De rol van thermische opslag voor systeemintegratie en voor stedelijke energievoorziening

Transcriptie

1 De rol van thermische opslag voor systeemintegratie en voor stedelijke energievoorziening Wilfried Ivens Herman Eijdems René Verhoeven

2 Inhoud Context van de energievoorziening: waarom maken we ons druk? Voor welke uitdaging staan we in Nederlands stedelijk gebied? Visie op stedelijke energievoorziening Ontwikkeling in Parkstad Limburg

3 Wat gebeurt er komende tijd in onze steden?

4 Toename wereldbevolking

5 Urbanisatie

6 Toename energiegebruik door welvaartsgroei (ktoe/year) Source: World Bank, 2011

7 Toename energiegebruik China electricity generation ( ) Electricity use China 5 maal in 15 jaar Source: the energy collective; primary data: China Electricity Council

8 Toename broeikasgas CO 2 Source: GLOBE-NET.com

9 Zeespiegelstijging Source: Douglas, 1997

10 Eindigheid voorraden fossiele brandstof

11 Aardgas voorraad Nederland Voorraad 2016:1100 miljard m 3 Winning 2015: 51 miljard m 3 /jaar Nog 20 jaar?

12 Internationale afhankelijkheid

13 Energie ambities van steden Ambitie steden: op afzienbare tijd energieneutraal worden Fossiele input uitfaseren: zoals gas voor verwarmen Hoe ziet een gasloze stad van de toekomst er energetisch uit? (energievraag, energie-aanbod, scenario s) Welke infrastructuur past bij een betrouwbare en betaalbare CO2- loze stad? (all-electric, stadsverwarming, thermisch E-net, hybride) Hoe financieren we de transformatie van de bestaande voorraad?

14 Fundamentele keuzes Na 2023 fundamenteel andere maatregelen nodig: grote hoeveelheden energie zullen geoogst, verplaatst en opgeslagen moet worden tegen een aanvaardbare prijs. substantiële investeringen voor de komende 50 jaar die het gasnet vervangen tijdig beleid formuleren; steden dienen kleur te bekennen op basis van lange termijn visie

15 Ambitie gedachte (als voorbeeld: Parkstad Limburg)

16 Toekomst scenario 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 Fossiel energiegebruik van gebouwen Invulling met duurzame bronnen Afname door besparing Regionaal op gebiedsniveau 10,0 0,0 Landelijk/Globaal Gebied/Regio duurzame opwekking regionaal duurzame opwekking interregionaal fossiel

17 Toekomst scenario 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 Regionaal op gebiedsniveau 20,0 10,0 0, Gebied/Regio duurzame opwekking regionaal duurzame opwekking interregionaal fossiel

18 Duurzame invulling Veel aandacht voor PV, wind en bio-energie. Problemen: - Overlast (wind) - Ruimtegebruik (bio-energie) - Sterk fluctuerend aanbod in tijd (seizoenen / dagen)

19 Niet matchen van vraag en aanbod Tekort winter dekken: 1522 kwh opslaan; 153 Tesla 10kWh wall units - kosten: $ massa: 15.3 ton Source: Andrews, 2015

20 Duurzame invulling Kenmerk: 70 % van huidige gebouwgebonden energievraag betreft warmte (ingevuld door aardgas).

21 De beschikbaarheid van lage-exergy of lage temperaturen! Potential gain of environmental /waste energy (HT > 110 C) = 6 % Temperature = 72 % Potential gain of environmental /waste energy (LT < 30 C)

22 Mogelijkheden van thermische opslag (bufferen)? Heerlen 8 miljoen m 3 ondergronds resservoir M W M W M W M W dat is 2,3 mill. Tesla 10kWh power walls

23 Visie: Een nieuwe trias-energetica Reduce energy demand Reduce energy demand 1. Besparen 2. Duurzaam 3. Efficiënt fossiel 1. Besparen 2. Uitwisselen & bufferen = hergebruik 3. Duurzaam opwekken

24 Cluster 1 Cluster 2 gebouw cluster reservoir BACKBONE ondergronds water reservoir Cluster 3 Uitwisselen & bufferen = hergebruik

25 Concept van warmtelevering Intelligent Right moment! Adaptief Right place! Lerend Right temperature!

26 Mijnwater 2.0: thermisch smart grid Hydraulisch cloud netwerk Directe W/K uitwisseling Mijnwater als buffer Volledig vraaggestuurd Bidirectionele putten (2017) Meervoudige bronnen All electric (100% WP)

27 Mijnwater business case

28 Mijnwater business case

29 Landelijke uitrol Landelijk gasverbruik voor woningen: 310 PJ per jaar Investeringsruimte: 5,9 miljard per jaar ,- per woning ,- vermeden kosten CV ketel Netto contant over 30 jaar: 100 miljard

30 Samenvattend Goede mogelijkheden warmtevoorziening gebouwde omgeving (volledig) duurzaam in te richten Naast besparen: Slimme uitwisseling op diverse schaalniveaus (hergebruik) Buffering van LT-warmte/koude op diverse schaalniveaus (hergebruik) Gebruik groot aanbod laag exergetische warmte Warmte/koude op juiste moment, op juiste plaats, op juiste T brengen met warmtepomp Benodigde investeringsruimte valt vrij door wegvallen fossiele brandstofkosten

31 Meer informatie Onderwijs en Onderzoek: Faculteit Management, Science & Technology, Open Universiteit Ontwikkeling, implementatie, business case: Mijnwater BV (Parkstad Limburg)