Wereld te winnen met warmtenet

Niet de behoefte aan elektriciteit is de grootste energieslorper in Nederland, maar de vraag naar warmte. Ongeveer 40 procent van het energieverbruik gaat op aan verwarming, 24 procent is voor de opwekking van elektriciteit. Tegelijkertijd worden grote hoeveelheden warmte nodeloos geloosd in de lucht en in rivieren. Restwarmte van elektriciteitscentrales, afvalwaterzuiveringsinstallaties, warmtekrachtinstallaties en vele industriële bronnen: er gebeurt niets mee.

Onderzoek wijst uit dat ongeveer 2000 MW aan energievermogen in de vorm van warmte verloren gaat. Dat komt overeen met twee forse kolencentrales. Warmtenetten bieden hier uitkomst. Het technisch principe van de warmtenetten is simpel. Er moet een warmtebron met restwarmte zijn, liefst niet al te ver van de bouwprojecten.

Ook is dikwijls een hulpwarmtecentrum nodig om in geval van pieken in de vraag extra warmte te leveren, bijvoorbeeld als ‘s ochtends iedereen min of meer tegelijk de douche aanzet. Het transportmiddel voor de warmte is water, doorgaans met een temperatuur van meer dan 90 graden. Ook binnenshuis moeten voorzieningen worden getroffen, zoals een warmtemeter en een warmtewisselaar, die de warmte van het aangevoerde warme water afgeeft aan de woning, inclusief douche- en tapwater. Het afgekoelde water gaat weer retour naar de warmtebron.

Pioniersfase

In Nederland zijn circa 800 duizend huishoudens aangesloten op een warmtenet, waarvan 300 duizend in grootschalige projecten. Eneco heeft circa 200 duizend woningen op warmtenetten in beheer, Nuon is goede tweede met 100 duizend klanten en vijftig warmtenetten, en Essent bedient 80 duizend huishoudens, veelal in kleinschalige projecten. Energiebedrijven beschikken over relatief veel kleine warmtenetten, een erfenis van de fusies van lokale energiebedrijven.

De oudste stadsverwarming dateert uit 1923 toen het Algemeen Ziekenhuis in Utrecht werd aangesloten op de restwarmte van de Utrechtse elektriciteitscentrale. Door de toegenomen isolatie van nieuwbouwwoningen daalt de Werking van een warmtenet warmtevraag weliswaar enigszins, niettemin valt er nog een wereld te winnen wanneer gemeenten het warmteoverschot bij bedrijven en energiecentrales weten te koppelen aan de warmtevraag voor de woningen op hun grondgebied.

En dat is precies wat Henk Dekker als eerste deed toen hij 3 jaar geleden directeur werd van Nuon Warmte. ‘We hebben een kaartje van Nederland met woningprojecten over een kaartje van de Nederlandse warmtebronnen gelegd’, zegt Dekker. Uit deze match tussen vraag en aanbod vielen vanzelfsprekend de grote nieuwbouwprojecten op, in en rond de grote steden. ‘Ook grootschalige herstructurering in oude wijken, zoals in Rotterdam- Zuid lenen zich voor een warmtenet’, zegt Dekker.

Door de crisis verschuift het accent overigens al veelal in die richting, signaleert hij: ‘Doordat veel nieuwbouwprojecten stilliggen of vertraging oplopen, richten we de aandacht nu meer op herstructurering.’

Kinderziektes met warmtenetten zijn in de loop der jaren verdwenen. Problemen met de afstelling van voorzieningen in de woningen dateren uit de pioniersfase, aldus Dekker. Eveneens uit het prehistorische tijdperk dateert het vooroordeel dat de warmte in een woning slechts lager kan door het raam open te zetten, zoals veel blokverwarming in voormalige Oostbloklanden. ‘Het is allemaal prima per woning te regelen.’

Als dat het geval is, waarom loopt de groei van warmtenetten dan nog zo traag? ‘Warmtenetten zijn een zaak van lange adem’, zegt Dekker. ‘Pas na 10 jaar begint het leuk te worden, dat wil zeggen rendabel. Een energiebedrijf moet over een dikke portefeuille beschikken; er gaat al gauw voor een slordige 10 miljoen euro aan pijpleidingen de grond in.’

De NMa ontkrachtte enkele jaren geleden de geruchten al dat energiebedrijven tot 70 procent winst zouden maken op de warmtenetten. Volgens de Warmtewet mogen de tarieven voor warmte niet hoger zijn dan die van aardgas.

