Tata Steel

Hoe verwarm je straks de stad?

Amsterdam doet het aardgas de stad uit en wil zijn huizen gaan verwarmen met de restwarmte van elektriciteitscentrales. Niet iedereen vindt dat een goed idee.

Het is een klein gebouwtje zonder ramen, daar aan de Daalwijkdreef in Amsterdam-Zuidoost. Raymond van Bulderen, business manager Warmte bij Nuon, ontsluit de deur en we staan oog in oog met een bescheiden installatie van zwaar geïsoleerde buizen en metertjes. Dit is de regelkamer voor de nieuwe wijk Emerald die daar in aanbouw is. Vanuit deze regelkamer worden driehonderd woningen van warmte voorzien.

Een 8 cm dikke leiding voert water aan met een temperatuur van 120º C. Het is opgewarmd in de Diemer energiecentrales, zo’n zes kilometer hier vandaan. In een warmtewisselaar staat het een deel van zijn warmte af aan een 4 cm dikke buis waarin het water een temperatuur van 70º C krijgt. Dat buisje, met een dikke laag isolatie, kan de hele wijk verwarmen. Het water in de retourleiding heeft een temperatuur van 38º C. „Precies goed”, zegt Van Bulderen. Het water heeft zijn werk gedaan.

Warmtepomp

De warmtepomp is inmiddels een volwassen verwarmingsapparaat met een veelbelovende toekomst. Uit de buitenlucht of de ondiepe bodem haalt de warmtepomp zonnewarmte en verspreidt die in de woning. Een warmtepomp gebruikt elektrische energie, maar produceert bij dezelfde hoeveelheid kWh vier tot vijf keer zoveel warmte als bijvoorbeeld een elektrische kachel. Dat is geen tovenarij, de warmte wordt onttrokken aan de lucht of de bodem. De bodem koelt daardoor merkbaar af en dat is een probleem als veel woningen dicht bij elkaar van warmtepompen gebruikmaken.

In alle gevallen gaat het om een gesloten buizencircuit met twee warmtewisselaars. Door de buizen circuleert een gas dat bij hoge druk vloeibaar wordt, propaan bijvoorbeeld. Door de buizen in de eerste warmtewisselaar (verdamper) stroomt gas dat de warmte in de bodem of de buitenlucht opneemt.

Een compressor brengt het gas onder een hoge druk, waardoor het gas vloeibaar wordt. In de tweede warmtewisselaar (condensor) staat de vloeistof zijn warmte af aan het tapwater en het water van de centrale of vloerverwarming, soms ook meteen aan de lucht in de woning. Door de afkoeling en door het drukverlies dat na een expansieventiel optreedt, eigenlijk een nauwe doorlaatopening, wordt het vloeibare propaan weer gasvormig en kan de cyclus opnieuw beginnen.

Voor woningen wordt vaak gebruik gemaakt van een hybride installatie, waarbij voor koud weer een gasketel wordt bijgeschakeld. Zo’n hybride warmtepomp vermindert de CO2-uitstoot door verwarming met bijna de helft. Ze zijn nog wel duur: € 5000,- tot € 7000,-. Sinds dit jaar verleent de overheid een subsidie die kan oplopen tot € 2500,-.

Stadswarmte heet zo’n centrale verwarming-op-afstand. Amsterdam ziet het als de snelste weg naar een aardgasloze en CO2-arme toekomst. Vorige maand schreef wethouder Choho van Duurzaamheid in zijn plan Naar een stad zonder aardgas dat die toekomst in 2050 moet aanbreken. Minister Kamp mag dan zijn Energieagenda hebben, wij hebben al een uitgewerkt plan, zo klopte de raadscommissie Duurzaamheid zich vorige week op de borst. De gemeenteraad stemt volgende week over het plan.

In Amsterdam staan 150 wijkstations van het type Daalwijkdreef. Ze zijn de laatste schakels in een fijnmazig warmtenet dat 70.000 ‘woningequivalenten’ (woningen plus bedrijven, 100m2 bedrijf wordt als een woning gerekend) van warmte voorziet. De warmte komt bij 120º C en onder hoge druk (10 bar) in een stalen buis van 90 cm doorsnee uit de twee elektriciteitscentrales in Diemen. Er zit een 30 cm dikke laag isolatie omheen. Via een drietal onderstations gaat het water in steeds iets minder dikke leidingen naar de wijkstations, om uiteindelijk te eindigen in de 15 mm-buisjes waarop de vloerverwarming of de cv in de woningen is aangesloten. Als het hete water zijn warmte heeft afgestaan, keert het in een eveneens 90 cm dikke retourleiding terug naar de Diemer centrales, waar het opnieuw wordt opgewarmd.

