Ervaringen met warmtenetten op lage temperatuur in het Nederlandse PAW programma
Steeds lagere temperaturen en steeds meer ‘5e Generatie’ in aardgasvrije proeftuinen met warmtenetten.
In dit artikel beschrijven we de ambities, overwegingen en keuzes van vijf Nederlandse projectteams die binnen het landelijke Programma Aardgasvrije Wijken (PAW) werken aan de realisatie van LT-warmtenetten. Daarbij leggen we een link met de principes van 5e generatie warmtenetten zoals die zijn ontwikkeld in het D2Grids-project.
Sinds 2018 subsidieert het Programma Aardgasvrije Wijken (PAW) van de Nederlandse Rijksoverheid tientallen proeftuinen waar aardgasvrije wijken worden gerealiseerd. In 2018 is gestart met een eerste tranche van 27 proeftuinen. In 2020 kwamen daar 23 nieuwe proeftuinen bij. De derde tranche, van 2021, bestaat uit 16 proeftuinen.
Waar in de eerste tranche de nadruk lag op MT- en HT-netten zien we dat in de laatste tranche de nadruk ligt op LT-netten en ZLT-netten, die deels ook kunnen worden ingezet voor koeling.
LT-warmtenetten kenmerken zich door een aanvoertemperatuur die ligt tussen 30 en 55°C. In tegenstelling tot warmtenetten op ‘middentemperatuur’ of ‘hoge temperatuur’ hebben LT-netten in woningaansluitingen een voorziening nodig om warm tapwater na te verwarmen. Daar staat tegenover dat de warmteverliezen in LT-netten duidelijk lager zijn. De opwekking van warmte kan door de lagere temperaturen plaatsvinden met substantieel hogere rendementen. Als we kijken naar het aantal wijken waar wordt ingezet op een LT-warmtenet is er in de periode 2018-2021 een positieve trend waarneembaar, zie de bovenstaande figuur.
5e generatie warmtenet (5G)
De toegenomen aandacht voor LT-netten past in de trend dat warmtenetten steeds minder ‘top-down’ zijn (van een grote centrale warmtebron naar vele afnemers) maar zich juist steeds meer ‘bottom-up’ ontwikkelen. Idealiter vindt er een optimalisatie plaats met besparingsmaatregelen bij de afnemers, zo laag mogelijke temperatuurniveaus en een zo hoog mogelijke inzet van lokale duurzame bronnen door onder andere buffering of opslag. Indien mogelijk en nuttig, is er een combinatie met duurzame koudelevering, die feitelijk ook weer een bron van warmte vormt. Als middels slimme sturing van de warmtepompen ook nog additionele pieken in het elektriciteitsnet worden voorkomen, hebben we alle ingrediënten voor een 5e generatie warmtenet (5G). Zie voor meer informatie het artikel ‘Perspectives on fourth and fifth generation district heating’ van Hendrik Lund e.a. (maart ’21).
5 proeftuinen
Op basis van de subsidieaanvragen van de proeftuinen lijkt de conclusie gerechtvaardigd dat er momenteel 9 proeftuinen zijn met een LT-net ambitie. Omdat een LT-net een uitdaging kan zijn, is het interessant om na te gaan hoe het loopt met de projectontwikkeling, en te verifiëren of er daadwerkelijk een LT-net zal worden gerealiseerd. Warmtespecialist Jeroen Roos (Stroomversnelling) heeft gekeken naar de kenmerken van de 9 proeftuinen en een selectie gemaakt van 5 casussen, allemaal uit de derde tranche, die interessante vragen oproepen.
Vervolgens zijn we in gesprek gegaan met vertegenwoordigers van deze 5 projecten. Op basis van een korte gestandaardiseerde vragenlijst proberen we te achterhalen welke principes worden gevolgd bij de projectontwikkeling. Daarnaast bekijken we in welke mate het betreffende project voldoet aan de kenmerken van een 5e generatie warmte(/koude)net zoals die zijn benoemd in het D2Grids-project dat met steun van de EU draait in 5 Europese landen.
De 5 casussen waar we op inzoomen zijn:
Gemeente Eindhoven – proeftuin Generalenbuurt
Aantal woningen: 559
Aantal utiliteitsgebouwen: 21
Technische oplossing: ZLT-backbone (< 30⁰C) met collectieve opwaardering naar LT-net (50⁰C).
Verwachte oplevering: 2040
Gemeente Het Hogeland – proeftuin Zuidwolde
Aantal woningen: 382
Aantal utiliteitsgebouwen: 15
Technische oplossing: LT-warmtenet (10-45⁰C)
Verwachte oplevering: 2028
Gemeente Peel en Maas – proeftuin Panningen-centrum
Aantal WEQ totale ontwikkeling: ~5.500
Fase 1 (PAW gebied):
Aantal woningen: 357
Aantal utiliteitsgebouwen: 80
Technische oplossing: Warmtekoudenet (ca. 30-55⁰C) met diverse bronnen waaronder restwarmte en zonthermie.