‘Natuurlijk hopen we dat op den duur de aardgasprijs flink gaat stijgen. Dan zijn de bewoners van warmtenetwoningen goedkoper uit.’ Want het energetisch rendement ten opzichte van een HR-ketel liegt er niet om. Nuon bouwt in Diemen een nieuwe gasgestookte centrale met een rendement van 59 procent, het hoogst haalbare. Gecombineerd met de afzet van warmte voor onder meer uitbreidingsplannen in Zeeburg (Amsterdam) stijgt het overall rendement tot 85 procent. Voor kolengestookte centrales ligt dit circa 10 procent lager.

Houtsnippers

Het is aan gemeenten om de inzet van restwarmte voor woningen te bepalen, zegt Dekker. ‘Amsterdam heeft in het beleid verankerd dat nieuwbouwplannen in principe met stadsverwarming moeten worden uitgevoerd. Dit principe van ‘warmte, mits’ zou ook elders aan populariteit kunnen winnen (zie kader Amsterdam pagina 30).’

Waar Nuon voorkeur heeft voor de grootschalige netten, mikt Essent ook op kleinere, decentrale warmtenetten. Tweehonderd woningen geldt nu als ondergrens, zegt Gijs de Man, directeur van Essent Local Energy Solutions. De Man is ook voorzitter van de lobbyorganisatie Stichting Warmtenetwerk. Die organisatie probeert het imago van stadsverwarming te verbeteren.

De aandacht voor klimaat, energiebesparing en de soms tomeloze ambities van gemeenten op dit vlak geven De Man’s branche de wind in de zeilen. Zeer recent gaf de stichting een caleidoscopisch boekje Warmte in Nederland uit, waarin een duizelingwekkende hoeveelheid projecten wordt vermeld. Waren in de stadsverwarming ‘oude stijl’ gemeenten veelal eigenaar, de economische en financiële crisis dwingt ze meer tot samenwerking met energiebedrijven. Daardoor is ook de kennis gewaarborgd.

‘De nog steeds aanhoudende crisis in de bouw, zal kleinere inbreidings- en renovatieprojecten in de gemeenten mogelijk maken’, verwacht De Man. Hij geeft als voorbeeld een project in Zevenaar waar een houtpalletketel, water verwarmt voor uiteindelijk vijftienhonderd woningen. ‘We gaan die houtsnippers maken van houtafval van een lokale zagerij.’ En warmtenetten sluiten ook mooi aan bij de trend in veel gemeenten om een lokaal energiebedrijf of zelfs een energiecoöperatie op te richten.

De Man is daarom niet pessimistisch over de toekomst: ‘Een warmtenet is op dit moment duurder dan gas. De aanleg van een net, zowel voor de aanvoer als de afvoer van water met zwaar geïsoleerde leidingen, kost nu eenmaal geld, terwijl het aardgasnet er al 50 jaar ligt.’ Wie het echter nu aandurft te investeren en te faciliteren, kan op termijn spekkoper zijn.

Net zoals Nederland indertijd zonder al te veel kosten-batenanalyses investeerde in het aardgasnet. ‘Zeker gemeenten en energiebedrijven die duurzaamheidseisen stellen, kunnen over 10 jaar goedkoper uit zijn. Dan is de terugverdientijd verstreken en kan warmte wel eens goedkoper worden dan aardgas.’ Daar komt bij dat deze initiatieven tot minder afhankelijkheid leiden van grillige gasexporterende landen als de Sovjet-Unie.

Geothermie

Hoe lovenswaardig de pogingen om de restwarmte te benutten ook zijn, Krijn Braber, directeur gebiedsontwikkeling van adviesbureau Builddesk in Arnhem, vindt de prestaties van de meeste projecten niet bijster duurzaam. ‘Wat is er duurzaam aan een kolencentrale of een warmtekrachtinstallatie die op gas wordt gestookt?’

Nu nog wordt vooral warmte van kolen- en gascentrales ingezet, op termijn kunnen beter duurzame warmtebronnen worden aangesloten op datzelfde warmtenet. Het benutten van de warmte van diepe aardlagen, ofwel geothermie, is daarvan een goed voorbeeld, maar ook het verstoken of vergisten van biomassa of bioafval kan heel goed.’

Van de inzet van echte ‘restwarmte’ is volgens Braber evenmin sprake. Om water met een temperatuur van 90 graden of meer te realiseren, moeten elektriciteitsproducenten genoegen nemen met verliezen in het elektrisch rendement, zo rekent hij voor. ‘Om dermate warm water te maken, gaat de elektriciteitsproductie van een kolencentrale of waterkrachtcentrale omlaag. Bovendien verliest heet water onderweg relatief meer warmte dan minder warm water.’

