Een toekomst voor seizoensopslag? Een kwalitatieve analyse van de huidige ontwikkelingen en toekomstige verwachtingen voor seizoensopslag in de woningen
In opdracht van:
Datum: Projectnr: Status:
30 oktober 2015 1357 Definitief
Inhoudsopgave Samenvatting ..................................................................................................................................................... 3 1
Inleiding ..................................................................................................................................................... 5
2
Vraagstelling en methode ......................................................................................................................... 6
3
2.1
Vraagstelling ...................................................................................................................................... 6
2.2
Afbakening ......................................................................................................................................... 6
2.3
Methode ............................................................................................................................................ 6
Resultaten .................................................................................................................................................. 8 3.1
3.1.1
Voelbare warmte systemen....................................................................................................... 8
3.1.2
PCM systemen ......................................................................................................................... 10
3.1.3
TCM systemen ......................................................................................................................... 11
3.2
Kosten .............................................................................................................................................. 12
3.2.1
Kostenindicatie voelbare warmte systemen ........................................................................... 12
3.2.2
Kostenindicatie TCM systemen ............................................................................................... 14
3.2.3
Algemene kostenindicaties...................................................................................................... 15
3.3
Ontwikkeling .................................................................................................................................... 16
3.3.1
Ontwikkeling voelbare warmte systemen ............................................................................... 16
3.3.2
Ontwikkeling TCM systemen ................................................................................................... 17
3.4
Markt ............................................................................................................................................... 19
3.4.1
Marktsegmenten ..................................................................................................................... 19
3.4.2
Marktsvraag voor seizoensopslagsystemen ............................................................................ 20
3.5
4
Systeemconfiguratie .......................................................................................................................... 8
Barrières en interventies ................................................................................................................. 21
3.5.1
Barrières .................................................................................................................................. 21
3.5.2
Interventies.............................................................................................................................. 24
Conclusies ................................................................................................................................................ 27
2
Samenvatting Veel projecten die bezig zijn met het verduurzamen van woningen maken op dit moment gebruik van zonne-energie. Een voorbeeld van dit soort projecten zijn nul op de meter woningen, die evenveel energie opwekken als ze over het hele jaar heen gebruiken. Deze woningen produceren echter de meeste energie rond de zomer, terwijl de warmtevraag van woningen vooral in de winter ligt. Op dit moment wordt er nog geen differentiatie gemaakt tussen tijd van opwek en tijd van gebruik, maar met een steeds groter wordend aandeel van intermitterende duurzame energiebronnen lijkt dit op lange termijn niet houdbaar. In dat geval dient er gekeken te worden naar alternatieve manieren om vraag en aanbod beter op elkaar af te stellen. Dit kan door middel van opslagsystemen die energie voor meerdere maanden kunnen opslaan, ook wel seizoensopslag genoemd. Het doel van dit onderzoek is om te analyseren waar seizoensopslagsystemen staan en in welke mate deze systemen een rol kunnen spelen in het balanceren van vraag en aanbod in de toekomst. Dit onderzoek heeft zich gericht op verschillende vormen van seizoensopslag voor warmte in woningen: opslag op basis van het verhogen van de temperatuur van een bepaald medium (voelbare warmte), opslag op basis van faseovergangen van stoffen (PCM) en opslag op basis van energie die nodig is voor chemische reacties (TCM). Binnen dit onderzoek is gekeken naar de huidige ontwikkelingen van dit soort systemen en welke verwachtingen er zijn voor de toekomst. Hiervoor zijn naast enkele ontwikkelaars van seizoensopslag ook verschillende experts uit de onderzoeks- en advieswereld geïnterviewd. Seizoensopslagsystemen Op dit moment zijn er al enige toepassingen van voelbare warmte systemen in het buitenland. Dit zijn vooral grote watermassa’s in de buurt van een woonwijk. Ook in Nederland zijn er plannen voor dit soort systemen. Daarnaast kan warmte ook opgeslagen worden op enkele honderden meters in de ondergrond. Groot voordeel aan voelbare warmtesystemen zijn de lage kosten en toepassingsmogelijkheden op korte termijn. PCM systemen lijken op dit moment niet ontwikkeld te worden voor toepassing van seizoensopslag maar voor meer kortere termijn opslag. TCM systemen bevinden zich nog in een ontwikkelfase, waarbij meer materiaal- en systeemonderzoek nodig is voordat dit type systemen toegepast kunnen worden in woningen. Voordelen aan TCM systemen zitten een relatief beperkt volume en een laag opslagverlies. Systeemkosten De kosten voor voelbare warmtesystemen zitten vooral in de tank en isolatiemateriaal om warmteverliezen te beperken. Kostenreductie zouden te behalen moeten zijn door opschaling en leereffecten. TCM systemen zijn op dit moment nog enkele tienduizenden euro’s, maar de richtprijs voor lange termijn ligt rond de €10.000. Hierbij is het van belang dat een goede manier wordt gevonden om een stabiel materiaal met hoge energiedichtheid op een goedkope manier te produceren. De respondenten geven echter aan dat de kostprijs op dit moment giswerk is. In principe zouden de grondstoffen voor een dergelijk systeem niet moeten zorgen voor dergelijke hoge kosten. Vooral het opslagmateriaal zou zeer goedkoop moeten kunnen worden. Bij verregaande technologische ontwikkelingen zou de systeemprijs daarom nog lager moeten kunnen worden dan de experts op dit moment verwachten. Ontwikkelingsvraagstukken Volgens ontwikkelaars zouden voelbare warmte systemen in de komende jaren toegepast moeten kunnen worden in Nederland. Er zijn op dit moment niet veel ontwikkelingen voor opslag in de ondergrond, maar deze gaan er mogelijk wel komen. Voor centrale systemen is het van belang dat warmtenetten worden aangelegd om warmtetransport naar de woningen te verzorgen. Voor de toepassing van TCM systemen is er meer materiaal- en systeemonderzoek nodig. Er zijn nog vraagstukken rond stabiliteit en corosiviteit die eerst opgelost dienen te worden. Er is meer gefocust onderzoek nodig naar dit soort systemen voordat er over marktintroductie nagedacht kan gaan worden. Marktpotentieel 3
De markt voor de verschillende systemen is divers. Er wordt voor verschillende systemen een aparte markt gezien, waarbij systemen op andere segmenten van de woningmarkt toepasbaar kunnen zijn. Voor wijken waar er voldoende ruimte in of om huizen is kan decentrale opslag in TCM systemen interessant zijn, terwijl in woningen waar dit niet mogelijk is centrale opslag een betere toepassing kan zijn. Alleen opslag verzorgen is onvoldoende om dit soort systemen haalbaar te maken in woningen. Andere functionaliteiten zoals koeling en netbalancering kunnen helpen bij het economisch haalbaar maken van seizoensopslagsystemen. Barrières en interventies Door de experts zijn verschillende barrières aangegeven met betrekking tot het toepassen van seizoensopslag. Zo is het (Hr-ketel) alternatief te goedkoop op dit moment, wordt er te veel gekeken naar een lage terugverdientijd en wordt er op dit moment nog niet genoeg waarde gehecht aan buffersystemen die onbalans van energieproductie en gebruik over langere termijn op kunnen vangen. Ook is er op dit moment te weinig aandacht voor de noodzaak van dit soort systemen in de toekomst en niet genoeg stimulans voor onderzoek en ontwikkeling van dit soort systemen. De mogelijke interventies die volgens de experts gepleegd kunnen worden om de toepassing van seizoensopslag te versnellen richten zich op het ontwikkelen van een duidelijke visie van de overheid omtrent de infrastructuur van energie in de toekomst en het verbeteren van de financiering voor onderzoek en ontwikkeling. Ook met het aanpassen of strenger maken van regelgeving, zoals de salderingsregelgeving en de EPC-normering, kan een stimulans gegeven worden aan het ontwikkelen van seizoensopslag. Daarnaast kunnen ook variabele energieprijzen en het bevorderen van kennisdeling helpen bij het versnellen van de toepassing van seizoensopslag.
4
1 Inleiding Een aanzienlijk gedeelte van het totale energiegebruik in Nederland is toe te schrijven aan de gebouwde omgeving. Om dit gedeelte van het energiesysteem te verduurzamen worden er verschillende verduurzamingsconcepten ontwikkeld. Een belangrijke concept voor verregaande verduurzaming is het NOM (Nul-Op-De-Meter) concept. Dit concept zorgt ervoor dat een woning over het hele jaar evenveel energie produceert als het gebruikt. Daardoor is er aan het eind van het jaar geen energierekening (er staat ‘nul’ op de meter). De meeste NOM concepten richten zich aan de ene kant op het verlagen van de energievraag door goede isolatie en efficiënte installaties. Aan de andere kant wordt er meestal energie geproduceerd door middel van zonnepanelen op het dak. Op dit moment is onder de salderingsregeling de elektriciteit die teveel wordt geproduceerd overdag weg te strepen tegen het tekort aan productie in de nacht. Hetzelfde principe geldt voor de seizoenen: de in de zomer teveel geproduceerde elektriciteit is weg te strepen tegen het tekort aan productie in de winter. Vanuit de overheid is echter al aangegeven dat de salderingsregeling over enkele jaren aangepast gaat worden. Dit zal ervoor zorgen dat dit principe van wegstrepen van overproductie en productie tekort niet meer mag en daarmee zullen de energiekosten stijgen. Teveel geproduceerde elektriciteit levert namelijk zonder de saldering regeling minder op dan elektriciteit dat van het net gehaald moet worden. Om de verschillende NOM concepten op lange termijn ook echt ‘nul op de meter’ te houden, is het dan ook van belang om productie en gebruik beter op elkaar af te stemmen. Het daadwerkelijk gebruik grootschalig aanpassen is echter lastig. Verwarming is immers voornamelijk nodig in de winter en rond etenstijd willen mensen koken, niet rond het middaguur. Een andere oplossing is om de overproductie tijdelijk op te slaan in of rond het huis. Voor het opslaan van energie op de korte termijn (dag opslag) zijn al verschillende producten beschikbaar of worden ontwikkeld, zoals kleine buffervaten en batterijen. Voor het opslaan van energie van de zomer naar de winter, ook wel seizoensopslag genoemd, is dit echter niet het geval. Seizoensopslag wordt op dit moment vaak nog als te duur gezien of lastig in te passen binnen bestaande woonwijken. Echter kunnen betere systemen en nieuwe technologieën hier verandering in brengen. Het is dan ook van belang om meer inzicht te krijgen in de huidige ontwikkelingen omtrent seizoensopslag systemen en de verwachtingen voor dit soort systemen richting te toekomst. Met dit inzicht kan er een beter beeld gevormd worden van de toekomstige toepasbaarheid van seizoensopslag in woningen.
