Agendabundel

Onderzoek Verduurzaming Angerlo

Qirion Auteur(s): Rogier Berndsen / Ben Tubben

Colofon Versie: Datum:

V1.0 concept 19-11-2020

Contact persoon: Auteur(s): e-mail: Telefoon nummer:

Rogier Berndsen Rogier Berndsen / Ben Tubben rogier.berndsen @qirion.nl +31 6 11776983

Qirion Wij zijn expert in het ontwikkelen, realiseren en onderhouden van veranderende energienetten.

Qirion Bezoekadres Dijkgraaf 4, 6921 RL Duiven Telefoon: (088) 191 00 00 www.qirion.nl info@qirion.nl Postadres Locatiecode 2NA8120 Postbus 50, 6920 AB Duiven

© 2020, Qirion, Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, in enige vorm of enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Qirion.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

|2

Inhoudsopgave 1. Concretiseren energieoplossing Angerlo....................................................................................... 5 1.1 Aanleiding ........................................................................................................................................ 5 1.2 Concrete vraag ................................................................................................................................. 5 1.3 Betrokkenen .................................................................................................................................... 5

2. Plan van aanpak ...................................................................................................................................... 6 2.1 Producten ........................................................................................................................................ 6

3. Nota van uitgangspunten ................................................................................................................... 7 4. Bouwstenen ............................................................................................................................................. 9 4.1 Bruto lijst bouwstenen ..................................................................................................................... 9 4.1.1 Individueel ........................................................................................................................ 9 4.1.2 Collectief ........................................................................................................................... 9 4.2 Bouwsteenanalyse en keuze............................................................................................................10

5. Plangebied en kansen.........................................................................................................................12 5.1 Gebied ............................................................................................................................................12 5.2 Woningtypering ..............................................................................................................................12 5.3 Energiegebruik ................................................................................................................................13 5.4 Warmtekansen................................................................................................................................14 5.4.1 Warmte uit het Bevermeer gemaal...................................................................................15 5.5 Grootschalige duurzame opwek ......................................................................................................16 5.6 Netbeheeraspecten.........................................................................................................................17

6. Scenario definitie en uitwerking ......................................................................................................18 6.1 Inleiding individuele energieconfiguraties .......................................................................................20 6.2 Individueel: Lucht-water warmtepomp per woning .........................................................................20 6.2.1 Uitleg technisch concept ..................................................................................................20 6.2.2 Afwegingscriteria..............................................................................................................21 6.3 Individueel: Water-water verticale grondwisselaar per woning .......................................................22 6.3.1 Uitleg technisch concept ..................................................................................................22 6.3.2 Afwegingscriteria..............................................................................................................23 6.4 Individueel: Hybride warmtepomp per woning................................................................................24 6.4.1 Uitleg technisch concept ..................................................................................................24 6.4.2

Afwegingscriteria..............................................................................................................24 6.5 Individueel: Zon thermisch (PVT), warmtepomp en innovatieve warmtebatterij per woning ...........25 6.5.1 Uitleg technisch concept ..................................................................................................25 6.5.2 Afwegingscriteria..............................................................................................................26 Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

|3

6.6 Individueel: Referentiescenario huidige HR-gasketel .......................................................................28 6.6.1 Uitleg technisch concept ..................................................................................................28 6.6.2 Afwegingscriteria..............................................................................................................28 6.7 Inleiding collectieve energieconfiguraties ........................................................................................29 6.7.1 Tracé warmtenet Angerlo .................................................................................................31 6.8 Collectief: TEO, warmtepomp en WKO centraal in/naast de wijk .....................................................33 6.8.1 Uitleg technisch concept ..................................................................................................33 6.8.2 Afwegingscriteria..............................................................................................................34 6.9 Collectief: lucht-water warmtepomp centraal in/naast de wijk ........................................................35 6.9.1 Uitleg technisch concept ..................................................................................................35 6.9.2

Afwegingscriteria..............................................................................................................37

7. Analyse energieconfiguraties ...........................................................................................................38 7.1 Betaalbaarheid................................................................................................................................38 7.1.1 TCO totaal zonder subsidie ...............................................................................................40 7.1.2 TCO totaal met subsidie....................................................................................................42 7.1.3 TCO per energieconfiguratie per woningtype zonder subsidie ..........................................44 7.1.4 TCO per energieconfiguratie per woningtype met subsidie ...............................................46 7.2 Duurzaamheid.................................................................................................................................48 7.2.1 Impact op CO2-uitstootreductie van de verschillende energieoplossingen........................48 7.2.2 Duurzame opwek in Angerlo.............................................................................................50 7.3 Zonopwek technische potentie .......................................................................................................52 7.4 Wind opwek technische potentie

....................................................................................................52

8. Conclusies en aanbevelingen ...........................................................................................................53 8.1 Vergelijkingsmatrix energieconfiguraties .........................................................................................53 8.2 Conclusie ........................................................................................................................................55 8.3 Aanbevelingen ................................................................................................................................55

9. Bijlagen ....................................................................................................................................................56 9.1 Revitalisering Angerlo (gemeente Zevenaar) ...................................................................................57 9.2 Warmtebronnen Angerlo en omgeving ...........................................................................................58 9.3 Energiepotentieel Angerlo...............................................................................................................59 9.4 Mogelijkheden zonneparken Angerlo ..............................................................................................60 9.5 Eigen opwek uit zonne-energie Angerlo ..........................................................................................61 9.6 Mogelijkheden windenergie Angerlo ...............................................................................................62 9.7 Eigen opwek uit windenergie Angerlo .............................................................................................63 9.8 Globaal warmtetracé geheel Angerlo ..............................................................................................64 9.9 Globaal warmtetracé woonkern Angerlo .........................................................................................65 9.10 Afgevallen

energieconfiguraties ....................................................................................................66 9.11 Overzicht technische uitgangspunten energieconfiguraties ...........................................................67 9.12 Overzicht gegevens per woning .....................................................................................................68

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

|4

1. Concretiseren energieoplossing Angerlo In dit rapport zijn de mogelijkheden onderzocht om tot een energieoplossing te komen voor het energieneutraal maken van Angerlo.

1.1 Aanleiding Begin 2020 heeft Qirion de vraag gekregen van de regiegroep Angerlo hoe wij hen kunnen helpen met de zoektocht om Angerlo duurzaam en zelfvoorzienend te maken. Op 13 mei heeft een online kennismaking plaatsgevonden waarbij Qirion zich heeft voorgesteld en heeft laten zien wat de missie, ambitie en het werkveld van Qirion inhoudt. Vervolgens heeft de techniekwerkgroep over de ambitie naar verduurzaming van Angerlo verteld, ons meegenomen welke onderzoeken reeds zijn verricht en welke technische onderdelen op dit moment als relevant kunnen worden bestempeld. In een vervolgoverleg is gesproken over een samenwerking waarbij Qirion een vervolgstudie uitvoert voor Angerlo om een onderzoek naar energie-opties voor het verduurzamen van Angerlo in beeld te brengen. Deze opdracht is verstrekt door de techniek werkgroep Angerlo, Spectrum, Woningcorporatie Plavei, Gemeente Zevenaar en wordt financieel ondersteund door een voucher van Oost NL. De uitkomsten van het onderzoek zijn samengevat in deze rapportage.

