Techniek
Strategie 3 rekent verwarming met warmtenetten door die worden gevoed met lagetemperatuur(LT-)warmtebronnen. Deze temperatuur is te laag om direct warm tapwater te maken en ook voor ruimteverwarming is het vaak nodig om de temperatuur te verhogen. De warmte kan collectief, of individueel per woning, op een voldoende temperatuur worden gebracht. De beste oplossing zal afhangen van de lokale situatie.
Het collectief opwaarderen met een warmtepomp naar middentemperatuur(MT-) niveau (circa. 70 °C) kost veel elektriciteit, maar aanpassingen in de woningen blijven dan tot een minimum beperkt. Als de aanvoertemperatuur vanuit het warmtenet hoog genoeg is voor ruimteverwarming (circa 50 °C), is er per woning of gebouw alleen een boosterwarmtepomp nodig voor de warmtapwatervoorziening. In dat geval is het elektriciteitsverbruik lager. Wel zijn er meer aanpassingen nodig in de woningen en gebouwen. Zoals het geschikt maken van de radiatoren voor het leveren van genoeg warmte bij een lagere temperatuur.
Bij een zeer lage aanvoertemperatuur in het warmtenet van 10 oC tot 30 oC is er in iedere aan te sluiten woning of gebouw een warmtepomp nodig om de ruimten te verwarmen voor de warmtapwatervoorziening. De warmteverliezen in het warmtenet zijn dan wel lager dan bij een aanvoertemperatuur van 50 oC of 70 oC.
Varianten Startanalyse
Er zijn veel mogelijkheden om de LT-warmtebronnen in te zetten. Om een goed beeld te krijgen van de mogelijkheden rekent de Startanalyse bij Strategie 3 in totaal acht varianten door: verschillende typen lagetemperatuurbronnen en temperatuurniveaus. Bij de varianten waarbij de aflevertemperatuur aan de woningen en gebouwen circa 70 °C is, wordt naast schillabel B+ ook schillabel D+ als aparte variant doorgerekend. Onderstaande tabel geeft een totaaloverzicht.
- Variant S3a (B+) – Warmtenet met lagetemperatuurbron – aflevering op 30 °C
De warmte wordt bij woningen en gebouwen afgeleverd op ongeveer 30 °C. Vervolgens wordt de warmte binnen de woningen en gebouwen met een individuele combiwarmtepomp opgewaardeerd naar bruikbare temperatuurniveaus voor ruimteverwarming en warm tapwater.
- Variant S3b en f (B+ en D+) – Warmtenet met lagetemperatuurbron – aflevering op 70 °C
De warmte wordt met een collectieve warmtepomp opgewaardeerd tot 70 °C en is daarmee binnen woningen en gebouwen direct geschikt voor gebruik voor ruimteverwarming en warm tapwater.
- Variant S3c en g (B+ en D+) – Warmtenet met warmte-koudeopslag (WKO) met aflevering op 70 °C - hele buurt
In deze variant wordt warmte-koudeopslag toegepast. In de zomer wordt er warmte opgeslagen in zogeheten ondergrondse warmte-koudeaquifers, diepere watervoerende lagen, zodat je die warmte in de winter kunt gebruiken om gebouwen te verwarmen. Om de warmte op 70 °C te krijgen is er opwaardering met een collectieve warmtepomp nodig.
- In deze variant wordt aangenomen dat warmte-koudeopslag overal toepasbaar is en wordt er geen rekening gehouden met belemmeringen in de bodem. Ook wordt - in tegenstelling tot de andere S3-varianten - de hele buurt aangesloten op het systeem. Deze variant is daarom vooral bedoeld als referentie en geeft geen realistisch beeld van de werkelijkheid. Daarom wordt deze variant niet in de viewer getoond, maar alleen in het gemeenterapport.
