>> Deel 1 Inventarisatie

>> Deel 1 Inventarisatie HAALBAARHEIDSSTUDIE WARMTENET OOSTENDE POM WEST-VLAANDEREN ism West-Vlaamse Intercommunale besteknr. 2012/5410-03

STUDIE IN OPDRACHT VAN MBZ EN DE POM WEST-VLAANDEREN IN HET KADER VAN HET INTERREG IVA-PROJECT ECO2PROFIT (Grensregio Vlaanderen Nederland)

Met de financiële steun van:

TRACTEBEL ENGINEERING N.V. Kantoor Gent Kortrijksesteenweg 1144-A - 9051 Sint-Denijs-Westrem (Gent) - België tel. + 32 9 240 09 11 - fax + 32 9 240 09 00 E-mail: [email protected] www.technum.be

DOSSIER NR.: DISCIPLINE: OPSTELLER(S): DATUM: REVISIE:

P.004070 energie & hvac STS | FCL | JDQ oktober 2012 1

POM WEST-VLAANDEREN – HAALBAARHEIDSSTUDIE WARMTENET OOSTENDE DEEL 1 INVENTARISATIE

2|48

INHOUDSTABEL 1.

2.

INLEIDING .................................................................................................................... 5 1.1

OPZET VAN DEZE INVENTARISATIE .................................................................................... 5

1.2

ONTWIKKELING VAN EEN WARMTENET IN EEN BINNENSTEDELIJK GEBIED .................. 5

WARMTENETTEN IN HET ALGEMEEN .......................................................................... 6 2.1

WAT ZIJN WARMTENETTEN? ................................................................................................ 6

2.1.1

De warmteproducenten ........................................................................................................ 6

2.1.2

De warmtevragers ................................................................................................................. 6

2.1.3

De voornaamste kenmerken. ............................................................................................... 6

2.1.4

Restwarmte vs. Duurzame warmte ..................................................................................... 7

2.2

WAAROM WARMTENETTEN OPRICHTEN EN UITBOUWEN? ................................................ 7

2.2.1

Voordelen ............................................................................................................................... 7

2.2.2

Nadelen en uitdagingen ........................................................................................................ 8

2.3

ALGEMENE INDELING VAN WARMTENETTEN ...................................................................... 8

2.3.1

Criteria om warmtenetten te definiëren .............................................................................. 8

2.3.2

Indeling warmtenetten op basis van productiestructuur ................................................... 9

2.3.3

Indeling warmtenetten op basis van medium en temperatuur ......................................... 9

2.4

SPECIFIEKE EIGENSCHAPPEN VAN WARMTENETTEN .......................................................13

2.4.1

Vorm van het distributienetwerk. .......................................................................................13

2.4.2

Type distributienet. ..............................................................................................................13

2.4.3

Aansluiting van de verbruikers ............................................................................................14

2.4.4

Aansluiting van de producenten ..........................................................................................14

2.4.5

Plaatsingswijze van de leidingnetten. .................................................................................16

2.4.6

Materiaal en type van de leidingnetten ..............................................................................17

2.4.7

Dimensionering van de leidingnetten. ................................................................................20

2.5

REFERENTIE WARMTENETTEN IN BINNEN- EN BUITENLAND...........................................21

2.5.1

Warmtenetten in België .......................................................................................................21

2.5.2

Warmtenetten in Nederland ................................................................................................22

2.5.3

Warmtenetten (district heating) in het buitenland. ...........................................................22

2.6

ENKELE PRODUCENTEN/LEVERANCIERS VAN PREFAB BUISSYSTEMEN ..........................24

2.6.1

INPAL .....................................................................................................................................24

2.6.2

BRUGG PIPESYSTEMS ..........................................................................................................24

2.6.3

KELIT .....................................................................................................................................25

2.6.4

LOGSTOR ..............................................................................................................................25

2.6.5

EPOGARD ..............................................................................................................................26

2.6.6

REHAU ...................................................................................................................................26

2.6.7

MICROFLEX ...........................................................................................................................27

2.7

ENKELE PRODUCENTEN/LEVERANCIERS VAN WARMTEWISSELAARS .............................27

2.7.1

NIBE Viking ...........................................................................................................................27

2.7.2

TBC ........................................................................................................................................28

PAD: K:\BE\PROJECTS\P.004070_Oostende_Brugge_uitbreiding warmtenet (ID 7074)\04 STU\42 TECHN\426 ENERGIE\4 RAPPORTEN\verstuurd 20121019\Oostende\Deel 1 Inventarisatie Oostende 20121019.docx


2.7.3

3.

4.

3|48

Andere ...................................................................................................................................28

INVENTARISATIE OOSTENDE ....................................................................................29 3.1

SAMENVATTENDE CONCLUSIE ............................................................................................29

3.2

INVENTARISATIE VAN DE ONDERGROND ..........................................................................31

3.2.1

Vastleggen van het algemeen leidingstraject ....................................................................31

3.2.2

Hinderlijke omgevingselementen ........................................................................................31

3.2.3

Inventarisatie van de nutsleidingen in de ondergrond......................................................33

3.2.4

Uitwerking typestraat : Zandvoordestraat .........................................................................34

3.3

INVENTARISATIE VAN DE WARMTEPRODUCENTEN ..........................................................34

3.3.1

Overzicht van de verschillende producenten .....................................................................34

3.3.2

Inplanting van de verschillende producenten ....................................................................36

3.3.3

Totaal vermogen van de beschikbare warmte ...................................................................36

3.3.4

Totaal jaarlijks warmte-aanbod ..........................................................................................37

3.3.5

Bedrijfszekerheid ..................................................................................................................37

3.3.6

Typeaansluiting van een warmteproducent .......................................................................38

3.4

INVENTARISATIE VAN DE WARMTEVRAGERS....................................................................39

3.4.1

Overzicht van de verschillende vragers ..............................................................................39

3.4.2

Inplanting van de verschillende vragers ............................................................................40

3.4.3

Totaal vermogen van de gevraagde warmte .....................................................................40

3.4.4

Totaal jaarlijkse warmtebehoefte........................................................................................41

3.4.5

Continuïteit en noodzaak back-upinstallatie ......................................................................42

3.4.6

Typeaansluiting van een warmtevrager .............................................................................43

BIJLAGEN .....................................................................................................................45 4.1

UITWERKING VAN EEN TYPESTRAAT: ZANDVOORDESTRAAT OOSTENDE......................45

4.1.1

PROFIELSNEDE 01................................................................................................................45

4.1.2

PROFIELSNEDE 02................................................................................................................45

4.1.3

PROFIELSNEDE 03................................................................................................................45

4.2

INVENTARISATIENOTA’S WARMTEPRODUCENTEN............................................................45

4.2.1

IVOO ......................................................................................................................................45

4.2.2

Proviron .................................................................................................................................45

4.2.3

Ematco ..................................................................................................................................45

4.2.4

Electrawinds ..........................................................................................................................45

4.3

INVENTRASATIENOTA’S WARMTEVRAGERS ......................................................................45

4.3.1

Frima .....................................................................................................................................45

4.3.2

Daikin ....................................................................................................................................45

4.3.3

Fides Petfood ........................................................................................................................45

4.3.4

Electrawinds kantoorgebouw ...............................................................................................45

4.3.5

Eurostation ............................................................................................................................45

4.3.6

Stad Oostende - Stedelijk Zwembad .................................................................................45

4.3.7

Stad Oostende - Kinderboerderij .......................................................................................45

4.3.8

Stad Oostende - Mr. V + Sportpark ....................................................................................45

4.3.9

Stad Oostende – Stadhuis ...................................................................................................45

4.3.10

Stad Oostende – Stedelijke Werkhuizen ............................................................................45



4|48

4.3.11

Stad Oostende – Dr. E Morauxschool ................................................................................45

4.3.12

Oosteroever ..........................................................................................................................45

4.3.13

Baanhof .................................................................................................................................46

4.4

USB/FTP INVENTARISATIE VAN DE ONDERGROND ..........................................................46

4.5

BIBLIOGRAFIE ......................................................................................................................47



1.

INLEIDING

1.1

Opzet van deze inventarisatie

5|48

Deze studie kadert in de uitvoering van het INTERREG IVA-programma ‘Grensregio Vlaanderen-Nederland’, met name het ECO2PROFIT-project. Het project wordt onder andere gefinancieerd vanuit Europa (EFRO), de Provincie West-Vlaanderen en het havenbestuur Brugge-Zeebrugge (MBZ). Het project ECO2PROFIT speelt in op de klimaatproblematiek en wil de CO2-voetafdruk van bedrijventerreinen reduceren door verhoging van de energieefficiëntie en door het stimuleren van de productie van hernieuwbare energie op de bedrijventerreinen. Eén van de projectdoelstellingen is het nagaan van de haalbaarheid van restwarmtevalorisatie van bedrijven op bedrijventerreinen en deze studie naar de aanleg van een warmtenet in Oostende geeft daar verdere uitvoering aan. Binnen dit kader is het de bedoeling om te onderzoeken of hernieuwbare (groene) warmte en restwarmte, die vrijkomt bij de energieproductie en die toch “verloren” is, toch niet nuttig lokaal kan gebruikt worden via afstandsverwarming. Van belang hierbij is, te onderzoeken of en hoe productie en vraag op elkaar kunnen afgestemd worden. Met andere woorden, of er voldoende vraag in de omgeving bestaat, om die beschikbare restwarmte te gebruiken. Restwarmte kan in principe op verschillende manieren nuttige toepassing krijgen, bijvoorbeeld door deze warmte te leveren aan een nabijgelegen bedrijf of aan de bebouwde omgeving. Het antwoord op de vraag welke toepassing ‘de beste’ is, hangt telkens af van de locatie en omstandigheden ter plaatse. Wel is het zo dat er per specifieke restwarmtetoepassing een aantal minimale basiscondities kunnen worden vastgesteld waaraan minstens voldaan moet zijn. Het eindproduct van deze studie zal een eerste indicatie zijn van een concreet en integraal projecten investeringsvoorstel, dat als bestuurlijk instrument gebruikt kan worden. Het document zal een eenduidige beleidsbeslissing mogelijk maken. Dit document omvat het eerste deel van een studie die het technisch, economisch en ecologisch potentieel onderzoekt van een warmtenet Oostende. Dit eerste deel is het resultaat van een eerste inzameling van informatie. Voor wat betreft de inventarisatie van de verschillende mogelijke soorten warmtenetten, met betrekking tot technologie, materialen, medium, temperatuur… , werd een overzichtelijke samenvatting van de literatuurstudie toegevoegd. Dit is hoofdstuk 2 van dit document. In de bijlage is de bibliografie met de interessantste documenten toegevoegd. De inventarisatie van bestaande nutsvoorzieningen in de ondergrond werd gestart binnen een aanvraag op het KLIP, Kabel en Leiding Informatie Portaal. Dit gebeurde voor alle straten die deel uitmaken van het voorontwerptracé. De analyse van deze beschikbare gegevens gebeurt enerzijds op basis van de uitwerking van een typestraat. Anderzijds worden de onconventionele leidingen, als die voorkomen, kort uitgelicht. Tot slot is er ook een opsomming van alle voorkomende hindernissen op het tracé. Deze informatie kan men terugvinden in hoofdstuk 3.1. De inventarisatie voor wat betreft de concrete potentiële partijen, gebeurde via een eerste inventarisatiebrief enerzijds en een plaatsbezoek anderzijds. De individuele nota’s per betrokken partij zijn als bijlage aan dit document gevoegd. De samenvattende resultaten van deze studie zijn opgenomen in hoofdstuk 3.2 en volgende.

1.2

Ontwikkeling van een warmtenet in een binnenstedelijk gebied

In een nieuwe stadswijkontwikkeling of industriële site is het veel eenvoudiger en goedkoper om een warmtenet aan te leggen vermits men gebruik kan maken van gemeenschappelijke infrastructuurwerken (bvb open sleuven) voor meerdere nutsvoorzieningen zoals kabels, waterleidingen, rioleringen enz. Bovendien kan het tracé in die fase nog geoptimaliseerd worden.



6|48

Bij aanleg in bestaande agglomeraties moet men rekening houden met bestaande hindernissen en zijn er extra kosten om bestaande wegenis op te breken en te herstellen. Gelet op het feit dat de er reeds ondergrondse nutsvoorzieningen aanwezig zijn in de straten, zullen deze ook het tracé en bijgevolg de aanlegkosten beïnvloeden. Daarnaast moet men uiteraard ook rekening houden met de algemene hinder, en de daarmee samenhangende retributiekosten, van dergelijke werken naar de buurtbewoners en op het verkeer.