5
2 Vraagstelling en methode 2.1 Vraagstelling Veel woningconcepten die hun eigen energie opwekken gebruiken daarvoor zonne-energie, meestal in de vorm van zonnepanelen. Het grootste probleem dat hierbij speelt is dat er een overschot is in de zomermaanden, waar de productie hoog is en het gebruik laag, en een tekort in de wintermaanden, waar de productie laag is en het gebruik hoog. Opslag van de overproductie in de vorm van elektriciteit is op dit moment verre van kostentechnisch haalbaar. Dit onderzoek heeft zich daarom gericht op seizoensopslag in de vorm van warmte. Het bovenstaande heeft geleid tot de volgende onderzoeksvraag: Welke karakteristieken hebben systemen voor seizoensopslag van warmte voor woningen en hoe kan de implementatie van dit soort systemen versneld worden? Deze hoofdvraag zal worden beantwoord aan de hand van de volgende deelvragen: -
Met welke systemen kan seizoensopslag in woningen worden bereikt? Wat zijn de kosten van dit type systemen nu en in de toekomst? Wat zijn de belangrijkste ontwikkelvraagstukken voor dit soort systemen? Welke markt kan er bereikt worden met dit soort systemen? Hoe kunnen barrières voor het implementeren van seizoensopslagsystemen verholpen worden?
2.2 Afbakening Er zijn veel verschillende manieren om tot seizoensopslag van warmte te komen. Binnen dit onderzoek is gekeken naar de volgende type systemen: -
Opslag op basis van voelbare warmte: het opslaan van warmte door het verhogen van de temperatuur van een medium (vrijwel altijd water) Opslag op basis van latente warmte (PCM): het opslaan van warmte in de faseovergang van een stof. Bijvoorbeeld de overgang van vloeibare fase naar vaste fase. Opslag op basis van thermochemie (TCM): het opslaan van warmte in een chemische reactie. Bijvoorbeeld waterdamp inbrengen in een zoutkristal heeft een exogene reactie tot gevolg.
Van de hierboven genoemde type systemen voor seizoensopslag zal alleen gekeken worden naar systemen die in staat zijn zonder significante hulpenergie warmte te leveren op de benodigde temperatuur voor huishoudens. Dit is voor ruimteverwarming minimaal 35 graden Celsius en voor warm tapwater minimaal 65 graden Celsius. Dit betekent dus dat Warmte en Koude Opslag (WKO) systemen die gebruik maken van lage temperatuursopslag tussen de 15 en 20 graden Celsius niet meegenomen worden binnen dit onderzoek. Dit principe heeft immers altijd significante hulpenergie nodig om de opgeslagen warmte op te waarderen om bruikbaar te zijn voor toepassing in woningen.
2.3 Methode Om de haalbaarheid van verschillende opslagsystemen te beoordelen zijn er experts op het gebied van verschillende type systemen benaderd. Hierbij zijn zowel experts vanuit onderzoeksinstituten, adviesbureaus en marktpartijen benaderd. Uiteindelijk zijn er 14 experts door middel van een diepteinterview bevraagd over de volgende thema’s en bijbehorende vragen: -
Systeemconfiguratie: Hoe zou een seizoensopslagsysteem voor woningen eruit zien? Hoe groot is een dergelijk systeem? Hoeveel huizen delen eenzelfde systeem? 6
-
Kosten: Wat zouden de huidige kosten voor een dergelijk systeem? Waar zijn kostenreducties te behalen? Naar welke kosten zou een dergelijk systeem toe moeten kunnen? Ontwikkeling: Op welke termijn is dit systeem toepasbaar? Welke ontwikkelingsvraagstukken dienen opgelost te worden? In welke andere sectoren zou ontwikkeling plaats kunnen vinden? Markt: Welke woningtype zijn interessant voor dat systeem? Hoe kan een grotere marktvraag voor dat systeem gecreëerd worden? Welke concurrerende technieken zouden op kunnen komen? Barrières en interventies: Welke barrières bestaan er voor de implementatie van seizoensopslag? Hoe kunnen deze verholpen worden? Welke interventies kunnen de toepassing van seizoensopslag versnellen?
De interviews zijn getranscribeerd en op basis van de bovenstaande thema’s geordend. Vervolgens zijn individuele fragmenten gelabeld naar de inhoud van het fragment. De labels en fragmenten zijn vervolgens gebruikt worden om gedeelde en afwijkende ideeën en verbanden te vinden tussen de uitspraken van respondenten. Aan de hand van deze verbanden en ideeën is een kwalitatieve analyse geschreven van de verschillend thema’s. Hierbij zijn citaten gebruikt van de respondenten ter ondersteuning van de resultaten. Om de anonimiteit van de respondenten te garanderen zal alleen genoemd worden tot welke kerngroep de actor behoort. De kerngroepen die hierbij gebruikt worden zijn: Onderzoeksinstituut: Universiteit, hogeschool en andere onderzoekinstituties. Ontwikkelaars: Marktpartijen die zelf bezig zijn met het ontwikkelen van opslagsystemen. Adviseurs: Partijen die adviesverlening geven voor de ontwikkeling van opslagsystemen.
7
3 Resultaten In dit hoofdstuk zullen de resultaten getoond worden aan de hand van de kwalitatieve analyse van de interviews. Hierbij zullen de meest voorkomende onderwerpen besproken worden.
3.1 Systeemconfiguratie Binnen het thema systeemconfiguratie is respondenten gevraagd een systeem te benoemen dat gebruikt kan worden voor seizoensopslag voor huishoudens. Per type seizoensopslag (voelbare warmte, PCM, TCM) zijn er meerdere implementaties genoemd. Wat echter bij veel implementaties naar voren is gekomen is de toepassing van zonnecollectoren om te zorgen voor de energieopwekking. Waar nu veel huizen hun beperkte dakoppervlak gebruiken om zonnepanelen te installeren, zal voor seizoensopslag op hogere temperaturen van meer dan 65 graden het interessanter zijn om dit te combineren met zonnecollectoren. Deze kunnen voor een voldoende hoge temperatuur zorgen voor voeding in het systeem. Daarnaast is er dan geen dure warmtepomp nodig: “Als je dat met zonnewarmte moet gaan doen heb je flink wat zonnecollectoren nodig. […] Dus dat kan alleen interessant zijn als die dure warmtepomp daarmee vervalt.” - Adviseur 3 3.1.1
Voelbare warmte systemen
Voelbare warmte systemen zijn gebaseerd op het verwarmen van een bepaald medium. De warmte die hier voor nodig is, kan hiermee opgeslagen worden om later, bij afkoelen van het medium, weer gebruikt te kunnen worden. De meeste systemen zijn op basis van het medium water, aangezien water een hoge warmtecapaciteit heeft en zeer goedkoop is. Er zijn ook voorbeelden van systemen die een mix van water en gravel gebruiken, omdat gravel de structuur verstevigd en de interne convectie van warmte verminderd. De belangrijkste onderdelen van systemen die werken op basis van voelbare warmte in een container is de tank om het medium in op te slaan en de isolatie om het warmteverlies te beperken. Ook zijn er onderdelen nodig die de warmtewisseling tussen het opslagmedium en het transportmedium verzorgen. Voor systemen die warmte opslaan in de ondergrond zijn de belangrijkste onderdelen het analyseren van de ondergrond, het boorwerk naar de juiste locatie en het functioneel houden van de boorleiding. Daarnaast zijn er voor het aanleggen van centrale systemen voor warmteopslag methodes nodig om de warmte te transporten, wat meestal in een vorm van een warmtenet gebeurt. Seizoensopslag in voelbare warmte heeft volgens de respondenten twee grote voordelen: 1. Het principe is goed bekend en direct toepasbaar 2. De kosten voor het opslagmedium zijn relatief laag De twee belangrijkste nadelen die genoemd worden zijn: 1. Er is een groot volume nodig per woning 2. Er is veel isolatie nodig en zelfs met goede isolatie treed (relatief) veel warmteverlies op De genoemde systemen die gebruik maakten van opslag als voelbare warmte waren allen op basis van opslag in water. Dit kan in grote waterreservoirs op een centrale locatie in de wijk, waar honderden huizen op aangesloten zijn. Bij zulke systemen worden duizenden kubieke meters water opgeslagen in een grote tank of vijver. Enkele respondenten verwezen naar bestaande systemen in Denenmarken: “Als je op heel groot niveau kijkt zijn er systemen zoals in Denenmarken waar op hele grote schaal warmte word opgeslagen in water in een soort vijver die afgedekt is. […] Dan praat je wel over hele grote systemen van meer dan 50000 kubieke meter.” - Adviseur 1 8
Bij dergelijke projecten zijn de voorinvesteringen erg hoog en is er een noodzaak voor een distributienet voor de warmte. Een aanzienlijk deel van de warmte zal verloren gaan van zomer naar winter, maar door de grootte van het opslagsysteem is de inhoud relatief groot ten opzichte van het oppervlak waarover warmte wordt verloren. Daardoor zouden rendementen van tussen de 50% en 70% te behalen zijn, volgens de respondenten. Ook in Duitsland zijn er al meerdere proefprojecten geweest met grote centrale, soms half ingegraven, silo’s die voor langere tijd warmte kunnen op slaan. Deze opslag dekt echter nog lang niet alle warmtevraag van de aangesloten huizen af. Enkele jaren geleden werd een afdekking van de warmtevraag door middel van zonne-energie van 50% gemeld1. De respondenten konden geen dergelijke installaties noemen in Nederland. Er zijn echter wel bedrijven bezig om zulke opslag te ontwikkelen. Hierbij wordt de lijn gevolgd van grote centrale systemen zoals in Denenmarken en Duitsland, om te zorgen dat de warmte voor een langere tijd opgeslagen kan worden. “Alleen is het zo dat je op systeemniveau op gebiedsniveau terecht komt, omdat die buffer in zijn efficiency groot moet zijn om de energie over 6 maanden te kunnen verplaatsen.” - Ontwikkelaar 3 Deze ontwikkelaar richt zich ook op een opslagvat van duizenden kubieke meters, ergens centraal in de wijk, waarbij aansluiting op een warmtenet noodzakelijk is. Hierop zouden enkele honderden huizen aangesloten worden. De efficiency van dit systeem is afhankelijk van de precieze implementatie, maar de ontwikkelaar claimt minder dan 10% warmteverlies te hebben over 6 maanden. Een andere ontwikkelaar geeft echter aan bezig te zijn met het ontwikkelen van een concept dat implementeerbaar dient te zijn voor veel kleinere schaal. Een dergelijk systeem zou een opslagvat tussen twee huizen in plaatsen. Hierdoor straalt een groot deel van de warmteverliezen uit naar de aangelegen huizen. Voor twee huizen zou dan een vat van 50 m3 nodig zijn. Deze zou in een ruimte tussen de twee huizen geplaatst worden. Dit kan echter alleen toegepast worden bij nieuwbouw of ingrijpende verbouwing bij bestaande woningen: “Twee weekjes breken en iedereen mag er blijven wonen, dat zie ik niet zo snel gebeuren.” - Ontwikkelaar 1 De verwachte efficiency van het systeem ligt onder de 50%, maar een groot deel van die warmte straalt uit naar de huizen, waardoor er toch nog gebruik gemaakt van kan worden. In de zomer is er echter geen vraag voor ruimteverwarming en moet een gedeelte van de warmte afgefakkeld worden. Andere genoemde systemen zijn bodemopslag op midden temperatuur (40-50 °C) of hoge temperatuur (70-80 °C). Hierbij werd aangegeven dat er enkele pilot projecten zijn geweest met deze systemen, maar dat gebleken is dat de warmte te snel weglekt. “Het probleem is dat de warmte snel degradeert in de bodem. Dat is een beetje het heikele punt. Je kan het wel opslaan maar de warmte ebt te snel weer weg.” - Adviseur 3 Dit zorgt niet alleen voor een lage efficiency, maar ook voor warmte van een temperatuur die minder goed bruikbaar is. Bij het implementeren van dit soort systemen is het idee dat er enkele honderden huizen op aangesloten dienen te worden, inclusief warmtenet. Vanuit voorgaande projecten met midden en hoge temperatuur warmte is er geen grote uitbreiding geweest van het aantal projecten op dit gebied. Er wordt op dit moment veel vaker gekozen voor een lage temperatuur bodemopslag. 1
Pauschinger, T. (2011). Solar district heating with seasonal thermal energy storage in germany. Solar district heating guidelines.