1.2 Concrete vraag De centrale vraag van het onderzoek is als volgt geformuleerd: Op welke wijze kan Angerlo verduurzamen middels beschikbare en nader te ontwikkelen voorzieningen om te komen tot duurzame energie voor geheel Angerlo. Dit initiatief is opgestart door inwoners van Angerlo, aangevoerd door de techniekwerkgroep Angerlo. De techniekwerkgroep Angerlo heeft reeds een voorstudie uitgevoerd en uitgangspunten gedefinieerd, dit dient als vertrekpunt van deze studie die Qirion samen met de techniekwerkgroep Angerlo uitvoert.

1.3 Betrokkenen De bij de studie betrokken organisaties zijn:  Bewoners Angerlo  Techniekwerkgroep Angerlo  Gemeente Zevenaar  Wooncorporatie Plavei  Spectrum  Qirion  Liander

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

|5

2. Plan van aanpak Om te komen tot een inzicht in de mogelijkheden voor de duurzame energie-oplossing in Angerlo, met als doel de energietransitie van Angerlo te realiseren zijn de volgende stappen uitgevoerd. Allereerst is een nota van uitgangspunten opgesteld. Hierin zijn de resultaten van eerdere eigen berekeningen, opgesteld door de techniekwerkgroep Angerlo, geverifieerd. Dit heeft het uitgangspunt gevormd voor de randvoorwaarden van de technische, financiële en juridische aspecten van een lokaal duurzaam energiesysteem. Hierbij hebben wij kort uitgezoomd om de mogelijke kansen van het gebied in kaart te krijgen, waar mogelijk nog niet reeds expliciet in eerdere verkenning naar gekeken was. Vanuit hier is het gezamenlijk vertrekpunt bepaald. De geschikte bouwstenen van het energiesysteem zijn vervolgens vastgesteld en is een aantal scenario's gedefinieerd die invulling geven aan de energieoplossing. De scenario's zijn samen met de werkgroep beoordeeld, waarop de geselecteerde scenario's verder zijn uitgewerkt. Deze scenario’s zijn technisch, financieel en juridisch (organisatorisch) onderbouwd. Hierbij is uiteraard ook naar tarifering en subsidies gekeken om de haalbaarheid te verbeteren. Op basis van de uitgewerkte scenario’s is een kostenraming opgesteld. Waar mogelijk zijn koppelkansen benut. De resultaten zijn vastgelegd in een wegingsmatrix.

Deze fase is afgerond met een projectrapportage, waarbij de belangrijkste bevindingen op 2 oktober 2020 opgeleverd zijn in de vorm van een overzicht van onderzochte scenario’s. In de bespreking met de werkgroep Techniek is verder richting gegeven aan de op te zetten rapportage zoals verwoord in dit document. Op basis van deze rapportage kan de werkgroep Angerlo verder werken aan draagvlak. Het rapport geeft tevens een globaal beeld van vervolgstappen naar realisatie.

2.1 Producten In deze rapportage zijn de volgende producten opgeleverd: - nota van uitgangspunten; - overzicht bouwstenen; - scenario definitie en vergelijking; - wegingsmatrix scenario's; - kostenraming (+/- 50%); - rapportage scenariovergelijking; - stappenplan vervolgtraject richting realisatie en exploitatie.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

|6

3. Nota van uitgangspunten Bij het opstellen van deze rapportage zijn de te behalen doelstellingen van de techniekwerkgroep Angerlo ten aanzien van de energietransitie voorop gesteld. Uitgangspunten vanuit de bewoners van Angerlo Onze doelstelling voor de energietransitie:  Wij willen als dorp zelfvoorzienend en duurzaam worden.  Wij willen eigenaar zijn van de oplossing en collectief naar de oplossing werken.  Wij willen wat betreft energiekosten op termijn zoveel mogelijk onafhankelijk zijn van marktontwikkelingen.  Wij willen actief meedenken en zelf aan het stuur zitten. Uitgangspunten voor de uitvoering van het onderzoek • Er is maximaal 15% reductie van de warmtevraag te verwachten door isolatie van woningen; - tenzij isolatie een beargumenteerd haalbaar onderdeel is van de oplossing en berekening. • Begrotingen zijn op basis van huidige marktconforme prijzen; • Alsof het op dit moment gerealiseerd en geëxploiteerd moet gaan worden; • Alle prijzen en kosten zijn excl. btw; • Alle begrotingen zijn excl. contingency c.q. onzekerheidsmarge, excl. belastingvoordelen of dito toeslagen: - deze worden separaat inzichtelijk gemaakt. • Kostprijs van elektriciteit is 10ct./kWh, excl. btw, excl. energiebelasting: - tenzij beargumenteerd een andere kostprijs gehanteerd dient te worden. Dan dient de kostprijs inzichtelijk gemaakt te worden.

Noot: In dit rapport is uitgegaan van de top 10 goedkoopste energietarieven voor consumenten (gaslicht.com / tarieven 2020)

-

• •

een uitwerking van de verwachting van de ontwikkeling van de kostprijs van energie in de komende 20 jaar. Gezamenlijk stellen we de aannames vast. De financiering moet met en zonder subsidie(s) inzichtelijk gemaakt worden; Voor inwoners is het uitgangspunt dat ze in de toekomst minder energielasten hebben dan op dit moment.

Afstemming en planning  Tweewekelijks overleg met leden van de werkgroep Techniek of regiegroep; o Eerste aanspreekpunt/contactpersoon is Ton Heurnink.  De gemeente Zevenaar heeft reeds een tracéschets laten opstellen in relatie tot het vernieuwen van het riool en de wijze waarop een eventueel warmtenet in aanleg hierbij kan worden meegenomen. Deze informatie is door de gemeente ter beschikking gesteld.  Globale werkeenheden en planning: o Juli: Uitgangspunten, bouwstenen en scenario definitie o Augustus: Scenario uitwerking o September/Oktober: Scenario analyse en voorkeuroplossing o Oktober/November: Rapportage Beschikbare informatie De techniekwerkgroep Angerlo heeft de volgende gegevens aangeleverd: • Verkenning Samenvatting Aardgasvrij en duurzaam Angerlo (Angerlo - 2020 Verkenning Energietransitie V02.pdf); • Investeringskosten van huidige schillabel naar schillabel B bij een voorbeeld woningoppervlakte en indicatie besparing door isolatie naar label B gebaseerd op gasverbruik (Isolatie indicatie Angerlo.pdf); Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

|7

•

Tracéschets opgesteld in opdracht van gemeente Zevenaar op 16 juli zijn deze gegevens aan Qirion aangeleverd.

Activiteiten • Uitwerking van een aantal technische scenario's. Per scenario wordt een korte technische beschrijving, een projectbegroting, een begroting van de kapitaalslasten, een exploitatiebegroting, een berekening van de kostprijs per eenheid van energie (kWh en GJ) en de kosten op huishoudenniveau weergegeven; • Een onderbouwd advies met businesscase van Qirion welk scenario de beste oplossing is voor Angerlo. Hierbij wordt rekening gehouden met de businesscase voor Angerlo als geheel en op huishouden niveau. Voor dit laatste wordt in afstemming met de werkgroep Techniek vier typerende huishoudens geselecteerd; • De uitwerking van de technische scenario's wordt vergeleken met de resultaten van de verkenning van techniek groep Angerlo; • De uitwerking van elk technisch scenario wordt vergeleken met ten minstens 1 scenario uit andere onderzoeken of uitvoeringscasus; Noot: In dit rapport is bij het uitwerken van de technische scenario’s gebruik gemaakt van ervaringscijfers van andere (Qirion) referentieprojecten.

• • • •

Het inschatten van de standaard deviatie van projectkosten, exploitatielasten, en kostprijs van de energie per scenario; De inschatting van de haalbaarheid van de scenario's in termen van betrouwbaarheid, financierbaarheid, en betaalbaarheid; Uitwerking van een voorstel voor een pilot van beperkte omvang in Angerlo als startpunt voor zichtbare actie; Een uitwerking van de visie voor Angerlo op de energietransitie in termen van technische, financiële en juridische fasering.