- Variant S3d en h (B+ en D+) – Warmtenet met warmte-koudeopslag (WKO) met aflevering op 50 °C
In deze variant wordt warmte-koudeopslag (open bodemenergiesysteem) toegepast, waarbij warmte en koude van gebouwen zelf worden opgeslagen in ondergrondse warmte-koudeaquifers. Met dit systeem wordt er in de zomer warmte opgeslagen in de ondergrond. In de winter wordt die warmte gebruikt om de gebouwen te verwarmen. Om de warmte op een voldoende hoge temperatuur te brengen (50 °C) is opwaardering met een collectieve warmtepomp nodig.
Dit systeem kun je ook gebruiken om in de zomer te koelen, de extra kosten die daarmee gepaard gaan zijn niet meegenomen in de Startanalyse.
Warmte-koudeopslag is niet overal in Nederland toepasbaar; dat is afhankelijk van de geschiktheid van de ondergrond en van geldende wettelijke beperkingen zoals bescherming van drinkwaterwingebieden. De viewer van de Startanalyse bevat een kaart met gebieden waar je warmte-koudeopslag kunt toepassen. Zie de factsheet Bodemenergie/WKO voor meer informatie over WKO.
- Variant S3e en h (B+ en D+) – Omgevingswarmte uit oppervlaktewater +WKO, levering op 70 °C
Dit is een variant voor het gebruik van omgevingswarmte uit oppervlaktewater (TEO) van zeer lage temperatuur (circa 15 °C). Dit is een vorm van aquathermie. De combinatie met warmte-koudeopslag maakt het mogelijk om warmte in de zomer ondergronds op te slaan en in de winter te benutten voor ruimteverwarming. De warmte wordt op een temperatuur van 70 °C bij het gebouw afgeleverd na opwaardering met een collectieve elektrische warmtepomp. Bij deze variant gelden dezelfde beperkingen voor inzet van WKO als bij variant S3D. Daarnaast is ook vereist dat er geschikt oppervlaktewater in de buurt is. Zie voor meer informatie de factsheet Aquathermie.
.png)
Voorbeeld strategie S3e: Warmtenet met als LT-bron aquathermie. (Bron: PBL Startanalyse) In de Startanalyse is voor iedere variant zo’n schematische weergave te vinden.
Individueel of collectief
Waar warmtenetten met middentemperatuurbronnen (Strategie 2) vaak een grote schaal vereisen, de Startanalyse rekent deze op buurtniveau uit, kunnen warmtenetten met lagetemperatuurbronnen (Strategie 3) in sommige gevallen ook in kleinere clusters uitvoeren.
De Startanalyse rekent de verschillende varianten van strategie 3 daarom gemengd door. Eerst worden er rendabele, buurtoverstijgende clusters van warmtenetten opgespoord en doorgerekend. Vervolgens wordt er aangenomen dat de woningen die niet rendabel op deze warmtenetten kunnen aansluiten een individuele warmtepomp nemen. De viewer en het Gemeenterapport laten per buurt zien welk aandeel van de gebouwen in de betreffende variant is aangesloten op het warmtenet en welk aandeel van de gebouwen is aangesloten op een individuele warmtepomp. Het datapakket toont deze informatie zelfs op woningniveau, maar om dit datapakket te kunnen openen heb je wel GIS-software nodig.
In de praktijk zal pas bij de verdere uitwerking van de businesscase duidelijk worden welke woningen rendabel kunnen aansluiten op het warmtenet en welke niet. Bovenstaande doorrekening geeft wel een eerste, grove indicatie. Net zoals bij strategie 2 zie je dat gebouwclusters met een hoge warmtevraagdichtheid vaak eerder rendabel zijn om op een warmtenet aan te sluiten.
Temperatuurniveau afgifte
Strategie 3 kent varianten die warmte op ongeveer 70 °C, op ongeveer 50 °C en op ongeveer 30 °C leveren. Deze temperatuur bepaalt welke gebouwmaatregelen en of warmtepomp er nodig zijn om het in de betreffende gebouwen comfortabel warm te houden.