9
Ten slotte is er door respondenten ook diepere opslag van warmte genoemd. Bij opslag op enkele honderden meters in de grond kan er op hogere temperatuur opgeslagen worden waarbij er minder verliezen optreden. Dit type opslag zou op zeer grote schaal toegepast kunnen worden waarbij meerdere wijken in één keer aangesloten zouden worden. Ook hier is daarbij een warmtenet noodzakelijk. Op dit moment wordt er gekeken of er aanvraag voor Europees geld uitgezet kan worden voor dit type systeem. De efficiency van het systeem is erg afhankelijk van de implementatie en vooral de temperatuur van opslag, maar de indicatie die wordt gegeven is tussen de 50% en 80%.
3.1.2
PCM systemen
Systemen op basis van voelbare warmte, ook wel PCM systemen genoemd, werken op basis van de warmte die nodig is voor een faseovergang. Bij deze faseovergang is meestal meer warmte nodig dan voor het opwarmen van het medium over tientallen graden. Daarnaast is het voordelig dat de warmte opgeslagen kan worden bij een constante temperatuur, de warmte die voor de faseovergang gebruikt wordt, veroorzaakt geen stijging van de temperatuur. Sommige systemen werken op basis van de faseovergang van water, welke rond de 0 graden is en daarmee niet zorgt voor warmte die direct bruikbaar is in woningen. Deze warmte zal eerst opgewaardeerd moeten worden door middel van een warmtepomp. Er zijn materialen (voornamelijk zouten) die hun faseovergang op temperaturen hebben waar woningen wel direct gebruik van kunnen maken, wat dit soort materialen bruikbaar maakt voor warmteopslag. Echter is bij dit soort materialen de temperatuur nog steeds hoog: bij een faseovergang op 70 graden, zal het materiaal ook 70 graden zijn. Hierdoor is er, net zoals bij voelbare warmte goede isolatie nodig om warmteverliezen te beperken. De belangrijkste onderdelen van een PCM systeem zijn het gebruikte PCM materiaal, de tank om het materiaal in op te slaan en de isolatielaag om warmteverliezen te beperken. Ook zijn er onderdelen nodig die de warmtewisseling tussen het opslagmedium en het transportmedium verzorgen. Seizoensopslag in latente warmte heeft twee grote voordelen: 1. Opslag en afgifte op een gelijkblijvende temperatuur is mogelijk 2. Er kan meer warmte per volume-eenheid opgeslagen worden dan in voelbare warmte De twee belangrijkste nadelen die genoemd worden zijn: 1. Er is goede isolatie nodig om warmteverliezen te verminderen 2. Er is nog steeds een relatief groot volume nodig per woning Waar bij voelbare warmte systemen er een overdaad was aan voorbeelden en verschillende soorten systemen, was dit bij PCM systemen niet het geval. Experts die bezig waren met PCM en benaderd werden gaven aan niet bezig te zijn met het ontwikkelen van seizoensopslag. Verschillende respondenten gaven aan dat ze PCM niet als logische technologie zagen voor seizoensopslag: “Wij verwachten dat PCM's meer een korte termijn oplossing is, als je de warmte enkele dagen of weken wilt gebruiken is dat een logische optie, als je dat een langere periode wilt bewaren is PCM eigenlijk geen logische oplossing.” - Ontwikkelaar 4 Sommige respondenten geven aan dat er wel degelijk de mogelijkheid bestaat voor seizoensopslag met PCM, maar dat daarvoor dezelfde nadelen aan kleven als bij opslag in voelbare warmte: er is een vrij groot systeem nodig en zeer goede thermische isolatie: “Bij het toepassen van PCM [in een systeemvorm], heb ik laten doorrekenen […] reduceer je de grootte maar met 30% [ten opzichte van opslag in water].” 10
- Ontwikkelaar 1 “De specifieke PCM’s voor deze toepassingen zouden technisch gezien voor seizoensopslag in aanmerking kunnen komen. Vereist wel een heel goede thermische isolatie, net als bij voelbare warmte.” - Onderzoek 3 Dat betekent niet dat PCM niet een interessante technologie kan zijn binnen woningen. Zo wordt het verhogen van de thermische massa van gebouwen genoemd en stabilisatie van de binnentemperatuur. “PCM is volgens mij nog niet rijp voor seizoensopslag maar wel voor ondersteuning van warmteopslag in het algemeen. Of stabilisatie van het regelen van de temperatuur.” - Onderzoek 5 Deze onderdelen vallen echter buiten dit onderzoek. Voor toepassing van PCM als seizoensopslag werd verwezen naar enkele projectleiders voor Europese onderzoeksprojecten. Deze konden echter niet meer binnen dit onderzoek benaderd worden. Aangezien de in dit onderzoek gesproken experts overwegend negatief gestemd waren het mogelijk ontwikkelen van PCM voor seizoensopslag, zal deze optie niet verder behandeld worden in dit onderzoek. 3.1.3
TCM systemen
Systemen die werken op basis van thermochemie, ook wel TCM systemen genoemd, slaan warmte op in reversibele chemische processen. De meeste processen maken gebruik van de combinatie van kristallen op basis van silicium of zouten met water. Het inbrengen van water (het ontladen van het systeem) in deze kristalroosters is een exogeen proces, waarbij de ontstane warmte onttrokken kan worden en gebruikt in de woning. Bij het toevoegen van warmte (het laden van het systeem) aan deze gehydrateerde kristalroosters kan het water weer onttrokken worden aan het thermochemisch materiaal. Een geladen systeem heeft geen thermisch verlies omdat de warmte niet opgeslagen is in een verhoging van de temperatuur, maar in een chemische reactie. Om dit soort systemen werkend te krijgen is een speciaal soort reactor nodig die waterdamp in het materiaal blaast. Voor een functionele toepassing van TCM systemen zijn goedkope materialen met een hoge energiedichtheid nodig die langere termijn stabiel gehouden kunnen worden. Naast het materiaal is de reactor voor het chemische proces een belangrijk onderdeel van een TCM systeem. Ook is er een onderdeel nodig dat de waterdamp genereert en een systeem om de warmtewisseling tussen opslagmedium en transportmedium te verzorgen. TCM systemen hebben precies de omgekeerde voordelen en nadelen ten opzichte van systemen met voelbare warmte. De belangrijkste voordelen die worden genoemd: 1. Er is een (relatief) klein opslagvolume per woning nodig. 2. Er zijn geen warmteverliezen tijdens de opslagperiode (wel bij het op en afladen van het systeem) De twee belangrijkste nadelen die genoemd worden zijn: 1. Het principe is nog in een ontwikkelingsfase en kan niet op korte termijn toegepast worden 2. De huidige kosten van het opslagmedium zijn relatief hoog Alle respondenten hebben aangegeven dat er meer materiaalonderzoek of systeemontwikkeling nodig is voor TCM systemen. Er zijn op dit moment twee typen materialen waar naar gekeken wordt voor de ontwikkeling van TCM als seizoensopslag: - Zeolieten: een silicium-zuurstof kristal die over langere periode stabiel gehouden kan worden. De kosten voor goede zeolieten zijn vrij hoog en de energiedichtheid relatief laag. - Zouthydraten: Een zout in kristalrooster dat water op kan nemen. Zouthydraten zijn op dit moment lastig stabiel te houden over langere periode, maar goedkoper dan zeolieten en hebben een hogere energiedichtheid dan zeolieten. 11
Wanneer op basis van zeolieten een systeem voor seizoensopslag geïntroduceerd zou worden, zou dit, afhankelijk van de energiedichtheid van het zeoliet en het volume dat de rest van het systeem inneemt tussen de 10 m3 en 20 m3 zijn. Een systeem op basis van zouthydraten zou tussen de 5 en 10 m3 kunnen zijn. Vrijwel alle respondenten houden hier een slag om de arm: de ontwikkeling van een daadwerkelijk systeem is pas net onderweg en de precieze grootte van het systeem is daarom lastig in te schatten. Wat in ieder geval duidelijk is, is dat een dergelijk systeem klein genoeg zou moeten kunnen zijn om in of rond het huis te installeren: “Dat is niet heel klein maar ook niet heel groot. Dat zou in het huis of in de grond voor of achter het huis ingebracht moeten worden.” - Ontwikkelaar 4 Niet iedereen denkt dat een systeem van tussen de 5 en 10 m3 haalbaar zou zijn in woningen. Enkele respondenten plaatsten grote vraagtekens bij de beschikbaarheid van een dergelijk volume in woningen. Daarom werd er door hen gekeken naar kleinere toepassingen van één tot enkele kubieke meters, waarbij er eventueel meerdere systemen aangeschaft konden worden. Dergelijke systemen zouden dan individueel maar een beperkte hoeveelheid warmte kunnen opslaan, maar meerdere systemen samen kunnen dan gecombineerd worden tot een seizoensopslagsysteem. “[Op de vraag hoe groot het systeem zou zijn:] Als je ze maakt in een kastvorm, kun je ze overal kwijt, dan past die praktisch in de hele woningvoorraad. […] ongeveer één kubieke meter.” - Ontwikkelaar 2 De levensduur die voor een uitontwikkeld systeem wordt genoemd is overwegend tussen de 25 en 30 jaar. Echter geeft één ontwikkelende partij aan dat er tussentijds waarschijnlijk enige vervangingen nodig zijn. De efficiëntie van een uitontwikkeld systeem zou tussen de 70% en 90% moeten kunnen liggen, hoewel een respondent aangeeft dat er op dit moment pas een efficiëntie van ongeveer 60% behaald is. Daarnaast geeft een onderzoeksinstituut die bezig is gewest met een eerste testversie van het systeem aan dat er in de door hen gebouwde configuratie vrij veel hulpenergie nodig is om de ventilatoren aan te drijven: “We hebben een proces gekozen waar hulpenergie voor nodig is voor ventilatoren. Het van belang dat je erop let dat die hulpenergie beperkt blijft. Dat is wel een punt van aandacht.” - Onderzoek 3 De precieze implementatie van een TCM systeem wordt door de onbekendheid van verdere ontwikkelingen verschillend benoemd door verschillende respondenten. Zo wordt er bij navraag van het meest gangbare materiaal veel verschillende soorten zouthydraten genoemd, waaronder: magnesiumsulfaat, magnesiumchloride, natriumsulfide en calciumzouten. Voor de meer op korte termijn toepasbare materialen worden naast zeolieten ook silicagel genoemd. De verschillen in antwoorden van de respondenten worden vaak getypeerd door deze onbekendheid van verdere ontwikkelingen. Respondenten geven zelf ook vaak aan dat het een grove inschatting betreft, dat ze in de toekomst aan het kijken zijn of dat ze de inschattingen niet goed kunnen maken op dit moment. Er wordt vaak uitgesproken dat er eerst meer materiaalonderzoek nodig is en dat er een aantal eerste projecten ontwikkeld moeten worden de komende jaren. Daarna kunnen er pas goede inschattingen en getallen gegeven kunnen worden.