Welke scenario's uitwerken verwarming: • Toepassen van waterstof; • Het product van opties voor warmtebron en warmtedistributie. Hieronder zijn de scenario's weergegeven: o warmtebronnen zijn:  1) WKO op bijvoorbeeld 80 meter diepte;  2) WKO met horizontale warmtewisselaar op bijvoorbeeld 5 meter diepte;  3) Warmte uit lucht met een warmtepomp. o warmtedistributie via:  1) warmtenet voor hele dorp;  2) warmtenet voor groepen huizen;  3) geen distributie, dus oplossing per huishouden. o aangevuld met door Qirion aan te geven en te bespreken scenario's, zoals combinaties, e.a. maar zonder bijvoorbeeld biomassa. • De uit te werken scenario's voor verwarming in het koudste seizoen van het jaar: o toepassen van aardgas; o toepassen van waterstof; o elektrische verwarming. • De uit te werken scenario's voor tapwater zijn in aanvulling op de verwarming scenario's: o zonneboiler; o booster warmtepomp; o elektrische verwarming; o aangevuld met door Qirion aan te geven en te bespreken scenario's, zoals combinaties, e.a. maar zonder bijvoorbeeld biomassa. Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

|8

4. Bouwstenen 4.1 Bruto lijst bouwstenen In eerste instantie is een bruto lijst van componenten opgesteld die mogelijk toegepast kunnen worden in het toekomstige duurzame energiesysteem. Hierbij is een verdeling gemaakt naar individuele oplossingen en collectieve oplossingen. 4.1.1 Individueel

Met individuele oplossingen worden die technieken bedoeld die in individuele woningen toegepast kunnen worden. Beoordeeld zijn onderstaande technieken op mogelijke toepassing voor individuele oplossingen:        

 

Lucht-water warmtepomp Water-water warmtepomp Hybride warmtepomp Horizontale grond warmtewisselaar Verticale grond warmte wisselaar Infrarood panelen Elektrische opslag (batterij (al dan niet auto)) Waterstof o Lokaal geproduceerd met kleine electrolyser/fuellcell o Buffer Zonneboiler Warmteopslag

4.1.2 Collectief

Een collectief systeem kan op meerdere schaalniveaus uitgevoerd worden. Geheel Angerlo of specifieke clusters die om bepaalde reden interessant zijn. In de riool aanpassing zijn 3 clusters zichtbaar, daar waar riool vervangen wordt, nieuwbouw (Oranje - oost) en “nieuwbouw” (Groen - west), zie bijlage 9.1: Revitalisering Angerlo gemeente Zevenaar. Afhankelijk van schaalniveau kan een lokaal bronsysteem opgebouwd worden door specifieke bouwstenen te gebruiken, passend bij de specifieke locatie. Met de werkgroep Techniek uit Angerlo zijn globaal de verschillende bouwstenen besproken. Hieruit kwam naar voren dat oplossingen voor mobiliteit niet specifiek beoordeeld/meegenomen worden voor het nu te onderzoeken deel van het duurzame energiesysteem voor Angerlo. Focus ligt op warmtevoorziening. Hiervoor is een aantal bronsystemen benoemd, piekvoorziening, de rol van waterstof en benodigde opwek. Onderstaand is een lijst opgesteld van de verschillende bouwstenen.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

|9

Bronsysteem:  Warmtepomp: o Warmte Koude Opslag (WKO gesloten) o Horizontaal (5 meter) o Thermisch energie uit oppervlakte water (TEO koppeling) o Thermische energie uit afval water (TEA/riothermie) o Restwarmte gebruik o Zon-thermisch (PVT) 

Waterstof: o Electrolyser o Buffer o Fuellcell o H2-verwarmingsketel

Piekvoorziening:  Aardgas (uitfasering scenario dan van belang)  Waterstof  Biogas Opwek:  Zon  Wind  Restwarmte uit de omgeving  Geothermie

4.2 Bouwsteenanalyse en keuze De bruto lijst van bouwstenen is globaal beoordeeld op toepasbaarheid voor Angerlo. Ook ambities vanuit Angerlo en de werkgroep Techniek zijn bepalend geweest voor keuze van bouwstenen. Kansen in het gebied zijn hierbij globaal onderzocht aan de hand van enkele modellen. Op deze wijze is inzicht ontstaan in restwarmtebronnen, duurzame opwekmogelijkheden voor zon en wind en TEO. Om tot een netto lijst van bouwstenen te komen zijn de individuele bouwstenen op waarde ingeschat. Deze inschatting is door Qirion uitgevoerd op basis van ervaring in meerdere projecten. In afstemming met de werkgroep Techniek zijn vervolgens onderstaande bouwstenen benoemd om mee te nemen in de verschillende systeemconfiguraties (samenstellingen van bouwstenen). Individuele energieconfiguraties:  Hybride warmtepomp. Wordt gezien als een goede transitiebron, wetend dat op termijn ofwel een andere oplossing voor aardgas gevonden moet worden (waterstof, biogas) of op termijn een andere technische invulling geselecteerd moet worden.  All-electric warmtepomp. In de uitvoering lucht-water of water-water warmtepomp.  Waterstof. Waterstof wordt gezien als een “moet je wel meenemen” optie voor de toekomst. Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 10



Bodem warmtewisselaar (horizontaal dan wel verticaal). Uitwisseling van bodemwarmte wordt gezien als grote kanshebber voor Angerlo, aangezien je hier ook voor particulier woningbezit keuze mogelijkheden biedt.

Collectieve energieconfiguraties:  WKO. Warmte-koude opslag in de bodem, waarbij ‘s zomers de warme bron opnieuw geladen (geregenereerd) dient te worden.  Collectieve warmtepomp (water-water warmtepomp eventueel gekoppeld met bovenstaande WKO).  Waterstof. Als duurzaam gas richting woningen, danwel piekvoorziening in een collectief warmteconfiguratie.  TEO: De werkgroep techniek staat in eerste instantie sceptisch tegenover het gebruik van TEO. Is er wel voldoende water in de directe omgeving waar je wat mee kunt? Toch lijkt met name TEO lijkt potentie te hebben aangezien een gemaal grenst aan het plangebied. Op basis van een eerste verkenning van energetische potentie lijkt toepassing van TEO kansrijk. Mobiliteit is niet meegenomen in de studie, er is gefocust op de warmteoplossing.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 11

5. Plangebied en kansen Bij onderzoeken van de mogelijkheden om Angerlo te verduurzamen is een eerste stap uitgevoerd door de reeds aanwezige assets in het plangebied in beeld te brengen.

5.1 Gebied Door de werkgroep Techniek is postcodegebied 6986 aangegeven als het plangebied. In dit postcodegebied bevinden zich 550 woningen. Voor de vergelijking tussen collectieve en individuele oplossingen wordt het grijs gearceerde focusgebied in figuur 5.1.2 beschouwd (473 woningen, waarvan 101 Plavei woningcorporatiewoningen). De woningen hierbuiten worden apart toegelicht (77 woningen). Het industrieterrein is niet verder meegenomen in de uitwerking omdat specifieke verbruiksgegevens niet beschikbaar zijn. Om die reden is het industrieterrein niet opgenomen in het grijs gearceerde gebied (fig. 5.1.2).

