elektriciteit uit zon wordt opgewekt, kan dit een probleem vormen. De stijging van het elektriciteitsgebruik voor koeling minder dan 20% is onder de veronderstelling dat passieve gebouwmaatregelen (spuiventilatie en buitenzonwering) worden toegepast.
-
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
56/66
Tabel 21: Elektriciteitsvraag voor koeling voor woningen en utiliteitsgebouwen voor verschillende scenario’s en ter vergelijking elektriciteitsvraag in 2022 voor woningen en utiliteitsgebouwen Referentie 2022
2050 Scenario 1
2050 Scenario 2
2050 Scenario 3
Woningen Elektriciteitsverbruik voor koeling (mln kWh/jaar)
1.63
8.53
6.40
44.73
Aandeel in jaarlijks verbruik 2022 (%)
0.4%
2.2%
1.6%
11.5%
18%
13%
92%
Toename elektriciteitsverbruik zomerse dagen1) (%) Elektriciteitsverbruik2) (mln kWh/jaar)
390 Utiliteit
Elektriciteitsverbruik voor koeling (mln kWh/jaar)
20.41
5.01
42.96
Aandeel in jaarlijks verbruik 2022 (%)
2.5%
0.6%
5.3%
Toename elektriciteitsverbruik zomerse dagen (%)
20%
5%
43%
Elektriciteitsverbruik (mln kWh/jaar)
806 TOTAAL
Elektriciteitsverbruik voor koeling (mln kWh/jaar)
28.94
11.41
87.69
Aandeel in jaarlijks verbruik 2022 (%)
2.4%
1.0%
7.3%
Toename elektriciteitsverbruik zomerse dagen (%)
19%
8%
59%
Elektriciteitsverbruik (mln kWh/jaar)
1.196
1) Bron: KNMI klimaatscenario’s (2023) Verdeling van het jaarlijkse elektriciteitsgebruik over de verwachte 45 zomerse dagen. Dit is het gemiddelde van het aantal zomerse dagen in 2050 voor het hoge (52 dagen boven de 25 graden) en het lage scenario (39 dagen) voor de Bilt. 2) Bron: Klimaatmonitor.
7.5 -
-
Conclusies De koelvraag stijgt, en wordt een groter aandachtpunt in de toekomst. Zonder verdere maatregelen zal de temperatuur in woningen en gebouwen steeds vaker stijgen naar een niveaus waarop dit als oncomfortabel wordt ervaren. Door toepassing van gebouwmaatregelen en gedragsveranderingen is het echter mogelijk om de temperatuur in gebouwen significant te verlagen en daarmee te voorkomen dat actieve koeling moet worden ingezet. De warmtevraag blijft in 2050 de dominante energievraag in de gebouwde omgeving en is circa 7 keer zo hoog als de latente koudevraag in 2050. Afhankelijk van het scenario kan de elektriciteitsvraag op zomerse dagen worden beperkt (8%) of behoorlijk (16-59%) stijgen. Dit hangt niet zozeer af van de exacte koudevraag, maar vooral van hoe hier mee om wordt gegaan. Het nemen van gebouwmaatregelen en toepassing van meer passieve koeling (bodemwarmtepompen of WKO) zorgt voor een veel lagere toename in de elektriciteitsvraag dan de toepassing van airco’s.
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
57/66
7.6
Warmteoplossingen en mogelijkheden voor koeling
Sommige warmteoplossingen bieden naast het leveren van warmte ook de mogelijkheid voor levering van koeling, terwijl andere oplossingen alleen warmte kunnen leveren en bij behoefte aan actieve koeling geinvesteerd moet worden in een airco (zie Tabel 22). Tabel 22: Overzichtstabel koelmogelijkheden warmteoplossingen Warmteoplossing
Koelmogelijkheid techniek
MT stadsbreed warmtenet
Niet: aparte koelvoorziening nodig.
MT buurtwarmtenet Zeer Lage temperatuur buurtwarmtenet
(ZLT)
Altijd: passieve koeling via topkoeling. Het koelen van de gebouwen draagt ook meteen bij aan het opslaan van warmte voor de winter waardoor minder andere warmtebronnen nodig zijn.
Luchtwarmtepomp
Vaak: actieve koeling afhankelijk van warmtepompmodel.
Bodemwarmtepomp
Altijd: passieve koeling via topkoeling. Koeling is in feite noodzakelijk om de warmteopslag (bodemlus) weer op te laden voor de winter.
