Hybride LT-warmtenet Waalsprong Nijmegen

Hybride LT-warmtenet Waalsprong Nijmegen Resultaten en onderbouwing van de businesscase Jeroen Roos (BuildDesk) Krijn Braber (BuildDesk) Eric Willems (Cauberg-Huygen) Edward Pfeiffer (KEMA) Arian Kaandorp (Metrum) met medewerking van: Henk Bresser (KEMA) Hans Kamphuis (KEMA) Wybe Theijsse (Metrum) Rapportnummer: 80313 BuildDesk Benelux B.V., Delft Delft, 23 februari 2009

COLOFON BuildDesk Benelux B.V., Delft Postbus 2960, 2601 CZ Delft Oude Delft 49, Delft Telefoon: 015-2150215 Telefax: 015-2150216 E-mail: info@builddesk.nl Internet: www.builddesk.nl Projectnummer: 80313 Projecttitel: Hybride LT-warmtenet Waalsprong Nijmegen Opdrachtgevers: provincie Gelderland, gedeputeerde mevrouw A. v.d. Kolk gemeente Nijmegen, wethouder de heer P. Depla Begeleidingscommissie: provincie Gelderland: de heer C. Grootscholten, mevrouw C. Onderdelinden, de heer P. v.d. Broek gemeente Nijmegen: de heer H. Eetgerink en mevrouw G. Nales namens de projectontwikkelaars, de heer L. Hiddes (AM) Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm, elektronisch op geluidsband of op welke andere wijze ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van BuildDesk Benelux BV.

Management summary Aanleiding Uit de verkenning Energiesprong over de Waal is rond de zomer van 2008 een innovatieve combinatie van 2 verschillende energietechnieken naar voren gekomen, te weten het gebruik van a. echte restwarmte van lage temperatuur voor ruimteverwarming en b. warmtepompen voor het bereiden van warm tapwater in combinatie met comfortkoeling. Een groot verschil met traditionele vormen van stadsverwarming is de relatief lage aanvoertemperatuur in het warmtenet, 45 C. Dit heeft tot gevolg dat pure restwarmte uit afvalverbrandingsinstallaties of conventionele elektriciteitscentrales als warmtebron kan worden gebruikt. Pure restwarmte is warmte die op dit moment op de lucht of het oppervlaktewater wordt geloosd. Het gebruik van deze warmte voor verwarming en koeling zorgt dus niet voor verlaging van de productie van elektriciteit in genoemde installaties. Dat betekent dus dat er niet elders extra elektriciteit moet worden geproduceerd. Dit spaart de uitputting van conventionele energievoorraden en voorkomt diverse milieuconsequenties (m.n. CO 2 -emissies). In de meest extreme variant van het gebruik van pure restwarmte zou het koelwater dat door een elektriciteitscentrale normaal op een rivier zou worden geloosd, nu eerst een soort omweg kunnen maken door de vloerwarming van zuinige nieuwbouwwoningen waarna dit water, nu afgekoeld tot 25 C, alsnog lozing op de rivier kom plaatsvinden. In deze variant zou zelfs een retourleiding naar de elektriciteitscentrale niet nodig zijn. Omdat een combinatie van twee technieken wordt gebruikt, koelwater voor de ruimteverwarming en warmtepompen voor de productie van warmtapwater en ruimtekoeling, is de term hybride lagetemperatuur warmtenet ontstaan. De besturen van de provincie Gelderland en de gemeenten Nijmegen achtten het concept van het hybride lage-temperatuur warmtenet zodanig veelbelovend dat zij besloten om deze optie verder als business case te laten onderzoeken ten behoeve van de locatie Waalsprong (ca 9000 nieuwbouwwoningen). Als belangrijkste warmtebronnen waren de afvalverbrandingsinstallatie van ARN en de centrale Gelderland 13 van Electrabel in beeld. De opdracht voor de uitwerking van de de business case werd na een aanbesteding gegund aan een consortium van 4 partijen: BuildDesk, Cauberg-Huygen, KEMA en Metrum. Doel en aanpak Het consortium kreeg als opdracht om op basis van realistische uitgangspunten een businesscase te construeren rondom een hybride hybride lage-temperatuur warmtenet (hybride LT-warmtenet). De businesscase moet aantonen of zo n warmtenet in technisch, financieel en exploitatief opzicht haalbaar kan zijn. Er is een vanwege het korte tijdsbestek (veroorzaakt door de bouwplanning) een aanpak in twee stappen gevolgd. In een eerste, grove fase is nagegaan of er op basis van globale aannamen überhaupt een positieve businesscase te verwachten zou zijn. Zo niet, dan zou de begeleidingscommissie kunnen besluiten tot een no go van verder onderzoek. De tweede fase was bedoeld voor een verfijning van een aantal berekening en uitgangspunten. Resultaten De businesscase levert een scala aan resultaten: BuildDesk Benelux i

Minimale aanvoertemperatuur hybride LT-warmtesysteem: 45 C De minimale temperatuur van de warmte-aanvoer bij de bron bedraagt 45 C. Een lager temperatuurniveau zal in verband met optredende verliezen in het transport- en distributienetwerk leiden tot te lage aankomsttemperaturen bij de woningen (en daarmee tot onvoldoende verwarmingsvermogen van de vloerverwarming). Pure restwarmte: alleen verkrijgbaar bij afvalverbrandingsinstallatie ARN De kolencentrale Gelderland 13 kan zeker warmte leveren van 45 C maar kan dat alleen via een aftap van stoom aan de stoomturbine. De bestaande stroom koelwater richting de Waal is zeer groot in termen van warmte-inhoud maar helaas is deze stroom duidelijk van een te lage temperatuur (25 tot 30 C) om als bron voor het hybride warmtenet te kunnen dienen. Aftap van stoom resulteert echter in een substantiële reductie van de elektriciteitsproductie. Voor deze derving verlangt Electrabel een vergoeding hetgeen de restwarmte relatief duur maakt. Bovendien zorgt de derving voor elektriciteitsproductie in andere centrales en daarmee voor extra fossiel/nucleair energiegebruik en emissies. Daarmee betreft het geen pure restwarmte. ARN heeft een interessant potentieel aan restwarmte die nu naar de omgeving (via de lucht) wordt weggeblazen. Door middel van aanvullende apparatuur kan die restwarmte worden gevangen ( uitgekoppeld ) en ter beschikking komen voor het hybride LT-warmtenet. Voor die apparatuur is ruimte op het ARN-terrein beschikbaar. De noodzakelijke aanvoertemperatuur van 45 C is daarbij zeker haalbaar. Na uitvoering van de grove fase van de businesscase is daarom besloten om de optie van de centrale Gelderland 13 te laten vervallen en de studie te concentreren op restwarmtelevering door ARN. Restwarmtepotentieel van ARN is voldoende voor de basislast van Waalsprong Er is gedetailleerd gekeken naar de bronnen van restwarmte bij ARN. Een substantieel deel van de beschikbare restwarmte wordt al geleverd aan de nabijgelegen rioolwaterzuivering (het gaat hierbij om 26 MWth). Er is echter nog een aantal andere bronnen beschikbaar die samen 40 MWth bij een aanvoertemperatuur van 45 C kunnen leveren. Het gaat hierbij om pure restwarmte die niet leidt tot een verminderde elektriciteitsproductie. Er is gekeken naar de mogelijkheid dat ARN zelfs méér elektriciteit uit het afval zou kunnen halen door de verbeterde koeling van een hybride warmtenet maar dat effect is niet aanwezig. Met het genoemde vermogen van 40 MWth kan in de basislast worden voorzien van de 8500 woningen die in de Waalsprong zijn voorzien. Naar schatting is er voldoende puur restwarmtevermogen (dus zónder de inzet van hulpwarmteketels) voor 5000 woningen (gerekend in volgorde van bouwen). Dit is ongunstig voor de businesscase omdat de hoge kosten van de transportleiding dan op minder woningen drukken. In dit geval is overigens gerekend met een gesloten transportnet zoals in een traditioneel stadsverwarmingsnet het geval zou zijn, met een aanvoer en een retourleiding. Zie onderstaande Figuur 1. BuildDesk Benelux ii