Verwachte oplevering fase 1: 2024
Gemeente Vlissingen – proeftuin Panoramabuurt
Aantal woningen: 641
Aantal utiliteitsgebouwen: 1
Technische oplossing: ZLT bronnet gekoppeld aan LT-warmtenet (nieuwbouw ca. 30-55 ⁰C) en MT-warmtenet (bestaande bouw ca. 70⁰C)
Verwachte oplevering: 2025 – 2030
Gemeente Zuid-West Friesland – proeftuin Heeg
Aantal woningen: 1170
Aantal utiliteitsgebouwen: 104
Technische oplossing: LT- en MT-warmtenet op basis van aquathermie (TEO). Verschillende temperaturen warmtenet vanwege verschillende woningtypen/bouwjaar.
Verwachte oplevering: 2030
Voorlopige conclusies op basis van de steekproef
• In 4 van de 5 Proeftuinen (Generalenbuurt, Panoramabuurt, Heeg en waarschijnlijk ook Zuidwolde ) is er sprake van een ZLT-net waarmee LT- of MT-buurtnetten worden gevoed, afhankelijk van de inspanningen die nodig zijn om de afnemers geschikt te maken voor een LT-net.
• In enkele gevallen (Eindhoven, Vlissingen) is er sprake van een grote backbone gevoed met een ZLT-bron zoals TEO (thermische energie uit oppervlaktewater), TEA (thermische energie uit afvalwater), TED (thermische energie uit drinkwater), buitenlucht of bodemwarmte die meerdere buurten van ZLT-bronenergie kan voorzien.
• De proeftuinen gaan op verschillende manieren om met het aansluiten bestaande bouw. Dit varieert van relatief zware woningverbetering of isolatie naar label B vóór aansluiting op een LT-net (Panningen, Eindhoven, Vlissingen) tot beperkte ingrepen en aansluiting op een MT-net (een deel van Heeg).
• Overal is inzet van elektrische warmtepompen voorzien, al gebeurt dit op verschillende manieren. Daar waar sprake is van lokale ZLT- en LT-bronnen zorgen warmtepompen voor een opwaardering naar bruikbare temperatuur; op LT- of, indien nodig, MT-niveau.
• Voorziening in de koude vraag is op diverse locaties een optie, waarbij nog onzeker is of dit ook daadwerkelijk gerealiseerd wordt. Bron van de koude is de (Z)LT-bron, al dan niet in combinatie met warmtepompen en soms is er ook sprake van integratie met de retour van de warmtelevering (‘sluiten van kringloop’).
• Inzet van fossiele energie vindt nog wel plaats maar in veel gevallen tijdelijk: hier en daar voor piekbijstook en voor de productie van elektriciteit voor de warmtepompen.
• Booster-warmtepompen voor warm tapwater zijn voor een groot deel voorzien bij LT-netten, inzet van (mindere efficiënte) weerstandsverwarming voor tapwater is in Eindhoven toegepast.
• Beperking van pieken in het elektriciteitsnet door een slimme sturing van de ingezette warmtepompen (en warmte-/koudebuffering op korte termijn) heeft in enkele proeftuinen geen aandacht en wordt daar ook niet als een groot probleem gezien.
• Seizoensopslag (in de bodem, WKO) van gewonnen omgevingswarmte speelt in de meeste projecten een rol om in de winter voldoende bronwarmte van een zo hoog mogelijke temperatuur beschikbaar te hebben voor de ingezette warmtepompen.
• Qua nieuwbouw (Vlissingen) zien we dat er nog een afweging plaatsvindt of deze op ZLT (met individuele warmtepompen) of op LT (met buurtwarmtepompen) wordt aangesloten.
Koppeling naar D2Grids
Als we ‘door de oogharen’ kijken naar de 5 principes die in het D2Grids-project zijn bepaald, dan zien we dat veel van de beschouwde projecten hier bovengemiddeld aandacht aan besteden of er zelfs voor een groot deel aan voldoen. We concluderen dan ook dat er interessante ontwikkelingen te zien zijn in deze PAW-aanvragen. Als deze ervaringen met ZLT-backbones en LT-buurtnetten positief zijn, kan dit vanwege het potentiële uitstralingseffect van het PAW mogelijk een groot effect hebben op de aanleg van nieuwe warmtenetten. Daarnaast, maar waarschijnlijk in beperktere mate, kan dit mogelijk een effect hebben op de verduurzaming van bestaande warmtenetten. Door de toepassing van lagere temperaturen komen duurzame, lokale bronnen in beeld die met relatief weinig (fossiele) hulpenergie in de warmtevraag kunnen voorzien.
Tekst: Jeroen Roos en Anton Coops (Stroomversnelling)
Foto’s: Kick Smeets (PAW)