3.2 Kosten 3.2.1
Kostenindicatie voelbare warmte systemen 12
Alle respondenten is gevraagd een inschatting te maken van de kosten voor het opslagsysteem. Niet alle respondenten konden of wilden hier een inschatting van maken. Een overzicht van de kostenindicaties die afgegeven zijn voor de systemen van voelbare warmte zijn te vinden in tabel 1. Tabel 1: Kostenindicaties systemen op basis van voelbare warmte. Type systeem Kosten Aantal Energie Kosten opslag nu woningen* per GJ Ingegraven vat € 433.000 Utiliteit 1100 GJ ~€ 400 Vat onder de grond Vat tussen twee woningen Diepe bron opslag
€ 1.500.000 € 7.500
200-800
4375 GJ
~€ 350
2
20 GJ
~€ 375
>€300.000
500-5.000
NB
NB
Andere kosten Opwekking + warmtenet** Opwekking + warmtenet** Opwekking: € 11.000 Opwekking + warmtenet**
Respondent Onderzoek 22 Ontwikkelaar 2 Ontwikkelaar 1 Adviseur 2
* = wanneer er meer woningen aan een systeem gekoppeld worden dient het systeem vergroot te worden of andere externe warmtebron gezocht te worden of kunnen de woningen niet de hele winter van warmte worden voorzien. ** = Kosten voor het warmtenet zijn erg afhankelijk van dichtheid woningbouw, voor normale rijtjeshuizen is een grove schatting €4.000 voor net inclusief afleverset.
Het ingegraven vat indicatie is een daadwerkelijk uitgevoerd project. De andere drie systemen zijn inschattingen, waarvan in de praktijk moet blijken welke kosten hier daadwerkelijk aan verbonden zijn. Belangrijk om mee te nemen hier is dat de verschillende soorten opslag van voelbare warmte in vaten vrij dicht bij elkaar zitten als je kijkt naar de prijs per GJ opslagcapaciteit. Echter is in deze prijs nog niet meegenomen de kosten voor opwekking en distributie, die hoogstwaarschijnlijk bij de grotere systemen gedaan dient te worden door middel van een warmtenet, wat ook aanzienlijke kosten met zich mee zal brengen. Ook heeft een warmtenet inherent aanzienlijke verliezen tijdens het transport, waardoor voor eenzelfde energiegebruik in de winter er meer opslagcapaciteit geïnstalleerd moet worden om dit af te dekken. De respondenten vonden het lastig aan te geven waar de belangrijkste prijsdalingen voor dit type systemen in zou zitten. In het algemeen werden leereffecten en grootschalige productie genoemd, waarbij de kosten zouden dalen welke direct gelieerd zouden zijn aan het geïnstalleerd vermogen. Een respondent gaf aan dat de prijs die het nu zou kosten flink was gedaald door een grote korting op het isolatiemateriaal, welke een groot onderdeel zijn van de kosten bij opslag in voelbare warmte: “Eerst was het opslagvat goedkoper dan de isolatiekosten eromheen. Maar dat is gewijzigd omdat de isolatiekosten met factor 2 zijn gedaald. En die zijn met factor 2 gedaald omdat ik meer korting heb gekregen.” - Ontwikkelaar 1 Dit ondersteunt het idee dat de kosten omlaag zouden kunnen bij grootschaligere toepassing van dit soort concepten. Welke richting deze kosten op zouden kunnen gaan, konden de respondenten niet aangeven. Waar enkele respondenten bij deze vraag op wezen is dat hun inziens er geen noodzaak voor kostendaling meer waren, het systeem zou nu al competitief met bestaande alternatieven zijn: “Als je daar seriematig naar kijkt zou dat minder kunnen. Het opslagvat verwacht ik dat we al heel erg concurrerend zijn qua productie.” - Ontwikkelaar 1
2
Op basis van Solites fact sheet 7.2: Solar district heating guidelines.
13
3.2.2
Kostenindicatie TCM systemen
Ook voor de TCM systemen is aan de respondenten gevraagd hier een kostenindicatie van te geven. Daarnaast is er specifiek gevraagd naar de kosten van het materiaal en de kosten van een totaal systeem, zowel nu als in de toekomst. De resultaten van deze vragen zijn terug te vinden in tabel 2. Tabel 2: Kostenindicaties systemen op basis van thermochemie (TCM) Type materiaal Kosten Kosten Grootte Kostentarget materiaal nu systeem nu systeem systeem Zeoliet € 25.000 NB NB NB Zeoliet € 20.000 NB 14- m3 NB € 25.000 Zeoliet € 20.000 NB ~20 m3 € 26.000* Zouthydraat € 6.000 €100.000 5-10 m3 € 20.000 3 Zouthydraat NB NB 5-10 m € 15.000 Zouthydraat € 15.000 € 30.000 3-7 m3 € 10.000** € 20.000 € 45.000 Zouthydraat € 8.000 NB ~7 m3 € 13.500 3 Zouthydraat NB € 40.000 ~10 m € 8.000*** Zouthydraat € 6.000 NB ~10 m3 NB € 10.000 Zouthydraat NB NB 2-3 m3 € 10.000**
Respondent Adviseur 1 Onderzoek 2 Onderzoek 4 Adviseur 1 Onderzoek 1 Ontwikkelaar 2 Onderzoek 2 Onderzoek 4 Onderzoek 6 Ontwikkelaar 4
* = Uitgaande van een huidig prijsniveau van zeolieten ** = Dit systeem heeft een beperkte omvang en is niet bedoelt voor volledig afdekkende seizoensopslag *** = Theoretische prijs bij verregaande kostenreductie in materialen en systeem
Veel respondenten gaven bij het geven van de kostenindicatie aan dat er nog veel onzekerheid bestaat over welk materiaal er precies gebruikt gaat worden en hoeveel dit bij grootschalige productie gaat kosten. Er werd dan ook veelvuldig aangegeven dat er nu eigenlijk nog geen goede indicatie te maken is van de daadwerkelijke kosten. Omdat nu nog niet bekent is welke aanpassingen een systeem nodig heeft om met de toekomstige materialen om te gaan, is er moeilijk een indicatie te geven van de kosten in de toekomst: “Dat is moeilijk te zeggen. Als de [prijs van] opslag dan 100%, 50% of 25% is, dat weet ik niet. Dat wordt pas bekend bij de mogelijkheden en beperking van verschillende opties.” - Adviseur 1 De kostenindicaties die door de respondenten zijn gemaakt, zijn dan ook gebaseerd op huidige kennis en de daaruit volgende verwachte ontwikkelingen. Op dit moment verwachten alle respondenten nog dat de materialen een significant onderdeel zullen blijven in de prijs van zulke systemen, maar tegelijkertijd wordt aangegeven dat de grondstoffen voor deze materialen erg goedkoop zijn, dus dat op termijn de kosten voor deze materialen dus ook veel lager zouden moeten kunnen dan wat ze nu zijn: “Nee, ik verwacht niet dat in de materialen de grote problemen zitten. Ze zijn nog vrij kostbaar, maar als je het groots aanpakt dan kan dat niet oneindig veel duurder zijn dan standaard pakken zout. Naar mijn idee kan dat goedkoop worden. Het hangt heel erg af van het proces dat toegepast worden.” - Onderzoek 2 “Dat weet ik niet, maar dat is enkele centen per kg. De kosten voor zeolieten in wasmiddelen zijn ook heel goedkoop.” - Adviseur 1 Er wordt in het algemeen aangegeven dat de kosten voor de grondstoffen die nodig zijn voor het materiaal en het systeem op termijn, door meer onderzoek, kennis en ervaring maar ook het opschalen van de 14
productie fors lager moeten kunnen. Dit betekent dus dat zowel materiaal als systeem op termijn de potentie heeft om zeer goedkoop te worden: “Meestal zijn de materiaalkosten niet het grootste probleem. De zouten zijn allemaal bulkzouten dus die zijn spotgoedkoop. De rest van componenten zijn niet zo duur, maar de grootste knelpunt is het manufacturing. Het wordt nu nog met de hand gemaakt, dus dat is nog duur. De engineering om een grote productielijn op te zetten, daar zitten de kosten in. Kijk je echt naar de bulk materials, daar maak ik me geen zorgen om.” - Ontwikkeling 5 Het feit dat deze grondstoffen zo goedkoop zijn en niet zouden moeten zorgen voor een hoge prijs van het systeem is een belangrijk concept in de verkenning van de kostprijsontwikkeling van TCM systemen. Dat geeft namelijk de indicatie dat door technologische verbeteringen en het standaardiseren van een productietechniek de kosten voor het systeem mogelijk verder naar beneden kunnen dan de experts op dit moment verwachten. Wanneer de basismaterialen niet zorgen voor de hoge kosten van een systeem blijft er altijd een theoretische mogelijkheid dat door verbeterde technologie de kostprijs verder naar beneden wordt gedrukt. Dit lijkt het geval te zijn bij TCM materialen. Ook de respondenten zien dit en trekken de vergelijking met de ontwikkeling van de HR ketel. Oorspronkelijk was deze ketel erg duur, tegen die prijs zou een dergelijk systeem nu niet uit kunnen. Maar doordat de basismaterialen van het systeem laag waren, kon door verbeterde technologie en het opschalen van de productie een ongekende kostenreductie behaald worden: “Ik denk dat net zoals met de HR ketel, die was groot van omvang en duur, de huidige ketel kost minder en is klein.” - Ontwikkelaar 2 “Ja, als je nu een HR ketel met de hand zou maken is die ook vele malen duurder. - Ontwikkelaar 5 De potentiele kostenreductie van TCM systemen ligt dus waarschijnlijk lager dan de inschatting die de experts op dit moment kunnen maken. Hierbij is de kostprijs is dus erg afhankelijk van de ontwikkeling van de technologie. Bij een snelle ontwikkeling van de technologie en een doorbraak in productieprocessen is er de potentie voor een snelle en verregaande kostendaling van TCM systemen. 3.2.3
Algemene kostenindicaties
Een aantal respondenten konden geen prijs noemen, omdat ze aangaven dat de prijs afhangt van met welk systeem het moet concurreren. Ze gaven aan te kijken naar de terugverdientijd voor zulke systemen ten opzichte van andere alternatieven. De prijs van een systeem van seizoensopslag zou dan direct gerelateerd zijn aan de prijs van een plaatselijk alternatief, zoals een gasaansluiting of WKO met warmtepomp. Sommige respondenten gaven wel aan welke kostprijzen voor geheel afdekkende seizoensopslag in ieder geval te hoog waren. Hierbij werd aangegeven dat de prijs tussen de € 20.000 en € 25.000 genoemd, waar daadwerkelijk aankoopprijs van seizoensopslag dus onder moet liggen: “Als we met een systeem van €25.000 op de markt komen, gaat dat nooit wat worden.” - Onderzoek 5 Andere respondenten konden geen specifieke prijs aangeven per systeem of per huishouden, maar wilden wel een indicatie geven van de terugverdientijd waar zij zich op richten. Bij navraag over hoe deze terugverdientijd tot stand was gekomen bleek vaak dat er gerekend was met meerdere functionaliteiten van het seizoensopslagsysteem. In deze gevallen zou het systeem niet alleen de functionaliteit van opslag 15
hebben, maar ook van het verwarmen en soms koelen van het gebouw. De terugverdientijden die hierbij werden genoemd lagen tussen de 5 en 9 jaar. “In feite denken we dan met een TVT van 8 of 9 jaar. Als je een gasprijs hebt en een aantal kosten niet krijgt dan zijn dat terugverdientijden.” - Ontwikkelaar 4
3.3 Ontwikkeling Binnen het thema ontwikkeling zijn verschillende ontwikkelingsvraagstukken te sprake gekomen. Omdat systemen op basis van voelbare warmte zich in een heel ander ontwikkelingsstadium bevinden ten opzichte van TCM systemen, is gekozen om deze twee typen systemen apart te bespreken. 3.3.1