Figuur 1 Gesloten hybride LT-warmtenet Om álle Waalsprongwoningen van restwarmte te kunnen voorzien, zou zeker zo n 20 MWth extra aan restwarmtevernogen nodig zijn. Hierbij is rekening gehouden met de vermogensverliezen die onderweg van de ARN naar de woningen optreden (geraamd op ca 17%). Op één stoomturbine heeft ARN, net als de kolencentrale van Electrabel, mogelijkheden voor stoomaftap. Die zou echter wel zorgen voor derving van de elektriciteitsproductie en daarmee de restwarmte duur en minder duurzaam maken. Deze optie is daarom niet beschouwd. Een open transportnet maakt het pure restwarmtepotentieel kleiner De mogelijkheid bestaat om geen retourleiding toe te passen in het transportnet van/naar warmtebron ARN. In dat geval wordt er ter hoogte van ARN oppervlaktewater ingenomen uit het Maas-Waalkanaal. Dit water wordt door ARN verwarmd tot 45 C en richting de Waalsprong gebracht door een enkelvoudige transportleiding. Het water dat de woningen weer verlaat, wordt verzameld en aan de zijde van de Waalsprong in de Waal geloosd. Zie onderstaande Figuur 2 voor een schets van dit systeem: BuildDesk Benelux iii

Figuur 2 Open hybride warmte-lt-net Deze optie verlaagt de kosten voor de primaire transportleiding. Er staan echter kosten en milieu-effecten tegenover wegens de noodzakelijke behandeling van het ingenomen water met chemicaliën om vervuiling van de leidingen te voorkomen. Een ander bezwaar is dat het water uit het Maas-Waalkanaal beduidend kouder is dan het retourwater vanuit een gesloten systeem waar wel met een retourleiding in is voorzien. Dat koudere water moet op 45 C worden gebracht hetgeen een fors deel van het restwarmtevermogen vergt. Dit zou geen groot probleem zijn wanneer er een overschot aan restwarmtevermogen beschikbaar zou zijn. In de open variant blijken slechts ca 3500 woningen met alleen pure restwarmte te kunnen worden voorzien. Back-up kan deels door ARN worden voorzien ARN heeft twee verbrandingslijnen die onafhankelijk van elkaar kunnen functioneren. Hoewel elke lijn op sommige momenten storingen kent, zijn vrijwel nooit beide lijnen gelijktijdig uit bedrijf. Mocht dat toch onverhoopt gebeuren, dan heeft ARN een contract met een leverancier voor aansluiten van mobiele noodketels voor zijn eigen bedrijfsvoering; daarvan kan ook een hybride warmtenet profiteren. Wanneer de hoofdleiding van ARN naar de Waalsprong beschadigd zou raken, dan zal de hele locatie zonder warmte. Hulpwarmteketels: optie voor extra back-up maar geven ook extra benutting ARN-potentieel Dit risico is alleen te verminderen door lokaal in de Waalsprong hulpwarmtevermogen (bijv. gasketels) te plaatsen. Deze vergen echter een substantiële investering in het systeem. Uit de berekeningen blijkt dat de ketels het echter ook mogelijk maken om álle Waalsprongwoningen op het hybride warmtenet aan te sluiten doordat de ketels niet alleen als backup dienen maar ook kunnen bijspringen op de koudste dagen van het jaar. Wel wordt er dan een concessie gedaan op het vlak van duurzaamheid. Feitelijk ontstaat er een bivalent systeem waarbij ARN het grootste deel van de warmte levert als pure restwarmte; de hulpketels, die op aardgas branden, leveren dan circa 10% tot 15% van de hoeveelheid warmte die de woningen op jaarbasis uit het warmtenet betrekken. BuildDesk Benelux iv

Netto Contante Waarde van de basissituatie is ca 17 mln positief, IIR bedraagt ca 7% De berekende Netto Contante Waarde (NCW) komt over 30 jaar voor een project met 5000 woningen uit op een positieve waarde. Daarbij is uitgegaan van: een gesloten systeem (dus: met een primaire aanvoer- en retourleiding); ARN als enige warmtebron in het systeem (er zijn dus geen hulpwarmteketels). ARN levert pure restwarmte, zonder derving van de elektriciteitsproductie. Verondersteld is dat ARN geen vergoeding per eenheid warmte ontvangt voor deze restwarmte; ruimtekoeling in alle woningen; elektriciteitsinkoop voor de warmtepomp door de bewoner (hij betaalt iets hoger tarief dan kwantuminkoop door de exploitant; een, naar verhouding van de ontwikkelingen van de afgelopen jaren, bescheiden index voor de gasprijs van 5,5%/jaar (van invloed op de tijdelijke hulpwarmtecentrales en de referentiekosten bij een EPC van 0,8); een eveneens bescheiden index voor de elektriciteitsprijs van 3,5%/jaar (van invloed op de referentiekosten bij EPC s van 0,6/0,4 en op de kosten van pompenergie); 10% korting op de warmtekosten t.o.v. GelijkAanAnders ; Net niet aansluiten van woningen in Waalfront; een projectfinanciering waarbij 30% van het benodigde kapitaal uit eigen vermogen bestaat (waarop 8% rendement wordt verondersteld, ) en 70% uit vreemd vermogen (waarop 4,4% rendement wordt verondersteld, aflossingstermijn gesteld op 25 jaar). De IRR van 7% is overigens een waarde waar de meeste energiebedrijven tegenwoordig geen genoegen meer mee nemen; door die partijen worden eerder IRR s van 10 tot 12% gehanteerd voor dit type van projecten. Mocht de overheid, als aandeelhouder, investeren in het project dan zal de businesscase aanmerkelijk verbeteren omdat dan met een lager vereist rendement op het eigen vermogen kan worden gerekend. Netto Contante Waarde van de bivalente variant (en verder bovengenoemde uitgangspunten) is ca 21 mln positief, IIR bedraagt ca 7% De toepassing van hulpwarmteketels in de locatie zorgt, bij verder gelijke randvoorwaarden als in de basisvariant, dus voor een iets hogere NCW over 30 jaar en dito IRR. Deze variant is zeer gevoelig voor een wijziging in de index voor elektriciteit. Zo levert een indexverhoging met 1%-punt als een extra NCW op van 5 mln. De businesscase is sterk gevoelig voor een groot aantal invoervariabelen Uit een verkenning van de gevoeligheden blijkt dat de NCW en de IIR sterk afhankelijk zijn van een aantal invoervariabelen. Zo is de case zéér gevoelig voor de interne rentevoet (WACC), de index van de gas- en de elektriciteitsprijs, de warmtevraag in de woningen, de hoogte van de investeringen in de woningen en in het warmtenet en de hoogte van de BAK (Bijdrage Aansluitkosten die de bouwer van de woningen betaalt aan de expolitant als vergoeding voor de aansluiting op het hybride LT-warmtenet. Het verschil in de NCW bedraagt als snel vele miljoenen. Onderstaande tabel geeft een beeld van de gevoeligheid van een beperkt aantal variabelen: type warmtebron, type warmtenet, inkoop van de elektriciteit voor de warmtepomp en een eventuele korting op de warmteprijs. Het blijkt dat de NCW, uiteraard, ongunstig wordt beïnvloed door de korting op de warmteprijs (=gederfde inkomsten). Het bivalente systeem BuildDesk Benelux v