2.

WARMTENETTEN IN HET ALGEMEEN

2.1

Wat zijn warmtenetten?

Een warmtenet maakt de koppeling mogelijk tussen het warmte-aanbod en de warmte-behoefte. Deze koppeling moet overeenstemmen inzake: o

Aard van de warmte (temperaturen, medium, druk)

o

Capaciteit (piek, verbruik, variaties)

o

Betrouwbaarheid van levering

o

Leveringsduur en toekomstverwachting

o

Afstanden

o

Aantrekkelijk zijn inzake kosten/opbrengsten voor alle partijen

De levering moet passend zijn qua capaciteit, maar er dient ook voldoende verbruik te zijn om de kostprijs van een warmtenet (investering en exploitatie) te kunnen dekken. De profielen van aanbod en afname moeten op elkaar passen, volgens dag/nacht en seizoensritme; eventueel is buffering noodzakelijk. 2.1.1

De warmteproducenten

De producenten of aanbieders van warmte zijn veelal grootschalige producenten van energie of warmte zoals, centrale stookcentrales energiecentrales voor elektriciteitsproductie, afvalverwerkers (verbrandingsovens) of industrieën met overcapaciteit of overschot aan warmte. Deze warmte is tegen lage kosten en/of duurzaam beschikbaar, daar deze een restproduct van het industriële productieproces is. 2.1.2

De warmtevragers

De vragers of gebruikers zijn in principe heel divers maar dienen in de nabijheid van de producent gelegen te zijn. Hun motivering is veelal economisch en/of duurzaam van aard. 2.1.3

De voornaamste kenmerken.

In principe zijn er 2 grote hoofdsystemen, namelijk stoom of water als warmtevoerend medium. Warmtenetten zijn lange termijn investeringen dus zowel de producent als de gebruiker moet zich kunnen engageren op lange termijn betreffende levering maar ook betreffende afname. Er zijn duidelijke afspraken nodig betreffende betrouwbaarheid van afname en levering; ook betreffende zekerheid van levering en reservecapaciteit. Binnen een warmtenet zijn minstens twee partijen, de hierboven genoemde warmteproducenten en warmtevragers, betrokken. In veel nieuwe warmtenetten is echter de warmteproductie losgetrokken van het warmtetransport en de warmtehandel. Bij warmtenetten die gebruik maken van restwarmte, is de



7|48

warmteproductie een restproduct en geen core-business van de producenten. Warmtetransport en –handel worden dan losgetrokken en door een derde, en eventueel vierde, partij in handen genomen. Hierdoor ontstaan netten waar meerdere producenten kunnen op aansluiten en die beter beheerd worden. Dit zowel technisch als economisch. De installatie en/of exploitatie (onderhoud) van de warmtewisselaar en energiemeters is ten laste van de gebruikers of van de producent/leverancier van de warmte of van een derde partij. 2.1.4

Restwarmte vs. Duurzame warmte

De warmte die vrijkomt bij elektriciteitscentrales, afvalverbranders en industrie wordt vaak ‘restwarmte’ genoemd. Benutting van deze warmte in plaats van lozing naar de omgeving (water of lucht) bespaart energie en daarmee wordt de uitstoot van CO2 gereduceerd. Toch wordt met duurzame warmte iets anders bedoeld dan restwarmte. Bij duurzame warmte gaat het om gebruik van hernieuwbare bronnen: zon, wind, water, hout, biogas, aardwarmte etc. Restwarmte komt doorgaans niet uit hernieuwbare bronnen, maar is tegenwoordig vooral het gevolg van het gebruik van aardgas, olie, steenkool, afval etc. Dat neemt niet weg dat het hergebruik heel belangrijk is. De energiebesparing en CO2-reductie zijn bij restwarmte niet altijd gelijk. Het aftappen van warmte bij elektriciteitsopwekking met een stoomturbine gaat voor een beperkt deel ten koste van de elektriciteitsproductie. Hoe hoger de temperatuur van de afgetapte warmte, hoe groter het elektriciteitsverlies. Maar in totaal wordt er wel degelijk energie bespaard. Moderne warmtenetten werken met lage temperatuur, waardoor de vermindering van de elektriciteitsproductie minimaal is. Een elektrische warmtepomp verbruikt ruwweg vier keer meer elektriciteit per Gigajoule warmte dan dat een elektriciteitscentrale verliest door aftapping van warmte.

2.2

Waarom warmtenetten oprichten en uitbouwen?

2.2.1

Voordelen

- Valoriseren van restwarmte uit industriële processen, elektriciteitsproductie of afvalverwerking. - Afbouw van de afhankelijkheid van steeds schaarser wordende fossiele brandstoffen (bevoorradingsstrategie). - Terugdringen uitstoot broeikasgassen (vermindering CO2 uitstoot) door efficiënter opwekken en inzetten van de opgewekte energie. - Verbetering van de luchtkwaliteit. - Efficiënter gebruik van energiebronnen. - Mogelijkheid tot vervangen van fossiele energiebronnen door hernieuwbare duurzame energiebronnen zoals biogas, hout. - Flexibiliteit door op een centrale locatie de mogelijkheid te hebben om brandstoffen en/of technologieën te vervangen. - Centraal beheer en onderhoud is globaal kosten- en middelenbesparend. - Comfortabel voor de eindverbruiker. - Geen stookplaatsen noch schouwen nodig in de aangesloten gebouwen. - Vermindering transport van brandstoffen. - Geen gas of stookolie in de aangesloten gebouwen verminderd brandgevaar en geen explosiegevaar, geen CO vergiftiging. - Weinig of geen onderhoudskosten aan verwarmingssysteem voor de gebruikers. - Steeds, winter en zomer, warmte en sanitair warmwater beschikbaar.



8|48

- Recuperatie van restwarmte van industrie en data centers mogelijk. - Geothermie en smart grids toepasbaar. 2.2.2

Nadelen en uitdagingen

- Hoge investeringskost aanleg warmtenet en andere infrastructuur (lange termijn investering). - Ruimtelijke planning en integratie in de omgeving. - De uitvoering binnen een bestaande infrastructuuromgeving, obstakels, hinder bij werkzaamheden op het openbaar terrein (wegen, voetpaden, ...). - Lange termijn engagement vereist tussen leveranciers (producenten) en warmteverbruikers. - Er dient op lange termijn voldoende warmteafname gegarandeerd te zijn om de investering van het warmtenet te kunnen afschrijven; indien grootverbruikers, bvb. industrie, om economische reden wegvallen, kan dit een probleem vormen. - Een gegronde en marktconforme tarifering vormt een grote uitdaging. Om nieuwe klanten aan te sluiten, of bestaande klanten te behouden, moet veelal volgens het “niet meer dan anders” principe (NMDA) gewerkt worden – zoals in de Nederlandse warmtewetgeving. - Groeistrategie uitwerken om zoveel mogelijke verbruikers aan te sluiten. - Bewaking en in dienst houden leidingnet. - Warmteverliezen bij distributie. - Aandeel pompenergie is niet verwaarloosbaar. - Bedrijfszekerheid garanderen.

2.3

Algemene indeling van warmtenetten

2.3.1

Criteria om warmtenetten te definiëren

- De densiteit van de distributie capaciteit in MW/km² of MW/km. - De productiestructuur bvb. afvalwarmte productieproces, afvalverbranding, WKK, blokverwarming, etc. - De aard van het medium stoom of warmwater. - De temperatuur en druk. - Aankoopprijs energie - Tarief verkoop warmte (NMDA principe) - Financiële en juridische structuur - Mogelijkheid tot uitbreiding van het warmtenet en productiepark - De verschillen tussen aanvoer- en terugvoertemperaturen (waterregime of Dt) - Al dan niet recuperatie van condensaten bij stoominstallaties. - Piekvermogen, aantal productie-uren per jaar en jaarverbuiken. - Het concept van het distributienet: o

Vorm van het net: Asvormig, ringvormig of vermaasd net (zie 2.4.1)

o

Eén of meerdere aangesloten productiecentrales

o

Aanleg van het net: bovengronds, in vloerkanaal of in sleuf

o

Duurzaamheid van de distributie: éénpijps, tweepijps, driepijps of vierpijps



o

Bereikbaarheid en obstakels

o

Ondergrond en terrein

o

Concessie terrein en regelgeving exploitatie

9|48

- Uitbreidingsmogelijkheden van de productie en distributie. - Privatieve of openbare installaties. - Retributiekosten

2.3.2

Indeling warmtenetten op basis van productiestructuur

Onderstaande tabel lijst de meest voorkomende productiestructuren voor stadsverwarming op, met hun CO2factor.

CO2-UITSTOOT*1

PRODUCTIEKOST*2

PRODUCTIE

ENERGIEBRON

Afvalverbranding

Afval

Restwarmte elektriciteitsproductie

Nvt

Gasketel/WKK

Aardgas

201 g/kWh

0.040 €c/kWh

Biomassaketel/WKK

Biomassa

0 g/kWh**

0.035 €c/kWh

Restwarmte procesindustrie

Nvt

variabel

0.000 €c/kWh

Geothermie

Aardwarmte

0 g/Mwh

0.000 €c/kWh

220 g/kWh variabel

0.000 €c/kWh 0.010 €c/kWh (incl GSC) 00.005 €c/kWh (excl GSC)

Tabel 1: overzicht van de verschillende productiestructuren

* Deze CO2-uitstoot/productiekost is exclusief bijkomende impact op de uitstoot/investeringskosten om de warmte te capteren en te transporteren. ** Deze CO2-uitstoot is niet 0, maar aangezien het biogeen is (korte cyclus CO2), wordt dit niet als dusdanig meegeteld in de carbon footrpint. Er lopen vandaag ook verschillende onderzoeken naar stadsnetwerken op basis van nieuwe restwarmtestromen, bvb. warmterecuperatie uit ondergrondse metrostations, rioleringen of vergisters. Enkele eerste pilootinstallaties zijn in Nederland, Frankrijk en Duitsland reeds opgestart. 2.3.3

Indeling warmtenetten op basis van medium en temperatuur

- Stoomnet - Heetwaternet - Warmwaternet hoge temperatuur - Warmwaternet lage temperatuur - Glycolwaternet, voor zeer lage temperaturen

1

Recentste rekenwaarden uit de EPB-regelgeving, 05/07/2006.

2

Rekenwaarden op basis van de verzamelde inventarisatiegegevens en eerdere literatuurstudies.



2.3.3.1

10|48

Stoomnet

Een stoomnet heeft steeds een hoge werkdruk en temperatuur, bvb. 300 °C en 20 bar. De warmte is meestal afkomstig van een elektriciteitscentrale, een verbrandingsoven van huishoudelijk afval of een chemische procesinstallatie. Het is beperkt in lengte tot ± 5 km omwille van de hoge warmteverliezen ten gevolge van de hoge medium temperatuur. De leidingen verlopen vaak bovengronds. Door de beperking in lengte van een stoomnet zijn er in realiteit twee toepassingen: 

een beperkt aantal afnemers, vooral industriële verbruikers



een groot aantal afnemers, in grootsteden zoals New York en Parijs (zonder condensaatterugvoer)

Een stoomnet kan aangelegd worden met of zonder condensaat terugvoer. Zonder condensaat terugvoer is voordeliger in aanleg, maar uiteraard duurder in uitbating wegens constant toevoeren van demiwater om stoom te produceren. Met condensaat terugvoer moet het net voorzien worden van condensaatpompen en leidingen. Een stoomnet wordt vaak vooral toegepast voor industriële en hygiënische processen waar hoge absolute temperaturen nodig zijn. Voordelen van een stoomnet: 

kleine leidingdiameters



dus goedkoper



dus minder ruimte nodig in vloerkanalen of sleuven



een hoge mediumtemperatuur heeft een hoge aansluitbaarheid van de warmtevragers tot gevolg



indien er geen condensaat terugvoer is, moeten er geen pompen geïnstalleerd worden

Nadelen van een stoomnet: 

relatief hoge warmteverliezen



beperking in centrale regeling



geen warmtebuffering mogelijk



de aanleg van het net is niet eenvoudig: er is helling op de buizen nodig om condensaatwater te kunnen opvangen en evacueren

Voorbeelden in België zijn: 

De verbrandingsoven van IVAGO te Gent levert stoom aan het UZ Gent, ongeveer 12 MW aan 10 bar en 200 °C. Het net is ongeveer 1,5 km lang en is voorzien van een condensaatterugvoerleiding.



