Een proeftuinproject is vaak een eerste stap naar het aardgasvrij maken van een groter gebied. Bij de ontwikkeling van een warmtenet kunnen verschillende keuzes worden gemaakt voor de uiteindelijke omvang van dat warmtenet. In twee technische leerkringen (‘MT-warmtenetten met LT-bron’ en ‘MT-warmtenetten met MT-bron’) stond het onderwerp ‘groeimodellen van het warmtenet’ centraal. De vraag die we in de twee leerkringen hebben behandeld is: Hoe sorteer je in jouw proeftuinproject voor op mogelijke toekomstige uitbreiding naar naastgelegen wijken of buurten?
Oftewel, wat zijn mogelijke ‘groeimodellen’ voor uitbreiding van een warmtenet? De ervaringen en inzichten die in de proeftuinen over deze mogelijke groeimodellen zijn opgedaan, worden in de technische leerkringen onderling uitgewisseld en delen we ter inspiratie met álle gemeenten.
Tegelijkertijd kwam ook de urgentie naar voren om belangrijke signalen en knelpunten aan te kaarten: randvoorwaarden die niet op orde zijn, waardoor je in een suboptimale situatie aan de slag moet.
Naar de randvoorwaarden
Groeimodel: uitbreiding warmtenet vanuit het projectgebied naar andere wijken/delen van de stad
Definitie groeimodel
Een groeimodel wordt in dit stuk gedefinieerd als: een strategie om voorbereid te zijn op toekomstige uitbreiding van een aaneengesloten warmtenet buiten het ‘projectgebied’ naar (delen van) een groter ‘zoekgebied’.
Hierbij is het ‘projectgebied’ het gebied waarin je actief aan de slag gaat met stakeholders en bewoners om zo veel mogelijk aansluitingen te realiseren. Dat kan een proeftuin zijn bijvoorbeeld. Het ‘zoekgebied’ is het totaalplaatje waarbinnen een aaneengesloten warmtenet een goede oplossing lijkt, en dus het eindbeeld waar je naartoe wilt groeien vanuit het projectgebied. Eén of meerdere wijken op hetzelfde warmtenet kan bijvoorbeeld het eindbeeld zijn.
Er zijn verschillende manieren – groeimodellen – om vanuit een projectgebied door te groeien met het warmtenet naar een breder zoekgebied. In de leerkring hebben we verschillende groeimodellen verkend, waarbij de nadruk lag op het technische en economische aspect van deze groeimodellen.
Definitie volloop
Bij de aanleg van een warmtenet wordt vaak de term ‘volloop’ gebruikt. Volloop is het percentage aansluitingen dat binnen een bepaalde periode wordt gerealiseerd.
Op deze pagina wordt ‘volloop’ op twee manieren gebruikt: volloop binnen het projectgebied en volloop binnen het grotere zoekgebied. Het principe is hetzelfde, maar binnen het projectgebied gaat het om concrete acties en gesprekken die moeten leiden tot leveringsovereenkomsten, en binnen zoekgebieden gaat het vaak om een zo goed mogelijke inschatting van (toekomstige) deelname.
Mogelijke groeimodellen: zes opties
In de leerkringen zijn als basis voor het gesprek zes opties voor groeimodellen gehanteerd. Hierbij zijn drie modellen gericht op ‘uitbreiding’ en drie modellen gericht op ‘nieuw te ontwikkelen en/of het koppelen van warmtenetten’. De modellen geven vooral algemene principes weer. Soms kunnen meerdere modellen door elkaar heen worden gebruikt.
.jpg)
Bij de groeimodellen is het belangrijk om de volgende algemene basiskenmerken van warmtenetten in het achterhoofd te houden:
- Het vermogen (kW, energie per tijdseenheid) dat kan worden getransporteerd door een leiding wordt vooral bepaald door de diameter en de uitkoeling. De uitkoeling is het verschil tussen de aanvoer- en de retourtemperatuur. Hoe hoger de uitkoeling, hoe meer vermogen er kan worden getransporteerd.
- De hoeveelheid warmte (GJ) die wordt getransporteerd hangt ook af van de benutting van de leiding door het jaar heen. Deze is in de zomer vaak lager dan in de winter.
De zes mogelijke groeimodellen nader bekeken
1. Overdimensioneren
Wanneer een warmtebron voldoende capaciteit heeft, kun je ervoor kiezen om de diameter van de leiding naar de wijk groter te maken dan nodig is voor die éne wijk. Je bent daarmee voorbereid op toekomstige groei.
De kosten van een transportleiding zitten voor een groot deel in grondwerk, straatwerk, etc. Die kosten zijn beperkt afhankelijk van de diameter. Een leiding waar twee keer zo veel vermogen doorheen kan is niet twee keer zo duur, maar ongeveer 10% tot 15% duurder*. Bij ingewikkelde boringen of kruisingen kan dit percentage wel groter zijn.
Het kan lastig zijn de meerkosten te verantwoorden zolang de toekomstige afzet nog niet zeker is. Ook zijn de warmteverliezen in een ‘overgedimensioneerde leiding’ hoger. Aan de andere kant is het vervangen van een leiding in de toekomst vele malen duurder.
*Op basis van de gehanteerde formule in Functioneel Ontwerp Vesta 5.0
2. Lokale buffer of piekvoorziening plaatsen
Als de leiding naar de wijk ‘vol’ zit en je wilt een nieuwe wijk aansluiten, kan wellicht een lokale buffer of piekinstallatie worden geplaatst. De leiding zit namelijk alleen ‘vol’ in de pieksituatie, bijvoorbeeld als het buiten hard vriest. Het grootste deel van de tijd wordt de leiding maar beperkt benut. In de regel transporteer je ongeveer 20% tot 30% van de warmte die je zou transporteren bij volle benutting.