Figuur 5.1.1 Kaart van postcodegebied 6986

Figuur 5.1.2 Focusgebied collectieve oplossingen

5.2 Woningtypering De woningen zijn in samenspraak met de werkgroep Techniek ingedeeld in 5 typen, te weten: Aantallen woningen Angerlo Plavei Totaal vrijstaand 144 144 2 onder 1 kap 97 33 130 rijwoningen hoek 60 24 84 rijwoningen tussen 61 23 84 meergezins laag 10 12 22 meergezins hoog 0 9 9 372 101 473 Deze aantallen hebben betrekking op het focusgebied voor de collectieve oplossingen, voor de woningen buiten dit gebied wordt uitgegaan van 77 vrijstaande woningen. Om de opgave helder te krijgen zijn de uitgangspunten ten aanzien van elektriciteits- en gasverbruik vastgesteld. Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 12

Aangezien het energiegebruik in Angerlo niet op woningniveau bekend is wordt voor de analyse gebruik gemaakt van onderstaande gemiddelde verbruiken per woningtype, gebaseerd op CBS gegevens die het daadwerkelijk verbruik in Angerlo bevat.

5.3 Energiegebruik Elektriciteitsverbruik: elektriciteitverbruik [kWh/jaar] vrijstaand 2 onder 1 kap rijwoning hoek rijwoning tussen appartement

CBS drie jaar gemiddelde (2016-2018) 3.877 2.913 2.960 2.850 1.973

Figuur 5.3.1 Elektriciteitsverbruik per type woning

Gasverbruik: Gasverbruik Angerlo [m3/jaar] ((gemiddelde 2016-2018 incl. Twee-onder-één- Vrijstaande graaddagen correctie en incl. 15% besparing) Appartement* Tussenwoning Hoekwoning kap-woning woning aandeel voor ruimteverwarming 824 824 1.005 1.027 1.623 aandeel voor tapwater 275 275 275 275 275 energie behoefte koken 30 30 30 30 30 Totaal gasverbruik 1.129 1.129 1.310 1.332 1.928 *CBS geeft geen gasverbruik voor appartementen, we hebben aangenomen dat deze ongeveer hetzelfde verbruiken als een tussenwoning.

Figuur 5.3.2 Gasverbruik per type woning

Let op: in het bovenstaande overzicht inzake gasverbruik is reeds 15% besparing van het verbruik door toepassen van isolatie verwerkt. De onderverdeling van het aardgasverbruik naar verbruik voor ruimteverwarming, tapwater en koken zijn geschat en voor alle woningen gelijk aangenomen op basis van de publicatie van een marktonderzoek “Energieverbruik van particuliere huishoudens”, CBS, 6-4-2018.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 13

5.4 Warmtekansen In onderstaande afbeeldingen zijn de mogelijk potentiele warmtebronnen in Angerlo en omgeving in kaart gebracht. Dit betreft naast bestaande bodemenergiesystemen ook restwarmtebronnen zoals LT en MTrestwarmtebronnen, RWZI en oppervlaktewater voor het onttrekken van warmte middels aquathermie.

Figuur 5.4.1 Warmtebronnen in Angerlo en omgeving. Zie bijlage 9.2

De kansrijke warmtebronnen voor inzet voor de verduurzaming van Angerlo: aquathermie vanuit oppervlakte water en het aanwezige Bevermeer gemaal zijn in onderstaande afbeelding weergegeven. Naast aquathermie is er geen LT- of MT-restwarmtebron beschikbaar in Angerlo.

Figuur 5.4.2 Potentiele warmtebronnen in Angerlo. Zie bijlage 9.3

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 14

5.4.1 Warmte uit het Bevermeer gemaal

Om de potentie van het gemaal Bevermeer te achterhalen is de open databron1 van Waterschap Rijn & IJssel geraadpleegd. Op basis van de beschikbare metingen van debieten en watertemperaturen is onderstaande beknopte analyse opgesteld. Hierbij is aangenomen dat er een warmtewisselaar bij het gemaal geplaatst kan worden, er een WKO realiseerbaar is en de ondergrond geschikt is. Daarnaast is enkel de warmte boven de 15 graden als bruikbaar aangemerkt. Wanneer de temperatuur van het water onder deze grens komt is het niet meer rendabel om warmte te "oogsten". Dit heeft te maken met de minimale temperatuur van de WKO en het temperatuurverval over de warmtewisselaar. Het wordt aanbevolen deze aannames in een volgende detailleringsstap te verifiëren. Uit de analyse blijkt dat er in het minst gunstige jaar (20192) circa 46.000 GJ warmte beschikbaar was. Ter vergelijking, de gemiddelde jaarlijkse warmtevraag van de buurt Angerlo is circa 20.000 GJ. Dit lijkt dus ruim voldoende. De warmte van het Bevermeer is echter vooral in de zomerperiode beschikbaar. In onderstaande grafiek en tabel is dit goed terug te zien. Omdat de warmtevraag vooral in de winter aanwezig is, is het nodig om het aanbod van de zomer in een WKO op te slaan tot het in de winter kan worden benut.

Figuur 5.4.1.1 Technisch potentieel gemaal Bevermeer

Figuur 5.4.1.2 Beschikbare warmte gemaal Bevermeer

1 2

waterdata.wrij.nl Geanalyseerde jaren zijn 2008, 2009, 2011, 2012, 2013 & 2019, andere jaren ontbreken wegens datagaten.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 15

5.5 Grootschalige duurzame opwek Onderstaand zijn de mogelijkheden voor duurzame opwek door zon en wind in Angerlo in kaart gebracht. Bij het uitwerken van de energieconfiguraties wordt eveneens aangegeven hoeveel zon- en windopwek benodigd is om Angerlo energieneutraal te kunnen laten zijn.

Figuur 5.5.1 Weergave mogelijkheden voor duurzame opwek (Zonneparken). Zie bijlage 9.4

In de rode gebieden is grootschalige zonopwek niet mogelijk, in de geel gemarkeerde onder bepaalde voorwaarden en in de groene gebieden is het mogelijk. Dit laat zien dat in de nabijheid van de kern van Angerlo redelijke gebieden zichtbaar zijn waar duurzame opwek in de vorm van zon PV mogelijk is. Dit staat dan nog los van opwek op de daken!

Figuur 5.5.2: Weergave mogelijkheden voor duurzame opwek (Windenergie). Zie bijlage 9.6

In de rood gearceerde gebieden is toepassen van wind niet toegestaan. De groen gearceerde in principe wel. Dit laat zien dat, zij het iets verder af van de kern, er wel mogelijkheden voor wind zijn. Bekend is dat momenteel tussen Angerlo en Loil een windpark aangelegd wordt. Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 16

5.6 Netbeheeraspecten Uit de plangebiedsscan komen de volgende waarnemingen: - Bij grootschalige toepassing van all-electric oplossingen zal het elektriciteitsnetwerk van Angerlo verzwaard moeten worden. Dit houdt in dat kabels vervangen moeten worden/extra kabels aangelegd, maar ook transformatorstations in de wijk aangepast dienen te worden. Liander heeft nog geen inschatting van deze kosten gemaakt. Liander geeft aan dat deze kosten niet specifiek ten laste voor Angerlo komen maar worden gesocialiseerd. Naast kosten voor verzwaring zal ook realiseerbaarheid hierbij beoordeeld moeten worden. Aangezien een grote druk op de netbeheerders ligt zullen werkzaamheden een lange doorlooptijd kunnen hebben en afhankelijk zijn van de prioriteit die de netbeheerder aan de lokale netverzwaring stelt. Het is niet de verwachting dat het gasnet op korte termijn vervangen hoeft te worden. Nader onderzoek naar de netbeheeraspecten wordt aanbevolen.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 17