Braber propageert daarom een warmtenet waarin afvalwarmte met een temperatuur van ongeveer 40 tot 50 graden wordt rondgepompt. Dat heeft wel consequenties voor het verwarmingssysteem in de woning. ‘Een laag temperatuurnet vergt vloerverwarming en zal dus vooral geschikt zijn voor nieuwbouwprojecten. Voor warm douchewater zou een microwarmtepomp de temperatuur richting 60 graden kunnen opwerken.’

Momenteel wordt dit systeem in Nijmegen (Waalsprong) beproefd in zes proefwoningen. Bij goede prestaties wordt het aantal uitgebreid naar zeshonderd woningen. Bovendien levert dit systeem als bijproduct van de douchewaterproductie gratis verkoeling. De Man van Essent is het eens met de gedachten van Braber over lagere temperatuursnetten. ‘Kleinere projecten spelen dit in de kaart.’

Henk Dekker van Nuon daarentegen moet het lage temperatuursysteem eerst nog maar eens in de praktijk zien. ‘Het rendement in de praktijk zal lager zijn dan op papier.’ Bovenal vindt Dekker echter dat er in dit stadium geen richtingenstrijd moet worden gevoerd. ‘Van fossiele oorsprong of niet, er gaan enorme hoeveelheden energie ver loren in de vorm van warmte. Laten we die eerst maar eens benutten.’

Schoolvoorbeeld Amsterdam

Sinds 1993 is heel Amsterdam-Zuidoost aangesloten op restwarmte van de Diemercentrale. Later volgde IJburg. En ook Zeeburg krijgt nu een warmtenet dat is verbonden met deze gasgestookte centrale. Al 50 duizend woningen zijn aangesloten, in 2012 zijn dat er 65 duizend en in 2020 zelfs 100 duizend.

De ambitie krijgt vooral vorm in Amsterdam-West, waar de gemeente enorme hoeveelheden restwarmte van de afvalverbrander AEB benut voor de woonwijken die daar ten zuiden liggen. Ook Amsterdam-Noord wordt op termijn aangesloten. De gemeente heeft hiertoe een joint-venture gesloten met Nuon: Westpoort Warmte. De gemeente levert de warmtebron, Nuon legt het warmtenet aan. Ook de warmte van de rioolwaterzuiveringsinstallatie wordt aangesloten op het warmtenet.

Op de langere termijn kunnen ook duurzame bronnen worden benut, zoals de aardwarmte (geothermie) of de zon. Amsterdam is overigens ook ‘leidend’ op het gebied van koudenetten. Het koude water uit de Nieuwe Meer levert volgens een omgekeerd principe als het warmtenet koeling voor kantoren op de Zuidas.

Warmtenet Rotterdam-Zuid

Over 2 jaar kunnen in Rotterdam-Zuid (inclusief Hoogvliet) en Rotterdam-Noord naar schatting 50 duizend woningen worden aangesloten op een warmtenet. Vermoedelijk zal het Maasstad Ziekenhuis hiervan als eerste warmte ontvangen. Exploitant en aanlegger van de leidingen is het Rotterdamse Warmtebedrijf dat in november is opgericht met als deelnemende partijen de gemeente, de provincie Zuid-Holland en corporatie Woonbron.

Warmtebron is de restwarmte van de afvalverbranding van Rozenburg (voorheen AVR, nu eigendom van Van Gansenwinkel Groep). Eneco en Nuon sluiten de gebruikers van restwarmte aan op het net. Ook energieproducent E.ON is betrokken. Samen met de gemeente draagt E.ON de exploitatierisico’s van het warmtenet.

De restwarmte van de afvalverbranding levert een CO2-reductie op van 71 duizend tot 81 duizend ton per jaar. Zoals vastgelegd in het Rotterdam Climate Initiative wil de stad in 2025 liefst 50 procent minder CO2 uitstoten dan in 1990.

Ontlasting warmtebron Apeldoorn

In Apeldoorn fungeert sinds dit voorjaar een rioolwaterzuivering als bron voor de verwarming van woningen. Door de vergisting van uitgewerkt rioolslib ontstaat een energierijk biogas. Waterschap Veluwe verbrandt dat gas om elektriciteit te maken in een gasmotor of warmtekrachtinstallatie. De warmte die vrijkomt, gaat naar het warmtenet van de nabij gelegen wijk Zuidbroek.