Het stedelijk stoomnet (50 km stoomleidingen) in Aalst werd in 2004 uit dienst genomen omwille van de plotse terugval van de basisvraag vanuit de industrie en de hoge exploitatiekosten door transportverliezen, aanmaak deminwater en geen recuperatie van condenswater. Op de St-Elisabethsite is een kleinschalig warmtenet met collectieve stookplaats op aardgas (2 MW) gerealiseerd.

2.3.3.2

Heetwaternet

In een heetwaternet wordt water in vloeibare toestand en op een temperatuur hoger dan 110 °C naar de verbruikers gepompt. Het water keert terug na uitwisseling van de warmte met de verbruikers in een leiding naar de centrale op een temperatuur van bvb. 70 °C. Dit is een typisch stadsverwarmingsysteem. Het wordt veel toegepast als stadsverwarmingsnet voor levering van warmte aan ziekenhuizen, scholen, openbare gebouwen, kantoren en woonblokken. Een heetwaternet wordt meestal ondergronds aangelegd en kan grotere afstanden overbruggen, en zo dus meer gebruikers aansluiten. Vertrektemperaturen van 130 à 160 °C worden gebruikelijk toegepast. Een grote temperatuursval kan worden toegepast waardoor de leidingen kleinere diameter hebben. Bijvoorbeeld bij een voedingsleiding van 40 MW en een watersnelheid van 3 m/s:





160/80 °C



150/90 °C of 130/70 °C => Ø300 mm

11|48

=> Ø250 mm

Om te beletten dat het water zou koken en stoom vormen, wordt het net op een hoge druk geplaatst. Die werkdruk is meestal 0,5 à 2 bar boven de verzadigingsdruk, ca. 8 bar. In tegenstelling tot een stoomnet, zijn bij een heetwaternet uiteraard minstens 2 leidingen nodig én pompen om het water in circulatie te brengen. Een aansluiting met warmtewisselaar voor de verbruikers is vereist ifv de veiligheid. Het interne net van de gebruikers dient losgekoppeld te zijn van het stadwarmtenet in functie van de bedrijfszekerheid van de installatie voor alle andere aangesloten gebruikers. De vertrektemperatuur van het heetwaternet kan in functie van de buitentemperatuur geregeld worden en kan in de zomerperiode lager zijn, waardoor de warmteverliezen beperkt worden. Ook het pompdebiet kan aangepast worden in functie van het verbruik op het net. Zodat bij lage belasting op de elektrische energie van de pompen kan bespaard worden. Op een dergelijk heetwaternet kunnen ook absorptiekoelmachines aangesloten worden. Voordelen van heetwaternet 

warmtebuffering mogelijk om pieken op te vangen



geen condensaatopvang en evacuatiesytemen nodig



relatief kleine diameters mogelijk door hoog temperatuursverschil tussen depart en retour



relatief kleine warmtewisselaars door hoge watertemperatuur



de hoge watertemperatuur maakt ook een directe aanwending in productieprocessen en als sanitair warm water mogelijk



flexibele instelling van debiet en temperatuur (vraaggestuurd moduleren)



rendabel in de zomerperiode voor absorptiekoeling (bvb. AZ St-Jan te Brugge)

Nadelen 

steeds minimaal 2pijps-systeem en circulatiepompinstallatie noodzakelijk



de leidingdiameters zijn nog relatief klein in vergelijking met andere voorkomende netten op lagere temperaturen, toch zijn de diameters groter dan bij stoomnetten (Ø300 voor een vermogen van 40 MW)



dus is de kostprijs van de aanleg hoger dan bij stoomnetten



dus nemen de leidingen ook meer ruimte in dan bij stoomnetten

Voorbeelden zijn in Belgie: 

Het stadverwarmingsnet van de elektrictietscentrale SPE LUMINUS in Gent, heetwater 130 °C/70 °C met een Noord- en een Zuidcircuit van in totaal ongeveer 8 km.



MIROM in Roeselaere.



IVBO in Brugge.



Dergelijke netten worden ook toegepast op industriële sites, bvb. VOLVO en ziekenhuizen bvb. UZ Gasthuisberg in Leuven.

2.3.3.3

Warmwaternet hoge temperatuur

De vertrekwatertemperatuur in warmtenetten is gelegen tussen 110° en 70 °C. Meestal is de geregelde voorlooptemperatuur tot 90 à 100 °C, maar nooit lager dan 70 °C voor sanitair warmwaterproductie. Warmtenetten worden veel toegepast in zogenaamde blokverwarmingsystemen waarbij één centrale stookplaats warmte levert aan een aantal nabijgelegen gebouwen zoals woonblokken of bvb een universiteitcampus.



12|48

Het principe van distributie is hetzelfde als bij heetwaternetten, maar dan op een lagere watertemperatuur waardoor de warmteverliezen dan ook beperkter zijn. Hieronder zijn enkele veelvoorkomende regimes opgelijst, met een voorbeeld dimensionering van een voedingsleiding van 40 MW en een watersnelheid van 3 m/s: 

110/55 °C

=> Ø300



100/50 °C

=> Ø300



90/70 °C

=> Ø450



70/40 °C

=> Ø400

Het temperatuursverschil tussen depart en retour is iets kleiner dan bij heetwaternetten waardoor de buisdiameter per geleverde kW ook iets groter kan zijn. Aansluiting verbruikers met warmtewisselaar is strikt genomen om veiligheidsreden niet vereist maar om praktische redenen wel aanbevolen. De warmte wordt meestal opgewekt door middel van “klassieke” stookketels op aardgas of stookolie of door middel van WKK (Warmte Kracht Koppeling) met aardgas of dieselmotoren die naast warmte ook nog elektriciteit produceren. Dit omdat gebruikelijke waterregimes zijn 110/70°C bij stookketels of 90/70°C bij WKK motoren. Voordelen van warmwaternet: 




geschikt voor centrale temperatuursregeling ifv de buitentemperatuur



hoge bedrijfszekerheid en veilig systeem



sanitair warmwater kan nog steeds direct voorzien worden



zeer geschikt voor huishoudelijke verwarming en sanitair warmwaterproductie

Nadelen van warmwaternet: 

niet geschikt voor industriële processen






de leidingdiameters worden al relatief groot, omdat de mogelijk temperatuursval kleiner wordt



dus is de kostprijs van de aanleg hoger



dus nemen de leidingen ook meer ruimte in

Voorbeelden in België: 

2.3.3.4

In Saint Ghislain nabij Mons is een warmwaternet aangelegd op 72 °C met geothermie als warmtebron die warmwater oppompt vanop een diepte van 2400 m. Warmwaternet lage temperatuur

Deze warmtenetten op lage vertrektemperatuur, meestal gelegen tussen 50 à 60 °C, zijn specifiek verbonden aan een duurzame warmteopwekking. Bijvoorbeeld warmtepompen aangesloten op een geothermische open bron WKO (Warmte Koude Opslag) of een bron met gesloten wisselaar d.m.v. een BEO veld (Bodem Energie Opslag). Andere mogelijke bronnen zijn laagwaardige industriële restwarmtebronnen. De condensorwarmte wordt afgestaan aan het net en kan eventueel bijverwarmd worden met een condenserende ketel of individuele warmtepomp bij de gebruiker. Hieronder zijn enkele veelvoorkomende regimes opgelijst, met een voorbeeld dimensionering van een voedingsleiding van 40 MW en een watersnelheid van 3 m/s: 

60/40 °C

=> Ø450



60/30 °C

=> Ø400



50/30 °C

=> Ø450



13|48

Voordelen van lage temperatuur net: 

de hoge COP van warmteproductie, in vergelijking met traditionele warmtepompen op met de lucht (of bodem) als energiebron



de beperkte warmteverliezen door de lage watertemperatuur




Nadelen van lage temperatuur net: 

de relatief grote wisselaars bij de verbruikers



de noodzaak voor een bijkomend verwarmingsysteem om sanitair water op 60 °C (Legionella) te produceren



de beperkte aansluitbaarheid van producenten, bestaande verwarmingsregimes van 90/70°C of industiële processen zijn niet aansluitbaar niet geschikt






de leidingdiameters zijn groot, omdat de mogelijk temperatuursval erg klein is



dus is de kostprijs van de aanleg hoger



dus nemen de leidingen ook meer ruimte in

Voorbeelden in Belgie: 

geen



wordt veel toegepast voor wijkverwarming bvb in Nederland met open WKO systemen

2.4

specifieke eigenschappen van warmtenetten

2.4.1

Vorm van het distributienetwerk.

Figuur 1: een schematische weergave van de mogelijke leidingnetstructuren, resp. asvormig, circulair en vermaasd net

In een asvormig distributienet zijn alle verbruikers op één leidingnet vanuit één centrale aangesloten. Een goede capaciteitsverdeling is moelijk te realiseren alsook onderbrekingen bij defecten of voor uitbreidingen kunnen leveringsproblemen opleveren. Een ringleiding uit één of meerdere centrales biedt een betere capaciteitsverdeling en meer bedrijfszekerheid maar is duurder in investering door het langere buizenwerk. Een vermaasd net wordt toegepast waar meerdere productieeenheden aangesloten zijn, eventueel aangevuld met buffercapaciteiten om pieken op te vangen. Hoge bedrijfzekerheid maar opnieuw hoge investering. 2.4.2

Type distributienet.

Het distributienet kan bestaan uit één, twee, drie of vier pijpen (leidingen). Een éénpijpssysteem is enkel mogelijk met stoom zonder terugvoer van condensaat en wordt in de USA veelvuldig toegepast. De investeringskost van een dergelijk net is goedkoper maar de thermische verliezen zijn behoorlijk hoog en de kosten voor een permanente waterbehandeling (deminwaterproductie) zijn ook belangrijk. Bovendien is het afvoeren van warm condenswater in rioolen en oppervlaktewateren ecologisch niet te verantwoorden.



14|48

Een distributienet met twee leidingen is het meest verspreide systeem en kan zowel voor stoom (met condensaat terugvoer) als warmwater gebruikt worden. Een distributienet met drie buizen is uiteraard veel duurder in aanleg en uitbating/onderhoud. Dit wordt toegepast om twee redenen: o

Indien men twee temperatuurregimes wenst bvb hoge temperatuur voor proceswarmte of sanitair warmwaterproductie en lagere temperatuur voor verwarming dan heeft men twee verschillende vertrektemperaturen naar de verbruikers en kan de derde leiding als gemeenschappelijke terugloopleiding aangewend worden.

o

De derde leiding dient als redundante buis en kan zowel voor toevoer als terugloopleiding gebruikt worden indien er herstellingen of uitbreidingen op het warmtenet nodig zijn (voorbeeld UZ Gasthuisberg)

Een vierpijpsysteem wordt enkel toegepast indien de temperatuursregimes te ver uit elkaar liggen bvb. Ifv productieprocessen of in geval van een cogeneneratie en distributie van warmte en koude in bvb. Kantoordistricten. 2.4.3

Aansluiting van de verbruikers

In principe kunnen de verbruikers met een “open” of “gesloten” systeem aangekoppeld worden op het distributienet. In een open systeem worden de verbruikers rechtstreeks op het net aangesloten en wordt het medium van het warmtenet direct en met dezelfde condities van druk en temperatuur in de toestellen van de verbruikers gebracht. In dit geval moeten de installaties van de verbruikers op dezelfde temperatuur en druk als van de warmteproductie geselecteerd worden. De installatie en exploitatiekosten zijn lager en er zijn geen transformatieverliezen. Nadelen zijn de veiligheid en het feit dat mogelijke problemen in het secundair net van de klanten (lekken, defecten) een invloed kunnen hebben op de goede werking van het volledige distributienet tenzij de nodige veiligheidafsluiters en systemen voorzien worden. Voor verwarmingsystemen met uiteenlopende statische hoogtes (hoogbouw en laagbouw) is dit niet eenvoudig te realiseren. Wordt enkel nog toegepast op industriële sites of campussen binnen eigen beheer. Bij een gesloten systeem daarentegen wordt tussen het primaire distributienet (warmteproductie) en het secundaire net (verbruiker) een warmtewisselaar als hydraulische scheiding voorzien. Hierdoor kunnen beide netten onafhankelijk hydraulisch geregeld worden en ondanks een licht rendementsverlies is dit systeem zeer betrouwbaar. De warmtewisselaar en de energieteller zijn hetzij ten laste van de klant (bvb SPE LUMINUS net in Gent) of worden door de warmteleverancier zelf voorzien (IVBO Brugge). Bij omvangrijke warmtenetten in grootsteden, maar ook voor bijvoorbeeld blokverwarming, worden de primaire netten op onderstations aangesloten die op hun beurt de warmte verdelen naar de kleinverbruikers zoals woningen, appartementen of handelspanden. Op de markt zijn prefab omvormstations (warmtewisselaar + energiemeter) beschikbaar (zie punt 2.7) die op een eenvoudige wijze in het warmtenet kunnen geïnstalleerd worden. Deze hebben een relatief beperkte ruimtelijk en financiële impact. In het onderstation van de verbruikers worden de energiemeters geplaatst op de primaire aansluiting die het energieverbruik registreren voor facturatie. Deze energiemeters bestaan meestal uit een debietmeter en twee temperatuursensoren op aanvoer en terugkeerleiding en een omrekenmodule met impulsuitgang. 2.4.4

Aansluiting van de producenten

2.4.4.1

Enkelvoudige aansluiting

Met enkelvoudige aansluiting wordt eigenlijk bedoeld dat één enkele gelokaliseerde producent de warmte toegeleverd aan het warmtenet en ook instaat voor de distributie van deze warmte naar de verbruikers. Bij de producent zijn er meestal twee gescheiden circuits voorzien. Het eerste circuit noemt men het primaire circuit waarin de warmte die geproduceerd wordt door het productieprocess (bvb afvalverbrandiing) circuleert.