Daar waar een MT-warmtenet de voorkeursoptie is, is het belangrijk om in te zetten op gedragsaanpassingen en investering in zonwering, omdat hiermee de inzet van airco’s kan worden verlaagd. De eenmalige investeringen voor buitenzonwering variëren volgens kostenkentallen van RVO (2023) tussen de 2.000 euro (voor kleine hoogbouw woningen handmatige bediening) en 6.000 euro (voor grotere woningen en met automatische aandrijving). Bij een technische levensduur van 15 jaar en een maatschappelijke discontovoet van 2.5% komt dit overeen met jaarlijkse nationale kosten tussen de 160 en 480 euro. Dit betekent voor een woning waarbij een MT-warmtevoorziening de voorkeursoplossing is een gemiddelde kostenverhoging van tussen de 4% en 11%. Een split airco met één binnenunit kost zo’n € 1800 - 3500. Een extra binnenunit kost zo’n € 1500 - € 2000. Een monoblock airco kost zo’n € 1500 – 3000 (Vereniging eigen huis, 2024). Milieucentraal heeft een inschatting gemaakt van de energiekosten voor een airco uitgaande van de huidige gemiddelde elektriciteitsprijzen voor consumenten en komt voor een Multi split-airco (2 of meer kamers) op jaarlijkse kosten van 45 euro en voor een mobiele airco op 27 euro per jaar (Milieucentraal, 2024). Bij een technische levensduur van 10 jaar en een maatschappelijke discontovoet van 2.5% kom dit overeen met jaarlijkse nationale kosten tussen de 140 en 290 euro.
In de analyseresultaten zou dit met name betekenen dat de collectieve MT opties en individuele opties nog dichter bij elkaar komen te liggen. Voor de buurten waar op basis van nationale kosten een individuele optie (alternatief 4&5) het voorkeursalternatief is, wordt dit resultaat alleen verder versterkt als bij alternatief 1 & 2. Binnen de collectieve opties (1,2 & 3), komt het ZLT-net wat dichterbij de andere collectieve opties te liggen, maar het wordt niet 20% goedkoper. Het ZLTnet is van de collectieve opties namelijk de duurste optie.
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
58/66
BESLISBOOM
Bijlage bij de Beleidsnota Warmte en het Warmteprogramma
59/66
8 Beslisregels om te komen tot een voorkeursalternatief per buurt (WAT-kaart) 8.1
Inleiding
Dit hoofdstuk beschrijft de beslisregels op basis waarvan een voorkeursalternatief voor een warmteoplossing per buurt wordt bepaald (de WAT kaart). De volgende criteria voor het selecteren van een warmteoplossing per buurt zijn gehanteerd; de oplossing is: -
8.2
Volledig CO2 vrij in 2050 (duurzaamheid) Heeft laagste nationale kosten (betaalbaarheid) Ruimtelijk inpasbaar (betaalbaarheid) Netbewust (betrouwbaarheid) Heeft geen negatieve effecten op de leefomgeving (duurzaamheid)
Onderbouwing van de beslisregels
Figuur 20 geeft een overzicht van de beslisboom die wordt gehanteerd om voor iedere buurt te komen tot een voorkeursoplossing voor de toekomstige duurzame warmtevoorziening. Er zijn altijd uitzonderingen mogelijk in een buurt, bijvoorbeeld omdat het voorkeursalternatief bij een klein gedeelte van de panden (ruimte)technisch of financieel niet haalbaar is of dat er koppelkansen zijn met een andere buurt. Deze uitzonderingen worden bij het opstellen van de wijkuitvoeringsprogramma’s in kaart gebracht. Voor koeling geldt ook dat dit in de wijkuitvoeringsprogramma’s explicieter wordt meegenomen, dit wordt verder beschreven in de beleidsnota. Na het doorlopen van de beslisboom wordt nog gekeken of milieueffecten nog aanleiding geven tot een andere keuze voor een voorkeursalternatief. Dit kan ook een nuancering zijn binnen het voorkeursalternatief, of een beschrijving van mitigerende maatregelen. Hiervoor wordt de informatie uit het planMER voor de beleidsnota warmte gebruikt (Antea, 2025). Toelichting op de beslisboom: -
-
-
Als eerste stap wordt gekeken of de buurt een bedrijventerrein is of niet. Voor bedrijventerreinen is de voorkeursoplossing een collectieve of individuele-LT oplossing. Uit onderzoek door CE delft in het kader van de TVW deel 1 kwam geen robuuste voorkeursoplossing naar voren voor bedrijventerreinen op basis van laagste maatschappelijke kosten (CE, 2021). Echter, elektrificatie ofwel via individuele bron (bijvoorbeeld een warmtepomp) of collectieve bron (bijvoorbeeld een collectieve WKO) is het meest kansrijk/logisch, o.a. omdat 1) de verwachte warmtevraag op bedrijventerreinen vooral uit laagen middentemperatuur bestaat en 2) meer behoefte is aan koeling dan bij woningen wat inzet van WKO aantrekkelijk maakt en 3) de lage dichtheid van gebouwen op een bedrijventerrein waardoor MT/HT warmtenetten in verhouding duur zijn om aan te leggen. Vervolgens wordt gekeken hoeveel panden in een buurt nog aardgasvrij gemaakt moeten worden. Als minder dan 100 panden nog aardgas gebruiken voor warm tapwater en ruimteverwarming is de veronderstelling dat deze panden meegaan in de dominante warmteoplossing voor een buurt (veelal een warmtenet en voor een beperkt aantal buurten all-electric).