maakt wel meer woningaansluitingen mogelijk maar is- met de standaarduitgangspuntenfinancieel niet interessanter dan de pure restwarmtevariant zonder hulpwarmtecentrales. Dit heeft vooral te maken met de inschatting van het verloop van de elektriciteitsprijs. Als de elektriciteitsprijs sneller stijgt dan aangenomen, Tabel 1 Gevoeligheidsanalyse Warmtebron Type warmtenet Variant Comfortkoeling Elektra voor warmtepomp gekocht door: Korting op warmtekosten Aantal aangesloten woningen Waalsprong Resultaat Netto Contante Waarde 30 jaar ( mln) IRR (%) 1 Ja Bewoner Nee 5.014 17,4 6,9% 2 Ja Exploitant 10% 5.014 14,2 6,5% Gesloten 3 100% Nee Bewoner Nee 5.014 12,2 6,2% 4 restwarmte Ja Bewoner Nee 3.534 12,1 6,3% Nee Exploitant 10% 5.014 9,2 5,8% 5 ARN 6 Ja Exploitant 10% 3.534 9,2 5,9% Open 7 Nee Bewoner Nee 3.534 7,1 5,5% 8 Nee Exploitant 10% 3.534 4,4 5,1% 9 Ja Bewoner Nee 8.505 21,3 7,1% 10 Bivalent: Ja Exploitant 10% 8.505 17,5 6,7% Gesloten 11 ARN restwarmte Nee Bewoner Nee 8.505 15,6 6,4% 12 Nee Exploitant 10% 8.505 12,1 6,0% aangevuld 13 met hulp- Ja Bewoner Nee 8.505 15,6 6,5% 14 warmte- centrales Nee Bewoner Nee 8.505 10,0 5,7% Ja Exploitant 10% 8.505 11,8 6,0% Open 15 16 Nee Exploitant 10% 8.505 6,5 5,3% * In deze tabel is vanwege de overzichtelijkheid, steeds een combinatie gemaakt van inkoop van elektriciteit voor de warmtepomp en het verlenen van korting op de warmtekosten aan de bewoner. Het rekenmodel kan ook de combinaties van a. inkoop door de exploitant zónder korting voor de bewoner en b. inkoop door de bewoner en korting voor de bewoner berekenen. Conclusies De volgende conclusies kunnen uit het onderzoek worden getrokken: Pure restwarmte is alleen beschikbaar bij de afvalverbrandingsinstallaties van de ARN. De kolencentrale van Electrabel kan via stoomaftap- weliswaar zeer veel warmte leveren maar boet dan in op zijn elektriciteitsproductie; ARN kan maximaal 40 MWth aan pure restwarmte leveren van ca 45 C. De restwarmte die nu aan de nabijgelegen rioolwaterzuivering wordt geleverd (26 MWth) komt de komende jaren niet beschikbaar voor het hybride LT-warmtenet; De ARN biedt ruim voldoende pure restwarmte om te voorzien in de basislast van alle woningen in de Waalsprong en zelfs die van Waalfront. Wanneer men geen gebruik zou wensen te maken van hulpwarmteketels, kunnen toch nog ca 5000 woningen worden verwarmd en gekoeld op ARN-restwarmte; Hoewel de mogelijkheid van een open systeem (waarbij water uit de Waal als transportmedium fungeert) interessant kan zijn omdat er minder primaire BuildDesk Benelux vi

infrastructuur nodig is, heeft de gesloten variant toch de voorkeur. De gelimiteerde hoeveelheid beschikbare restwarmte is daarvoor de bepalende factor; Mocht de ARN als warmtebron op termijn in capaciteit teruglopen of zelfs geheel wegvallen, dan kan ondiepe geothermie een interessante en vrijwel even duurzame optie zijn om deze warmtecapaciteit te vervangen. In die zin is het hybride LT-warmtenet een universele oplossing voor veel meer nieuwbouwlocaties waar (rest-) warmte van lage temperatuur beschikbaar is; Er zijn goede mogelijkheden om voor het hybride LT-warmtenet een woonhuisinstallatie te bouwen op basis van bestaande onderdelen. Op een zeer innovatieve manier gaan de productie van warm tapwater en van comfort-koude (vloerkoeling) hand-in-hand; Er zijn hoge investeringen nodig voor het transport van de restwarmte vanaf ARN naar de locatie Waalsprong. De nieuw te bouwen en in 2009 aan te besteden stadsbrug speelt daarbij een essentiële rol; Hoewel het in eerste instantie optimaal leek om de leidingen van het primaire transportnet in ongeïsoleerd kunststof uit te voeren, is later gebleken dat staal (geïsoleerd) waarschijnlijk het beste materiaal is. De reden daarvoor is de zekerheid die nodig is vanwege de hoge drukken en hoogste temperaturen. Het distributienet kan zeker in kunststof worden uitgevoerd (ook geïsoleerd). Er lijken op voorhand geen boosterstations nodig te zijn om de waterdruk tussen ARN en de wijken onderweg te verhogen; De businesscase laat interessante mogelijkheden zien voor de financiële haalbaarheid een hybride LT-warmtenet; De businesscase is wel fors gevoelig voor een aantal parameters. De belangrijkste gevoeligheden zijn de (hoge) investeringen binnen en buiten de woning, de mate van stijging van de gas- en elektriciteitsprijzen en de definitieve hoogte van de Bijdrage Aansluitkosten (BAK, dus feitelijk vooral de hoogte van de te vermijden investeringen in alternatieve, individuele installaties voor verwarming en koeling); Het aansluiten van de locatie Waalfront is in financieel opzicht een interessante optie omdat de warmtevraag die via het warmtenet kan worden geleverd dan sneller groeit, de inkomsten sneller binnenkomen en de rentelasten beperkt blijven; Het rendement op het geïnvesteerde geld in de bouw en exploitatie van een hybride LT-warmtenet ligt in de grootte-orde 4-6% per jaar. Met parameters conform de standaarduitgangspunten blijkt dus een laag-rentende financiering noodzakelijk te zijn om op een positieve businesscase uit te komen; Vanwege de voortgang in a. de bouwplanning van de eerste deellocaties in de Waalsprong (Groot Oosterhout en Laauwik) en b. het ontwerp en aanbesteding van de stadsbrug is het van groot belang om in de eerste helft van 2009 een principebesluit te nemen over het wel of niet aanleggen van het hybride LTwarmtenet. Aanbevelingen De volgende aanbevelingen komen voort uit de studie: Zet een proefopstelling op van de hybride woonhuisinstallatie, onafhankelijk van een leverancier. Weliswaar betreft het geen nieuwe technologie bij de componenten maar het geheel der delen is innovatief; BuildDesk Benelux vii