Temperatuurafgifte van ongeveer 70 °C
Reguliere HR-ketels leveren hun warmte meestal op ongeveer 80 °C af. Als in de nieuwe situatie de warmte wordt afgeleverd op 70 °C, dan is dat maar 10 °C lager. De bestaande radiatoren hoef je om die reden meestal niet te vervangen. Beperkte isolatiemaatregelen aan het gebouw zijn voldoende om het gebouw warm te krijgen en het gewenste comfort te bereiken.
Bij de varianten waar de warmte op een temperatuur van 70 °C wordt afgeleverd zijn zowel schillabel B+ als D+ doorgerekend.
Temperatuurafgifte op ongeveer 50 °C en 30 °C
Doordat deze afgiftetemperaturen fors lager zijn dan de afgiftetemperatuur van een reguliere HR-ketel, worden deze varianten gecombineerd met de volgende gebouwmaatregelen:
- Isolatie tot minimaal schillabel B, maar bij voorkeur nog beter.
Zonder goede isolatie en kierdichting kan het comfort te wensen overlaten en kunnen de elektriciteitskosten hoog uitvallen. Meer informatie over vermindering van de warmtevraag vind je in de factsheet Isolatie.
- Een afgiftesysteem dat geschikt is voor lagetemperatuurverwarming.
Doordat het water op een lagere temperatuur wordt afgegeven, heeft een radiator meer vermogen nodig om een ruimte comfortabel warm te krijgen. Reguliere radiatoren halen dit vermogen vaak niet en moeten dan worden vervangen door andere radiatoren, door vloerverwarming of door een andere geschikte techniek.
- Een boosterwarmtepomp (bij afgifte van 50 °C) of een combi-warmtepomp (bij afgifte van 30 °C) om warmtapwater te leveren. In de Startanalyse is aangenomen dat bestaande woningen niet geschikt te maken zijn voor ruimteverwarming met levering op 30 °C.
- Een boilervat waar warm tapwater in kan worden opgeslagen.
De Startanalyse rekent de kosten van bovenstaande maatregelen mee bij deze varianten.
Infrastructuur
De aanleg van het warmtenet is de grootste infrastructurele ingreep die nodig is voor deze strategie. De kosten hiervan kunnen verschillen per locatie. Die worden onder andere bepaald door de drukte in de ondergrond, het type bodem en het doorkruisen van barrières als water en snelwegen.
Behalve dat er een warmtenet moet komen, zal ook het elektriciteitsnet in sommige gevallen verzwaard moeten worden. Een deel van de woningen zal immers op de individuele warmtepomp gaan en ook stappen alle woningen over op elektrisch koken. Het is daarom belangrijk om de netbeheerder te betrekken bij de planvorming. Bij een collectieve warmtepomp zal op de locatie van die warmtepomp een voldoende grote elektriciteitsaansluiting moeten zijn. Ook daar is overleg met de netbeheerder aan te raden.
Warmtebron
- Varianten S3a, S3b en S3f gaan uit van de beschikbaarheid van een nabijgelegen laagtemperatuurrestwarmtebron. Mocht deze bron in de toekomst niet langer beschikbaar zijn, dan moet er naar een alternatief gekeken worden.
- Voor varianten S3c, S3d, S3e, S3g en S3h moet de ondergrond geschikt zijn voor toepassing van WKO.
- Voor toepassing van variant S3e en S3h moet er, naast een geschikte ondergrond voor WKO, ook oppervlaktewater binnen 5000 meter beschikbaar zijn.
Wijk
- Omdat er een relatief duur warmtenet wordt aangelegd, zal de bebouwingsdichtheid vrij hoog moeten zijn om de kosten van de infrastructuur redelijk te houden. Voor grondgebonden woningen (huizen waarvan in ieder geval één woonlaag meteen aan de straat staat) zijn de kosten hoger. Dat komt omdat er meer distributieleidingen gelegd worden en er moeten meer aansluitingen komen.
- Voor de besluitvorming over het toepassen van een warmtenet is het gunstig als er één eigenaar is, zoals een woningcorporatie. Een woningcorporatie zal in veel gevallen wel akkoord van de huurders moeten hebben.