Verbranding van afval

Een kleiner deel van het huidige warmtenet wordt gevoed met warmte uit het Afval Energie Bedrijf (AEB) in het westelijk havengebied. Daar wordt stroom en warmte uit de verbranding van afval gehaald. Uiteindelijk, zo is de bedoeling, gaan de AEB en de Diemer centrales ieder de helft van de stadsverwarming voor hun rekening nemen. Inmiddels zijn er al 70.000 woningen met stadswarmte en het streefgetal is 230.000. Nuon praat ook al met andere partijen over de levering van restwarmte, bijvoorbeeld met Tata Steel in IJmuiden.

Dat Amsterdam van het gas af wil is niet zonder betekenis. Wereldwijd wordt van alle energie ongeveer driekwart in de steden verbruikt, en nu meer dan de helft van de wereldbevolking in steden woont – en naar verwachting 70 procent in 2050 – moet de oplossing van het CO2–probleem in de steden gevonden worden. Als Amsterdam daar niet in slaagt, hoe zou het dan Moskou, Bejing of Mexico City kunnen lukken?

Op het eerste gezicht ziet de Amsterdamse opgave er overzichtelijk uit. Van alle energie die de Amsterdammers en de Amsterdamse bedrijven gebruiken, gaat bijna de helft aan verwarming op. Daarvoor wordt grotendeels (90 procent) van aardgas gebruik gemaakt, en dat veroorzaakt 30 procent van de totale CO2-uitstoot van de stad.
Groen gas van biovergisters

Voor de hand zou liggen om dat aardgas te vervangen door groen gas. De gasleidingen kunnen dan blijven liggen en dat is in de oude stad wel zo gemakkelijk. Groen gas is gemaakt van gas dat afkomstig is van biovergisters. In een opwerkingsinstallatie wordt het biogas ontdaan van verontreinigingen, zoals zwavelwaterstof (H2S). Het wordt gedroogd, en de overvloedig aanwezige kooldioxde (CO2, 30 tot 40 procent) wordt eruit gefilterd. Eindresulaat is gas dat voor bijna 90 procent uit methaan (CH4) bestaat, van aardgaskwaliteit dus.

Probleem: er is veel te weinig groen gas. Maar misschien is er toch een oplossing voor de oude woningen in het centrum, oppert Amsterdam. En anders, zo filosofeert de nota door, kunnen we uitwijken naar elektrische verwarming, met elektrische verwarmingspanelen of met warmtepompen die door elektriciteit worden aangedreven.

Tenslotte zou je de huizen ook zo kunnen isoleren en uitrusten met zonnepanelen en zonneboilers dat ze geen energie meer gebruiken, het ‘nul op de meter’ (NOM)-concept. Amsterdam wil er een bescheiden proef mee nemen.

Maar het zwaartepunt in de plannen ligt bij de stadswarmte. Wie opmerkt dat er in de Diemer centrales toch óók gas wordt verstookt, heeft gelijk, maar vergeet, zo zeggen ze bij Nuon, dat de verbranding daar heel wat efficiënter geschiedt en bij hogere temperatuur. De vlammen hebben een temperatuur van 1400º C, tegen 700 à 800º C in de ketel van de consument. Zeker, in het traject tussen centrale en woning gaat gemiddeld 25 procent van de warmte verloren door weglekken van de warmte, pomp- en stilstandsverliezen. Toch, zegt Nuon, stoot een woning die op het warmtenet is aangesloten de helft minder CO2 uit dan een woning met een eigen gasketel. TNO heeft die claim begin dit jaar nagerekend, en het klopt.

Wat de acceptatie van de plannen ook veel goed doet, is dat het warmtenet gevoed wordt met warmte die anders maar teloor zou gaan. ‘Restwarmte’ heet het in de gemeentelijke stukken. Een elektriciteitscentrale moet gekoeld worden, en hoe beter de koeling, des te groter het drukverschil over de turbine, en des te hoger het vermogen van de centrale. Waarom zou je die koeling niet aan de gewone Amsterdammers overlaten? Die kunnen zich straks koesteren in de warmte die hen via de buizen uit Diemen bereikt. Een veel elegantere oplossing dan dumping van die warmte in het IJ.

De werkelijkheid is iets gecompliceerder. Als je bij Nuon het woord restwarmte in de mond neemt, stuit je op enig onbegrip. Ja, er gaat wat restwarmte de schoorsteen in, maar die wordt met een warmtewisselaar die in de rookgassen hangt zo goed mogelijk teruggewonnen. De veel grotere hoeveelheid warmte die voor de stad is bestemd wordt niet per ongeluk geproduceerd, maar met opzet. „De centrales zijn vanaf het begin ingericht voor de opwekking van elektriciteit én warmte”, zegt Ruud Snelderwaard, clustermanager bij de Diemer centrales. In de centrale kan er wat van de stoom worden afgetapt die anders naar de turbine en de elektriciteitsproductie zou gaan, en met die stoom wordt warmte gemaakt. Sterker nog, „de warmtevraag is leidend”, zegt Snelderwaard. „We willen onze klanten altijd warmte kunnen leveren. De elektriciteitsproductie wordt daarop aangepast”. De totale capaciteit van de twee Diemer centrales is ongeveer 700 Megawatt (MW) aan elektriciteit. Ze kunnen maximaal 435 MW aan warmte opwekken (genoeg voor 200.000 woningen), maar bij dat maximum loopt de elektriciteitsproductie met zo’n 100 MW terug.