De woninginstallatie is geoptimaliseerd om een zo zuinig mogelijk gebruik mogelijk te maken. Zorg daarom tijdens het bouwproces goede kwaliteitscontrole (bij voorkeur in een proces van commissioning zoals PeGO dit voorstaat) op ontwerp en uitvoering te handhaven t.a.v. aanbrengen van juiste thermische isolatie, luchtdichtheid van de woningen en type en regeling van de ventilatiesystemen; Ga na of de provincie Gelderland en de gemeente Nijmegen op een of andere wijze in het project willen en kunnen participeren om het vertrouwen naar de markt in deze oplossing te vergroten; Ga op korte termijn meer in detail na op welke wijze de primaire warmteinfrastructuur kan worden ingepast in de te renoveren Energieweg en in het ontwerp voor de stadsbrug; Overweeg om een modulair scenario te volgen waarbij de beschikbare warmte vanuit ARN (40 MWth) wordt uitgekoppeld en naar Waalsprong en Waalfront wordt gebracht waarbij deze warmte vervolgens aan woningen wordt geleverd zonder, in eerste instantie, de inzet van hulpwarmteketels. Dat zorgt ervoor dat de warmtevoorziening volledig met duurzame warmte kan worden uitgevoerd zonder de inzet van aardgas. Dit verhoogt de innovativiteit van het project en beperkt de investeringskosten enigszins. In de verdere toekomst kan dan, met medeneming van de opgedane leerervaringen, worden overwogen om met hulpwarmteketels een bivalent systeem te bouwen waarmee meer woningen zijn aan te sluiten; Neem in het voorjaar van 2009 als provincie Gelderland, gemeente Nijmegen en GEM een principebesluit over het wel of niet aanleggen van het hybride LTwarmtenet. Op basis van een aanbesteding wordt uiterlijk in het najaar 2009 duidelijk of het hybride LT-warmtenet door de markt als haalbaar wordt gezien. BuildDesk Benelux viii

Inhoudsopgave Management summary...i Inhoudsopgave... ix 1 Inleiding...1 1.1 Transitiedenken...1 1.2 Resultaten/aanbevelingen uit voorfase (energievisie)...1 1.3 Doel en resultaat businesscase...2 1.4 Aanpak businesscase...3 2 Systeemopzet (algemeen)...5 2.1 Hybride warmtenet...5 2.2 Bouwprognose Waalsprong en Waalfront...6 2.3 Onderzochte varianten...8 3 Woninginstallatie... 13 3.1 Referentiesituatie, bouwkundige randvoorwaarden... 13 3.2 Warmte/koude-installatie: installatie en kosten... 14 3.3 Overzicht... 19 4 Warmtenet... 25 4.1 Ontwerpuitgangspunten... 25 4.2 Open systeem... 27 4.3 Gesloten systeem... 29 4.4 Leidingmateriaal: staal of kunststof... 30 4.5 Tracé... 32 4.6 Berekeningen drukverlies... 34 4.7 Berekeningen warmte(vermogens)verliezen... 36 4.8 Bivalente variant met hulpwarmteketels... 41 4.9 Kostenraming hybride LT-warmtenet... 43 5 Warmtebronnen... 47 5.1 Electrabel: geen restwarmte zonder E-derving... 47 5.2 ARN: warmtestromen met en zonder E-derving... 47 5.3 Back-up voorzieningen... 51 5.4 Alternatieven voor ARN... 52 5.5 Overzicht en afweging... 54 6 Tarieven woninginstallatie... 57 6.1 Warmte, filosofie... 57 6.2 Elektriciteit... 57 6.3 Aardgas... 58 6.4 Tarief voor onderhoud, beheer en exploitatie... 58 6.5 Bijdrage Aansluitkosten (BAK)... 59 7 Businesscase... 63 7.1 Beschrijving opzet model... 63 7.2 Belangrijke uitgangspunten... 65 7.3 Berekeningen... 68 7.4 Rekenresultaten... 75 7.5 Gevoeligheidsanalyse... 76 7.6 Financiering... 77 BuildDesk Benelux ix

7.7 Subsidies en fiscale voordelen (EIA)... 78 7.8 Risico s en organisatievormen voor bouw en exploitatie... 78 7.9 Duurzaamheid/CO 2 -emissies... 83 8 Planning... 85 8.1 Activiteiten bij uitvoering, inclusief beslismomenten... 85 8.2 Aansluiting op bouwplanning Waalsprong... 85 9 Conclusies en aanbevelingen... 87 9.1 Conclusies... 87 9.2 Aanbevelingen... 88 Bijlagen... 91 Bijlage A Verslag gesprek gemeente Nijmegen (tracé)... 93 Bijlage B Verslag gesprek ARN... 97 Bijlage C Powerpoint presentatie resultaten... 101 BuildDesk Benelux x

1 Inleiding 1.1 Transitiedenken Ambities voor reductie fossiel energiegebruik woningnieuwbouw: PEGO-doelen Nieuwe technieken beschikbaar en betrouwbaar: warmtepompen Nieuwbouwwoningen steeds vaker, m.n. uit comfortoverweging, uitgevoerd met vloerverwarmingssystemen (diverse voordelen) op lage temperaturen (40/25). Vaak gecombineerd met comfortkoeling (enkele graden onder omgevingtemperatuur) uit een warmte-koudeopslagsysteem. Nog veel pure, vaak industriële, restwarmte beschikbaar die nu naar lucht of water wordt weggekoeld, m.n. bij centrales en afvalverbranidingsinstallaties Traditionele vormen van stadsverwarming, met hoge temperatuurniveaus (90/70 of 70/50 in de woningen), raken langzamerhand uit de gratie vanwege a. hoge infrastructuurkosten en b. beperking van de mogelijkheden om met laagwaardige restwarmte te verwarmen. 1.2 Resultaten/aanbevelingen uit voorfase (energievisie) In het voorjaar van 2008 is een energieverkenning uitgevoerd naar 1. aanbod en vraag van Warmte, 2. een handreiking om te komen tot een transparante afweging voor te maken keuzes ten aanzien van warmtevoorziening en 3. inzicht in de percepties van belanghebbende partijen teneinde de keuzes mede te baseren op aanwezig draagvlak. De energieverkenning heeft geleid tot de volgende resultaten/aanbevelingen: Algemene koers : slimmere restwarmtebenutting Verken in meer detail de mogelijkheden van het hybride LT-warmtenet waarbij de basis wordt gevormd door de levering van lage temperatuur restwarmte aangevuld met een warmtepomp voor de lokale warmtapwater voorziening (met een beperkte koelmogelijkheid). Ontwikkel dit concept samen met marktpartijen en laat dit verder uitwerken in de vorm van een business case. Dit concept leent zich in eers te instantie met name voor de nieuwbouw Waalfront en Waalsprong. Koers nieuwbouw: o werk met lage temperatuur warmteafgiftesystemen, dit biedt maximale flexibiliteit, mogelijkheid koudelevering en uitzicht op verdere verduurzaming energievoorziening o Reduceer warmtevraag daar waar mogelijk, het hoog houden van de warmtevraag om warmteleveringsopties economisch aantrekkelijk te houden voor de exploitant is geen optie voor eindgebruiker, want die betaalt de (energie)rekening o Vul warmtevraag in met restwarmte van lage temperatuur en zonder derving van rendementen bij de warmteproducenten waar mogelijk en wanneer aantoonbaar beter presterend dan warmtepompconcepten o Werk met warmtepompconcepten in overige situaties waarbij maximalisatie van de COP (coëfficiënt of performance, is een maat voor het rendement) en lokale opwekking en verduurzaming van de gebruikte elektriciteit leidend is in de keuze van het concept. Kansen voor stakeholders LT hybride-concept BuildDesk Benelux 1

