Heet water door leidingen pompen op een manier die de afgelopen decennia niet wezenlijk is veranderd. Kan dat niet slimmer, doordachter en eigentijdser? Ja. Bij TNO wordt gewerkt aan een ontwerpmethode voor warmtenetten van de 4^e generatie. Martijn Clarijs geeft een statusupdate.

 

Een warmtenet van de 4e generatie maakt intelligent gebruik van onder andere duurzame energiebronnen, water op lagere temperaturen en van de mogelijkheden om flexibiliteit in aanbod, opslag of vraag te benutten. Restwarmte en hernieuwbare warmte kunnen daardoor optimaal worden gebruikt. Het gehele systeem wordt zo ontworpen en aangestuurd dat zoveel mogelijk energie uit het water wordt gehaald.

Dat is een flinke stap voorwaarts vergeleken met een klassiek stadsverwarmingsnet. En dat is te meer van belang nu Nederland aan de vooravond staat van de transitie van aardgas naar andere verwarmingsbronnen, en omdat juist van warmtenetten veel wordt verwacht. Hun aandeel in de nationale warmtevoorziening in Nederland zou volgens het ministerie van EZK zelfs fors moeten groeien: van 5% nu tot wel 20 of 50% op de lange termijn.

Voor het zover is, moet nog het nodige gebeuren. Ook op het gebied van innovatie. Zo vindt het College van Rijksadviseurs dat er nog te weinig innovatie is bij de energietransitie. Tijdens een webinar over de regionale energiestrategieën en de warmtetransitie, begin april, pleitte rijksadviseur Berno Strootman voor publieke, ‘maar dan wel slimme’ warmtenetten.

Precies aan dat laatste wordt bij TNO gewerkt. Het uitgangspunt is om innovaties meteen mee te nemen als een nieuw warmtenetwerk wordt ontworpen. Op dit moment gebeurt dat nog (te) weinig. Daardoor blijft de uitrol van warmtenetten op hindernissen stuiten, variërend van hoge kosten van de infrastructuur tot gebrek aan keuzevrijheid voor de eindgebruiker. Een goede, generieke ontwerpmethode waarmee je de voordelen voor verschillende stakeholders inzichtelijk kunt maken, is er nog niet.

Maar die is volop in ontwikkeling, zegt Martijn Clarijs, adviseur duurzame energie bij TNO. ‘De term “4^e generatie” suggereert misschien dat die warmtenetten al volop bestaan, maar het gaat hier om een label – een verzamelnaam voor nieuwe eigenschappen die warmtenetten nu nog niet hebben, maar wel kunnen krijgen.’

 

Wat zijn de belangrijkste eigenschappen van zo’n warmtenet?

Clarijs: ‘Allereerst kan de gemiddelde temperatuur in zo’n net omlaag. Dat is mooi, maar het betekent wel dat je het zo efficiënt mogelijk moet ontwerpen en de uitkoeling nog voldoende moet zijn. Ten tweede komt de warmte, anders dan nu vaak het geval is, uit verschillende bronnen. Denk aan restwarmte, warmte uit biomassa, uit datacenters, of aquathermie. Dat impliceert niet alleen dat je die toevoer goed moet regelen, maar ook dat je de warmtelevering nauwkeurig moet afstemmen om de afnemers leveringszekerheid te bieden. Er komen meer bronnen én meer gebruikers: woningen, glastuinbouwers, kantoren, sportcomplexen. En hoe meer mogelijkheden, hoe meer wensen en eisen.’

 

Innovaties moeten daarbij helpen. Waarop zijn ze gericht?

‘Eigenlijk moeten alle innovaties de warmtenetten toekomstbestendiger maken, dat wil zeggen: duurzaam, betaalbaar én flexibel, met behoud van betrouwbaarheid. De aloude stadsverwarming scoort vaak niet zo hoog op deze punten. Maar nu we een schaalsprong moeten maken, worden efficiëntie en betaalbaarheid veel belangrijker. Door innovaties kunnen de kosten dalen en kan de flexibiliteit van een net, vanouds niet het sterkste punt, toenemen.’