Ontwikkeling voelbare warmte systemen
Verschillende respondenten geven aan dat de huidige systemen voor voelbare warmte op korte termijn toepasbaar zijn. Ze verwijzen hierbij naar systemen in Denenmarken en Duitsland waar dit al toegepast wordt, hoewel daar nog geen sprake is van seizoensopslag waarbij de hele warmtevraag in de winter afgedekt kan worden. Er worden geen dergelijke projecten in Nederland genoemd, maar deze projecten zullen in korte termijn geïnitieerd worden. De respondenten zien de toepassing van deze projecten in de komende jaren zeer goed mogelijk: “Wij zien dit niet over 10 jaar, wij zien dit gewoon voor nu hoor.” - Ontwikkelaar 1 “Volgend jaar gaan we de eerste 4 systemen verkopen.” - Ontwikkelaar 2 Eén van de respondenten gaf aan dat de systemen in Denenmarken problemen zouden hebben met algengroei en corrosie. Met het opbouwen van ervaring met dit soort projecten zou dit verholpen moeten kunnen worden. Daarnaast is een belangrijk ontwikkelingsvraagstuk de verdere opschaling van productie en implementatie. De huidige systemen worden op kleine schaal gemaakt en op slechts enkele plaatsen toegepast. Een aantal demotrajecten in Nederland zou moeten leiden tot meer ervaring, bekendheid en verbetering met de systemen en daarmee tot een beter systeem. De ontwikkelaars die bezig zijn met systemen voor voelbare warmte verwachten dat dit vanzelf zal gaan gebeuren, andere respondenten denken dat er overheidssteun nodig kan zijn om de eerste projecten op touw te zetten. Ontwikkelingen omtrent opslag in de diepe ondergrond staan op dit moment stil, maar zullen mogelijk onder Europese leiding binnenkort verder uitgewerkt gaan worden: “[Over opslag in diepe ondergrond:] Wij doen er nu op dit moment niets mee, wat we wel aan het voorbereiden zijn voor een aanvraag vanuit Brussel, die zien dit ook. Daar wordt echt wel naar gekeken.” - Ontwikkelaar 2 Ook de ontwikkeling van midden of hoge temperatuur bodemopslag lijkt op dit moment stil te liggen, omdat voorgaande projecten geen goede resultaten hebben opgeleverd. Toch ziet een respondent voor dit type opslag ook nog mogelijkheden in de verdere ontwikkeling: “Tenzij je tot de conclusie komt […] dat die warmte die je opslaat dat je die rechtstreeks kan gebruiken. Als je zeker weet dat dat kan, dan kan het interessant zijn.” - Adviseur 3 16
Het is hiervoor wel van belang dat eerst een oplossing word gevonden voor het wegvloeien van warmte in de bodem, anders zal in veel gevallen een lage temperatuursopslag systeem in de bodem in combinatie met een warmtepomp toch interessanter zijn. Andere ontwikkelingsvraagstukken die opgeworpen worden richten zich op de noodzaak voor warmtenetten. Voor veel van dit type systemen is warmtetransport nodig om de opgeslagen warmte bij de woningen te krijgen. Dit zal waarschijnlijk de vorm krijgen van een soort van warmtenet. In eenvoudig opschaalbare systemen wordt aangegeven dat het wellicht eenvoudiger is om initieel een wat kleiner systeem te ontwikkelen, waardoor het aantal aangesloten partijen beperkt blijft en de initiële investering voor bijvoorbeeld warmtenetten makkelijker op te brengen is: “Maar eigenlijk zou je zeggen van: die warmtenet kosten zijn hoog, dus hoe kleiner het systeem, hoe lager die warmtenetkosten. Hoe makkelijker zo'n investering te maken. […] Als je op een stad gaat kijken zijn er zoveel partijen mee bezig. Dat kan wel, maar dan duurt het gewoon veel langer. Als je die schaal kan verkleinen dan wordt het wat.” - Adviseur 2 Maar door de afhankelijkheid van warmtenetten bij centrale systemen op basis van voelbare warmte, zal er altijd een forse extra investering noodzakelijk zijn en aanzienlijke warmteverliezen tijdens het transport. 3.3.2
Ontwikkeling TCM systemen
De ontwikkeling van systemen voor seizoensopslag van warmte op basis van TCM zitten in een heel andere fase vergeleken met voelbare warmte. Voor TCM systemen wordt door veel respondenten aangegeven dat er nog materiaalonderzoek nodig is voordat er nagedacht gaat worden over het implementeren van dit soort systemen: “We zitten nog in een pril stadium van onderzoek. Bij de universiteiten wordt er nog vrij veel materiaalonderzoek gedaan. Dat is vaak wel een teken dat je nog moeilijk tot systeemontwikkeling kunt gaan komen.” - Onderzoek 3 “Ik denk dat er nog onderzoek nodig is voor materiaalontwikkeling en stabilisatieontwikkeling.” - Onderzoek 5 De belangrijkste ontwikkelingsvraagstukken die worden genoemd spelen rond stabiliteit en corrosiviteit van de zouthydraten. De huidige type zouthydraten kunnen niet voor langere tijd stabiel gehouden worden, waardoor ze met verloop van tijd onbruikbaar worden: “Het andere probleem is dat een aantal van deze materialen makkelijk smelten. Als je een fout maakt smelten ze en gaan ze bij rekristallisatie aan elkaar zitten en wordt het een klomp. Daarom is het gebruik van dit zout zonder enige aanpassing of stabilisatie een onbegaanbare route.” - Onderzoek 6 “De hele goede thermochemicals, zijn heel corrosief. Materialen met hoge corrosieve waarde.” - Onderzoek 5 Deze vraagstukken spelen in veel mindere mate bij zeolieten, maar op lange termijn wordt er meer verwacht van zouthydraten. Zeolieten hebben veel minder problemen met stabiliteit en corrosiviteit, maar zijn door een lagere energiedichtheid en hogere materiaalkosten minder interssant: 17
“[Op de vraag welk materiaal het meest interessant is voor TCM:] Wij zien zouthydraten als meer kansrijk. Compactere dichtheid en lagere kosten. […] De materiaalkosten zijn een stuk beheersbaarder.” - Onderzoek 3 Naast materiaalonderzoek is er ook nog vrij basale systeemontwikkeling nodig. De ontwikkeling van toepasbare systemen op basis van TCM zit nog in een zeer vroeg beginstadium. Eén van de respondenten gaf aan dat er op dit moment pas de eerste systemen in elkaar zijn gezet om te testen: “Ja, omdat we nog in dat voorstadium zitten, we hebben er nu pas 8 in elkaar gezet, wat wereldwijd een unicum is.” - Ontwikkelaar 2 Hoewel er een aantal trajecten lopen op materiaalonderzoek, moet daar eerst nog een aantal stappen gemaakt worden ter verbetering van de stabiliteit en corrosiviteit voordat gedacht kan worden aan het produceren van TCM systemen. Respondenten van onderzoeksinstellingen die hiermee bezig zijn geven aan dat hieraan gewerkt wordt, maar dat het niet altijd eenvoudig is om projecten op materiaalonderzoek gehonoreerd te krijgen. De respondenten geven ook aan dat naast materiaalonderzoek nog belangrijke stappen gemaakt moeten worden in het verder ontwikkelen van het systeem daaromheen. Het systeem mag niet te groot zijn, moet gesegmenteerd zijn en in staat zijn om de energiestromen binnen de woningen te kunnen volgen. Daarom is systeemontwikkeling ook een belangrijk ontwikkelingsvraagstuk: “En je moet een systeem kunnen bouwen. Met alleen maar een materiaal met hoge energiedichtheid denken dat je er dan bent, dat is niet zo. Je moet er warmte in kunnen stoppen en op een nette manier eruit halen. Die reactor moet gesegmenteerd zijn. Dat is niet eenvoudig. […] Materiaal, systeem en reactoronderzoek lopen parallel.” - Onderzoek 5 Om de ontwikkelingen op systeem en reactorniveau te versnellen wordt aangegeven dat er meer gefocust onderzoek gedaan dient te worden naar het ontwikkelen van deze systemen. Ongeacht dat er op dit moment nog geen goed systeem geproduceerd kan worden dat seizoensopslag voor woningen zou kunnen verzorgen, is het wel van belang om kennis en ervaring op te bouwen rond het ontwikkelen van dit soort systemen. Er moet meer focus of financiele middelen beschikbaar komen om specifiek op het ontwikkelen van het systeem te richten: “Meer onderzoek doen en meer gefocust effort op het systeem worden gezet […] meer geld en gefocust.” - Onderzoek 1 Naast de noodzaak voor meer materiaal- en systeemonderzoek geven verschillende respondenten ook aan dat de TCM systemen versnelt toegepast zouden kunnen worden wanneer er niet alleen gekeken zou worden naar een systeem dat de gehele warmtevraag van woningen in de winter op zou kunnen vangen. Een kleiner subsysteem, welke bijvoorbeeld alleen ruimteverwarming of de productie van warm tapwater verzorgt, zou eenvoudiger te ontwikkelen zijn, goedkoper en minder problematisch qua restricties aan het volume van het totale systeem. Wanneer er bijvoorbeeld alleen ruimteverwarming wordt geleverd kan er uitgegaan worden van een veel lagere temperatuur dan wanneer ook tapwater geleverd moet worden. Op langere termijn kan dan gedacht worden over een systeem dat alle warmtevraag opvangt: “Je zou een boost kunnen geven als je dat soort materialen op een andere manier zou neerzetten. Bijvoorbeeld bij tapwatersystemen alleen. Dan kan de compactheid techniekontwikkeling creëren wat een voorloper kan worden van een groter systeem. Net zoals bij de Li-ion accu's.” - Onderzoek 3 18
Naast manieren om een TCM systeem sneller te implementeren in de woningbouw is ook gevraagd naar andere sectoren waar TCM verder in ontwikkeld zou kunnen worden. Enkele respondenten gaven aan dat de industriesector ook interesse kan hebben in dit type systeem. Hierbij werden specifiek industriesectoren genoemd die werken met batchprocessen en veel restwarmte overhouden, zoals de procesindustrie, de maakindustrie en farmaceutische industrie. Andere respondenten gaven echter aan dat een ontwikkeling van een TCM systeem in de industrie aan heel andere voorwaarden dient te voldoen. Er wordt op een andere temperatuur gewerkt en de opslagtijd is veel korter. Hierdoor kan er naar een ander soort, vaak duurdere, materialen gekeken worden dan in de woningbouw: Ten eerst het temperatuurniveau. In de woningbouw zit je op een lagere temperatuur warmte dan de industrie. In de industrie kun je het gebruiken voor dagopslag of misschien wel uuropslag. Als je niks met warmte kunt kun je het opslaan. Dan kun je een uur of dag later het weer op dezelfde of een andere plek eruit halen. Dat is een veel kortere doorlooptijd, dat is typisch een cyclus van een dag. Omdat dat zo is kun je in de industrie veel duurdere materialen gebruiken, omdat de materiaalkosten ten opzichte van de energie die je erin en eruit kan halen heel anders is dan de woningbouw.” - Onderzoek 5 Andere sectoren waar TCM ook toegepast zou kunnen worden, zijn volgens de respondenten de utiliteit en glastuinbouw. In ziekenhuizen, kantoren en kassen zou meer dezelfde type vraag zijn naar opslag van warmte over seizoenen en zouden daarom interessanter zijn om TCM verder in te ontwikkelen dan de industriële sector.
