Een warme start. Quickscan warmteopwekking uit asfalt startbaan Soesterberg voor de nieuwbouw van 1000 woningen in Soesterberg

Een warme start Quickscan warmteopwekking uit asfalt startbaan Soesterberg voor de nieuwbouw van 1000 woningen in Soesterberg 15 juli 2015

Auteur: Ir. C.L.J. Bense P Amerfoortsestraat 9A / 3769 BR / Soesterberg M [email protected] T 06-41750550 Onder auspiciën van het Ondernemers Netwerk Soesterberg (ONS) Drs. R. Tuizenga (voorzitter) M [email protected]

SolarRunway

pagina 1

Inhoudsopgave

Samenvatting…………………………………………………………………………………… 3 Uniek Gebied…………………………………………………………………………………… 3 Grote kansen om duurzaam te ontwikkelen………………………………………………..

3

Ons model met behoud van natuurwaarden……………………………………………....

3

Planologie………………………………………………………………………………………

4

Natuurwaarden………………………………………………………………………………..

5

Randvoorwaarden…………………………………………………………………………….

5

Kosten………………………………………………………………………………………….

7

Verdienmodel………………………………………………………………………………….

7

Haalbaarheidsonderzoek…………………………………………………………………….

8

Referenties……………………………………………………………………………………..

9

SolarRunway

pagina 2

Samenvatting In dit rapport onderzoeken wij de mogelijkheid om het asfalt van de startbaan van voormalig vliegveld Soesterberg te gebruiken als collector voor warmte. WKO en een warmtenet kunnen deze warmte gedurende het hele jaar ter beschikking stellen van de te bouwen 1000 nieuwe huishoudens in Soesterberg. Er is voldoende capaciteit om daarnaast de gehele woningvoorraad in Soesterberg en een deel van Zeist en Soest te voorzien van warmte. Uit deze quickscan blijkt dat de investering voor collector, WKO en warmtenet circa €4500 per woning bedraagt (evenveel als 12 PV cellen). Dit levert bovendien een CO2 reductie op van 50% uitgaande van het opwekken en salderen van stroom uit PV cellen op de woning met stroom uit het net. Met toepassing in de woning van een geschikt accupakket (de nieuwe Tesla accu met een capaciteit van 10kWh) en aanvulling in de winter met lokale windenergie is zelfs verwarming mogelijk zonder gebruik van netstroom – dat maakt 100% CO2 reductie mogelijk. Uniek gebied In 2008 werd de voormalige vliegbasis Soesterberg gesloten. Een deel van het gebied huisvest het Museumkwartier met het Nationaal Militair Museum. Het resterende deel is herbestemd tot natuurgebied met een hoge cultuurhistorische waarde, op een klein stuk na dat in gebruik blijft bij Defensie. Het gebruik als militair vliegveld sedert 1913 en de afsluiting sinds 1956 in verband met het gebruik als NAVO-basis hebben gezorgd voor unieke natuurwaarden. Daarnaast vormt het een uitzonderlijk stuk cultuurhistorisch erfgoed, dat de herinnering levend houdt aan 100 jaar luchtvaart en 40 jaar koude oorlog.

Er liggen nog twee landingsbanen, de grootste meet 3200m bij 48m zwart asfalt – 153.600 m2. Toekomstig gebruik van deze lange baan voor luchtvaartdoeleinden is uitgesloten door planologische besluitvorming. Dit asfalt absorbeert 1,3 GJ aan energie per m2 per jaar – een moderne woning verbruikt circa 30-35 GJ per jaar. Dat wil zeggen dat in energietermen gesproken 25m2 asfalt volstaat voor de warmtevoorziening van 1 woning. De gehele baan kan 6000 woningen voorzien. Grote kansen om duurzaam te ontwikkelen Al vanaf het begin van het herbestemmingproces zijn de grote kansen onderkend om de locatie van de voormalige vliegbasis Soesterberg en het omliggende gebied duurzaam en gebiedsgericht te herontwikkelen. Er is in de loop van 2010 en 2011 een aantal rapporten opgesteld om de mogelijkheden en haalbaarheden op voorhand te verkennen. Warmteopwekking door asfalt werd hierin weliswaar genoemd maar niet verder uitgewerkt. Ons model met behoud van natuurwaarden Nader onderzoek naar deze vorm van warmteopwekking en een meer gedetailleerde beschouwing van de techniek aan de afnemerszijde van warmte, in het bijzonder de toepassing en het rendement