 

Tijd voor concrete voorbeelden. Aan welke innovaties moeten we denken?

‘We verwachten veel van slimme algoritmen. Als je een nieuw netwerk aanlegt, kun je daarmee allerlei tijdsafhankelijke situaties in een model onderbrengen, om beter inzicht te krijgen in het daadwerkelijk transport van warmte van bron naar gebruiker. Zodoende kun je de warmte zo goed mogelijk op de juiste plaats krijgen. Dat kan helpen om de kosten van het netwerk omlaag te brengen. Bij het ontwerp van een warmtenet op hogere temperatuur voor het Westland pakken we dat zo aan, samen met ETP. Daar heb je geothermie, er zijn tuinbouwclusters met warmtekrachtkoppelingen, er komt een warmteleiding uit Rotterdam, en er is een regionaal warmtenet in ontwikkeling. Al die variabelen moet je tegelijk overzien om te bepalen hoe zo’n net eruit kan zien: waar moeten de pijpen komen? Wat is de optimale diameter ervan? Hoe kun je de kosten daarvan zo laag mogelijk krijgen? En ga zo maar door.’

 

Zijn er nog andere showcases?

‘Ja. In de Wieringermeer kijken we samen met ECW naar mogelijkheden om warmte op te slaan in het netwerk zelf. Door die opslag wordt het net flexibeler. En in Amsterdam Zuidoost zoeken we samen met Vattenfall naar de optimale inzet van restwarmte van datacenters, in combinatie met buffering en opwaardering. Het komt eigenlijk steeds op hetzelfde neer: het warmtenet wordt slimmer. Duurzamer, flexibeler en betaalbaar, ofwel: toekomstbestendig. Dat geldt overigens niet alleen voor nieuwe netten, maar ook voor de netten die er al liggen, want die kunnen ook slimmer worden gemaakt. Wij wijzen de weg hoe je dat kunt doen bij uitbreiding van bestaande netten.’

 

Stijgt uit de verschillende casussen al zoiets als een ontwerpmethode op?

‘Dat is het uiteindelijke doel. Partners brengen praktijkcasussen in, en samen met hen maken we een innovatief ontwerp. Die aanpak vertalen we nu tot een nieuwe ontwerpmethode, die je kunt zien als een kookboek. In het WarmingUp-programma, waarin de hele waardeketen rond warmtenetten samenwerkt, leveren we overigens over een kleine twee jaar ook de eerste “potten en pannen” op: de softwaretools die ontwerpers kunnen gaan gebruiken, bijvoorbeeld de warmtebedrijven in Nederland. Die software is open access, dus gratis. De bèta-versie komt binnen twee jaar beschikbaar.’

 

Uit ervaringen in Denemarken blijkt dat innovatie in de warmtesector wordt bevorderd als er gezonde concurrentie bestaat. Hoe moet dat in Nederland met slechts vijf warmtebedrijven?

‘In het algemeen schept een markt met meer concurrentie inderdaad meer innovatie. Tot nu toe waren er te weinig prikkels om te innoveren in Nederland, maar dat kan snel veranderen als er meer aanbieders toetreden en meer lokale initiatieven ontstaan. Wij helpen daarbij, want onze producten – de “potten en pannen” – mogen door iedereen worden gebruikt. We hebben nu de kans om de opschaling van warmtenetten in Nederland slim te gaan aanpakken.’

 

Meer informatie:

www.tno.nl/nl/aandachtsgebieden/energietransitie/
warmtenetwerk.nl/nieuws/item/warmingup-komt-op-streek/
warmtenetwerk.nl/nieuws/item/stichting-warmtenetwerk-steunt-warmingup

Op de foto (v.l.n.r.):
1. Warmtenet bij Duiven, Bron: Foto Nuon/Joris Lousberg
2. Martijn Clarijs