15|48

Door middel van een warmtewisselaar of een condensor wordt deze warmte getransformeerd naar het secundaire circuit waarin de warmte bestemd voor de verbruikers zal circuleren. Dit secundaire circuit is uitgerust met een aantal omlooppompen om het heet- of warmwater naar de verbruikers te brengen. Op dit circuit zijn ook de uitzettingsystemen om het net op druk te houden voorzien en indien van toepassing de hulpketels om piekbelastingen op te vangen. De pompdebieten zijn regelbaar in functie van de belasting op het net. De regeling van de (constante) aanvoertemperatuur op het secundaire net zal gebeuren door een debietregeling op de warmtetoevoer van het primair gedeelte van de warmtewisselaars of condensors. De levering van warmte met voldoende debiet en met een constante aanvoertemperatuur aan de verbruikers is belangrijk en dient dus steeds onder controle te worden gehouden. Uiteraard kunnen er vanuit de warmteproducent meerdere secundaire warmtenetten vertrekken. Voordelen enkelvoudige aansluiting: 

eenvoudige regeltechniek



producent kan zowel warmteproductie, als warmtetransport, als warmtehandel in eigen portefeuille houden

Nadelen enkelvoudige aansluiting: 

minder bedrijfszekerheid, noodzaak van een backup-installatie


SPE Luminus in Gent



IVBO in Brugge



MIROM in Roesare



IVAGO in Gent

2.4.4.2

Meervoudige aansluiting

Deze situatie doet zich voor wanneer meerdere warmtenetten met elkaar gekoppeld worden en/of meerdere producenten energie op hetzelfde warmtenet toeleveren. Een belangrijk voordeel is uiteraard de schaalvergroting in productiecapaciteit, de flexibiliteit en redundantie in productie. Wanneer bvb een producent om één of andere reden uitgeschakeld is, kan een andere de verloren capaciteit overnemen. Dit verhoogt dus de bedrijfszekerheid van de installatie. Dezelfde voordelen kan men stellen, indien verbruikers vanuit meerdere warmtenetten kunnen toegeleverd worden. Deze meervoudige systemen zijn echter zeer complex in installatie en uitbating en vergen bovendien een gesofisticeerde sturing om de productie van diverse entiteiten op de vraag af te stemmen. Hiervoor dienen “smart grid district heating systemen” te worden ontwikkeld. Een belangrijk aspect is om gelijktijdig van meerdere producenten dezelfde warmtekwaliteit (temperatuur en druk) op het net geleverd te krijgen in voldoende capaciteit om de vraag te dekken en zonder overschotten om energieverspilling te vermijden. Het bewaren (bewaken) van het hydraulisch evenwicht in dergelijke warmtenetten is niet evident. Voordelen van een meervoudige aansluiting: 

grote beschikbaarheid en schaal van het net => positief effect op de investerings- en uitbatingskosten



grotere redundantie en bedrijfszekerheid



smart grid technologie en optimalisatie van energiestromen op masterplan niveau zijn mogelijk

Nadelen van een meervoudige aansluiting: 

duurder in aanleg



moeilijke regeling om energieverspilling te vermijden



16|48



juridische en financiële structuur wordt ingewikkelder(wie verkoopt welke warmte wanneer, wie wordt eerst afgesloten bij overproductie…)



warmtetransport en warmtehandel worden veelal overgenomen door een derde (en/of vierde partij)


geen



Deze ontwikkeling is reeds aan de gang in enkele Scandinavische landen (Zweden, Denemarken ) en Oostenrijk (warmtenet Wenen). Bijvoorbeeld Spittelau in Wenen.



De stad Amsterdam bestudeerd momenteel de mogelijkheid om de verschillende stadsnetten onderling met elkaar te verbinden met een ringleiding, om de redundantie en flexibilteit te vergroten.

2.4.5

Plaatsingswijze van de leidingnetten.

Er zijn 3 mogelijke plaatsingswijzes van de leidingnetten: bovengronds, ondergronds in een vloerkanaal (caniveau) of ondergronds in volle grond (open sleuf). Bovengrondse plaatsing in open lucht: Voordelen

Nadelen

Lage investering

Bepalend voor het straatbeeld

Snelle uitvoering

Ruimtelijke belemmeringen op transportwegen

Kan aangelegd worden langs basisinfrastructuren zoals spoorwegen en bruggen

Vergt een steunconstructie (pipe racks) in staal of betonstructuur

Defecten meteen traceerbaar

Grotere isolatiedikte om warmteverliezen aan de lucht te compenseren

Onderhoudskosten lager

Nauwkeurige berekeningen nodig om uitzettingen en krachten op vaste punten constructief op te nemen

Geen kans op corrosie door grondwater (wel door regen)

Uitvoering met voorspanning noodzakelijk bij hoge mediumtemperaturen Beschermmantel tegen regenwaterinfiltratie beschadidingen door bvb aanrijdingen nodig

en

Eerder van toepassing voor ontwikkelingen op bestaande sites. De stalen leidingen worden geïsoleerd met matten of schalen uit minerale wol en voorzien van een beschermmantelplaat uit gegalvaniseerd staal of aluminium Isolatiedikte evenredig met de temperatuur van het medium en de buisdiameter om de warmteverliezen te beperken Ondergrondse plaatsing in ondergronds vloerkanaal: Voordelen

Nadelen

Bescherming van vloerkanaal tegen gronddruk en grondwater

Hoge investering

Minder dikke isolatie omdat temperatuurscondities relatief constant zijn door het jaar heen

Waterdichting moet perfect uitgevoerd worden

Leidingen blijven bereikbaar voorkomende afdekplaten.

Coördinatie met andere ondergrondse nutsleidingen noodzakelijk

via

regelmatig



Onderhoudskosten lager

17|48

Enkel zinvol bij nieuwe projectontwikkelingssites, quasi onmogelijk binnen een bestaande toestand Defecten moeilijker traceerbaar Trage uitvoering op de werf

De geïsoleerde stalen leidingen worden aangelegd in een gesloten vloerkanaal vervaardigd uit gewapend beton bestaande uit een U-vormig kanaal en een afsluitende afdekplaat. Om de leidingen bereikbaar te maken moeten de afdekplaten kunnen weggenomen en teruggeplaatst worden Isolatiedikte evenredig met de temperatuur van het medium en de buisdiameter om de warmteverliezen te beperken Alternatief is een voor montage en onderhoud toegankelijke leidingtunnel waarin nog andere nutsleidingen zoals stadswater en elektrische bekabeling kan geplaatst worden. Dit is eern zeer dure oplosssing die veel ruimte vergt en moeilijk te realiseren is tussen de bestaande infrastructuur zoals rioleringen enz… Vloerkanalen worden nog nauwelijks toegepast sinds de geprefabriceerde voorgeïsoleerde leidingen op de markt zijn. Ondergrondse plaatsing in sleuven: Voordelen

Nadelen

Verschillende prefabsystemen op de markt

Waterdichting moet perfect uitgevoerd worden

Minst dikke isolatie omdat temperatuurscondities constant zijn door het jaar heen

Coördinatie met andere ondergrondse nutsleidingen noodzakelijk

Geen enkele invloed op het bestaande straatbeeld

Enkel bescherming van mantel rondom leiding tegen gronddruk en grondwater

Gemiddelde investering

Leidingen niet meer bereikbaar voor onderhoud, steeds graafwerk noodzakelijk

Mogelijk binnen een bestaand stedelijk gebied

Onderhoudskosten hoog Defecten moeilijk traceerbaar Trage uitvoering op de werf door graafwerken

De leidingen worden geplaatst in volle grond zoals dit ook toegepast wordt voor bvb. rioleringen en drinkwaterleidingen. Vooraf worden op voldoende diepte (afhankelijk van de buisdiameter) sleuven uitgegraven en gestabiliseerd en na plaatsing van de buizen opnieuw met zand aangevuld Deze plaatsingsmethode biedt een economisch voordeel tov de plaatsing in vloerkanaal omdat de montage van préfab leidingen veel vlugger kan gebeuren en de kosten van een vloerkanaal vermeden worden. Bovendien is er minder hinder in de ondergrond en kunnen de leidingen vlotter naast de bestaande nutsleidingen geplaatst worden. 2.4.6

Materiaal en type van de leidingnetten

Stalen leidingen De stalen leidingen zijn voorzien van een isolatie en een beschermmantel die als voornaamste rol heeft om vochtinfiltraties te vermijden teneinde corrosie op de stalen buizen te verhinderen, maar ook om de isolatie en de buis mechanisch te beschermen tegen de krachten overgebracht door de grond boven de buizen en eventueel de bewegingen van het terrein.



18|48

De oorspronkelijke uitvoering is met een stalen binnenpijp voorzien van een isolatie in minerale wol en een stalen buitenpijp (mantel) met asfaltcoating en een kathodische bescherming tegen corrosie. Deze methode is geschikt voor media met hoge temperatuurrange tot bvb +600 °C. Voor mediumtemperaturen tot +200 °C wordt op de stalen pijp eerst een isolatielaag in minerale wol voorzien en vervolgens de polyurethaanisolatie en dan de polyethyleenmantel. Om de isolatie te beschermen bij nog hogere mediumtemperaturen tot +600 °C wordt tussen de stalen buis en de minerale wol nog een luchtlaag voorzien door middel van een metalen mantelbuis. De leidingen worden aan elkaar gelast en beschermd door een isolerende mof in polyurethaan en vervolgens beschermd tegen vochtinfiltraties door een gelaste mof of een krimpmof. De prefab buissystemen met stalen leidingen worden meestal uitgerust met een doorlopend lekdetectielint om vochtinfiltraties doorheen de PE mantel thv voegen of beschadigingen te kunnen vaststellen. Afhankelijk van het medium, de temperatuur en druk kunnen gelaste of naadloze koolstofstalen buizen toegepast worden of zelf buizen in RVS. Belangrijk is dat de leidingsystemen moeten bestand zijn om de spanningen door de gronddruk en de uitzettingen ingevolge temperatuurswissels van het medium te kunnen opvangen. Hiertoe is het noodzakelijk het tracé van de leidingen en hun uitzettingen te laten berekenen volgens de instructies en berekeningsprogramma’s van de producent/leverancier. Voordelen

Nadelen

Hoge temperaturen mogelijk

Corrosie door grondwater mogelijk

Prefab voorgeïsoleerde toepassingen (met detectielint) beschikbaar

Berekening van weerstand aan gronddruk en temperatuursuitzettingen om breuken te voorkomen Dure leidingen



19|48

Figuur 2: type opbouw van een prefab stalenbuis met isolatiemantel in PU en beschermlaag in HDPE

