Binnen warmtenetten is warmte op verschillende temperaturen in gebruik. Zo leveren datacenters een lagere temperatuur dan bijvoorbeeld de restwarmte uit afvalverbranding. Nieuw onderzoek geeft handreikingen over de optimale mix voor een aardgasvrije – en uiteindelijk klimaatneutrale – gebouwde omgeving.

“De efficiëntie en duurzaamheid van een specifiek warmtenet worden beïnvloed door onder meer de technische uitvoering van het net, de beschikbare warmtebron én het temperatuurniveau,” zegt onderzoeker Benno Schepers van CE Delft, die recent onderzoek uitvoerde naar de CO₂-emissies van stadsverwarming in Amsterdam.

Bronnen, temperaturen en opties
Op dit moment zijn binnen Nederlandse warmtenetten verschillende soorten warmtebronnen in gebruik: van geothermie tot restwarmte van bijvoorbeeld elektriciteitscentrales, afvalverwerkers en datacenters. De bronnen variëren in de temperatuur waarop ze beschikbaar komen. Zo komt warmte uit een afvalverbrander of diepe geothermiebron vrij op hoge temperaturen van 100°C of meer. Restwarmte uit datacenters komt gemiddeld op slechts 25°C beschikbaar, en warmte uit oppervlaktewater (ook wel aquathermie genoemd) op nog lagere temperaturen.

Er zijn vervolgens verschillende opties om warmte op de juiste temperatuur aan een woning af te leveren, vertelt Bart Dehue, programmamanager duurzame warmte bij Nuon, dat in acht regio’s in Nederland warmtenetten beheert. “Restwarmte die op 25 tot 30°C beschikbaar komt, kan in de woning met een warmtepomp worden opgewarmd om gebruikt te kunnen worden voor ruimteverwarming en warm tapwater. Een andere optie is om de lagetemperatuurwarmte centraal op te werken naar 40°C. Dat is voor nieuwbouw warm genoeg voor ruimteverwarming. In de woning is dan alleen nog een apparaat nodig dat het tapwater verder verwarmd naar 60°C om legionella te voorkomen.” Een derde mogelijkheid is om de warmte centraal op te werken tot 65°C en op deze temperatuur aan de woningen te leveren. Dit is voldoende voor zowel ruimteverwarming als tapwater: in de woning hoeven dan geen extra maatregelen getroffen te worden.

Instrument in de warmtetransitie
“De ideale temperatuur van een warmtenet is een kwestie van maatwerk. Het idee is dat de hogetemperatuurwarmte vooral ten goede komt aan bestaande woningen, die doorgaans slechter geïsoleerd zijn en daardoor aan lagetemperatuurwarmte niet voldoende hebben”, vertelt Jannis van Zanten van AEB Amsterdam, dat restwarmte uit afvalverbranding levert aan het Amsterdamse warmtenet. “De retourwarmte van de warmte die aan moeilijk isoleerbare gebouwen in de oudere delen van de stad wordt geleverd, kunnen we weer inzetten voor de verwarming van de nieuwere buitenwijken.”

Dit zogenoemde cascaderen is volgens Van Zanten een belangrijk instrument in de warmte- en energietransitie. “Het warmtenet is dusdanig flexibel dat bij verdere isolatie van alle woningen de temperatuur van de levering in de toekomst verder omlaag kan worden gebracht en de woningen toch comfortabel warm blijven.” Binnen een stedelijk of regionaal warmtenet kunnen bronnen van verschillende temperaturen worden ingevoerd, die via decentrale warmtepompen op de juiste temperatuur aan huis de benodigde warmte leveren. Daarnaast kunnen bestaande warmtenetten worden uitgebreid met aftakkingen op lage temperatuur, bijvoorbeeld voor een nieuwbouwwijk. Dehue licht toe: “Op die manier kan een deel van het net met een lage temperatuur gevoed worden door een decentrale bron, zoals restwarmte uit datacenters, terwijl de koppeling met het hoofdnet zorgt voor een back-up en bijspringt in koude periodes.”

Ook Martin Buijck, business manager van Nuon Warmte, ziet dat cascadering nieuwe kansen biedt: “Cascadering betekent dat gebruikers die warmte van een hoge temperatuur nodig hebben als eerste worden bediend en dat de warmte vervolgens wordt geleverd aan gebouwen die aan een lagere temperatuur voldoende hebben.” Zo levert Nuon in Leiden stadsverwarming met een hoge temperatuur aan oudere woningen en wordt de retourwarmte gebruikt in nieuwbouwcomplexen.

Lagere CO₂-emissies
Uit het recente onderzoek van CE Delft blijkt dat een warmtevoorziening vanuit de retourleiding van een hogetemperatuurnet lagere directe CO₂-emissies heeft dan een apart lagetemperatuurwarmtenet. Schepers legt uit: “Eén van de belangrijkste voordelen van een hogetemperatuurnet is dat zowel de ruimteverwarming als het warmtapwater uit één aansluiting gehaald kunnen worden. Een bijkomend voordeel is dat er geen extra installaties nodig zijn voor de tapwaternaverwarming op appartement- of gebouwniveau. Bij het gebruik van lagetemperatuurwarmte is in bijna alle gevallen elektriciteit nodig om de gewenste temperatuur te krijgen. Dat elektriciteitsverbruik leidt onvermijdelijk tot CO₂-emissies.”

Van Zanten voegt toe: “De meest duurzame warmte-oplossing is het systeem waarvan de productie het snelst verduurzaamt. De verwachting is dat het Amsterdamse warmtenet door het op korte termijn inkoppelen van biomassacentrales sneller verduurzaamt dan de landelijke verduurzaming van de elektriciteitsproductie.” Beide systemen moeten in 2050 klimaatneutraal zijn.

Geïntegreerd warmtenet
In de toekomstscenario’s voor klimaatneutrale warmtenetten van het PBL hebben zowel lagetemperatuur- als hogetemperatuurbronnen een plek. Hoe dit op lokaal niveau uitpakt, is nog onduidelijk. Buijck: “Het hangt heel erg van de wijk af, en van de beschikbare warmtebronnen, welke oplossing de beste is. Afhankelijk van het soort woningen – en de warmtevraag van de bedrijfsgebouwen in de buurt, zoals zwembaden en kantoren – kies je het meest geschikte systeem en de meest geschikte bron.”

Een goed geïntegreerd warmtenet biedt daarbij de mogelijkheid om verschillende bronnen van verschillende temperaturen te combineren. Denk aan combinaties van stadsverwarming op hoge temperatuur geothermie met lage temperatuur Warmte Koude Opslag (WKO), zonneboilers of (individuele of centrale) warmtepompen.

Warmtenet als metro
Buijck is er in ieder geval van overtuigd dat stadsverwarming in gebieden met een hoge bevolkingsdichtheid, zoals in grote steden, een spilfunctie vervult in de versnelling van de energietransitie. “Vergelijk het met een metro: die leg je aan in gebieden waar veel vraag is naar vervoer. Ook warmtenetten zijn collectieve systemen die meerwaarde hebben ten opzichte van individuele oplossingen. Als iedereen de duurzame warmtebron zelf zou regelen, bijvoorbeeld met zonnepanelen, dan krijg je suboptimale oplossingen.”