o De betrokken overheden kunnen bij de realisatie van een dergelijke warmtevoorziening meerdere belangrijke rollen spelen: o als stimulator van en verleider tot innovatieve (financiële) ontwikkelingen o als regisseur en begeleider van betrokken partijen o als potentiële trekker van een business case als marktpartijen dat in eerste instantie laten liggen o als bevoegd gezag op het terrein van planologie en vergunningverlening. Het is nu aan de overheid om haar rol van regisseur, begeleider dan wel trekker van een business case waar te maken door met een vervolgaanpak te komen tot verdere uitwerking (en op termijn realisatie) van het hybride warmtenet en tegelijkertijd de samenwerking tussen betrokken partijen vorm te geven. Eventueel kan de overheid daarbij de rol van aanbestedende partij spelen op het moment dat de mogelijkheden van en eisen aan een dergelijk concept volledig zijn uitgekristalliseerd. 1.3 Doel en resultaat businesscase Het doel van de business case is om duidelijk te krijgen of het hybride warmtenet zowel in technisch als in financieel opzicht haalbaar is. Het beoogde resultaat van de business case is: o Een uitgebreide PowerPointPresentatie van de businesscase incl. diverse grafieken. In de presentatie wordt ingegaan op de volgende aspecten: o Meer- en minderkosten in de woningen (gezien vanuit de projectontwikkelaar) wanneer deze worden aangesloten op het hybride warmtenet t.o.v. een traditionele energievoorziening. o Kosten voor aanleg, beheer, organisatie, onderhoud van het warmtenet (incl. alle componenten, leidingtracé, diverse varianten). o Kosten en consequenties (ook voor vergunningen) van de uitkoppeling van warmte bij ARN en/of Electrabel. o Integrale kosten/baten voor de bewoners (incl. extra inkoop elektriciteit en uitgespaarde kosten voor aardgas. o Exploitatie: te behalen marges vs. risico s, organisatievormen, eigendomssituaties, voorkomen monopoliepraktijken richting de gebonden afnemers, leveringszekerheid voor de lange termijn, aankoppeling van duurzame warmtebronnen voor het geval ARN of Electrabel hun productielocatie op termijn zouden sluiten etc. o Planning van aanleg van het warmtenet. o Doorkijk naar koppelen van het hybride warmtenet Nijmegen aan het warmtenet Arnhem. o Een rapport met: o management summary; o kort en bondig, een onderbouwing van de technische en financiële randvoorwaarden. o Draagvlak voor de resultaten doordat er samenwerking en interactie plaatsvindt met belangrijke stakeholders. BuildDesk Benelux 2

o Het rekenmodel waarmee de uitkomsten tot stand zijn gekomen. 1.4 Aanpak businesscase Onderstaande Figuur 3 beschrijft de aanpak die door het consortium is gevolgd. Onder punt 8 is in deze figuur het onderhavige rapport aangeduid. Figuur 3 Aanpak businesscase De businesscase bestaat dus uit 2 onderscheidende delen: een grove fase om gevoel te krijgen voor de meest relevante parameters en een fijne fase om voor de meest relevant parameters een best guess te doen en zo tot een kleinere onnauwkeurigheid te BuildDesk Benelux 3

komen. BuildDesk Benelux 4

2 Systeemopzet (algemeen) 2.1 Hybride warmtenet Er worden twee hoofdvarianten onderscheiden: een open en een gesloten systeem. Onderstaande Figuur 4 laat het open systeem zien waarbij de retourleiding niet teruggaat naar de bron (de afvalverbrandingsinstallatie van ARN) maar naar de Waal. Dit systeem spaart kosten voor de transportleiding maar vergt een grotere toevoer van warmte (omdat het Waalwater in het stookseizoen beduidend kouder is dan 20 C) en stelt speciale eisen aan de waterbehandeling. Figuur 4 Open systeem Onderstaande Figuur 5 laat het gesloten systeem zien waarbij de retourleiding wél teruggaat naar de bron (ARN in dit geval). Dit systeem heeft hogere kosten voor de transportleiding maar vergt minder warmte en maakt het eenvoudiger om de waterkwaliteit te beheersen. BuildDesk Benelux 5

Figuur 5 Gesloten systeem Beide varianten kennen elk ook nog twee subvarianten: Restwarmte : zonder bijstook uit stoomaftap bij ARN of lokale hulpwarmteketels Bivalent : met bijstook uit uit stoomaftap bij ARN of lokale hulpwarmteketels De eerste variant draait volledig op warmte die ARN momenteel volledig wegkoelt naar de lucht. Inzet van deze warmte leidt niet tot derving van elektriciteitsproductie bij ARN. Deze variant, met een warmtenet zonder retourleiding, is feitelijk het startpunt geweest bij de businesscase. Hoe kunnen we het potentieel aan pure restwarmte bij ARN en/of Electrabel via een zo eenvoudig mogelijk benutten voor de warmtevoorziening in de Waalsprong? De tweede variant leidt wel tot derving van elektriciteitsproductie bij ARN (en dus tot emissies op andere plaatsen voor de compensatie van de weggevallen hoeveelheid elektriciteit) en/of tot de inzet van aardgas in de hulpwarmteketels. 2.2 Bouwprognose Waalsprong en Waalfront De businesscase is doorgerekend met onderstaande woningaantallen voor de locaties Waalsprong en Waalfront. Waalsprong vormt de kern, Waalfront is als gevoeligheidsvariant meegenomen om te onderzoeken in hoeverre de combinatie met deze locatie de businesscase verbetert. Waalsprong De bron hiervoor is een document van de gemeente Nijmegen (Project: Waalsprong, Onderwerp: Warmtevoorziening dd. 22 sept 08) met daarin een bijlage waarin per vlek de woningaantallen per vlek zijn weergegeven. BuildDesk Benelux 6