3.4 Markt Onder het thema markt zijn respondenten gevraagd naar welke gedeelte van de woningmarkt interessant kan zijn voor de verschillende seizoensopslagsystemen en onder welke voorwaarden een marktvraag voor dit type systemen ontstaat.
3.4.1
Marktsegmenten
Vrijwel alle respondenten geven aan dat er niet één systeem is die de hele woningmarkt zal voorzien van seizoensopslag. Door de respondenten wordt de mening gedeeld dat het type seizoensopslag dat het beste toegepast kan worden erg afhankelijk is van de specifieke omstandigheden van de buurt waarin de woningen staan. “Er is niet één technologie die de gehele markt gaat bestrijken. Ik denk niet dat je het moet zien als concurrerende technologie, maar als andere noodzakelijke technologieën die een ander onderdeel van de markt bereiken.” - Adviseur 1 In het algemeen wordt aangegeven dat grootschalige toepassing van systemen van voelbare warmte, zowel met grote vaten als diepe bodemopslag, het meest interessant is in gebieden waar er een grote dichtheid van woning is, waar de huizen weinig inpandige ruimte hebben voor het plaatsen van een extra systeem. Voor een centraal vat is het noodzakelijk dat hier wel ruimte voor aanwezig is, dus midden in een stad is dan weer geen goede optie. Echter in wat ruimere wijken zou dit toegepast kunnen worden, waar de vaten aan de rand van de wijk of onder de grond geplaatst kunnen worden. Vooral in wijken waar al warmtenetten liggen zijn dit type systemen interessant, of dicht in de buurt van grote afnemers met een intern warmtedistributiesysteem, zoals flatgebouwen. 19
Voor de TCM systemen zijn huizen interessant waar er wel enige ruimte bestaat om dit binnen of rondom het huis te plaatsen. Dit zou bijvoorbeeld op een zolder van eengezinswoningen kunnen of in de tuin (in een apart huisje of onder de grond). TCM systemen zullen in alle gevallen een aanzienlijk volume hebben en deze dient in de buurt van het huis geplaatst te worden. Gebieden waar de gebouwdichtheid lager is, kan TCM een interessante optie zijn aangezien een warmtenet daar al snel een duur systeem zal worden. Bij verregaande ontwikkeling van TCM zou het ook mogelijk moeten kunnen zijn om gedeeltes hiervan weg te werken in bouwdelen van de woning, waardoor ook huizen met een beperkte ruimte gebruik kunnen maken van dergelijke systemen. Enkele respondenten verwachten vooralsnog dat de meeste markt zal blijven bestaan voor WKO installaties, zeker zolang de salderingsregeling van kracht blijft. Zij geven dan ook aan dat bij een gebied eerst gekeken zal worden of er een WKO installatie geplaatst kan worden en daarna eventueel alternatieve systemen voor seizoensopslag. De respondenten die bezig waren met voelbare warmte gaven aan dat TCM op dit moment nog niet genoeg ontwikkeld is om toegepast te worden de komende jaren, waar respondenten die bezig waren met TCM systemen aangaven dat opslag in voelbare warmte teveel ruimte in zou nemen en teveel warmteverliezen zou leiden. 3.4.2
Marktsvraag voor seizoensopslagsystemen
De respondenten geven aan dat er op dit moment nog geen grote vraag bestaat naar systemen die warmte op kunnen slaan van de zomer naar de winter. Deels wordt dit verklaard door bestaande regelgeving die hier geen noodzaak voor bied. Zo zorgt de salderingsregeling ervoor dat er geen financiële prikkel bestaat voor het vasthouden van energie voor momenten dat er geen of weinig productie van energie is. Normering voor nieuwbouw zoals de EPC regeling houd ook geen rekening met de tijd van productie of gebruik van energie. Dit betekent niet dat er op dit moment nog helemaal geen vraag is naar dit soort systemen, sommige respondenten geven aan dat er altijd een nichemarkt is voor mensen die zoveel mogelijk autarkisch willen zijn: “Maar als mensen zeggen: ik wil toch niet aan een organisatie, ik wil autarkisch zijn, dan zou men naar die compacte warmteopslag kunnen.” - Onderzoek 2 De business case van een TCM systeem of een centraal vat slechts eenmaal per jaar gebruiken om op en af te laden komt dan ook op dit moment niet uit. Wat meerdere respondenten naar voren brengen is dat er alleen een marktvraag gecreëerd kan worden voor opslag wanneer meerdere functionaliteiten gecombineerd kunnen worden. Zo zouden centrale vaten op basis van voelbare warmte bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden als buffer om overschotten op het elektriciteitsnet op te kunnen vangen door elektriciteit om te zetten in warmte en die in het vat te laden. “Je kunt je ook voorstellen dat als je veel wind hebt, dat je je wind omzet naar warmte en dat je die daarna opslaat voor de periode die je wilt gebruiken.” - Ontwikkelaar 4 “Enkelvoudig met alleen seizoensopslag ga je niet terugverdienen in een tijd die nodig is om producten naar de markt te brengen. Als je hem koppelt aan businesscase aan de laadkant voor frequentieregeling en energiehandel, kun je de buffer 4 tot 6 keer laden tijdens het jaar.” - Ontwikkelaar 2 In het tweede citaat wordt ook aangegeven dat bij de verdere ontwikkeling van het opslagsysteem het uitdrukkelijk niet de bedoeling is dat er slechts één totale cyclus van opladen en afladen gebruikt zal worden bij het opslagvat, door meerdere keren op en af te laden kunnen er meer huizen gekoppeld 20
worden aan één opslagsysteem, wat de business case beter sluitend kan maken. Voor de systemen op basis van voelbare warmte geven enkele respondenten aan nu al marktvraag te zien, mits er meerdere businesscases kunnen worden gecombineerd. Er wordt dan ook verwacht dat marktintroductie mogelijk is in de komende jaren. Hierbij is er een stimulerende werking uitgaan van het al aanwezig zijn van een distributienetwerk voor warmte: “[De implementatie van centrale opslagsystemen] is erg afhankelijk van het aanwezig zijn van een distributienetwerk.” - Ontwikkelaar 2 Voor TCM systemen wordt gekeken naar het combineren van de functionaliteit van warmtevoorziening, opslag en koelingsvoorziening. Doordat meerdere functionaliteiten onder te brengen zijn in één systeem is het mogelijk om een systeem met een hogere prijs aan te bieden. “Voordeel is dat je energie kunt opslaan en warmte en koeling kunt maken. Er zijn dus drie functies, dat stop je in één product waardoor de prijsverhouding goed is.” - Ontwikkelaar 2 “We kijken naar hoeveel het kost om je warmte en je koude te genereren. Datzelfde prijsniveau of een beetje hoger wordt aangehouden en dan wordt het hele systeem meegenomen. Alleen naar opslag geredeneerd kom je eigenlijk niet uit. Als je kijkt relatief naar een huidig systeem.” - Ontwikkelaar 5 Vrijwel alle respondenten zijn het erover eens dat er eerst enige jaren ontwikkeling nodig zijn op het gebied van materiaalonderzoek en systeemontwikkeling voordat er voorbeeldprojecten kunnen komen. In 2019 gaan verschillende partijen in Polen een demonstratieproject opzetten. Een daadwerkelijke marktintroductie zou dan daarna nog enkele jaren op zich laten wachten. Er wordt aangegeven dat kleinere subsystemen die maar een gedeelte van de warmtevraag afdekken, bijvoorbeeld alleen voor ruimteverwarming of alleen voor tapwater, een introductie van het systeem kunnen versnellen. “Dat is makkelijker om één van de twee [ruimteverwarming of warm tapwater] te doen. Als je dat niet doet pak je de knelpunten van twee toepassingen in één keer en dat is lastig.” - Ontwikkelaar 5
3.5 Barrières en interventies Het laatste thema dat behandelt is binnen de interviews gaat over de barrières die gezien worden voor toepassing van seizoensopslag en welke interventies gepleegd kunnen worden om deze barrières te verhelpen. 3.5.1
Barrières
De belangrijkste barrière voor het ontwikkelen van seizoensopslagsystemen op basis van TCM is het nog niet ver genoeg gevorderd zijn van onderzoek naar materialen en reactoren. Aangezien dit uitgebreid aan bod is gekomen onder het thema ontwikkeling, zal dit binnen het sub thema barrières niet opnieuw behandeld worden. Een andere belangrijke barrière die door de respondenten gezien wordt is dat een alternatief systeem voor verwarming op dit moment vele malen goedkoper is dan een systeem voor seizoensopslag:
21
“[Bedrijven] kijken naar de business case, wanneer gaat de klant het kopen? Als je nu kijkt naar een HRketel dan is er bijna geen systeem te bedenken die daar tegenop kan qua kostprijs.” - Ontwikkelaar 5 Doordat bijvoorbeeld het gasalternatief op dit moment goedkoper is, is het ook erg lastig om vraag te creëren in de markt. Een voorinvestering van meer dan €10.000 euro is lastig rond te krijgen als de investering in een gassysteem maar een fractie hiervan is: “Al halveer je de kosten [van een opslagsysteem], kijk, om je een indicatie te geven, een CV ketel + installatietechniek zal niet duurder zijn dan €3.000 tot €4.000.” - Ontwikkelaar 2 Een hieraan gerelateerde barrière die door de respondenten wordt gezien is dat veel projecten worden geanalyseerd door middel van de terugverdientijd. Veel marktpartijen en consumenten gaan uit van een terugverdientijd van enkele jaren voordat een project als ‘interessant’ wordt ervaren. Echter zijn projecten met seizoensopslag vanwege de hoge investeringskosten niet altijd binnen deze termijn terug te verdienen. Een respondent geeft hier een voorbeeld van bij het mogelijk implementeren van warmteopslag projecten bij grootverbruikers: “Maar het is wel een investering… de industrie is in heel veel opzichten traag, dat kost tijd om dat op de agenda van die bedrijven te krijgen. We hebben wel projecten gedaan met Tata Steel en Eneco, maar zodra het over de TVT gaat, in combinatie met PCM, dan is bij 7 jaar men niet geïnteresseerd.” - Onderzoek 5 Er wordt aangegeven dat het helemaal niet noodzakelijk is om in de woningmarkt ook met een dergelijke terugverdientijd te rekenen. Woningen worden