Door lokaal in de wijk een seizoensbuffer te plaatsen, ontstaat er ruimte om het warmtenet uit te breiden naar een volgende wijk. Daarmee kan je de in de zomer opgeslagen warmte op een later moment benutten. Hetzelfde effect krijg je door lokaal een piekinstallatie te plaatsen die warmte levert als het koud is. Dit kan bijvoorbeeld een ketel zijn op (groen) gas of een E-boiler.
Aandachtspunten bij een lokale piekinstallatie zijn de locatie, de benodigde vergunningen, en de energiekosten (je komt in een hogere energiebelastingstaffel).
3. Cascaderen
Sommige wijken zijn aangesloten op een hoge temperatuur (90oC) warmtenet. Het gaat dan vaak om slecht geïsoleerde woningen. De warmte komt dan terug op een temperatuur die nog steeds bruikbaar is, bijvoorbeeld 65oC. Deze warmte kun je opnieuw benutten in een andere wijk. Daaruit komt die dan bijvoorbeeld terug met 40oC*. Dit wordt cascaderen genoemd.
Met cascaderen vergroot je de capaciteit van het bestaande warmtenet. De capaciteit is afhankelijk van het verschil tussen de aanvoer- en retourtemperatuur. Als dit eerst 90oC/65oC is en daarna 90oC/40oC heb je twee keer zo veel capaciteit. Je kan dit principe dus gebruiken om meer woningen aan te sluiten.
Soms krijgt de warmtebron ook meer capaciteit, bijvoorbeeld bij geothermie. Het vermogen van de geothermiebron wordt bepaald door het verschil in temperatuur dat je uit de bron haalt, en de temperatuur die je retour krijgt en terugstopt in de grond. Door cascaderen wordt de retourtemperatuur lager. Bij andere bronnen, zoals biomassa, heeft het veel minder effect.
Aandachtspunten bij cascaderen:
- De aan te sluiten woningen in de wijk moeten voldoende zijn geïsoleerd en een geschikt afgiftesysteem hebben om met de lagere temperatuur om te kunnen gaan.
- Als de wijk die op hogere temperatuur is aangesloten meer warmtevraag heeft dan de wijk die op lagere temperatuur wordt aangesloten werkt het goed, als het andersom is moet je extra voorzieningen treffen.
* Het voorbeeld is indicatief, het kan ook op andere temperatuurniveau’s.
4. Tijdelijke bronnen voor vraagontwikkeling
Een bron als geothermie heeft als vuistregel een warmtevraag nodig van ongeveer 4.000 woningen: zie voor meer informatie hierover de factsheet geothermie van het Expertise Centrum Warmte. Je hebt al een serieuze warmtevraag nodig voordat je een bron ontwikkelt. Het kan daarom een optie zijn om te starten met lokale, kleinschaligere systemen die je later eenvoudig kan koppelen aan een geothermie-bron. Denk hierbij aan een collectieve luchtwarmtepomp, aquathermie, een installatie op (groen) gas of een kleine biomassa-installatie, als dat past binnen de lokale context. Je kunt starten in buurten waar het draagvlak het grootst is.
Naast geothermie kan het bijvoorbeeld ook gaan om grootschalig gebruik van restwarmte of warmte uit een afvalverbrandingsinstallatie, waarbij het pas rendabel is om de transportleiding aan te leggen als er voldoende vraag is ontwikkeld.
Aandachtspunt bij dit groeimodel is dat het beschikbaar komen van de uiteindelijke bron onzekerheden kent. En dat er een risico bestaat dat het blijft bij lokale kleine netten, die (potentieel) kostbaarder, minder duurzaam en/of minder eenvoudig in beheer zijn. Ook is het qua organisatie belangrijk dat de kleinschaligere netten in beheer en eigendom zijn van één partij.
5. Koppelen van lokale netten (HT/MT/LT)
Deze optie lijkt erg op optie 4, maar het doel is nu niet om op voorhand meer vraag te creëren voor een bron, maar om andere schaalvoordelen te behalen op het gebied van leveringsbetrouwbaarheid, kosten voor piekvoorzieningen of beheer. Denk bijvoorbeeld aan verschillende buurtinitiatieven, grote verbruikers en lokale netten op een bedrijventerrein die kunnen worden gekoppeld.
Aandachtspunt hierbij is dat het beheer het eenvoudigste is als het in handen is van één partij. Het kan (contractuele) complexiteit geven als je verschillende netten van verschillende partijen wilt koppelen.
6. Koppelen van ZLT-netten
Een ZLT-net (Zeer Lage Temperatuur) heeft een temperatuur van ongeveer 10 – 30oC. Vanuit een ZLT-net kan zowel worden gekoeld als verwarmd. De temperatuur wordt op woningniveau of op het niveau van een cluster van woningen op temperatuur gebracht met een warmtepomp. Vaak is het systeem gekoppeld aan opslag in een WKO (Warmte Koude Opslag). De warmte die vrijkomt bij het koelen kan dan weer gebruikt worden voor verwarming.
Door de lage temperatuur kunnen veel duurzame bronnen worden gekoppeld en is het meestal niet nodig om de leidingen te isoleren. Ook kan kunststof worden gebruikt. Het (door)koppelen van netten is eenvoudiger door het temperatuurregime. Je moet in de planning en fasering wel rekening houden met de leidingdiameters (die kunnen fors zijn) en eventuele toekomstige benodigde warmte-opslag.