Tabel 2 Woningaantallen Waalsprong Deellocaties 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 totaal Vlek 32 (Groot Oosterhout) 146 325 325 300 300 250 100 1746 Vlek 35 (Laauwik) 124 325 325 250 250 1274 Vlek 36 (Koudenhoek) 25 150 150 85 410 Vlek 37 (Woenderskamp) 45 175 175 175 175 75 820 Vlek 38 (Citadel) 250 300 400 400 400 400 300 200 200 150 3000 Vlek 33 (De Stelt) 150 175 175 61 561 Vlek 34 (De Schans) 120 175 175 120 20 610 Vlek 38 (Veur Lent) 15 35 35 85 totaal 270 900 950 995 1125 1000 1120 975 611 355 205 8506 N.B. De volgende vlekken zijn nadrukkelijk niet meegenomen in de businesscase: Vlek 10 oost (95 woningen): betreft ontwikkelde c.q. gerealiseerde woningen Vlek 10 west (136 woningen): betreft ontwikkelde c.q. gerealiseerde woningen Vlek 20 (136 woningen): betreft ontwikkelde c.q. gerealiseerde woningen Vlek 25 Vossenpels (639 woningen): gearceerd op de kaart weergegeven, bovendien zeer ver van de overige locaties gelegen De utiliteitsbouw die in Waalsprong is gepland (o.a. centrumgebied Belvédère), wordt in de businesscase niet beschouwd omdat de verwachting is dat de koudevraag daar zo groot is dat bijvoorbeeld een systeem met warmte-koudeopslag daar beter op zijn plaats is dan het hybride warmtesysteem. Mocht er een onbalans zijn in de warmte- en koudevraag, waarbij de warmtevraag groter is dan de koudevraag, dan kan de warme bron optioneel worden geregenereerd uit het hybride LT-warmtenet. Waalfront De bron voor de gebruikte woningcijfers is een e-mail van de gemeente Nijmegen (dhr W. Wentink, projectdirecteur Waalfront), dd. 27 november 2008. Hierin zijn de woningaantallen opgenomen conform Tabel 3. BuildDesk Benelux 7

Tabel 3 Woningaantallen Waalfront Jaar aant.won. voorz. m2 2010 12 350 2011 156 1150 2012 144 800 2013 246 2980 2014 246 2980 2015 246 4480 2016 275 3180 2017 275 3180 2018 197 1000 2019 197 1500 2020 239 2067 2021 239 2067 2022 214 2067 totaal 2662 27800 Bovengenoemde hoeveelheden woningbouw zijn, als optie, meegenomen in de businesscase Waalsprong. Als de optie wordt aangevinkt, sluit het financieel model de betreffende woningen aan op het hybride LT-warmtenet. Daarbij wordt per bouwjaar het dan geldende EPC-regime 0,8, 0,6 resp. 0,4 (vergelijkbaar met Waalsprong) gekozen. Opmerkingen: het grootste deel van bovenstaande bouwstroom in Waalfront zal naar verwachting uit gestapelde bouw (appartementen) bestaan; door IF Technology is een verkenning gedaan naar warmte-koudeopslag bij deze locatie (rapport Masterplan energieopslag locatie Waalfront dd. 18 december 2008). Hieruit blijkt dat er onbalans is tussen de vraag naar warmte en koude: De herontwikkeling van het Waalfrontgebied bestaat grotendeels uit woningbouw. Voor woningen geldt met name een warmte- en slechts een beperkte koudebehoefte. De totale warmtevraag voor het Waalfrontgebied (15.443 MWht) is hierdoor een factor 3 groter dan de koudevraag (5.287 MWht). Vanuit provinciaal beleid geldt de eis dat bij de toepassing van energieopslag evenveel koude als warmte in de bodem moet worden opgeslagen. Gezien de gewenste energievraag zal meer warmte uit de bodem worden gehaald dan koude. Om de energiebalans in de bodem te herstellen dient middels regeneratiemiddelen (bijvoorbeeld met behulp van de Waal) aanvullend warmte in de bodem worden gebracht.. Mocht warmte-koudeopslag voor Waalfront worden overwogen, dan is een optie om de warmebron in de zomerperiode bij te laden uit het restwarmtenet vanuit ARN. Deze optie is niet onderzocht in de businesscase. 2.3 Onderzochte varianten Grove fase In de grove fase van de businesscase (zie paragraaf 1.4 voor de opbouw van de aanpak van de businesscase) zijn de volgende 33 varianten beschouwd: BuildDesk Benelux 8

Tabel 4 Varianten businesscase fase grof Variant Aanbod Infra-structuur Vraagzijde Tarifering elektra/warmte 0a AARDGAS (HRketel) Traditioneel gasnet EPC=0,8, partieel Gastarief 2009 + met elektrische airco indixatie Elektriciteitstarief + indexatie 2009 0b ELEKTRICITEIT Elektriciteitsnet, EPC=0,6 en Elektriciteitstarief (individuele geen gasnet EPC=0,4, afnemend 2009 + indexatie elektrische volgens Bouwbesluit, warmtepomp met woningen partieel bodemwisselaar) met elektrische Airco Tarifering warmte* n.v.t. n.v.t. 1 ARN Open, zonder Met koeling Bewoner koopt zelf GAA 2 (afvalverbranding) retourleiding elektra voor MDA 3 naar ARN Optie kan warmtepomp Exploitant levert GAA 4 interessant zijn om warmte en koopt MDA kosten te vermijden in elektra voor wp collectief in 5 primaire Zonder koeling Bewoner koopt zelf GAA 6 transportleiding. elektra voor MDA 7 Nadeel: groter opwarmvermogen warmtepomp Exploitant levert GAA 8 nodig van koud warmte en koopt MDA Waalwinter in winterperiode. elektra voor wp collectief in 9 Gesloten, met Met koeling Bewoner koopt zelf GAA 10 retourleiding elektra voor MDA 11 naar ARN warmtepomp Exploitant levert GAA 12 warmte en koopt MDA elektra voor wp collectief in 13 Zonder koeling Bewoner koopt zelf GAA 14 elektra voor MDA warmtepomp 15 Exploitant levert GAA 16 warmte en koopt MDA elektra voor wp collectief in 17 Electrabel Open, zonder Met koeling Bewoner koopt zelf GAA 18 (kolencentrale) retourleiding elektra voor MDA 19 naar Electrabel Optie kan warmtepomp Exploitant levert GAA BuildDesk Benelux 9

20 interessant zijn om warmte en koopt MDA kosten te vermijden in elektra voor wp collectief in 21 primaire Zonder koeling Bewoner koopt zelf GAA 22 transportleiding. elektra voor MDA 23 Nadeel: groter opwarmvermogen warmtepomp Exploitant levert GAA 24 nodig van koud warmte en koopt MDA Waalwinter in winterperiode. elektra voor wp collectief in 25 Gesloten, met Met koeling Bewoner koopt zelf GAA 26 retourleiding elektra voor MDA 27 naar Electrabel warmtepomp Exploitant levert GAA 28 warmte en koopt MDA elektra voor wp collectief in 29 Zonder koeling Bewoner koopt zelf GAA 30 elektra voor MDA warmtepomp 31 Exploitant levert GAA 32 warmte en koopt elektra voor wp collectief in MDA * GAA = gelijk aan anders, t.w. de integrale energiekosten van de onderscheiden referentiewoningen MDA = minder dan anders (bijvoorbeeld -10%) Fijne fase In de fase fijn zijn de varianten onderzocht uit onderstaande tabel. Electrabel is als bron van warmte niet verder onderzocht omdat het, na overleg met Electrabel, niet mogelijk bleek om warmte van 45 C uit deze bron te betrekken zonder derving van elektriciteitsproductie. Dit zou aanmerkelijke compensatiekosten met zich mee brengen en tevens zijn er directe milieuconsequenties omdat de gederfde elektriciteit elders moet worden opgewekt. Tabel 5 Varianten businesscase fase Fijn Variant Aanbod Infra-structuur Vraagzijde Tarifering elektra/warmte Tarifering warmte* 0a AARDGAS (HRketel) Traditioneel gasnet EPC=0,8, partieel Gastarief 2009 + n.v.t. met elektrische airco indixatie Elektriciteitstarief + indexatie 2009 0b ELEKTRICITEIT Elektriciteitsnet, EPC=0,6 en Elektriciteitstarief 2009 n.v.t. BuildDesk Benelux 10