Kunstof leidingen Tegenwoordig wordt een geprefabriceerde uitvoering toegepast met beschermmantel in kunststof. Een gebruikelijke opbouw is met stalen binnenpijp, een isolatie in polyurethaan en een beschermmantel in polyethyleen hoge densiteit (HDPE). Van toepassing tot een mediumtemperatuur tot maximum +130 à +140 °C in continu regime. Als alternatief zijn er ook nog prefab buissystemen met een binnenpijp vervaardigd uit glasvezel versterkte epoxyhars in plaats van een stalen buis. Deze leidingen zijn ook voorzien van een polyurethaan isolatie en een beschermmantel van polyethyleen en zijn geschikt tot maximum medium temperaturen van +120 °C. De leidingen worden verbonden door middel van overlaste lijmverbindingen. Door de volledige uitvoering in kunststof zijn deze buissystemen niet onderhevig aan corrosie. Nadeel is de hogere uitzettingscoëfficiënt waarmee in het ontwerp en uitvoering moet rekening worden gehouden. Deze buissystemen zijn bijzonder geschikt voor lage temperatuur warmwaternetten en koelwaternetten. In sommige gevallen kan de isolatie zelfs overbodig zijn. Voor kleinere diameters tot Ø 90 mm en mediumtemperaturen tot maximum 90 °C kunnen ook nog uitvoeringen met binnenpijpen in vernet polyethyleen toegepast worden. Deze pijpen zijn echter niet zuurstofdicht. Voor de aansluiting van klein verbruikers zoals woningen en handelspanden zijn ook nog prefab flexibele buissystemen beschikbaar. Prefab buissystemen zijn in principe geschikt voor een levensduur van 40 à 50 jaar. Voordelen

Nadelen

Minder dure leidingen

Geen hoge temperaturen mogelijk

Prefab voorgeïsoleerde toepassingen beschikbaar (zeer uitgebreid gamma)

Kwaliteitsverschil afhankelijk van type toegepast materiaal (HDPE vs glasvezel versterkte epoxyhars)

Geen corrosie door grondwater mogelijk



20|48

Minder gevoelig aan spanningen en breuk tengevolge van gronddruk en temperatuurszuitzettingen

Vacuum geïsoleerde pijpleidingen Vandaag is er ook een nieuwe techniek van Vacuüm Geïsoleerde Pijpleidingen (VIP), specifiek voor gestuurde boringen. Het principe is vergelijkbaar met een thermosfles. Eerst wordt een lege buis door de grond gestuwd. Nadien wordt een nieuwe buis, volgens het buis-in-buis-principe ingeschoven. De mantel tussen beide buizen wordt nadien vacuum gezogen. Deze buizen moeten zeer nauwgezet geplaatst worden. Eén enkel lek in de buiten of binnenmantel van de buis, heeft meteen een keldering van een hele lengte isolatie tot gevolg. Deze techniek komt goed van pas waar de leidingen van warmtenetten moeten kruisen met belangrijke niet onderbreekbare infrastructuurwegen zoals spoorwegen, kanalen, rivieren en snelwegel. 2.4.7

Dimensionering van de leidingnetten.

De belastingscurve van een warmtenet is afhankelijk van het type verbruikers die op het net aangesloten zijn. Indien het net uitsluitend ruimtewarmteverbruikers heeft, zal de belastingscurve een patroon volgen dat steeds de buitentemperaturen zal volgen en het aantal vollasturen eerder beperkt zijn vermits zeer lage buitentemperaturen bvb. -10 °C maar enkele uren per jaar voorkomen en in de zomerperiode bijna nul bedragen. Indien er ook productiewarmte of sanitair warmwaterproductie op aangesloten is zal de curve een ander profiel vertonen met een basislast die niet weersafhankelijk is maar dan wel zal meespelen in de zomerperiode. Deze curve geeft aan het aantal uren of dagen per jaar dat een bepaalde belasting zal optreden.

Figuur 3: typische duurlastcurve voor een stadsnetwerk3

Met de warmteverliezen van het warmtenet aan de bodem of de lucht dient ook rekening te worden gehouden. Bovendien zal voor een uitgebreid warmtenet ook een gelijktijdigheidsfactor optreden bvb 60% die de verhouding weergeeft van de reële warmtebehoefte van de verbruikers ten opzicht van de maximaal geïnstalleerde warmtebehoefte. De werkelijke berekening van de gelijktijdigheidsfactoren hangt af van de toepassingen en het aantal verbruikers. Zo zal bij woningen een lagere gelijktijdigheidsfactor optreden, als bij industriële klanten, waarbij de vollasturen vaak veel hoger liggen. Ook zal naarmate het totaal aantal verschillende gebruikers stijgt, de toe te passen gelijktijdigheidsfactor dalen. Tenslotte is er ook nog de dagelijkse fluctuatie van de warmtebelasting die zich kan vertalen in morgenpieken en avondpieken. Om deze pieken te kunnen opvangen kunnen hulpketels of buffers voorzien worden. De diameters van de leidingen worden bepaald in functie van het medium en debiet door de leiding. - Voor stoomnetten lage en middendruk zijn snelheden van 30 tot 50 m/s toegelaten. - De snelheden in warmwaterleidingen varieert tussen 0,3 m/s voor kleine diameters tot 4,0 m/s in grote leidingdiameters tot 500 mm. 3

Bron: Recknagel, Manuel Pratique du genie climatique.



21|48

Hierbij is het echter ook belangrijk om het drukverlies in het net te beheersen zodat ook de verst afgelegen gebruikers nog voldoende waterdebiet ontvangen. Bovendien zal een hoog drukverlies ook resulteren in een hoger elektrisch verbruik van de omlooppmpen. Bij de dimensionering van het leidingnet zal men naar een economisch evenwicht moeten streven. Afhankelijk van de omvang van het warmtenet, het medium en de druk zullen de leidingen en appendages moeten voldoen aan drukklasse PN10, PN16, PN25 of uitzonderlijk PN40. Tenslotte is de dikte van de isolatie te bepalen om de warmteverliezen in het warmtenet te beperken tot een gemiddelde waarde van 10 à 15% ten opzichte van de geïnjecteerde warmte. Deze warmteverliezen zijn relatief laag bij volle belasting in de winterperiode tot 3% en relatief hoog bij lage belasting in de zomerperiode tot 25%. De dimensionering van de buizen is afhankelijk van het temperatuursverschil over de leiding. Bij een temperatuursval van 30°C over vertrek- en retourtemperatuur zullen de diameters aanzienlijk kleiner zijn dan bij een temperatuursval van 10°C. Bij de dimensionering van de leidingen is een voorafgaand onderzoek naar de mogelijkheid en noodzaak van eventuele uitbreidingscapaciteit van het distributienet met nieuwe gebruikers van belang. Voor het detailontwerp en de uitvoering van het net dient hier een duidelijk toekomstvisie voor opgesteld te worden, die uitgaat van een realistische prognose. Vaak is hiervoor een aparte benchmark noodzakelijk.

2.5

Referentie warmtenetten in binnen- en buitenland

2.5.1

Warmtenetten in België

NAAM

LOCATIE

ENERGIEBRON

MEDIUM

TEMP

VERMOGEN

AFSTAND

MIROM

Roeselare

restwarmte afvalverbranding

water

110/65°C

14 MW

7 km

IVBO

Brugge

restwarmte afvalverbranding

water

120/80°C

24 MW

14 km

SPE

Gent

restwarmte elektriciteitsproductie

water

130/70°C

15,6 MW

8 km

IVAGO

Gent

restwarmte afvalverbanding

stoom

300°C

10 MW

1,5 km

Bervoets

Brussel

WKK aardgas

water

90/70°C

-

-

UCL

Louvainla-Neuve

WKK aardgas

water

90/70°C

39 MW

4 km

St-Ghislain

Mons

geothermie (2,4 km diep)

water

72°C

6 MW

6 km

WKK biogas uit vergister

water

100/70°C

1 MW

2 km

Molenheide

Tabel 2: overzicht van de verschillende netten in België

Bij MIROM Roeselare is er een uitbreiding van het bestaande warmtenet verwacht, waarbij onder andere nieuwe serres zullen aangeloten worden. De afvalverbrandingsmaatschappij plant ook een nieuwe ORC4. Er zijn plannen vooor een warmtenet in Antwerpen in het kader van stadsontwikkeling bvb wijkverwarming Cadix en potentiële leveranciers zijn diverse havenbedrijven met warmte overschot uit productieprocessen. Ook in Gent onderzoekt EDF de mogelijkheid voor een nieuwe SPE-centrale in Evergem, met de eventuele koppeling van een warmtenet. Verder in Gent loopt momenteel ook een studie over de aansluiting van de nieuwe gebouwontwikkelingen aan The Loop, ter hoogte van Flanders Expo.

4

Bron: De Jong K., “Warmte in de Nederlanden. Warmte- en Koudenetten in de praktijk.”, Mauritsgroen, 2de druk, september 2011



2.5.2

22|48

Warmtenetten in Nederland

NAAM

LOCATIE

ENERGIEBRON

MEDIUM

TEMP

VERMOGEN

AFSTAND

Almere

Almere

restwarmte elektriciteitsproductie

water

-

180 MW

8 km

OranjeNassau

Heerlen

geothermie (700m diep)

water

21°C

-

-

Zuidwest

Den Haag

geothermie (2km diep)

water

75/35°C

-

-

Noorderhoek

Sneek

WKK biogas uit rioolwater

water

90/70°C

-

-

Twence

WKK biogas uit vergister

90/70°C

9 MW

-

Sappi

Maastricht

warmterecuperatie rookgasafvoer industrie

90/70°C

5 MW

-

Zuidbroek

Apeldoorn

WKK op biogas uit rioolslib ea

-

6 MW

-

Xella

Meppel

restwarmte industrie

stoom

-

-

0.3 km

Botlek

Rotterdam

restwarmte

stoom

300°C

-

2 km

water

Tabel 3: Overzicht van enkele warmtenetten in Nederland

In Nederland is de stap naar de ontwikkeling van warmtewetten door de beleidsmakers reeds enkele jaren terug genomen. Intussen staan toch van nieuwe projecten in hun kinderschoenen en is er zelfs een warmtewet, die de uitwisseling en handel van warmte moet reguleren. In Utrecht en Rotterdam staat men op het punt om in bestaande stedelijke zones een nieuw warmtenet aan te leggen of een bestaand warmtenet uit te breiden. In Amsterdam wil men de komende jaren inzetten op de aanleg van een ringleiding die de verschillende aanwezige stadsnetwerken in de stad zal verbinden, naar voorbeeld van het ‘Vienna Model of Security Supply’. 2.5.3

Warmtenetten (district heating) in het buitenland.

Landen in vooral Noordelijk Europa met een belangrijk aandeel district heating boven 20% van de totaal geproduceerde warmte:

Ijsland

90%

Lithouwen

35%

Tsjechië

30%

Letland

30%

Denemarken

60%

Polen

55%

Estland

25%

Zweden

50%

Finland

50%

Tabel 4: Het aandeel van de warmtevraag dat met stadsverwarming verzorgd wordt binnen Europa



23|48

Figuur 4: de spreiding van warmtenetten in Europa5

Warmtenetten zijn wereldwijd op relatief kleine schaal geïntegreerd in de bebouwde omgeving. Enkele voorbeelden:

LAND België

TOT.GEÏNSTALL VERMOGEN

AANTAL NETTEN

GEM. vermogen/net

TOT.afstand

MW/k m

7

115 MW

16 MW/net

50 km

2

Frankrijk

350

18.500 MW

53 MW/net

2.600 km

7

Duitsland

500

35.000 MW

70 MW/net

9.700 km

4

Denemarken

360

15.000 MW

41 MW/net

17.000 km

1

Zweden

300

26.000 MW

86 MW/net

7.500 km

3

1

6000 MW

6000 MW/net

200 km

30

New York (VS)

Tabel 5: overzicht van de warmtenetten met kengetallen in het buitenland 5

bron: stadscoördinaten © by Stefan Helders www.world-gazetteer.com; NUTS-data © EuroGeo-graphics for the administrative bounderies



24|48

Finland: Helsinki combinatie van warmte (84 kW) en koude (60 kW) met warmtepompen en onttrekking aan afval Duitsland: Munchen met thermische zonne-energie opslag Zwitserland: Winterthur met warmtepompen en ontrekking warmte uit rioolwater Denemarken: groot Kopenhagen 18 gemeenten en 4 geïntegreede systemen WKK met warmteopslag In Nederland zijn er een 13 tal grootschalige warmtenetten met meer dan 5000 aangesloten verbruikers en een 6900 kleinschalige netten van stadsverwarming of blokverwarming van woningcorporaties. In totaal is dit ca. 5% van het totale warmteverbuik. In Nederland is een warmtewet van kracht die als hoofdoel heeft om bescherming te bieden aan de gebonden warmteverbruiker.