immers gebouwd voor langere tijd en daarom zouden projecten voor seizoensopslag ook best een langere terugverdientijd mogen hebben: “Ook al heeft het geen financieel rendement op korte termijn. Aan de andere kant zeg ik ook wel: een woning bouw je voor 30 jaar, is het nou zo erg als je een TVT hebt die wat langer is?” - Adviseur 3 Er ontstaat door het gebruik van een korte terugverdientijd dan ook een vicieuze cirkel: waarbij partijen niet willen investeren omdat er geen vraag is, waar de vraag er niet is omdat er geen goede terugverdientijd te behalen is, maar deze terugverdientijd niet te reduceren is omdat er geen projecten worden geïnitieerd die tot kostenreductie kunnen leiden. “[Op de vraag wanneer meer marktpartijen in seizoensopslagsystemen gaan investeren:] Dan kom je weer hier [in de TVT berekeningen] terecht. Die willen alleen investeren als er genoeg markt is. En markt komt er als er voldoende vraag is. En vraag komt er als het interessant is voor partijen.” - Adviseur 3 Mede hierdoor zien bedrijven op dit moment nog geen markt ontstaan voor dit soort systemen. Door de onduidelijkheid rond het al dan niet ontstaan van een markt durven maar weinig marktpartijen in te stappen. Eén van de onderzoeksrespondenten werd dit duidelijk toen er gepoogd werd een consortium voor een Europees onderzoeksproject bijeen te krijgen: “Van 2012/2013 hebben we behoorlijk aantal bedrijven benaderd. Het was nog niet eenvoudig die bedrijven daarvoor te interesseren, omdat er nog geen duidelijk markt is. Je moet bedrijven ervan overtuigen dat die wel gaat komen.” - Onderzoek 6
22
Naast deze barrières wordt er door respondenten ook aangegeven dat de haalbaarheid van dit soort systemen sterk afhangt van de prijs van het opladen van de warmte. Deze warmte dient zeer goedkoop of zelf gratis te zijn, zo geven verschillende respondenten aan: “Die warmte, die moet geen prijs hebben. Als je die warmte moet betalen en daar komen de kosten bovenop van het systeem en het verlies, dan wordt het erg lastig.” - Adviseur 2 Indien seizoensopslag wordt gebruikt om woningen meer zelfvoorzienend te maken, zijn er ook investeringen nodig in energieproductiesystemen nodig. Deze kosten van deze systemen zouden dan nog bovenop de prijs van het opslagsysteem komen, wat de business case van het concept lastiger rond te krijgen is. Wanneer de energie die gebruikt wordt om het systeem op te laden ook doorverkocht had kunnen worden aan andere gebruikers, is er dus geen sprake van ‘gratis’ opladen van het systeem. Het meest genoemde voorbeeld hiervan is de salderingsregeling. De terug geleverde elektriciteit in de zomer is hetzelfde waard als de prijs waarvoor het later weer van het net wordt afgehaald. Onder zulke regelingen zal er dan ook geen enkele mogelijkheid zijn om seizoensopslagsystemen rendabel te krijgen. De verwachting van verschillende respondenten is echter dat er op termijn, door steeds grotere intrede van duurzame energie, langere moment met overschotten zullen ontstaan, waardoor de mogelijkheid bestaat dat energie een zeer lage prijs krijgt. In dat geval kan het opladen van het systemen tegen zeer beperkte kosten gebeuren. In dat geval zou er wel een haalbare implementatie van systemen voor seizoensopslag moeten kunnen komen: “Ik vraag me af of het [toepassen van lange termijn opslagsystemen] nu uitkomt. Maar je ziet gewoon aankomen dat duurzame energie over is, dus binnen nu en niet al te lang is het een haalbare kaart.” - Adviseur 2 Verschillende respondenten verwijzen naar het feit dat er op dit moment nog geen noodzaak gezien wordt voor opslag. Er is voor huishoudens in de huidige tariefstructuur van zowel elektriciteit als gas geen onderscheid op het moment van gebruik. Daarnaast hoeft er bij verschillende vormen van regelgeving van normering (waaronder salderingsregeling en EPC berekening) geen rekening gehouden te worden met het tijdstip van productie ten opzichte van het tijdstip van gebruik. Dit heeft een negatief effect op verdere ontwikkeling van seizoensopslag, omdat één van de sterke kanten van seizoensopslag juist het zorgen voor een betere balancering van productie en gebruik is. Een andere barrière wordt gevonden in de financiering van projecten met betrekking tot seizoensopslag. Ook hier speelt het probleem dat er onduidelijkheid is over de markt voor dit soort systemen. Daarnaast zijn er nog weinig praktijk resultaten bekend van zowel voelbare warmte als van TCM systemen. Daarom willen particuliere financieringsinstellingen hier niet zo snel in meewerken. Maar ook financiering vanuit de overheid is soms lastig te verkrijgen. Bijvoorbeeld bij fundamenteel onderzoek naar materialen voor TCM: “Het val niet altijd mee projecten op onderzoek van materialen gehonoreerd te krijgen.” - Onderzoek 5 Voor het uitvoeren van projecten is naast private financiering ook publieke financiering te verkrijgen in de vorm van verschillende fondsen die leningen verstrekken. Eén van de respondenten gaf aan dat er bij dit soort publieke fondsen echter een erg hoog rentepercentage wordt gevraagd, om niet te concurreren met de markt, waardoor dit soort fondsen vrijwel onbruikbaar zijn voor projecten met seizoensopslag: “Er zijn provinciale fondsen die zeggen: o wat leuk, wij doen mee. Je moet bij ons geld komen lenen. Die rente is dan 10%. Dat kost dan over die periode meer dan de hele investering. Dat is krankzinnig duur. Hoe kun je dat nou doen, jullie zijn een duurzaamheidsfonds? Ja, zeggen ze dan, we mogen niet concurreren met de markt. We moeten daarboven gaan zitten. Dus dat gaat niet werken.” 23
- Ontwikkelaar 1 3.5.2
Interventies
Niet voor elke barrière konden de respondenten eenvoudig aangeven hoe deze te verhelpen waren. Wel werden er verschillende mogelijke interventies genoemd voor het versnellen van de ontwikkeling en implementatie van seizoenopslag. Zo is één van de mogelijkheden het duurder maken van alternatieven. Op dit moment is bijvoorbeeld gas nog erg goedkoop. Het duurder maken van alternatieven op basis van fossiele brandstoffen of die nog een grote disbalans creëren zou de ontwikkeling van seizoensopslag helpen. Echter geven enkele respondenten ook aan dat dit geen ideale route is: “Je kunt ook zeggen dat als je het [meer zelfvoorzienend zijn] niet doet dat je boetes moet betalen of dat je meer betaalt voor je gas. Dat is niet de route die ik in eerste instantie zou aanraden.” - Ontwikkelaar 4 Naast het duurder maken van alternatieven die niet voor meer zelfvoorzienende woningen zorgen, wordt er ook veel aangegeven dat er behoefte is aan een duidelijke visie van de overheid op het energiesysteem van de toekomst. Er wordt gevraagd om een duidelijk beeld qua opwekkingssystemen en infrastructuur, zodat ontwikkelaars en andere partijen weten welke aan welke verwachtingen voldoen moet worden. “Het tekort in NL is een gebrekkige visie op de infrastructuur van energie zou moeten zijn in 2030 of 2050. Er wordt nog niet gesproken hoe het eruit ziet als het aardgas op is of we dat niet meer kunnen krijgen.” - Adviseur 1 Specifiek wordt daarbij de rol van opslag binnen het energiesysteem van de toekomst genoemd. Dit is op dit moment nog onduidelijk, maar wanneer dit helder neergezet wordt door de overheid zal dit de ontwikkeling van seizoensopslag stimuleren: “Het helpt heel erg als de overheid een eindbeeld geeft van hoe het energiesysteem er ongeveer uit gaat zien en wat daar de rol van opslag in is.” - Onderzoek 1 Daarbij wordt aangegeven dat bij een duidelijke visie het voor marktpartijen ook interessanter is om dit soort concepten te ontwikkelen en erin te investeren. Er wordt immers met een duidelijke visie op opslag een toekomstige markt gecreëerd. Waar ook specifiek naar wordt verwezen is duidelijkheid omtrent de visie voor isolatie van woningen. De systemen op basis van TCM lijken alleen implementeerbaar bij huizen die zeer goed geïsoleerd zijn. De warmtevraag dient zeer laag te zijn om te zorgen dat het volume van het systeem beperkt blijft. De systemen op basis van voelbare warmte hebben echter baat bij een wat hogere warmtevraag, omdat ook kosten gemaakt moeten worden voor warmtenetten, welke niet betaalt kunnen worden wanneer er slechts hele beperkte warmtevraag is bij woningen: “Wat wel zo is […] is dat die warmtevraag zo ontzettend laag is bij die nieuwbouwhuizen, daar kan je nog niet eens een warmtenet voor aanleggen.” - Adviseur 2 Naast visieontwikkeling geven meerdere respondenten aan dat er ook een noodzaak is voor financiering vanuit de overheid. Bij TCM systemen zal deze financiering initieel nog gericht moeten zijn op verdere ontwikkeling van materialen en reactoren. Voor een toekomstige ontwikkeling van TCM systemen is hiervoor onderzoeksgeld noodzakelijk: “Ik kan niet voorzien hoe snel het met de mineralen ontwikkeling gaat. Dat is een beetje en kip en het ei kwestie. Er zal een stimuleringsprogramma moeten komen om er een eerste slag aan te geven.” 24