Op deze manier fungeren de faeces van 350 duizend inwoners als productiebron van 14 miljoen kWh stroom per jaar (geoed voor 3.900 huishoudens) en 51 duizend GJ warmte (goed voor 1.800 huishoudens). De innovatie van de Apeldoornse waterzuivering scheelt jaarlijks een uitstoot van CO2 die overeenkomt met 35 duizend auto’s.

Een deel van de warmte wordt in het productieproces van de zuiveringsinstallatie verwerkt, de rest wordt verkocht aan energiebedrijf Essent, de stroom wordt gekocht door NUON. Het waterschap verwerkt in de vergistingsinstallatie ook organische afvalstromen, zoals slachtafval. Ook wordt onderzocht of vergisting van bermgrasmaaisel mogelijk is.

Almere: zon als warmtebron

Een voorbeeld van een duurzame bron als input voor een warmtenet is het project Zoneiland in Almere. Op een oppervlakte van ruim 7 duizend vierkante meter (anderhalf voetbalveld) warmt de zon via 520 zonnecollectoren water op voor 2700 woningen in de wijk Noorderplassen-West.

De jaarlijkse CO2-en energiebesparing bedraagt bijna 10 duizend Gigajoule ofwel 10 procent van de totale energiebehoefte van de nieuwe wijk; een besparing die overeen komt met 30 miljoen autokilometers of 1 miljoen douchebeurten. De rest van de wijk is ook aangesloten op het warmtenet, dat verder wordt gevoed met de restwarmte van een warmtekrachtcentrale in Almere.

Het op drie na grootste zonnecollectorproject ter wereld, dat wordt uitgevoerd door Nuon, is mede mogelijk gemaakt met een Europese subsidie van 1,4 miljoen euro. De totale kosten bedragen 6 miljoen euro. Almere Zoneiland, levert energie aan de stadsverwarming voor 2700 woningen in de naburige wijk Noorderplassen West.

Stadsverwarming Purmerend

Het zal niet bij iedereen bekend zijn, maar het vier na grootste warmtenet van Nederland ligt in Purmerend. Meer dan 25 duizend huishoudens en meer dan duizend bedrijven zijn sinds het begin van de jaren ‘80 van de vorige eeuw aangesloten.

Driekwart van de 80 duizend inwoners krijgt verwarming en douchewater van de restwarmte van een gasgestookte warmtekracht installatie, met een hulpcentrale en een aantal buff ers. Nu is het nog ‘grijze’ restwarmte, maar als de plannen van stadsverwarming Purmerend (SVP, eigendom van de gemeente) doorgaan, genieten de inwoners straks van groene warmte.

‘Onderzoek wijst uit dat Purmerend energie kan winnen uit diepe aardlagen ofwel geothermie. Wij worden de eerste stad die geothermie voor een bestaand warmtenet gaan toepassen’, zegt directeur Peter Odermatt van SVP. Daarnaast denkt Odermatt aan biomassa als bron, vermoedelijk snoei- en dunningshout. Om deze omslag mogelijk te maken, ontving Purmerend dit najaar 1,8 miljoen euro Europese subsidie.

‘Warmte heeft jarenlang niet de aandacht gekregen die het verdient’, constateert Odermatt, die sinds 3 jaar het verzelfstandigde bedrijf leidt. ‘Pas de laatste tijd keert het tij.’ Odermatt is bezig met een inhaalslag. De stadsverwarming draait van meet af aan verlies. Jarenlang moest de gemeente geld bijleggen. Dat heeft tal van oorzaken.

Na de tweede energiecrisis van 1979 zijn veel groeikernen zoals Purmerend, Almere en Nieuwegein verleid tot stadsverwarming, maar goede begeleiding, kennisontwikkeling en personeelsondersteuning bleef achterwege. Daar komt bij dat Purmerend met een torenhoge energiebelasting zit, geënt op de kleinverbruikersbelasting (6 euro per GJ) in plaats van het normale grootverbruikertarief.

Ook is de stadsverwarming nogal organisch en ‘houtje-touwtje’ gegroeid, steeds is er een stukje aangebouwd. ‘Op een gegeven moment zit je dan met 520 kilometer relatief met weinig aansluitingen waardoor veel warmte- en lekverliezen ontstaan. Bovendien kampen 4 duizend aansluitingen met een hoge grondwaterstand waardoor de warmteleidingen ernstig moeten worden gerestaureerd.’ Purmerend wil 24 miljoen euro uittrekken om de lekken te dichten.