Woning/gebouw
- Bij de varianten met een afgiftetemperatuur van 70 °C is een isolatieniveau van schillabel D+ over het algemeen voldoende om het comfortabel warm te houden. In veel gevallen hoef je het afgiftesysteem (radiatoren) niet aan te passen.
- Bij varianten met een afgiftetemparatuur van ongeveer 50 °C en 30°C is een isolatieniveau van schillabel B+ over het algemeen voldoende om het comfortabel warm te houden. Bij deze strategie moet er aandacht zijn voor de afstemming tussen isolatiegraad, ventilatiesysteem en afgiftesysteem in verband met mogelijke comfortproblemen. De factsheet isolatie beschrijft dit in meer detail. Ook is er bij deze afgiftetemperaturen meer ruimte in de woning nodig voor een warmwaterboiler en een warmtepomp.
Benutting van restwarmte of omgevingswarmte is CO2-vrij. Bij alle samenstellingen worden ook elektrische warmtepompen gebruikt. Dat betekent dat er op locatie geen emissies meer zijn. De CO2-uitstoot van het systeem wordt bepaald door de kwaliteit van de elektriciteitsmix in Nederland; die wordt de komende jaren sterk verduurzaamd. Maar zolang de elektriciteitsvoorziening niet CO2-vrij is, wordt daardoor indirect nog wel CO2 uitgestoten. Bij de Leidraad wordt gerekend met een eindsituatie waarin elektriciteit wel CO2-vrij is.
Naarmate de temperatuursprong tussen de brontemperatuur en de temperatuur van de afgeleverde warmte hoger is, neemt het rendement van de (centrale) warmtepomp af. Naarmate de temperatuur van het warmtenet hoger is, zullen de warmteverliezen daarin hoger zijn. In termen van duurzaamheid kun je de volgende rangschikking maken binnen deze strategie (de meest duurzame staat bovenaan):
- Variant S3a: distributie restwarmte op 30 °C, combiwarmtepomp.
- Variant S3b: opwaardering restwarmte, distributie op 70 °C.
- Variant S3e: WKO, regeneratie met oppervlaktewater, opwaarderen, distributie op 70 °C.
- Variant S3d: WKO, regeneratie met zomerkoeling en/of een buitenluchtunit, distributie op 70 °C.
Deze volgorde kan voor specifieke projecten anders uitvallen. Vanzelfsprekend zijn de varianten met schillabel B duurzamer dan de varianten met schillabel D. Verder kan de financiële haalbaarheid een heel andere volgorde hebben. Dat kan bijvoorbeeld omdat individuele warmtepompen per woning duurder zijn dan één centrale warmtepomp, of omdat er meer netverzwaring plaats moet vinden bij individuele systemen dan bij een centraal aangesloten warmtepomp.
Eigenaren/bewoners
- De kosten voor warmtelevering zijn nu gekoppeld aan de gasprijs, zodat de kosten voor de bewoner ongeveer gelijk blijven. In de toekomst (met Warmtewet 2) zal deze koppeling met de gasprijs worden losgelaten. Wel zal er vanuit de Autoriteit Consument en Markt prijsregulering worden uitgevoerd, maar hoe wordt nog uitgewerkt.
- Voor de strategieën met een aflevertemperatuur van 70 oC zijn twee varianten doorgerekend: met schillabel B en schillabel D. Met schillabel D kan het gewenste comfortniveau worden gehaald. Alleen als het ruimtebeslag om elektriciteit te produceren beperkt is, valt te overwegen om uit te gaan van schillabel B. Daarmee wordt de energievraag beperkt.
- Voor de strategieën met een afgiftetemperatuur van 50 oC is het aanpassen van het verwarmingssysteem naar vloerverwarming, wandverwarming of speciale lagetemperatuurradiatoren in veel gevallen nodig.
- In grondgebonden woningen is het lastig om een aansluiting te maken op het warmtenet. Er moet namelijk plek zijn voor een afleverset en er moet vaak een extra leiding komen door de woning. Die loopt van de aansluiting op het warmtenet naar de plek waar de cv-ketel stond.