- Adviseur 1 Daarnaast zal er financiering nodig zijn voor het opzetten van eerste proefprojecten rond deze techniek. Door dergelijke projecten op te zetten zal er meer aandacht voor deze systemen komen en meer kennis en ervaring opgedaan worden. Dit kan zorgen voor het verbeteren van het systeem en op termijn voor het verlagen van de kosten van dergelijke systemen. De volgende stap zou zijn het stimuleren van de eerste bedrijfsinitiatieven voor het verder ontwikkelen en toepassen van seizoensopslagsystemen: “Het financieren van innovatieve projecten op dat gebied. Misschien ook wel het financieren van bedrijfsinitiatieven op dat gebied.” - Onderzoek 5 Naast directe financiering kan ook door middel van regelgeving een stimulans gegeven worden voor de ontwikkeling van seizoensopslag. Enkele respondenten geven aan dat de huidige salderingsregeling bijvoorbeeld een remmende werking heeft op de ontwikkeling van systemen voor seizoensopslag, omdat door deze regeling het elektriciteitsnet gebruikt mag worden als opslagmedium. Onder de huidige invulling van deze regeling zal seizoensopslag van warmte dan ook lastig van de grond komen: “Zolang als die salderingsregeling het mogelijk maakt om in de zomer te produceren en dat in de winter te gebruiken zonder meerkosten, zal het lastig zijn om op seizoen basis warmteopslag economisch te maken verwacht ik.” - Onderzoek 3 Ook andere vormen van regelgeving kan zorgen voor een stimulans voor seizoensopslag. Zo wordt de EPCnorm genoemd als drijvende kracht om huizen zuiniger te maken en meer energie zelf te laten produceren. Wanneer deze regelgeving meer aangescherpt zal worden, zal er meer gekeken worden naar alternatieven die niet zozeer economisch interessant zijn, maar noodzakelijk om aan dergelijke regelgeving te voldoen: “Je hebt met overheidsbeleid te maken, met de EPC norm, als de normen steeds meer worden aangescherpt moet je steeds meer uit de kast halen om daar toch aan te voldoen. Het zou dus kunnen dat je systemen gaat toepassen die zichzelf niet puur economisch terugverdienen, maar die je gebruikt om die EPC te halen.” - Onderzoek 3 Enkele respondenten verwachten dat deze aanscherping van regelgeving er op termijn gaat komen. Er wordt beargumenteerd dat onder de huidige regelgeving er nog geen plaats is voor toepassing van seizoensopslag, maar bij te verwachtte aanpassing er zeker een omgeving gecreëerd zal worden waarin het toepassing van seizoensopslag interessant gaat worden: “Regelgeving wordt steeds aangescherpt, de doelstellingen richting 2020 en 2030 is afgesproken om de doelstellingen net wat hoger te leggen. Heel goed natuurlijk, maar dat betekent dat de feed in tarieven lager worden, saldering zal afgeschaft worden, eigen gebruik wordt belangrijker en dan heb je opslag gewoon nodig. De businesscase gaat dan toch verschuiven.” - Ontwikkelaar 5 Naast regelgeving kan er ook een grote stimulans voor seizoensopslag gecreëerd worden door af te wijken van de huidige tariefstructuur voor energie. Op dit moment is de prijs die particulieren betalen voor hun energie onafhankelijk van het tijdstip van gebruik. Hierdoor is er geen noodzaak om het energiegebruik in de zomer (bij veel aanbod van groene energie) te verhogen en in de winter (bij weinig aanbod van groene energie) te verlagen. Daarom is er ook geen impuls voor het toepassen van seizoensopslag. Variabele energieprijzen zouden daarom kunnen helpen met het versnellen van de toepassing van seizoenopslag.
25
“De tariefstructuur in NL is in beton gegoten. Er is dagstroom en er is nachtstroom, maar er is helemaal geen mogelijkheid om prijsdifferentiatie te hebben afhankelijk van de aanbod of de vraag is van elektriciteit en warmte. Als je een tariefstructuur hebt waar de prijs afhankelijk is van het aanbod, dan stimuleer je die technieken die vraag en aanbod matchen.” - Adviseur 1 Er wordt wel aangegeven dat het van belang is dat deze variabele energieprijzen op termijn redelijk grote verschillen moeten geven in de prijs voor energie op momenten met veel aanbod en weinig vraag en momenten met veel vraag en weinig aanbod. Met variabele prijzen die slechts enkele centen per kWh of per kubieke meter gas verschillen, zal er maar een zeer beperkte impuls komen voor seizoensopslag. Een andere veel genoemde interventie is het bevorderen van kennisdeling tussen verschillende partijen die bezig zijn met seizoensopslag. Enkele respondenten zijn van mening dat er op dit moment teveel individueel ontwikkeld wordt en dat de toepassing van seizoensopslag versneld kan worden door meer kennisdeling en samenwerkingsverbanden: “Wat je nodig hebt is een integrale aanpak. Die kennis zit in silo's en niemand biedt die integrale aanpak aan.” - Ontwikkelaar 2 Verschillende ontwikkelaars en onderzoekers zouden makkelijker en vaker met elkaar in contact moeten komen, bijvoorbeeld door het organiseren van symposia of congressen. Hierdoor zou er meer kennisdeling optreden en daardoor het ontwikkelen en toepassen van seizoensopslag versneld worden: “Het zou mooi zijn om een platform te creëren, dat is natuurlijk wel de zoveelste, of een symposium op dat punt of een congres. Laat partijen maar eens wat voorbereiden. Het mag wel een boost krijgen wat mij betreft. Op zo een meeting kan je mensen met elkaar verbinden.” - Onderzoek 2 Niet alle respondenten zien een noodzaak om barrières te verhelpen voordat er seizoensopslag toegepast kan gaan worden. De ontwikkelaars die bezig zijn met voelbare warmte opslag zijn positief gestemd over het huidige ontwikkelklimaat en verwachten ook zonder interventies hun toepassingen in de markt te kunnen brengen: “Nee, wat mij betreft staan alle seinen op groen om los te komen van die fossiele brandstoffen.” - Ontwikkelaar 2
26
4 Conclusies Dit onderzoek heeft zicht gericht op het analyseren van de huidige ontwikkelingen en verwachtingen voor de toekomst van systemen voor seizoenopslag van warmte. Er zijn drie type systemen onderzocht: systemen op basis van voelbare warmte, systemen op basis van latente warmte (PCM) en systemen op basis van thermochemie (TCM). De resultaten zijn onderverdeeld onder de volgende thema’s: systeemconfiguratie, kosten, ontwikkeling, markt en barrières en interventies. Systeemconfiguratie Er worden in Denenmarken en Duitsland op dit moment al systemen toegepast voor (gedeeltelijke) seizoensopslag in de vorm van grote watertanks of vijvers. Ook in Nederland zijn er ontwikkelingen gaande om grote vaten in te graven in de grond of kleinere vaten tussen huizen in te plaatsen. Andere methoden om seizoensopslag in voelbare warmte te realiseren zijn opslag in de diepe bodem op midden (40-50 °C) of hoge (70-80 °C) temperatuur. PCM systemen worden op dit moment niet gezien als interessant voor seizoensopslag en zijn daarom niet verder meegenomen in dit onderzoek. TCM systemen bevinden zich nog in een vroeg ontwikkelstadium, waarbij het nog enige jaren zal duren voordat deze systemen toepasbaar zouden kunnen zijn in woningen. Kosten De kosten van systemen op basis van voelbare warmte zit voornamelijk bij systemen met vaten of tanks voornamelijk in de productie van het vat en de isolatielaag. Daarnaast zijn er bij systemen waar een groot aantal huizen aangesloten is hoge investeringen nodig om een warmtenet aan te leggen. Kostenreducties zouden te behalen moeten zijn in leereffecten en het opschalen van de productie. De kostprijs van TCM systemen is op dit moment nog lastig in te schatten, maar lijken enige tienduizenden euro’s te zijn. Dit zou door meer onderzoek naar materiaal en systeem terug te brengen moeten zijn naar tussen de €10.000 en €15.000. Hierbij is het van belang dat een goede manier wordt gevonden om een stabiel materiaal met hoge energiedichtheid op een goedkope manier te produceren. De respondenten geven echter aan dat de kostprijs op dit moment giswerk is. In principe zouden de grondstoffen voor een dergelijk systeem niet moeten zorgen voor dergelijke hoge kosten. Vooral het opslagmateriaal zou zeer goedkoop moeten kunnen worden. Bij verregaande technologische ontwikkelingen zou de systeemprijs daarom nog lager moeten kunnen worden dan de experts op dit moment verwachten. Ontwikkeling Ontwikkelaars van voelbare warmte systemen in vaten verwachten op korte termijn de eerste systemen te implementeren. Op dit moment gebeurt er niet veel met lange termijn opslag in de diep bodem, maar dit zou wel interessant kunnen worden in de toekomst. Voor systemen met een centrale warmteopslag is het belangrijk dat warmtenetten worden uitgelegd voor het transporteren van de warmte naar de individuele woningen. De TCM systemen hebben op dit moment voornamelijk baat bij materiaal en systeemontwikkeling. Vooral problemen rond stabiliteit en corrosiviteit dienen nog opgelost te worden. Er is meer gefocust onderzoek nodig naar dit soort systemen voordat er over marktintroductie nagedacht kan gaan worden. Markt Verschillende systemen zijn toepasbaar voor verschillende soorten type woningen en wijken. Grote centrale tanks voor voelbare warmte zullen toepasbaar zijn bij wijken waar een dergelijk centraal systeem te plaatsen is en waarbij binnen de woningen niet veel ruimte aanwezig is. TCM systemen zullen waarschijnlijk een aanzienlijke ruimte innemen en daarom beter toepasbaar zijn bij woningen waar deze ruimte beschikbaar is op bijvoorbeeld een zolder of in de tuin. Voor alle systemen is het van belang om meerdere functionaliteiten te combineren, omdat opslag alleen financieel niet goed uit kan. Hierbij worden onder andere genoemd: verwarming, koeling en netbalancering.
27
Barrières en interventies De belangrijkste barrières die worden geïdentificeerd door respondenten zijn te goedkope alternatieven zonder opslag, te veel focus op een lage terugverdientijd, het afwezig zijn van een (financieel) belang voor buffersystemen en te weinig stimulans voor onderzoek en ontwikkeling van seizoensopslagsystemen. Daarnaast zijn verschillende interventies aangedragen om de toepassing van systemen voor seizoensopslag te versnellen. Naast het duurder maken van alternatieven zoals gas, is er ook een duidelijke vraag voor een visie van de overheid op de toekomst van het energiesysteem in de gebouwde omgeving. Meer financiering voor onderzoek, ontwikkeling en eerste projecten kunnen ook helpen. Ook met het aanpassen of strenger maken van regelgeving, zoals de salderingsregelgeving en de EPC-normering, kan een stimulans gegeven worden aan het ontwikkelen van seizoensopslag. Ten slotte worden ook nog het instellen van variabele energieprijzen en het bevorderen van kennisdeling genoemd als nuttige interventies.
28