6. Scenario definitie en uitwerking Op basis van de netto lijst van bouwstenen zijn scenario’s gedefinieerd. De scenario’s geven inzicht in een oplossingsrichting waarbij de impact vastgesteld wordt in termen van betaalbaarheid, betrouwbaarheid, toekomstvastheid, duurzaamheid en realiseerbaarheid op korte termijn. Deze vijf elementen worden de afwegingscriteria genoemd. De impact op de afwegingscriteria van de scenario’s vormt de basis voor een afwegingsmatrix waarmee de verschillende scenario’s met elkaar vergeleken worden. Samen met de werkgroep Techniek is de keuze gemaakt om een selectief aantal scenario’s verder uit te diepen en daarmee een gefundeerd inzicht te krijgen in de impact van de oplossingsrichting. Van de scenario’s die niet meegenomen zijn in de detaillering zal onderbouwd worden waarom deze keuze gemaakt is. In bijlage 9.10 staat de volledige scenariolijst weergegeven. Bij de beoordeling van de scenario’s is het ook belangrijk dat de basis op orde is, voordat er bijvoorbeeld in een warmtepomp wordt geïnvesteerd. Met de basis wordt bedoeld dat de schil minstens matig is geïsoleerd. Woningen die overal iets van isolatie (in dak, gevel én vloer- en dakisolatie van 5-7 centimeter) hebben en voorzien zijn van dubbel glas zijn direct geschikt voor de hybride warmtepomp. Eigenaren van woningen die dat niet of deels hebben, moeten rekenen op extra kosten.

Zij doen er namelijk verstandig aan om eerst hierin te investeren alvorens wordt overgegaan tot aanschaf van een warmtepomp. Is het huis beter geïsoleerd, dan is dat mooi meegenomen. Is het huis goed tot zeer goed geïsoleerd, dan kan ook een volledige warmtepomp overwogen worden, in plaats van een hybride systeem. Behalve dat er mogelijk nog wat geld moet worden gestoken in de isolatie van het huis, is het ook mogelijk dat de radiatoren en of leidingwerk een upgrade nodig hebben. Een warmtepomp verwarmt het water in de radiatoren tot 45 à 55 (max. 60) graden. In vergelijking met een cv-ketel is dat een stuk lager. De cv-ketel staat meestal afgesteld op 60 tot 80 graden. Een warmtepomp werkt dus met een lagere temperatuur. De vraag is of de bestaande radiatoren hiervoor geschikt zijn. In oudere huizen is dat vaak het geval. Daar hebben de radiatoren een grote capaciteit, omdat de verwarming is ontworpen voor een huis zonder isolatie. Maar het is aan te bevelen om te kijken naar speciale laagtemperatuur-radiatoren; die hebben een groter oppervlak waardoor ze de warmte beter afgeven. Het advies is om hiermee te beginnen in de ruimtes die het meest worden verwarmd (woonkamer, keuken en badkamer). Dit kost al snel circa 2.500 euro. Ten behoeve van de scenarioberekeningen is reeds rekening gehouden met een warmtevraagreductie van 15%.

Deze reductie kan gerealiseerd worden door isolatiemaatregelen toe te passen, waarbij gangbare vormen zijn: dak-, vloer-, gevel- en glasisolatie. Verwijderingsbijdrage van bestaande gasaansluitingen is niet verwerkt in de overzichten. De reden hiervoor is dat het onduidelijk is wat deze kosten zijn (er wordt gesproken over € 300,- tot € 700,- euro per woning) en of netbeheerders deze kosten wel in rekening kunnen brengen.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 18

Onderstaand overzicht toont de gemiddelde kosten in euro per woningtype per isolatiemaatregel. De kosten zoals in de tabel weergegeven zijn niet meegenomen in de uitwerking van de scenario’s. Dit omdat er in de praktijk grote verschillen te verwachten zijn in de mate waarin reeds maatregelen genomen zijn door de woningeigenaren. Tussen

Hoek/2-1kap

Vrijstaand

Gevel

800

2.100

3.100

Vloer

1.400

1.600

2.800

Dak

4.100

4.700

8.400

Glas

3.100

3.500

4.700

TripleGlas + 8.400 kozijn

9.600

12.700

Figuur 6.1: Gemiddelde kosten per woningtype per maatregel (bron: www.verbeterjehuis.nl)

In onderstaande tabel staan de scenario’s weergegeven die in de volgende paragrafen verder uitgewerkt zijn. Er wordt een onderverdeling gemaakt in individuele oplossingen (per woning) en collectieve oplossingen. Per scenario wordt inzicht gegeven in de toegepaste technieken en een onderbouwing op de afwegingscriteria. Energieconfiguraties

basisbron

transportmedium/netwerk van bron naar woning

in de woning

1 L/W WP

Lucht-water WP per woning

elektriciteit / elektriciteitnet

WP lucht-water

2 W/W WP

Water-water (verticale grondwarmtewisselaar) WP per woning

elektriciteit / elektriciteitnet

WP brine water-water

3 Hyb WP

Hybride WP per woning (eerst met aardgas, later de mogelijkheid om het aardgas te verduurzamen)

4 TEO

TEO (gemaal), WP en WKO centraal in/naast de wijk

waterstof&elektriciteit / bestaande gasnetwerk en elektriciteitnetwerk water / warmtenet (70/40 graden)

5 L/W WP col.

Collectief lucht-water WP in de wijk

water / warmtenet (70/40 graden)

6 PVT

Zon-thermisch (PVT) WP + warmtebatterij (innovatieve warmtebuffer) per elektriciteit / elektriciteitnet woning

tapwatervoorziening met boiler

ref HR107

Referentie HR107 ketel per woning

aardgas cv-ketel

bestaande aardgasnetwerk

hybride WP afleverset afleverset

Figuur 6.2: Energieconfiguraties (gezamenlijk met werkgroep Techniek Angerlo bepaald)

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 19

6.1 Inleiding individuele energieconfiguraties Bij een individueel energiesysteem wordt een warmteopwekker per woning toegepast, net als bij de traditionele cv-ketel. Bij een duurzaam alternatief voor de cv-ketel wordt zoveel mogelijk gebruik gemaakt van de bestaande installatie voor ruimteverwarming en warm tapwaterbereiding. Afhankelijk van het gekozen energieconcept dienen er bouwkundige en/of installatietechnische aanpassingen te worden uitgevoerd. Hierbij valt te denken aan aanpassen van het verwarmingssysteem naar LT-temperatuur en extra isolatiemaatregelen van de woning (bij lage cv-aanvoertemperatuur). Bij de keuze om een all-electric oplossing toe te passen kan dit betekenen dat de elektrische installatie aangepast dient te worden.

6.2 Individueel: Lucht-water warmtepomp per woning 6.2.1 Uitleg technisch concept

Een lucht/water warmtepomp zet warmte uit de buitenlucht om in bruikbare energie voor het verwarmen (en optioneel koelen) van je woning en het bereiden van warmtapwater. Een complete lucht-water warmtepompinstallatie bestaat uit een buitenunit, een binnenunit en/of een regelunit met een losse warm tapwaterboiler. Deze binnenopstelling vraagt om behoorlijk wat ruimte. Tevens dienen er afhankelijk van het type warmtepomp warmteleidingen of koudemiddelleidingen van de buitenunit naar de binnen opstelling te worden gebracht. Omdat de standaard warmtepomp een maximale aanvoertemperatuur voor verwarming van 55-60 graden kan produceren is het aannemelijk dat in de woning bouwkundige (isolatie) of installatietechnische (LT-verwarming) optimalisaties dienen worden uitgevoerd. Voor warm tapwaterbereiding kan het zijn dat elektrische naverwarming nodig is om de juiste warm tapwatertemperatuur te behalen. Een voordeel aan dit concept is dat het beproefde techniek betreft en betrouwbaar kan functioneren mits juist ontworpen. In deze analyse van Angerlo zijn we uitgegaan van een minimale isolatie van de woningen leidt tot een besparing van 15% zoals aangegeven door de werkgroep. De consequentie van isoleren tot een basisniveau is dat de benodigde aanvoertemperatuur hoog genoeg moet zijn om de woning op temperatuur te krijgen en houden.