Bij het AEB ligt dat anders. Aan de warmte die ze daar produceren komt geen gas te pas, en of je nu elektriciteit of warmte van vuilnis maakt, het is allemaal mooi meegenomen. Dat AEB afval moet importeren uit Engeland om de centrale op stoom te houden is wel een minpuntje. Het is een probleem waarmee meer Nederlandse afvalcentrales kampen; er zijn er eigenlijk te veel van – en er is te weinig afval.

Goed idee, dat warmtenet? Daar is niet iedereen van overtuigd. André Faaij, hoogleraar energiesysteemanalyse aan de Rijksuniversiteit Groningen, heeft zijn bedenkingen. „Ik vind dat je veel beter naar het hele energiesysteem moet kijken, en hoe dat allemaal op langere termijn gaat schuiven. Als je nu op die warmtenetten inzet, gaat er voor heel veel geld de grond in en zit je voor een halve eeuw aan die investering vast. Maar wat gebeurt er als je alle woningen heel goed zou isoleren? Dan zakt de warmtevraag geweldig in.”
Gascentrales worden onrendabel

Aan de aanbodkant is het ook onzeker, zegt Faaij. „Je moet je afvragen of die warmte op langere termijn nog beschikbaar is. Gascentrales sluiten of worden stilgelegd omdat ze niet meer rendabel zijn. We krijgen een heel ander energiepark, met centrales die er vooral zijn om de wind- en zonne-energie aan te vullen. Die zullen veel minder uren draaien en dus ook veel minder warmte produceren.

„Dan die afvalcentrale. We gaan steeds minder afval produceren, we gaan meer recyclen, we willen naar een circulaire economie. Het verbranden van afval wordt veel minder vanzelfsprekend. Tata zou een heel andere staalfabriek kunnen worden, waar nog maar de helft van de energie wordt gebruikt en veel minder warmte wordt geproduceerd.”

Wat vindt Amsterdam van die onzekerheden? Het moet een open net worden, benadrukt de gemeente. Waaraan ook een fabriek, een datacenter of een ziekenhuis warmte kunnen leveren. Complicatie is wel dat het warmtenet geen publiek net is, maar eigendom van Nuon. Ze hebben er tientallen miljoenen in geïnvesteerd en willen graag controle houden. „Wij moeten de balans van het hele systeem in de gaten houden”, zegt Raymond van Bulderen. „Maar we juichen het aantakken van lokale duurzame bronnen toe en we zijn daarover met allerlei partijen in gesprek.”

Voor de toekomst is in de hoofdstad alle hoop gevestigd op het mirakel van de geothermie: de warmte die van de hete aardkern naar boven sijpelt. Winbare warmte bevindt zich op enkele kilometers onder onze voeten. De winning geschiedt met twee pijpen. In de ene wordt het hete grondwater omhoog gepompt, in de andere gaat het afgekoelde water weer naar beneden. In Nederland wordt aardwarmte op bescheiden schaal toegepast, veel bevindt zich nog in een experimenteel stadium.

„Geothermie is een mogelijkheid”, zegt Faaij. „Maar het is voorlopig nog erg duur. De condities variëren en de regio Amsterdam is zeker niet de beste plek.”

Eigenlijk heeft Faaij een heel ander idee. „Ik vind dat er wat te monomaan op die warmtenetten wordt ingezet. Het is veel beter om te onderzoeken en te demonstreren hoe je de gebouwde omgeving CO2-neutraal kunt maken. Vérgaande isolatie is een van de sleutels. Driedubbel glas. Op en rond de woning opgewekte energie. Zonnepanelen en zonneboilers worden steeds beter en goedkoper. Warmtepompen zijn een geweldige manier om je woning te verwarmen, zeker als je zelf je stroom opwekt. In de zomer is er veel zonnestroom, die je kunt gebruiken voor warmteopslag onder de grond, zodat je de seizoenen kunt overbruggen.”

En het gaat niet alleen op voor nieuwbouw, zegt Faaij. „In huizen die vanaf de jaren vijftig zijn gebouwd is veel mogelijk. In Leeuwarden is een hele wijk gerenoveerd en energieneutraal gemaakt. Kosten: tussen de dertig en veertigduizend euro per woning. De bewoners betalen een hogere huur, maar ze krijgen geen energierekening meer. Dat is over een langere periode gerekend budgetneutraal.”

Breder kijken voordat je dure infrastructuur aanlegt, zegt Faaij. „Je wilt niet dat die warmtenetten uitpakken als een heel dure vergissing.”

Bron: NRC december 2016

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

De volgende HTML-tags en -attributen zijn toegestaan: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>