2.6

Enkele producenten/leveranciers van prefab buissystemen

2.6.1

INPAL

- INPAL Industries Chaponnay Frankrijk; www.inpal.com - ISOPAL flexibele leidingen tot DN 100 tot een temperatuur van 90 °C - POLYURETUB 130 met polyuretaan isolatie en HDPE mantel tot temperaturen van 120 °C - TUCAL systeem met dubbele mantel voor temperaturen boven 120 °C

Figuur 5: INPAL HDPE-buizen

2.6.2

BRUGG PIPESYSTEMS

- BRUGG ROHRSYSTEM AG Kleindottingen Duitsland; www.brugg.de en www.pipesystems.com - PREMANT staalbuis met polyurethaan isolatie en HDPE mantel tot van temperatuur van 144 °C - PREMANT Wickelfalrohr staal of andere mediumbuis met polyurethaan isolatie en spiraalmetaalmantel tot temperatuur van 160 °C - COOLMANT/COOLFLEX PE100 mediumbuis met polyurethaan isolatie en HDPE mantel tot temperaturen van 40 °C - FLEXWELL met inox binnenpijp tot 150 °C - CASAFLEX - CALCOPPER/CALSTEEL kleinere diameters met 2 pijpen in één omhulsel



Figuur 6: BRUGG HDPE-buizen

2.6.3

KELIT

- KE KELIT Linz - KELIT P staalbuis met polyurethaan isolatie en HDPE mantel tot 130 °C - KELIT SP met spriraalmantel - KELIT HT voor hoge temperaturen tot 170 °C - KELIT K10 pvc - KELIT CX/PE: voorgeïsoleerde stalen fittingen

Figuur 7: KELIT stalen buizen

2.6.4

LOGSTOR

- LOGSTOR AVS Denemarken - LOGSTOR enkelvoudige leiding staal met polyurethaan isolatie en HDPE mantel tot 140 °C - LOGSTOR twinpipe - LOGSTOR Flexpipe met staal tot 120 °C en PEX tot 85 °C en Alu/PEX tot 95 °C en Copper tot 120 °C


25|48


26|48

Figuur 8: LOGSTOR stalen buizen

2.6.5

EPOGARD

- EPOGARD FERNHEIZSYSTEM Van KUSIMEX www.kusimex.de - EPOGARD met glasvezelversterkte epoxyhars mediumpijp, polyurethaan isolatie en HDPE mantel tot 121 °C

Figuur 9: EPOGARD glasvezelversterkte epoxyhars

2.6.6

REHAU

- RAUTHERMEX PRE INSULATED PE-XA PIPE FOR LOCAL AND DISTRICT HEATING - Geschikt tot maximum 90 °C



27|48

Figuur 10: REHAU PE

2.6.7

MICROFLEX

- MICROFLEX UNO / DUO / QUATRO (PRIMO VERWARMING) www.microflex.be - Geschikt tot temperaturen van 95°C en een werkdruk van 6 bar - Corrosiewerende mediumbuis in vernet PE-Xa, met geel zuurstofdiffusiescherm. Thermische, elastische, CFKvrije polyethyleenschuim isolatie vervaardigd uit vernet PE-X met gesloten microcellenstructuur. Geribde mantelbuis in PE-HD, vervaardigd volgens het gesloten kamerprincipe voor een hoogwaardige bescherming van het leidingsysteem.

Figuur 11: MICROFLEX flexibele PE

2.7

enkele producenten/leveranciers van warmtewisselaars

2.7.1

NIBE Viking

- NIBE VIKING TW is een geïntegreerde elektronische afleverset voor de bereiding van warm tapwater in kleine en grote volumes - Gestandardiseerd ontwerp, compact, 454 x 275 x 235 mm - Voor primaire temperaturen van 70 tot 40°C => maximale tapwatertemperatuur is 60° - Capaciteiten van 6 tot 12 l/min voor vermogens van 8 tot 25 kW, afhankelijk van de temperatuursval over het warmtenet



28|48

Figuur 12: NIBE VIKING

http://www.nibenl.eu 2.7.2

TBC

- TBC Thermo-IRC 30.02.S of 30.12.S - Gestandardiseerd ontwerp, 550 x 500 x 315 - Voor vermogens van 30 tot 94 kW http://www.tcbvof.nl/

2.7.3

Andere

Andere veel voorkomende producenten van gestandaardiseerde en op maat gemaakte warmtewisselaars zijn Alfa Laval, Viessmann en GEA.



3.

INVENTARISATIE OOSTENDE

3.1

Samenvattende conclusie

29|48

Onderstaand hoofdstuk bestaat uit twee luiken. Het eerste deel bevat de inventarisatie van de ondergrond in Oostende. Het tweede deel gaat over de inventarisatie van de verschillende geïnteresseerde warmteproducenten en warmtevragers. In deze paragraaf worden de geïnventariseerde gegevens, namelijk het beschikbare en benodigde vermogen en verbruik, kort opgelijst en geanalyseerd. De eerste grafiek hieronder geeft een beeld van het gevraagde (negatief) en beschikbare (positief) vermogen (in MW) bij verschillende theoretische aanvoertemperaturen van het warmtenetwerk. Afhankelijk van de temperatuur zullen meer of minder producenten en vragers aangesloten kunnen worden. De terugval tussen het totaal beschikbare vermogen bij 140°C en bij 60°C is te wijten aan de elektriciteitsproductie die bij de producenten dan terug mogelijk is. Die neemt uiteraard ook een deel van de energie op. Met een stijgende aanvoertemperatuur zullen meer verschillende vragers kunnen aangesloten worden, maar minder beschikbare warmtebronnen. Bij overgang van een hoogcalorisch net naar een laagcalorisch net, bemerkt men een daling in het beschikbaar vermogen aangezien de aanwending van een hoogcalorisch net gepaard gaat met een verlies aan elektriciteitsproductie. Dit zien we duidelijk in de stap van 60°C naar 50°C. Uit onderstaande grafieken kan er momenteel vooral afgeleid worden dat het beschikbare potentieel aan warmte veel hoger is dan de tot nu toe geïnventariseerde vraag (ca. 400%). De bijkomende rondvraag zal dus uiterst zinvol zijn.

gevraagd vermogen vs beschikbaar vermogen [MW] ‐32

450°C

‐32

360°C

‐30

140°C

‐11

60°C

‐1

50°C

65 90 112 122 115

Grafiek 1: Vergelijking van het totaal gevraagde (negatief) en beschikbare vermogen (positief)

Een tweede grafiek geeft de maandelijkse beschikbare (positief) en gevraagde (negatief) warmte weer in GWh. Hieruit blijkt nog meer dat de beschikbare en gevraagde warmte totaal uit evenwicht zijn. De totale vraag is nog geen 5% van het totale aanbod. Enerzijds kan hieruit geconcludeerd worden dat een net met meervoudige producenten in eerste instantie niet noodzakelijk zal zijn. Anderzijds lijkt het noodzakelijk nog op zoek te gaan naar meerdere grootverbruikers, zoals bvb industrïele partners, ziekenhuizen etc.



30|48

jaarlijks aanbod vs verbruik [GWh] 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 ‐10

jan

feb

maa

apr

mei

jun

jaarlijks warmteaanbod

jul

aug

sep

oct

nov

dec

warmteverbruik 2010

Grafiek 2: Vergelijking van de maandelijkse benodigde (negatief) en beschikbare (positief) warmte



3.2

Inventarisatie van de ondergrond

3.2.1

Vastleggen van het algemeen leidingstraject

31|48

Het algemeen traject om alle geïnteresseerde aanvragers en producenten aan elkaar te linken is op onderstaande figuur weergegeven. Deze gaat nu uit van een centrale ringleiding. Maar kan ook slechts verbonden worden via enkel de Tweebruggenstraat of enkel de Slijkensesteenweg, afhankelijk van welk tracé de minste hindernissen al herbergen (zie punt 3.2.2)

Hindernis 6 X Hindernis 8

X

X

X

Hindernis 3 Hindernis 5

Hindernis 4

X

Hindernis 7

Hindernis 2 X X Hindernis 1

Figuur 13: inplanting van het algemeen leidingstraject

3.2.2

Hinderlijke omgevingselementen

Op het tracé bevinden zich verschillende hindernissen. De voornaamste zijn bruggen, waterwegen, trein- of tramsporen en eventueel tunnels.



32|48

1 - Privédomein Electrawinds

2 – Spoorweg John Cordierstraat

3 – Tramlijn ter hoogte van het zwembad

4 – Brug op de Prins Albertlaan

5 – Opklapbare brug aan de tweebruggenstraat

6 – Tramspoorlijn evenwijdig aan de E Morauxlaan

7 – Tunnel net voor de tweebruggenstraat

8 – Brug aan trein- en tramsporen thv Slijkensestwg



33|48

De meeste van deze hindernissen zijn mits de nodige infrastructuurwerken en retributiekosten overbrugbaar. In principe zijn er maar twee moeilijker te overkomen hindernissen. - 5: de opklapbare brug van de Tweebruggenstraat Aangezien deze brug volledig open kan gaan in functie van de scheepvaart is een leiding op, in of onder deze brug hangen niet mogelijk. De enige mogelijkheid om deze afstand te overbruggen is door middel van een gestuurde boring. Deze boring kan, afhankelijk van aanwezige warmtevrager, de twee bruggen en het eiland in één keer overbruggen of de enige warmtevrager op het eiland (de Sociale Werkhuizen) tussen de twee bruggen (dus met twee gestuurde boringen) voeden. - 10: de brug aan de Slijkensesteenweg Deze brug over de spoorwegen is een vaste brug en volgt het volledige tracé van de niet-flexibele tramlijnen. De warmteleiding hierlangs leggen is dus wel degelijk zinvol. De buis kan in opbouw onderaan de historisch brug over de spoorlijnen gehangen worden. De interferentie met bijna alle tramlijnen in Oostende aan de stelplaats zal echter tot een moeilijke uitvoerbaarheid en hoge retributiekosten leiden. 3.2.3

Inventarisatie van de nutsleidingen in de ondergrond

3.2.3.1

Algemene inventarisatie

In de ondergrond in Oostende zijn volgende nutsleidingen aanwezig: - Eandis gas - Eandis elektriciteit - Elektrawinds elektriciteit - C-power elektriciteit - Fluxys gas - Infrax elektriciteit - TMVW rioleringen - VMW stadswater - MOW (Vlaamse wegen en verkeer) glasvezel - Syntigo glasvezel - Stad Oostende glasvezel - Proviron stoomleiding - CD Consulting & Colt Telecom glasvezel - De Lijn tractiekabels - GNM Europe - Belgische Leger militaire telefoonkabel - Port of Zeebrugge - Telenet glasvezel - Belgacom glasvezel Het tracé van al deze verschillende nutsleidingen werd in de zone van het netwerk opgevraagd via KLIP, Kabel en Leidingen Informatie Platform. De informatie die hiervan digitaal beschikbaar is, is digitaal aan deze nota toegevoegd. De informatie die per post beschikbaar is, is mee geïnventariseerd en ook digitaal beschikbaar. Al deze plannen zijn bij Technum op papier beschikbaar na aanvraag.



3.2.4

34|48

Uitwerking typestraat : Zandvoordestraat

Om de impact van de nutsleidingen op de infrastructuurwerken duidelijk te kunnen illustreren werd een typestraat uitgewerkt. In Oostende werd gekozen voor de Zandvoordestraat en werd op verschillende punten een profielsnede door de straat gemaakt om de ligging en diepte van de nutsleidingen te kennen. Deze inventarisatie houdt slechts een haalbaarheid in en is geenszins de basis voor de uit te voeren infrastructuurwerken. Deze snedetekeningen zijn in bijlage aan dit document gevoegd. De conclusie uit deze tekeningen kan zijn dat minstens aan één zijde van het voetpad voldoende ruimte beschikbaar is om het warmtenet aan te leggen. In het algemeen kan volgens de ISSO (publicatie 7) gesteld worden dat een gronddekking van 50 tot 65 cm boven de leidingen ruimschoots voldoende is. De nodige graafwerken zullen hiervoor gepaard gaan met voorzichtigheid en eventuele herstellingen. Langs beide zijden van de straat bevinden zich immers reeds nutsleidingen. Gezien de noodzakelijke diepte zal het leidingennet meestal lager liggen dan de aanwezige nutsleidingen (gas, elektriciteit en soms ook water), met uitzondering van de rioleringen. Dit zal uiteraard een bijkomende moeilijkheid betekenen bij uitvoering.