Hierdoor wordt gekozen voor een hoog temperatuur warmtepomp die 65 graden aanvoer kan leveren (in nieuwbouwwoningen zijn dit laagtemperatuur warmtepompen die 35 graden aanvoer hoeft te leveren), hierdoor is het rendement (sCOP) van deze oplossing een stuk lager dan een laagtemperatuur warmtepomp. Een laagtemperatuur warmtepomp kan een sCOP halen van tot 4, waar een hoog temperatuur warmtepomp een sCOP van 2,4 haalt. In bestaande bouw is het lastig om de woning met lage temperatuur te verwarmen, dit zal uiteindelijk een balans zijn tussen investeringen in isolatie en lage temperatuur verwarming zoals vloerverwarming. Een aandachtspunt van deze lucht-water warmtepompoplossing is, dat op het moment dat een hele buurt overstapt dit resulteert in benodigde verzwaring van het elektriciteitsnetwerk, wat maatschappelijke kosten met zich meebrengt. In figuur 6.2.1 is als voorbeeld een laag temperatuur warmtepomp met vloerverwarming weergegeven. In Angerlo zullen in de huidige situatie hoofdzakelijk verwarmingsinstallaties met uitsluitend radiatoren te verwachten zijn. In de berekening is in geval van een individuele warmtepomp uitgegaan van een radiatoren installatie en een maximale aanvoertemperatuur van 65 graden voor ruimteverwarming.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 20

Figuur 6.2.1: Voorbeeldopstelling lucht-water warmtepomp i.c.m. vloerverwarming (bron: warmtepompinstallateur.nl)

6.2.2 Afwegingscriteria

Betaalbaarheid De technologie is standaard te koop. Wellicht is het noodzakelijk om het elektriciteitsnet te verzwaren in geval grootschalig in Angerlo toegepast (zie betrouwbaarheid). Betrouwbaarheid De kennis is aanwezig. Betrouwbaar systeem vanuit individuele woning. Voor groter energiesysteem probleem m.b.t. gelijktijdigheid. Als iedereen op zelfde moment grote gebruiker aanzet zal het elektriciteitsnetwerk dit niet aankunnen. Er zal ofwel een centraal sturend systeem moeten worden opgezet om dit op Angerlo schaal toe te kunnen passen (hoge kosten, ontwikkelingen op dit gebied nog erg pril) ofwel het net zal verzwaard moeten worden. Eerste x aantal woningen zal goed gaan, daarna wordt het problematisch. Tussenoplossingen zijn mogelijk door bijvoorbeeld lokaal elektriciteit op te slaan in batterijen. Juist in de winterperiode met grootste aanspraak op energiegebruik is het dan lastig voldoende elektrische energie op te slaan om de warmtepomp voldoende te kunnen laten draaien. Toekomstvastheid Voor korte termijn zeker goed toepasbaar op individuele basis. Zodra grootschalig toepassing in Angerlo wordt het systeem minder betrouwbaar en daardoor minder toekomstvast, tenzij invulling gegeven wordt aan de gestelde randvoorwaarde zoals verwoord onder betrouwbaarheid. Duurzaamheid Een belangrijk deel van de energie zal uit het net onttrokken worden.

Weliswaar wordt aardgas verdrongen, echter de CO2-footprint correspondeert met de landelijke footprint voor elektriciteit. Naarmate deze vergroend wordt, zal ook het lokale systeem duurzamer worden.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 21

Realiseerbaarheid Basistechnologie (warmtepomp) is voorhanden en kan direct besteld worden. Op Angerlo schaal zal beoordeeld moeten worden op welke balans gehandhaafd kan worden op korte en langere termijn. Voor de korte termijn op basis van simpel stuuralgoritme, voor toekomstvaste oplossing zal het net verzwaard moeten worden (zeer onzeker vanwege grote drukte bij netbeheerder) danwel lokaal sturend systeem worden geïmplementeerd.

6.3 Individueel: Water-water verticale grondwisselaar per woning 6.3.1 Uitleg technisch concept

Een water-water warmtepomp heeft dezelfde werking als een lucht-water warmtepomp, alleen wordt bij dit concept warmte onttrokken uit de bodem door een gesloten grondwisselaar. Deze wisselaar is gevuld met een mengsel van water en glycol (brine) om bevriezing tegen te gaan. Voor individuele woningen wordt vrijwel altijd een verticale bodemwarmtewisselaar toegepast. Een horizontale variant is vaak niet haalbaar omdat een groot grondoppervlak benodigd is die minimaal een meter moet worden afgegraven. Een complete waterwater warmtepompinstallatie bestaat uit een bodemwisselaar, binnenunit met geïntegreerde of losse warm tapwaterboiler. Deze binnenopstelling vraagt om behoorlijk wat ruimte en kan geluid produceren. Omdat de warmtepomp een maximale aanvoertemperatuur voor verwarming van 65 graden (deze temperatuur is vrij hoog, de meeste gangbare warmtepompen hanteren lagere temperaturen) kan produceren het aannemelijk dat in de woning bouwkundige (isolatie) of installatietechnische (LT-verwarming) optimalisaties moeten worden uitgevoerd. De water-water warmtepomp heeft een hoger rendement (sCOP) dan een lucht-water warmtepomp, omdat bodemtemperatuur over het jaar heen een constanter hogere temperatuur heeft (gemiddeld rond de 10 graden) dan de buitenlucht. Een voordeel aan dit concept is dat het beproefde techniek betreft en betrouwbaar kan functioneren mits juist ontworpen.

Een nadeel wat optreedt op het moment dat deze oplossing op grote schaal wordt uitgevoerd is de benodigde verzwaring van de elektravoorziening (en aansluiting) op wijkniveau en mogelijk ook in de woningen, deze oplossing heeft wel minder impact op het elektriciteitsnetwerk dan de lucht-water warmtepomp oplossing vanwege de betere sCOP. In figuur 6.3.1 is als voorbeeld een laag temperatuur warmtepomp met vloerverwarming weergegeven. In Angerlo zal in de huidige situatie hoofdzakelijk verwarmingsinstallaties met uitsluitend radiatoren te verwachten zijn. In de berekening is in geval van een individuele warmtepomp uitgegaan van een radiatoren installatie en een maximale aanvoertemperatuur van 65 graden voor ruimteverwarming.