- Voor appartementen waarin nu individuele cv-ketels staan, zal er een extra leiding aangelegd moeten worden - van de centrale aansluiting op het warmtenet naar de plek waar de cv-ketel stond.
- Voor een aantal varianten moet er in het gebouw een warmtepomp of boosterwarmtepomp (met opslagvat) komen. Daar moet wel ruimte voor zijn.
- De gasaansluiting vervalt, dus zijn er vaak aanpassingen nodig om over te gaan op elektrisch koken. Als de netbeheerder de gasaansluiting verwijdert, dan zijn daar kosten aan verbonden.
- Bij woningen met voortuinen kan er graafschade ontstaan als de warmteleiding van de straat naar de woning door de voortuin wordt gelegd.
- Gebruikers die zijn aangesloten op een warmtenet kunnen niet wisselen van energieleverancier.
Gemeente
De gemeente zal vaak een coördinerende rol spelen:
- Bij het vinden van een warmtebron en exploitant voor het warmtenet. De gemeente zal vaak trekker moeten zijn om partijen bij elkaar te krijgen. De gemeente of de regio kan de bronnen van restwarmte lokaliseren en opnemen in de regionale energiestrategie.
- Voor het krijgen van de benodigde vergunningen.
- Voor alle varianten: de gemeente moet toestemming geven voor de aanleg van een transportnet bij een collectief systeem.
- Voor de varianten met aquathermie is een vergunning nodig van de waterbeheerder. Dit kan het waterschap, drinkwaterbedrijf of Rijkswaterstaat zijn.
- Voor het geven van toestemming voor de aanleg van een transportnet bij een collectief systeem. Dat geldt bij alle varianten.
- Voor de varianten met een WKO: een openbare ruimte ter beschikking stellen voor de bronnen van de WKO-installatie en eventuele (back-up) warmteopwekking. Waar er veel bronnen zijn kan de gemeente een rol spelen met een plan om de WKO-bronnen optimaal aan te leggen, zodat zoveel mogelijk gebruikers de beschikbare ondergrond kunnen benutten.
Netbeheerder
- Als een warmtepomp een groot vermogen vraagt, kan netverzwaring nodig zijn. Bij een centrale warmtepomp is dat maar op één locatie nodig en niet in de hele wijk.
- Het gasnet kan alleen worden weggehaald als alle bewoners/gebruikers tegelijk meedoen. Anders moet het gasnet (deels) intact blijven.
- Op de site van Netbeheer Nederland vind je meer informatie over de rol van en eventuele ondersteuning vanuit de netbeheerder voor de Transitievisie Warmte.
Exploitant
- De duurzame bron moet op lange termijn beschikbaar blijven (of komen). Of deze moet door iets anders, bijvoorbeeld een collectieve warmtepomp, vervangen kunnen worden.
- De aanleg van een warmtenet is duur. Daarom moeten er voldoende gebouwen meedoen om een project rendabel te maken.
- Warmtenetten met een lagetemperatuurbron zijn meestal wat kleiner en lenen zich ook voor een aanpak voor één of enkele buurten.
Marktontwikkelingen
- Er komt steeds meer ervaring met warmtenetten met een lagetemperatuurbron.
- In Nederland zijn er al zeker 2.000 WKO-systemen.
- Er zijn nog wat minder projecten waarbij omgevingswarmte uit oppervlakwater (TEO) in combinatie met WKO (aquathermieprojecten)wordt toegepast.
- Verwacht wordt dat de Wet collectieve warmetevoorziening (eerst de Warmtewet 2 genoemd) op zijn vroegst begin 2022 gereed is.
Innovaties
- De energieprestatie van de warmtepomp kan nog verbeteren.
- Integratie met andere warmtebronnen in grotere warmtenetten is in onderzoek. Dit kan leiden tot een lager elektriciteitsverbruik.
- De WKO kan worden vervangen door een andere warmteopslag.
- Warmtenetten met voorzieningen voor warmte- en koudeopslag, die door meerdere warmtebronnen gevoed worden, waaronder aquathermie.