3.3

Inventarisatie van de warmteproducenten

3.3.1

Overzicht van de verschillende producenten

Per mogelijke producent werd een uitgebreide inventarisatienota opgemaakt, die meer inzicht geeft in het productieproces, de herkomst van de beschikbare warmte en de installatiespecifieke randvoorwaarden. Hieronder een overzicht van alle producenten met hun beschikbare warmte en hun voornaamste kenmerken. Omdat er bij de meeste producenten verschillende scenario’s mogelijk zijn, zijn twee tabellen opgemaakt: - één met gebruik van de hoogcalorische warmte (temperaturen van minimaal 140°C), wat voor veel partijen een verlies aan elektriciteitsproductie betekent. - een tweede met gebruik van laagcalorische warmte (temperaturen tot 60°C), op deze temperatuur is enorm veel warmte beschikbaar bij de verschillende partijen. Warmte op deze temperatuur is echter voor heel wat gebruikers niet meer bruikbaar.

Werkdruk [bara]

Vermogen [MW]

Jaaraanbod [GWh]

360

36

25

193

118

Proviron

140

3,5

4

32

332

Ematco

450

60

65

526

201

1

10

201

17

136

101**

112

890

172***

Ref nr

Naam

Tmax [°C]

O-P-001

IVOO

O-P-002 O-P-003

170 O-P-004

Electrawinds

140

TOTAAL

140

1,8

CO2 uitstoot* [g/kWhth]

opmerkingen Geen behoud elektriciteitsproductie Geen behoud elektriciteitsproductie Gedeeltelijk verlies elektriciteitsproductie

Tabel 6: overzicht van beschikbare warmte op hoge temperatuur (vanaf 140°C)

Ref nr

Naam

O-P-001

IVOO

Tmax [°C] 50

Werkdruk [bara]

Vermogen [MW]

Jaaraanbod [GWh]

0,13

18

139

CO2 uitstoot* [g/kWhth]


118**

opmerkingen Behoud alle elektriciteitsproductie


O-P-002

O-P-003

O-P-004

Proviron

Ematco

140

3,5

4

32

332***

60

0,2

3

24

332***

1

10

201

170

35|48

Laagcalorische warmte

60

0,2

45

360

201**

Behoud elektriceitsproductie

Electrawinds

60

0,18

44

355

101**

Behoud elektriceitsproductie

TOTAAL

60

115

920

158*

Tabel 7: overzicht van de beschikbare warmte op lage temperatuur (vanaf 50°C)

* valorisatie en allocatie van het CO2-aandeel van de restwarmte vóór injectie op een warmtenet, na injectie te onderzoeken in volgende fase. Met andere woorden is er nu geen rekening gehouden met vermeden uitstoot aardgas en afschrijving van CO2-aandeel naar industriële en/of elektriciteitsproductie. ** te verdelen over opgewekte elektriciteit en restwarmte ifv scenario *** te verdelen over chemische productie en restwarmte Onderaan in deze tabel is alle beschikbare warmte opgeteld, namelijk uit stoom, rookgassen, etc. In realiteit zullen niet alle warmtebronnen per bedrijf even aansluitbaar zijn. Vooral als hun individueel vermogen (zie individuele inventarisatiefiches) klein is en de betreffende investering groot zal zijn, zullen zij waarschijnlijk niet meegenomen worden in het uiteindelijk voorontwerp.



3.3.2

36|48

Inplanting van de verschillende producenten

Figuur 14: inplanting van de verschillende producenten op onderling vergelijkbare schaal

3.3.3

Totaal vermogen van de beschikbare warmte

Onderstaand schema geeft per mogelijke aanvoertemperatuur, gekozen uit de beschikbare range van warmtebronnen, het totaal beschikbare vermogen weer. Dit vermogen is de enkelvoudige som van de verschillende vermogens, ervan uitgaande dat alle installaties tegelijktijd op vollast draaien. Of dit in de praktijk realistisch is, dient verder overleg met de producenten duidelijk te maken. Het is logisch dat naarmate de aanvoertemperatuur daalt, meer vermogen beschikbaar is. Indien het regime op het warmtenet 360°C is, kan er er wel warmte van 450°C op geïnjecteerd worden, maar geen warmte van 140°. De terugval van het totaal beschikbare vermogen bij overgang naar laagcalorische warmte is te wijten aan de elektriciteitsproductie die bij de producenten dan terug mogelijk is. Die neemt uiteraard ook een deel van de energie op. De bovenste drie (rode, roze en paarse) balken gaan uit van een verlies van elektriciteitsproductie, geheel of gedeeltelijk afhankelijk van de mogelijkheden die de producent ons aangeboden heeft (zie individuele inventarisatienota’s). De onderste twee (blauwe) balken zijn met integraal behoud van de elektriciteitsproductie.



37|48

beschikbaar vermogen [MW] 450°C

65

360°C

90

140°C

112

60°C

122

50°C

115

Grafiek 3: Overzicht van het totaal beschikbaar warmtevermogen voor verschillende aanvoertemperaturen

3.3.4

Totaal jaarlijks warmte-aanbod

Onderstaande grafiek geeft het totale aanbod uit bovenstaande tabellen, 890 en 920 GWh voor respectievelijk een hoog en een laag temperatuursnet, verdeeld over de verschillende maanden weer. Er wordt vastgesteld dat de productie, die jaargemiddeld ongeveer constant blijft, een lichte terugval kent in de zomer, omdat de meeste bedrijven dan een onderhoudsbeurt plannen. In het najaar is het bij enkele bedrijven klassiek wat rustiger in de productie dan in het voorjaar.

jaarlijks warmte‐aanbod [GWh] 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 jan

feb

maa

apr

mei

jun

hoge temperatuur (vanaf 140°C)

jul

aug

sep

oct

nov

dec

lage temperatuur (vanaf 50°C)

Grafiek 4: De maandelijks beschikbare warmte voor een warmwaternet op hoge en lage temperatuur

3.3.5

Bedrijfszekerheid

Enkel Proviron heeft een back-upinstallatie van twee stoomketels die een ongeveer gelijkwaardige hoeveelheid aan warmte kunnen leveren. Zij hebben die nodig omwille van interne redundantie in hun productieproces en voor de opstart van het chemische proces. De back-upinstallatie zou op termijn gemeenschappelijk met Ematco gebruikt worden.



38|48

Indien een net gerealiseerd wordt met vier verschillende producerende partijen, is de redundantie en de beschikbaarheid van minimaal vermogen beter verzekerd (zie het Vienna Model of Supply Security, naar het warmtenet Spittelau in Wenen). De kans dat 3 of 4 warmteproducenten gelijktijdig zouden wegvallen is zeer gering. Elk van de bedrijven heeft zo’n tweetal weken per jaar volledige stilstand voor onderhoud. Belangrijk zal zijn deze onderlinge planning goed met elkaar af te stemmen. Elk bedrijf mikt op 8000 draaiuren per jaar. Een 100% bedrijfszekerheid realiseren voor de gebruikers is echter enkel mogelijk met een 3-pijpsnet. Mogelijke onderhoudswerken aan het warmtenet leiden immers sowieso tot een onderbreking van de warmtelevering. Deze werken kunnen echter veelal gepland worden, waardoor ze op de meest gunstige momenten en mits voorafgaande kennisgeving aan de verbruiker kunnen gebeuren. 3.3.6

Typeaansluiting van een warmteproducent

Hieronder staat het hydraulische schema van een type-aansluiting van de producent op het warmtenet weergegeven. Het groen-roze net is het interne warmtenet dat rechtstreeks in verbinding staat met het warmteproductieproces. Het blauw-rode net is een deel van het effectieve warmtenetwerk, dat vanuit het centrale station op de collector in een aantal deelnetten kan verdeeld worden. Onderaan het schema staat de back-upinstallatie getekend, die rechtstreeks op het net is aangesloten. De backupinstallatie zorgt voor warmte, indien de restwarmte niet beschikbaar is door een stop in het warmteproces. Eventuele geplande storingen op het net, voor onderhoud of gelijkaardig, kunnen nu nog niet ondervangen worden door een back-upinstallatie.

Figuur 15: P&ID van een type aansluiting van een producent

Een dergelijke installatie neemt al snel 20 tot 50 m² in. Veelal wordt hiervoor, zeker als er een back-upinstallatie moet voorzien worden, een nieuw technisch gebouw zo dicht mogelijk bij de rooilijn opgericht. Indien er verschillende producenten zouden op aansluiten, zal dit waarschijnlijk onder de vorm van een gemeenschappelijk onderstation gebeuren.



3.4

Inventarisatie van de warmtevragers

3.4.1

Overzicht van de verschillende vragers

39|48

Per geïnteresseerde verbruiker werd een inventarisatienota opgemaakt, die meer inzicht geeft in de bestaande toestand en installatie. Hieronder is een overzicht van alle warmtevragers met hun verwarmingsregime, gevraagd vermogen en jaarlijks verbruik.

Ref nr

Naam

Regime [°C]

Vermogen [kW]

O-V-001

Frima

150/90

1258

90/70

268

Jaarverbruik [MWh] 4407

opmerkingen Procesenergie Verwarming

O-V-002

Daikin

90/70

8611

5676

O-V-003

Fides Petfood

115

3800

8656

O-V-004

Electrawinds

70/50

383

436

O-V-005

Eurostation OST 22

80/60

335

190

Maritieme hal

Eurostation OST21/40/51

45/40

540

903

Stations- en kantoorgebouw

O-V-006

Stedelijk Zwembad

80/60

1744

4302

Nieuwbouw in ?

O-V-007

Kinderboerderij

80/60

108

niet gekend

O-V-008

Mr. V + Sportpark

80/60

767

797

O-V-009

Stadhuis Oostende

90/70

2574

1051

O-V-010

Stedelijke Werkhuizen

90/70

402

91

O-V-011

Dr. E. Moreauxschool

70/50

321

401

O-V-012

Oosteroever

60/40

9225

8695

O-V-013

‘t Baanhof

60/40

1400

714

32 MW*

36 GWh

TOTAAL

Procesenergie

Renovatie gepland

vermogen met gelijktijdigheid 60%

Tabel 8: overzicht van de gevraagde warmte met hun regime, vermogen en jaarlijks verbruik

* Het totaal vermogen werd voorlopig berekend zonder gelijktijdigheidsfactor, pas als een duidelijk scenario met een duidelijk regime gekozen wordt, kan in functie van het aantal en type aansluiters een gelijktijdigheidsfactor bepaald worden. Dit vermogen zal dus altijd het hoogst mogelijk zijn.



3.4.2

40|48

Inplanting van de verschillende vragers

Figuur 16: inplanting van de verschillende verbruikers op onderling vergelijkbare schaal

3.4.3

Totaal vermogen van de gevraagde warmte

Onderstaand schema geeft per mogelijke aanvoertemperatuur, het totaal te voorzien gevraagd vermogen weer. Dit vermogen is de enkelvoudige som van de verschillende vermogens, zonder toepassing van gelijktijdigheidsfactoren. Afhankelijk van het aantal en type vragers dient dit verder in detail bekeken te worden. Het is logisch dat naarmate de aanvoertemperatuur stijgt, een grotere vraag kan beantwoord worden. Indien het regime op het warmtenet 180°C is, kunnen zowel warmtevragers op een regime van 150°C als op een regime van 45°C aangesloten worden. Bij een regime vanaf 180°C kan de integrale vraag dus aangesloten worden. Bij een regime van 50°C kan slechts één enkel nieuwbouw kantoor van Eurostation aangesloten worden. Het gevraagde vermogen is slecht een vierde van het beschikbare. Hieruit blijkt dat of een meervoudige aansluiting van verschillende producenten om het vermogen te verhogen niet noodzakelijk zal zijn, of dat er naar een groot aantal extra verbruikers zal moeten gezocht worden.