Figuur 6.3.1: Voorbeeldopstelling water/water warmtepomp met brine in wisselaar i.c.m. vloerverwarming (bron: warmtepompinstallateur.nl) Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 22

6.3.2 Afwegingscriteria

Betaalbaarheid Het gesloten systeem bevat relatief veel componenten waaronder de gesloten verticale bodemwisselaar die in de grond geboord moet worden. Betrouwbaarheid Het rendement van het systeem hangt voor een groot deel af van de hoeveelheid warmte die door de grond kan worden opgenomen. Het gaat daarbij niet alleen om de diepte maar ook om het soort grond. Het rendement bij een leemachtige ondergrond is maar liefst twee maal beter dan het geval is bij een droge zandgrond. Naast een geschikte ondergrond, is het nodig dat de woning zeer goed geïsoleerd is. Dat geldt natuurlijk voor alle systemen, maar bij een investering in een grondwater warmtepomp, moet natuurlijk wel, gezien de relatief hoge kosten, het op lange termijn ook rendement opleveren. Toekomstvastheid Net als bij de lucht-water warmtepomp zal individuele plaatsing zeer goed mogelijk zijn en biedt het een toekomst vaste oplossing. Echter op de schaal van geheel Angerlo zal gelijktijdigheid in gebruik leiden tot een te grote elektriciteitsvraag, waardoor of er een sturend systeem benodigd is, ofwel het elektriciteitsnetwerk verzwaard moet worden. Duurzaamheid Er worden bij dit systeem diepteboringen gedaan die, afhankelijk van de bodemsamenstelling en het gewenste vermogen van het systeem, variëren van 25 tot 150 meter diep. Vanaf 50 meter diep is de temperatuur in de bodem constant.

Seizoenswisselingen hebben dan nog nauwelijks invloed op deze temperatuur waardoor het rendement van de grondwater warmtepomp het hele jaar constant is. Hierdoor kan de warmtepomp ook in de winter zeer efficiënt ingezet worden (hoge COP waarde blijft behouden) Realiseerbaarheid De technologie is beschikbaar. Wel zal een bodemonderzoek uitgevoerd moeten worden om toepasbaarheid zeker te stellen. Zeker voor woningen buiten het focusgebied voor collectieve oplossingen, kan een gesloten bodemsysteem een oplossing bieden. Optimalisering van het systeem In plaats van boringen per individueel huis kan een systeemoptimalisatie wellicht doorgevoerd worden door voor een cluster van huizen een verticale warmtewisselaar te realiseren. In nader onderzoek zal dan beoordeeld moeten worden of meerkosten van de boring (grotere dimensies e.d.), warmtepompinstallatie en lokaal warmtenetwerk voor het cluster opwegen tegen de kosten reductie van het aantal boringen en grondlussen.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 23

6.4 Individueel: Hybride warmtepomp per woning 6.4.1 Uitleg technisch concept

Een hybride warmtepomp heeft dezelfde werking als een lucht-water warmtepomp. De hybride warmtepomp wordt gekoppeld aan de binneninstallatie naast de bestaande cv-ketel. De hybride warmtepomp levert het basisvermogen voor ruimteverwarming, mocht de buitentemperatuur onder een bepaalde waarde komen, bijvoorbeeld 5 graden, dan neemt de cv-ketel de functie ruimteverwarming over. Ook voorziet de cv-ketel in warm tapwaterbereiding. De hybride warmtepompinstallatie bestaat uit een buitenunit, binnenunit en de bestaande cv-ketel. Dit concept verlaagt het gasverbruik op woningniveau, maar geeft geen opties tot gasloos. Dit concept is relatief eenvoudig uitvoerbaar en heeft minder invloed op de elektra-infrastructuur dan een stand-alone warmtepomp.

Figuur 6.4.1: Voorbeeldopstelling hybride warmtepomp (met optioneel PV) (bron: nefit.nl)

6.4.2 Afwegingscriteria

Betaalbaarheid Met de subsidie meegerekend komt de investering van een hybride warmtepomp uit op een bedrag tussen de 2.100 en 3.100 euro. Er zijn veel factoren die een rol spelen in de uiteindelijke investering. Het is belangrijk dat de basis op orde is, voordat er in een warmtepomp wordt geïnvesteerd. Met de basis wordt bedoeld dat de schil minstens matig is geïsoleerd. Woningen die overal iets van isolatie (in dak, gevel én vloeren dakisolatie van 5-7 centimeter) hebben en voorzien zijn van dubbel glas zijn direct geschikt voor de hybride warmtepomp. Eigenaren van woningen die dat niet of deels hebben, moeten rekenen op extra kosten. Zij doen er namelijk verstandig aan om eerst hierin te investeren alvorens wordt overgegaan tot aanschaf van een warmtepomp. Is het huis goed tot zeer goed geïsoleerd, dan kan ook een volledige warmtepomp overwogen worden, in plaats van een hybride systeem. Behalve dat er mogelijk nog wat geld moet worden gestoken in de isolatie van het huis. Een warmtepomp verwarmt het water in de radiatoren tot 45 à 55 graden. In vergelijking met een cv-ketel is dat een stuk lager. Een cv-ketel staat meestal afgesteld op een temperatuur tot 80 graden. Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 24

In het najaar, wanneer het kouder wordt, is de aanvoer temperatuur van 45 tot 55 graden niet meer toereikend en neemt de cv-ketel het over. Betrouwbaarheid Zolang er (aard)gas beschikbaar is, is het systeem betrouwbaar. Op de (langere) termijn moet dus ofwel een vervangend groengas (biogas, waterstof) beschikbaar zijn of zal het systeem zelf aangepast/vervangen worden zodanig dat de gascomponent kan vervallen. Mogelijkheden hiertoe zijn volledig elektrisch (zie lucht – water warmtepomp), alsnog collectieve oplossing of beoordeling van dan beschikbare technieken. Toekomstvastheid Een hybride warmtepomp wordt vaak als tussenoplossing gezien op de weg naar volledig aardgasloos. Als centraal ten behoeve van Angerlo een duurzaam gas (bijvoorbeeld: waterstof of groen gas) gebruikt gaat worden kan de oplossing volledig duurzaam zijn in de toekomst. Worden andere oplossingen dan het toepassen van duurzaam gas op termijn toegepast, dan zal een nieuwe investering noodzakelijk zijn om het systeem hierop aan te laten sluiten. Tevens is er na de levensduur van de hybride oplossing de mogelijkheid om alsnog over te stappen naar de lucht-water warmtepomp oplossing in combinatie, mits er tegen die tijd een isolatiestap gemaakt is. Duurzaamheid Bij toepassen van een hybride warmtepomp daalt de CO2-uitstoot met ongeveer 25%.

Hiermee is de oplossing aanzienlijk duurzamer dan een standaard gasketel. Echter de oplossing is niet (aard)gasloos. Er zal dus ofwel een oplossing gevonden moeten worden om een duurzaam gas op termijn te gebruiken, ofwel een investering plaats moeten vinden in een duurzamere technologie om volledig (aard)gasloos te kunnen worden. Realiseerbaarheid Hybride warmtepompen kennen ondertussen een groot aanbod. Het systeem is dan ook op zeer korte termijn realiseerbaar. Bij grootschalige toepassing zal beoordeeld moeten worden in hoeverre het elektriciteitsnet verzwaard moet worden danwel een sturend systeem geïmplementeerd om pieken in de elektriciteitsvraag te voorkomen.

6.5 Individueel: Zon thermisch (PVT), warmtepomp en innovatieve warmtebatterij per woning 6.5.1 Uitleg technisch concept

Het innovatieve PVT-paneel wekt elektriciteit op via het zonnepaneel en wint daarnaast warmte uit daglicht, zonlicht en buitenlucht. Terwijl de elektriciteit naar het elektriciteitsnet gaat, wordt de warmte doorgegeven aan de warmtepomp. De warmte uit de bron, de PVT-panelen, is van relatief lage temperatuur. In de warmtepomp wordt de warmte omgezet in bruikbare, hogere warmte voor een woning; denk aan verwarming en warm tapwater. De warmtepomp, die op elektriciteit werkt, vervangt daarmee de cv-ketel op gas. Deze warmte kan bijvoorbeeld ’s avonds in de woning worden afgegeven voor ruimteverwarming of warm tapwaterbereiding. Optioneel kan (op dat moment niet benodigde) warmte die tijdens een zonnige dag wordt geproduceerd worden opgeslagen in een warmtebatterij.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 25

Figuur 6.5.1: PVT-panelen en warmtepompsysteem (bron: TripleSolar)

6.5.2 Afwegingscriteria

Betaalbaarheid Zon-PVT panelen à € 720,- per stuk (bron: TripleSolar) zijn ten opzichte van gewone PV-zonnepanelen à € 250,per stuk (bron: zonnepanelen-info.nl) ongeveer een factor 3 duurder.