(individuele geen gasnet EPC=0,4, + indexatie elektrische afnemend volgens warmtepomp met Bouwbesluit, bodemwisselaar) woningen partieel met elektrische Airco 1 ARN Open, zonder Met koeling Bewoner koopt zelf GAA 2 (afvalverbranding), retourleiding elektra voor MDA restwarmte naar ARN warmtepomp 3 zonder derving van Optie kan Exploitant levert warmte GAA 4 elektriciteitsproductie interessant zijn om en koopt elektra voor MDA 5 en zonder kosten te vermijden in Zonder koeling wp collectief in Bewoner koopt zelf GAA 6 ondersteuning primaire elektra voor MDA d.m.v. transportleiding. warmtepomp 7 hulpwarmteketels Nadeel: groter Exploitant levert warmte GAA 8 in de Waalsprong opwarmvermogen en koopt elektra voor MDA nodig van koud Waalwinter in winterperiode. wp collectief in 9 Gesloten, met Met koeling Bewoner koopt zelf GAA 10 retourleiding elektra voor MDA naar ARN warmtepomp 11 Exploitant levert warmte GAA 12 en koopt elektra voor MDA wp collectief in 13 Zonder koeling Bewoner koopt zelf GAA 14 elektra voor MDA warmtepomp 15 Exploitant levert warmte GAA 16 en koopt elektra voor MDA wp collectief in 17 ARN Open, zonder Met koeling Bewoner koopt zelf GAA 18 (afvalverbranding), retourleiding elektra voor MDA 19 bivalent, zonder derving van naar ARN Optie kan warmtepomp Exploitant levert warmte GAA 20 elektriciteitsproductie interessant zijn om en koopt elektra voor MDA 21 maar met kosten te vermijden in Zonder koeling wp collectief in Bewoner koopt zelf GAA 22 ondersateuning primaire elektra voor MDA d.m.v. transportleiding. warmtepomp 23 hulpwarmteketels Nadeel: groter Exploitant levert warmte GAA 24 in de Waalsprong opwarmvermogen nodig van koud Waalwinter in winterperiode. en koopt elektra voor wp collectief in MDA BuildDesk Benelux 11

25 Gesloten, met Met koeling Bewoner koopt zelf GAA 26 retourleiding elektra voor MDA naar ARN warmtepomp 27 Exploitant levert warmte GAA 28 en koopt elektra voor MDA wp collectief in 29 Zonder koeling Bewoner koopt zelf GAA 30 elektra voor MDA warmtepomp 31 Exploitant levert warmte GAA 32 en koopt elektra voor wp collectief in MDA * GAA = gelijk aan anders MDA = minder dan anders (bijvoorbeeld -10%) BuildDesk Benelux 12

3 Woninginstallatie 3.1 Referentiesituatie, bouwkundige randvoorwaarden Het hybride warmtenet is een innovatieve oplossing die niet autonoom tot stand zou zijn gekomen. De businesscase voor de hybride oplossing heeft daarom een referentie nodig op het vlak van warmtevraag, koudevraag en kosten. Uitgangspunt voor de vast te stellen energievraag is één type referentiewoning en één niveau van warmtapwatervraag. Bij het vaststellen van de warmtevraag is rekening gehouden met de ontwikkeling in de tijd ten aanzien van energiezuinig bouwen en de afspraken die zijn vastgelegd in het zg. Lenteakkoord tussen projectontwikkelaars en het ministerie van VROM. Specifieke informatie over de te bouwen woningen en de verdeling naar woningtypen ontbreekt; daarom is gekozen voor een energetisch gemiddelde woning van gemiddelde bouwkundige omvang en ligging. Voor de businesscase worden voor de locatie Waalsprong ca. 8600 woningen beschouwd over een bouwperiode van 2010 tot 2022, zie paragraaf 2.2. De woningtypen die een ontwikkelaar verwacht te bouwen, hangen af van de te verwachten verkoop van de woningen. Hierbij wordt over een periode van ca. 1 jaar vooruit gekeken. Er is daardoor niet tot in detail een bouwprogramma bekend voor na 2010. Omdat het energiegebruik in hoge mate evenredig is met het aantal m2 BVO is dit vooralsnog de belangrijkste parameter. De hoogte van de investeringskosten zijn minder gevoelig voor het type en omvang van de woning omdat de toe te passen warmtepomp alleen voor verwarming van het warmtapwater wordt ingezet. De hoogte van de investeringskosten voor de eventuele warmtewisselaar voor de woningaansluiting zal nauwelijks variëren voor grote of kleinere woningen. Zowel wat betreft energiegebruik als voor investeringskosten is een goede aanname om een woningtype te hanteren dat een gemiddelde omvang heeft voor de te bouwen BVO s. SenterNovem hanteert 4 typen referentiewoningen: rijwoning (115 m2 BVO), 2-onder 1 kap (145 m2 BVO), urban villa (95 m2 BVO en galerijwoning (65 m2 BVO). De rijwoning heeft een BVO dat van toepassing is op de kleinere woningen van de huidige nieuwbouw. De grootte van de 2-onder-1 kap woning is representatief voor een gemiddelde nieuwbouwwoning op de Waalsprong. Daarentegen zullen naar verwachting de meeste woningen als rijwoning worden gebouwd. Daarom wordt voorgesteld de omvang van de 2-onder-1 kapwoning aan te houden waarbij de uitvoering als rijwoning wordt gekozen. Figuur 6 geeft de bouwkundige opzet weer. BuildDesk Benelux 13

Figuur 6 Opzet van de referentiewoning. In hoofdzaak rijwoningen met af en toe hoekwoningen met BVO = 145 m2. zie details in Tabel 6. 3.2 Warmte/koude-installatie: installatie en kosten In Figuur 7 is de hybride woonhuisinstallatie voor ruimteverwarming/-koeling en warmtapwaterverwarming weergegeven. BuildDesk Benelux 14

Figuur 7 Principeschema van de verwarming en koelinstallatie in de woning met (optie 1) en zonder (optie 2) koeloptie BuildDesk Benelux 15