41|48

gevraagd vermogen [MW] 450°C

32

360°C

32

140°C

30

60°C 50°C

11 1

Grafiek 5: Overzicht van het totaal gevraagde warmtevermogen voor verschillende aanvoertemperaturen

3.4.4

Totaal jaarlijkse warmtebehoefte

Onderstaande grafiek geeft de totaal jaarlijkse warmte weer, op basis van het referentieverbruik van 2010. Voor enkele toepassingen werd het referentieverbruik van 2011 genomen, omwille van renovaties of aangepaste productiecapaciteiten. De rode staafdiagram is het referentiescenario met de huidige industriële capaciteit. Deze is afhankelijk van het economisch klimaat. De blauwe staafdiagram is het theoretisch verbruik mochten alle industriële partners op 100% van hun productiecapaciteit zitten. Volgens de prognoses binnen de verschillende bedrijven zit dit er de eerstkomende jaren niet in. Het totale verschil in vraag gaat van 32 GWh naar 38 GWh. Dit wil zeggen dat er een stijging van ca. 20% mogelijk is met slechts 3 industriële afnemers. Hoe meer industriële afnemers, hoe variabeler en moeilijker te voorspellen het jaarverbruik dus zal zijn. We zien hier dat, in tegenstelling tot de warmteproducenten, het vraagprofiel sterk varieert op jaarbasis met een terugval in de zomer. Aangezien veel gebruikers enkel warmte gebruiken voor verwarming, is het vraagprofiel sterk gerelateerd aan de buitentemperatuur. Zoals uit de tabel hierboven al bleek is er een erg groot verschil tussen de beschikbare warmte en de gevraagde warmte.



42|48

maandverbruik 2010 [MWh] 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 jan

feb

maa

apr

mei

jun

jul

industriële capaciteit 2010 (2011 voor Fides Petfood)

aug

sep

oct

nov

dec

industriële capaciteit 100%

Grafiek 6: Het maandelijks verbruik voor 2010 en op hypothetische vollastcapaciteit

3.4.5

Continuïteit en noodzaak back-upinstallatie

De producent kan voorzien in een back-upinstallatie die voorkomt dat de gebruiker zonder warmte valt bij productiestoringen door defecten of onderhoud. Echter voor storingen aan het leidingnet kan deze backupinstallatie niet dienen. Indien er onderhoudswerken aan het leidingnet dienen te gebeuren, zal de warmte steeds kortstondig niet beschikbaar zijn. Deze onderhoudswerken zijn meestal gepland en kunnen vooraf aangegeven worden. Het staat de gebruiker dan vrij een eigen back-upinstallatie te hebben voor die momenten of een mobiele backup te voorzien. Voor bepaalde gebruikers, bijvoorbeeld residentiële, is een korte onderbreking in de warmtelevering immers niet onontbeerlijk. Voor andere gebruikers, bijvoorbeeld industriële procesactoren, is de warmtevoorziening strikt noodzakelijk om kosten door technische werkloosheid te vermijden. Deze gebruikers hebben dus wel nood aan een redundante installatie. Alle geïnteresseerde bestaande verbruikers hebben vandaag reeds een eigen technische installatie, die nog in goede staat is. Deze kan perfect dienst doen als back-upinstallatie. Bij nieuwbouw hangt dit af van de keuze van de verbruiker, men kan bvb opteren voor elektrische apparaten of de mogelijkheid van een mobiele warmtelevering.



Figuur 17: dieselheater

3.4.6

43|48

Figuur 18: PCM container

Typeaansluiting van een warmtevrager

Het hydraulische schema voor de aansluiting van een verbruiker is relatief eenvoudig. Er is via een warmtewisselaar een duidelijke scheiding tussen het interne net van gebruiker en het stadsverwarmingsnet. De gebruiker is steeds in de mogelijkheid om op zijn eigen intern net een vaste of mobiele back-upinstallatie te voorzien.

Figuur 19: P&ID van een type aansluiting van een verbruiker



44|48

Ruimtelijk zal deze warmtewisselaar maar enkele vierkante meters in de stookplaats in beslag nemen. Ook naar investering toe is de kostprijs, afhankelijk van de lengte van de leidingen op het privaat terrein, beperkt.



4.

BIJLAGEN

4.1

UITWERKING VAN EEN TYPESTRAAT: ZANDVOORDESTRAAT OOSTENDE

4.1.1

PROFIELSNEDE 01

4.1.2

PROFIELSNEDE 02

4.1.3

PROFIELSNEDE 03

4.2

INVENTARISATIENOTA’S WARMTEPRODUCENTEN

4.2.1

IVOO

4.2.2

Proviron

4.2.3

Ematco

4.2.4

Electrawinds

4.3

INVENTRASATIENOTA’S WARMTEVRAGERS

4.3.1

Frima

4.3.2

Daikin

4.3.3

Fides Petfood

4.3.4

Electrawinds kantoorgebouw

4.3.5

Eurostation

4.3.6

Stad Oostende - Stedelijk Zwembad

4.3.7

Stad Oostende - Kinderboerderij

4.3.8

Stad Oostende - Mr. V + Sportpark

4.3.9

Stad Oostende – Stadhuis

4.3.10

Stad Oostende – Stedelijke Werkhuizen

4.3.11

Stad Oostende – Dr. E Morauxschool

4.3.12

Oosteroever


45|48


4.3.13

Baanhof

4.4

USB/FTP INVENTARISATIE VAN DE ONDERGROND


46|48


4.5

47|48

BIBLIOGRAFIE -

-

-

-

-

-

-

De Jong K., “Warmte in de Nederlanden. Warmte- en Koudenetten in de praktijk.”, Mauritsgroen, 2de druk, september 2011 “Haalbaarheidsstudie groene energie en openbare verlichting POM West-Vlaanderen”, Haalbaarheidsstudie Eiland Zwijnaarde – Eindrapport Fase 2, Ingenium nv, Brugge, 9 februari 2012 Schepers B.L., van Valkengoed M.P.J., “Warmtenetten in Nederland. Overzicht van grootschalige en kleinschalige warmtenetten in Nederland”, Delft, oktober 2009 “District Heating and Cooling”, ASHRAE Handbook HVAC Systems and Equipment, 2008 “District heating pipes – Preinsulated bonded pipe systems for directly buried hot water networks – Steel valve assembly for steel service pipes, polyurethane thermal insulation and outer casing of polyethylene”, Norm EN 488, maart 2011 “Ontwerp van ministerieel besluit houdende vaststelling van de types van restwarmteprojecten die in aanmerking komen voor de steunregeling voor nuttige groene warmte”, De Vlaamse minister van energie, wonen, steden en sociale economie, VR 2011 2810 doc. 1050/3bis “Ontwerp van besluit van de Vlaamse Regering tot wijziging van het besluit van de Vlaamse Regering van 19 november 2010 houdende algemene bepalingen over het energiebeleid, wat betreft de invoering van een steunregeling voor nuttige groene warmte, De Vlaamse regering, VR 2011 2810 doc. 1050/2bis Martens B. “Warmtenetten in Vlaanderen. Back to the future.”, Mikado, Vlaams Parlement, 27 januari 2012 Lenders F., Cyx W., “HEAT – Haalbaarheidsstudie Energieclusters Antwerpen”, Mikado, Stad Antwerpen, 27 januari 2012 De Rache P., “Valorisatie van industriële restwarmte”, Port of Antwerp, 27 januari 2012 De Roo S., “Technische evoluties in warmtenetten”, 3E, januari 2012 de Jong K., “Warmtenetten in Nederland. Warmtenetwerk. Meer comfort met minder fossiele energie.”, Brussel, 27 januari 2012 “Aalst. Van stoomnet naar warmtenet.”, Stad Aalst “Mine water as a Renewable Energy Resource.” Minewater project Merks R., “Ontwerp grootschalige warmtenetten”, Tebodin, Coevorden, 21 oktober 2010 Wetzels W., “Benutting restwarmte. Werkgroep Heroverweging Energie en Klimaat.”, ECN, 29 april 2010 Defoer E., Vanslambrouck B., Gusev S., “Organische Rankine Cyclus, een mogelijke methode?”, Industrie Technisch Management, oktober 2008 Janssen E., “Warmtenetten: concept en regeling”, Karel de Grote Hogeschool “Bouwen, Wonen en Energie. Studie in opdracht van het viWTA – Samenleving en technologie. Deel II van II.”, Vlaams Instituut voor Wetenschappelijk en Technologisch Aspectenonderzoek, november 2004 “A Saint-Ghislain, la chaleur vient des entrailles de la Terre”, APERe, Région Wallonne, maart 2006 “Warmtekrachtkoppeling”, http://edfluminus.edf.com/activiteiten/productie/warmtekrachtkoppeling59823.html “Milieueffectenrapport voor de SPE-elektriciteitscentrale op de site Ham te Gent”, SPE, maart 2011 “Niet-technisch Rapport IVBO”, IVBO, Brugge, 2010 “Van storten tot hoogwaardige milieutechnologie”, Ivago, Gent, januari 2009 Van Overberghe K., “25 jaar energierecuperatie”, Mirom, Roeselare Roos J., Manussen T., “Verkenning bestaande bouw aansluiten op stadsverwarming”, BuildDesk Benelux, Arnhem, 9 september 2011



-

-

48|48

van Deursen E., “Rekenmodel Warmtenet. De maximumprijs van warmte.”, Royal Haskoning, Ministerie van Economische Zaken, Nijmegen, 21 september 2009 “Canalisations Pré-Isolées” “Tucal”, Inpal Industries, november 2008 van http://www.inpal.com/sites/inpal/IMG/pdf/Plaquette_TUCAL_FR_2010_BD.pdf “Polyuretub 130”, Inpal Industries, september 2010 van http://www.inpal.com/POLYURETUB-130,111.html “Canalisations Pré-Isolées” “Systèmes de Surveillance”, Inpal Industries, maart 2009 van http://www.inpal.com/sites/inpal/IMG/pdf/Systemes_de_surveillance_INPAL-2.pdf “District cooling, for an environmentally friendly future”, Brugg Pipesystems, 6 oktober 2010 Kelit P, KE Kelit Kunststoffwerk “Algemeen, Het verbonden leidingsysteem, Flexibele leidingen, Het metalen buitenmantel systeem, Aquawarm koperleiding systeem, Bewakingssysteem”, Logstor, 2006, 2007, 2008 “General Catalogue”, Epogard, Keulen “Pre-Insulated PE-XA Pipe for Local and District Heating”, Rauthermex, Rehau “SlimNet: An innovative approach for improving efficiencies of district heating networks”, Purmerend District Heating (SVP), Tallinn, 6 september 2010 “Warmtenetwerk magazine”, Nr. 8 Winter 2011 “Warmtenetwerk magazine”, Nr. 11 Herfst 2011 “Warmtenetwerk magazine”, Nr. 12 Winter 2012 “Warmtenetwerk magazine”, Nr. 13 Lente 2012 “Warmtenetwerk magazine”, Nr. 14 Herfst 2012 Elsman P., “Application for the Global District Energy Climate Award”, Copenhagen Energy Ltd., Kopenhagen, september 2009 Berglund J., “District Heating Substations. Design and installation.”, The Swedish District Heating Association, Stockholm, april 2008 “Factsheet Energysysteem warmte en koude Oostelijke Handelskade”, Projectbureau Zuidelijke IJoever, Gemeente Amsterdam, Nuon “Mine Water Project Heerlen – Low Energy in practice”, Minewater project “Paleiskwartier”, http://www.energietech.info/projecten/print_paleis.htm Odermatt P., “District Heating 2.0”, Stadsverwarming Purmerend B.V. “Module 5.8 District Heating”, Stephenson College, CIT “NIBETM VIKING gecombineerde afleverset. Voor menginjectie en directe injectie.”, NIBE Energietechniek B.V., Willemstad Johansson C., “Towards Intelligent District Heating”, Blekinge Institute of Technology, School of Computing Thorsen J.E., “Instantaneous Heat Exchanger Unit used for DHW supply in a single-family house supplied by Low Energy District Heating”, Technical University of Denmark, Talinn, september 2010 “A look at the Market”, Annual Report 2009/10, Wien Energy, 2010 Voets P, “Zinvolle wijk- en stadsverwarming met warmtekrachtkoppeling – eindrapport”, KUL, Leuven, 30 september 2001 Lund H & Werner S, “Heat Roadmap Europe 2050 – First prestudy for the EU27”, Euroheat & Power, Mei 2012


>> Deel 1 Inventarisatie

Recommend Documents