Figuur 6.5.2: PVT-paneel (bron: TripleSolar), hierin is een zonnepaneel dat elektriciteit opwekt gecombineerd met een warmtewisselaar voor de warmteproductie.

Naast de PVT-panelen zelf zal er geïnvesteerd moeten worden in een boilervat voor tapwater en een boilervat voor ruimteverwarming voor de verschuiving van opwek naar de ochtend en avond en mogelijk van een zonnige dag naar een minder zonnige dag. Waar de warmtebuffer leeg raakt zal een piekvoorziening de warmteproductie het over moeten nemen. Juist de seizoensopslag is een interessante optimalisatie van dit systeem om het duurzamer te kunnen maken. Met een seizoensbuffer kan er meer warmtevraag in de winter van duurzame oorsprong ingezet worden. Een seizoensbuffer in de vorm van wateropslag zal te omvangrijk Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 26

worden (enkele kubieke meters), waar gezocht kan worden in meer innovatieve oplossingen zoals de warmtebatterij van TNO. De warmtebatterij bestaat uit Thermisch Chemische Materiaal (TCM) waar anders dan Phase Changing Material (PCM) geen gebruik wordt gemaakt van een faseovergang van een materiaal maar van een chemische verandering van het materiaal. De warmtebatterij kan hierdoor warmte vasthouden over langere periode zonder warmteverlies en in compactere vorm tot 3 maal minder ruimtebeslag dan wateropslag. Deze warmtebatterij zien we als innovatieve oplossing als uitbreiding op de systemen nu op de markt worden aangeboden. Betrouwbaarheid Op zich is een PVT-systeem betrouwbaar. Het experimentele karakter van de warmteopslag (afhankelijk van de technologie) maakt het totale systeem minder betrouwbaar. Indien alleen een boilervat toegepast wordt is er uiteraard sprake van een betrouwbare beproefde technologie, en dus betrouwbaar. Toekomstvastheid Op dit moment zijn de technieken voor individuele warmteopslag in woningen nog experimenteel te noemen en zijn er nog geen uitgebreide toepassingen beschikbaar. Het is dan ook onzeker wat de ontwikkelingen naar de toekomst zullen brengen. Indien grootschalig beschikbaar, dalen prijzen en wordt toepassing interessant. Duurzaamheid Groot voordeel van een PVT-systeem is dat naast elektriciteit ook duurzame warmte gegenereerd wordt.

De warmte wordt gebruikt om de warmtepomp ook in de winter efficiënt te laten werken. Bijna de helft van het energieverbruik voor warmwater kan met een zonneboiler bespaard worden. Door een warmtebatterij toe te voegen kan opgewekte warmte die niet direct verbruikt wordt opgeslagen worden. Realiseerbaarheid PVT-systemen zijn beschikbaar en kunnen gekocht worden. Warmtebuffers (kleinschalig) in de vorm van boilervaten zijn er ook. Echter zodra warmte voor langere tijd opgeslagen dient te worden zijn er nog maar weinig echt commerciële systemen op de markt.

Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 27

6.6 Individueel: Referentiescenario huidige HR-gasketel 6.6.1 Uitleg technisch concept

In vrijwel alle woningen in Angerlo is een aardgasgestookte cv-ketel aanwezig. De cv-ketel zet aardgas om in warmte middels verbranding. Deze warmte wordt gebruikt voor ruimteverwarming en warm tapwaterbereiding. Doordat Angerlo wil verduurzamen wordt in dit onderzoek naar een interessant alternatief of aanvulling gezocht voor de huidige cv-ketels.

Figuur 6.6.1: HR cv-ketel

6.6.2 Afwegingscriteria

Betaalbaarheid De gas cv-ketel is vanwege de uitgekristalliseerde techniek een zeer betaalbaar apparaat. Echter de kans is groot dat het aanschaffen van een gas cv-ketel extra belast gaat worden, zowel in aanschaf als in gebruik doordat bijvoorbeeld betaald moet worden voor de CO2-uitstoot, of een belastingmaatregel op de gasprijs. Ontwikkelingen in die richting zijn al in gang gezet. Wat de werkelijke extra kosten zullen zijn over bijvoorbeeld 15 jaar gerekend is lastig weer te geven. Dat deze kosten zullen stijgen is een zekerheid. Betrouwbaarheid De cv-ketel is een zeer betrouwbaar apparaat en heeft een grote toepassing in huishoudens. Toekomstvastheid De (aard)gas gestookte cv-ketel mag nu nog geïnstalleerd worden. Echter op korte termijn, mogelijk al per 2021, is het verplicht een duurzame maatregel te nemen en is het alleen aanschaffen van een cv-ketel niet meer mogelijk. In combinatie met een warmtepomp, waarbij de gas gestookte cv-ketel als piekvoorziening wordt ingezet (een hybride vorm) zal wel mogelijk zijn. Duurzaamheid De gewone (gas) cv-ketel wordt voor de toekomst als niet duurzaam beschouwd. Bij vervanging van aardgas door een duurzaam gas, zoals biogas of waterstof, spreken we wel over een duurzame oplossing. Echter in deze situatie (de referentie configuratie) beschouwen we de cv-ketel zoals die nu is: een aardgas gestookte cv-ketel.

Realiseerbaarheid Voorlopig nog geen probleem om een cv-ketel aan te kopen. Direct leverbaar en te installeren. Onderzoek Verduurzaming Angerlo - vV1.0 concept

| 28

6.7 Inleiding collectieve energieconfiguraties In een collectief energiesysteem zal een centrale bron aanwezig zijn, waarbij warmte via een warmtenet gedistribueerd wordt naar de individuele woningen. De warmtebron wordt gevormd door het energiehuis. Het energiehuis is modulair op te bouwen, waarbij energiestromen ten behoeve warmte, elektriciteit en mobiliteit gecentraliseerd worden in de wijk. Toekomstige ontwikkelingen, zoals op het gebied van waterstof ten behoeve opslag, inzet t.b.v. mobiliteit kunnen hierbij op eenvoudige wijze ingepast worden.

Figuur 6.7.1: Energiehuis als collectieve voorziening voor een wijk

Het energiehuis is opgebouwd uit een aantal componenten. De primaire energie wordt opgewekt uit een duurzame energiebron, dit kan bijvoorbeeld restwarmte, buitenlucht, oppervlaktewater en bodemenergie zijn. Ook biomassa kan als bron dienen echter is deze niet meegenomen in de studie voor Angerlo. Deze primaire energie wordt door een warmtepomp of ketel omgezet naar thermische energie, waarbij tijdens grote vraag een piekvoorziening in de vorm van een piekketel wordt bijgeschakeld. Deze piekketel kan worden gevoed met (aard)gas, waterstof of elektrisch worden aangedreven. Om een balans in vraag en aanbod te kunnen optimaliseren wordt een thermisch buffer toegepast. Vanuit het buffer worden de woningen voorzien van warmte.