De werking van de installatie is als volgt: Algemeen Met een warmtewisselaar kan de woonhuisinstallatie op het hybride LT-net worden aangesloten (N.B. Er kunnen ook redenen zijn (m.n. kosten) zijn om deze wisselaar weg te laten). Vanuit het hybride LT-warmtenet wordt verwarmingswater aangevoerd met een temperatuur van minimaal 40ºC. Na de warmtewisselaar dient het temperatuurniveau minimaal 35ºC te bedragen. Via een verdeler wordt het warmwater naar de verschillende toepassingen geleid. In de verzamelaar komt het water met een temperatuur van ca. 25 C weer bij elkaar. De delta-t over de woonhuisinstallatie bedraagt dus slechts 10-15 C. In traditionele woningen op stadsverwarming wordt water aangevoerd op 70 C en afgevoerd met 40 C; de delta-t is daar dus tweemaal zo hoog. In de praktijk kan de warmtewisselaar weggelaten worden. Uit oogpunt van beheersbaarheid bij lekkage in de woonhuisinstallatie of vloerverwarming en calamiteiten is gekozen de warmtewisselaar toe te passen. Aansluiting op het hybride LT-warmtenet In de kosten voor de woninginstallatie is aangenomen dat een scheidingswarmtewisselaar tussen het hybride LT-warmtenet en de binnenhuisinstallatie wordt geplaatst. Een dergelijke warmtewisselaar heeft een temperatuurval van ca 2 C tot gevolg. Aangezien het hybride LT-net is ontworpen om te allen tijd een temperatuurniveau van 40ºC aan de woning te kunnen aanbieden, en de woning minimaal een temperatuurniveau van 35ºC vraagt, is er voldoende marge om een warmtewisselaar in de bouwen en kleine fluctuaties in temperatuur toe te laten. In de open variant van het hybride LT-warmtenet (zie ook paragraaf 4.2) is een warmtewisselaar ook aan te bevelen omdat daar behandeld oppervlaktewater door het systeem stroomt. Dit water kan voor vervuiling zorgen in de diverse componenten van de huisinstallatie waardoor op termijn de onderhoudskosten kunnen toenemen. Ruimteverwarming De aanvoertemperatuur van het LT-hybride warmtenet is voldoende om de ruimteverwarming via vloerverwarming voor de gehele woning te voorzien. Via een verdeler/verzamelaar voor de vloerverwarming en een ruimtethermostaat kan de verwarming door de bewoner worden bediend. Het uitgangspunt voor het ontwerp van de vloerverwarming is ISSO-publicatie 49, kwaliteitseisen vloerverwarmingsinstallatie. Hieruit volgt dat het maximale afgegeven vermogen wordt bereikt bij een aanvoertemperatuur van 35ºC. Verhogen van deze temperatuur naar 40ºC geeft een marginale verhoging van het afgegeven vermogen. Warmtapwaterverwarming Het koude water wordt via een warmtewisselaar voorverwarmd door het LT-hybride warmtenet. Koud leidingwater wordt via een warmtewisselaar voorverwarmd door het LT-hybride net. De naverwarming vindt plaats door een elektrische water/water BuildDesk Benelux 16

warmtepomp. Voor noodsituaties en voor een periodieke bijwarming ten behoeve van legionellapreventie, bevindt zich een elektrisch verwarmingsspiraal in het vat. Deze spiraal zal in de praktijk weinig worden ingeschakeld. Bovendien zal dit of centraal kunnen worden gestuurd door de exploitant of op willekeurige tijdstippen plaatsvinden waardoor de gelijktijdig zeer klein zal zijn (en er dus geen zwaardere elektriciteitsaansluiting hiervoor hoeft te worden aangelegd). De aansluitwaarde van deze warmtepomp bedraagt ca. 1 kw. Verder zijn enkele circulatiepompen nodig met een vermogen van ca. 150 W. Het elektrische aansluitvermogen voor de woning hoeft door deze apparatuur niet te worden verzwaard. Met een buffervat van 200 liter kan worden voldaan aan CW4 (zie ook ISSO-publicatie 72) wat onder andere door GIW als minimum tapwaterklasse wordt aangehouden. Technisch is het mogelijk om CW5 of CW6 te installeren. Er wordt hier van uitgegaan dat dit als meerwerkoptie aan kopers kan worden aangeboden. Tot op vandaag zijn er alleen warmtepompen verkrijgbaar die een maximale verdampertemperatuur van 25ºC aankunnen. Door bijmengen met koud water uit de woonhuisinstallatie kan het maximum van 25ºC worden gewaarborgd. Warmtepompen die een werkingsgebied hebben om water van ca. 40ºC (verdamper) naar minimaal 60ºC (condensor) te verwarmen zijn momenteel alleen in grote vermogens ( > 100 kwe) op de markt verkrijgbaar omdat deze hun toepassing veelal in de industrie vinden. Voor warmtepompen in de vermogensreeks van 2 tot 20 kw is de verdampertemperatuur begrensd tot 25ºC. Sommige warmtepompen hebben een ingebouwde mengregelaar als bewaker van deze verdampertemperatuur. Indien de temperatuur hoger wordt lopen de drukken in het koudemiddelcircuit te hoog op en gaat de warmtepomp in storing. De COP blijft hierdoor begrensd op ca. 3. Voor het hier gewenste temperatuurtraject is een ander koudemiddel en bijbehorend expansieventiel nodig. De verwachting is dat op termijn warmtepompen op de markt beschikbaar komen die een hogere verdampertemperatuur aankunnen, en derhalve de energie-efficiency substantieel verhogen. In woningen met (casco-) EPC=0,6 en (casco-) EPC=0,4 nemen we daarom een hogere COP aan voor deze warmtepomp. Er zijn twee opties aan de verdamperzijde van de warmtepomp: 1. het water uit het LT-hybride warmtenet wordt afgekoeld en via de retour afgevoerd naar het warmtenet, of 2. het water van een apart buffervat (zie figuur Figuur 7) wordt afgekoeld en als koude opgeslagen. Dit koude water kan in de zomerperiode worden gebruikt voor vloerkoeling (klimatisering). Zie ook de tekst hieronder. Ruimtekoeling De warmtepomp voor naverwarming van het warm tapwater kan het afgekoelde water opslaan in een buffervat. Met dit buffervat kan in de zomerperiode de vloer worden gekoeld. Het comfort dat kan worden bereikt bedraagt een binnentemperatuur die ca. 3-4ºC lager ligt dan de buitentemperatuur. Het volume van 120 liter is toereikend voor een BuildDesk Benelux 17

gemiddelde warme zomerse dag. Opgemerkt wordt dat enig gebruik van warm tapwater nodig is om de koude op te wekken. Stooklijn en aansluitwaarde In Figuur 8 staat de stooklijn weergegeven. Op te stellen verwarmingsvermogen bij EPC=0,8 Buitentemperatuur Figuur 8 Stooklijn voor het gevraagde vermogen voor ruimteverwarming en warmtapwaterverwarming van de woonhuisinstallatie voor de referentiesituatie (dit geldt voor alle EPC-waarden, elke EPC-waarde heeft een eigen schaling van de y-as) In onderstaande Figuur 9 is een belastingduurcurve gegeven wordt de ruimteverwarming en warm tapwater. De oppervlakte onder de curve is een maat voor de jaarlijkse energievraag voor ruimteverwarming en warm tapwater. BuildDesk Benelux 18