SolarRunway

pagina 3

van warmtepompen, hebben ons ertoe gebracht deze vorm van energieopwekking serieus te nemen. Wanneer tevens CO2 reductie serieus genomen wordt dan levert ons voorstel de grootste reductie tegen de laagste prijs. Ons model voorziet in een dun laagje asfalt, met daarin waterslangen, dat op de baan wordt aangebracht om de warmte te verzamelen.Het aanzicht van de runway wijzigt hierdoor niet en de natuurwaarden worden niet aangetast. De warmte wordt via een warmtewisselaar middels WKO in de ondergrond opgeslagen en naar behoefte weer onttrokken. De energie wordt vervolgens via een warmtenet (20-25 graden) gedistribueerd naar de afnemers. Opwaardering naar de benodigde 35 graden voor laagtemperatuurverwarming in een woning vindt plaats met een water-warmtepomp. De opwekking van warmte door het asfalt van de baan veroorzaakt geen CO2 emissie en levert voldoende warmte voor het voeden van maximaal 6000 huishoudens. Het maximum bereik van het warmtenet bedraagt 5 kilometer (**). Planologie Een aantal redenen om deze vorm van energieopwekking serieus te nemen is te vinden in het rapport ‘Advies duurzame gebiedsontwikkeling voormalige vliegbasis Soesterberg’ dat in juni 2011 is opgesteld in opdracht van de provincie Utrecht, de gemeente Soest en de gemeente Zeist. Één van de conclusies in dat rapport is dat de toepassing van WKO een optimale duurzaamheidswinst mogelijk maakt voor zoveel mogelijk gebruikers. Daar sluiten we ons bij aan. Er wordt echter ook geadviseerd om voor de opwekking van de benodigde warmte ten behoeve van de bouw van energiezuinige woningen in eerste instantie te kijken naar houtketels, biogas WKK’s en vergisting – te plaatsen op het bedrijventerrein Soesterberg Noord in verband met de schadelijke uitstoot en overlast voor woningen. Deze conclusie is om drie redenen volledig achterhaald: •

•

•

Ten eerste omdat deze alternatieven voor warmteopwekking zonder uitzondering ongeschikt zijn voor toepassing in kleine industriegebieden en zeker in woonwijken. Hout verstoken geeft rookgas emissies die niet wenselijk zijn in de gebouwde omgeving en kleine industriegebieden. Hout verstoken of vergisten vereist een installatie met bedieningspersoneel en is daarom niet geschikt voor kleinschalige projecten, bovendien is er een rookgasreiniging nodig die alleen op industriële schaal mogelijk is. Het gebruik van houtpallets is bepaald niet duurzaam. Een warmtekrachtkoppeling hoort thuis bij industrieën die gelijktijdig warmte en elektriciteit nodig hebben. Vergisting kan met succes worden toegepast waar een mestoverschot is – er is in de wijde omtrek geen mest - en vraagt nog steeds ondersteuning van subsidies. Ten tweede omdat er inmiddels voor is gekozen om de locatie Soesterberg Noord te herontwikkelen tot woonwijk. Plaatsing van dit soort installaties in Soesterberg Noord maakt de herontwikkeling tot woonwijk op voorhand onmogelijk vanwege de uitstoot en de ontstane hindercirkel. Op dit moment worden er door de gemeente Soest en de provincie miljoenen besteed aan de uitplaatsing van bedrijven in het kader van deze herontwikkeling. Een absolute No Go. Ten derde omdat het verbranden van materiaal voor warmteopwekking zowel overlast als CO2 genereert. Wanneer CO2 reductie het doel is, is het antwoord duidelijk: No Go.

Ons model levert een schone oplossing als warmtebron voor moderne energiezuinige woningen – niet alleen voor de locatie vliegbasis, maar ook voor de geplande nieuwbouw van 600 woningen in het dorp Soesterberg. Zonder overlast, zonder CO2 emissie en zonder aantasting van het uitzicht. Gezien de mogelijk grote schaal van het project kan dit bijdragen aan een substantiële reductie van de CO2 uitstoot van de gehele regio.

SolarRunway

pagina 4

Natuurwaarden Wij hechten zeer aan de onbelemmerde aanblik van het groen en aan het behoud van de cultuurhistorische waarden op de basis. Daarin staan we niet alleen. Ons voorstel voor warmtewinning past hier naadloos in. De collector is niet zichtbaar aanwezig, want de baan is de collector. Het gebruik van de baan als warmtecollector vormt een strategisch element in de energievoorziening en dat betekent dat hier de komende 30 jaar niets substantieels aan veranderd mag worden – een garantie voor een onbelemmerd zicht op het groen. Er loopt een afgedekte betonnen leidinggoot langs de volledige baan – deze is waarschijnlijk zonder aanpassingen geschikt voor het voeren van de verzamelleidingen. De warmteopslag vindt plaats op een diepte van circa 200m en heeft naar verwachting geen impact op flora of fauna.

Randvoorwaarden Er zijn vijf kernaspecten die een rol spelen bij de haalbaarheid van deze vorm van energieopwekking: de opwekking, de opslag, de distributie en de afname - naast de kosten. Over enkele van deze aspecten kunnen op voorhand uitspraken gedaan worden. De opwekking is eerder beschreven en de haalbaarheid, getallen en prijzen zijn geformuleerd in samenspraak met een ervaren leverancier van asfaltcollector systemen (*). Het bezit van de baan is op het moment van schrijven onduidelijk. De provincie overweegt het afstoten/overdragen van het bezit. De nieuwe eigenaar dient akkoord te gaan met duurzaam hergebruik. De opslag vindt plaats middels WKO, een beproefde techniek waarvan de kosten in grote lijnen bekend zijn. Opslag op deze locatie moet zonder meer mogelijk zijn.

Vliegbasis

De locatie valt buiten de 50 jaarszone van nabij gelegen waterwingebieden waar het toepassen van open en gesloten WKO-systemen moeilijk of niet toegestaan is. Deze zones staan in de kaart hierboven. Open systemen moeten een vergunning krijgen voor het onttrekken van water, binnen de waterwet en de provinciale waterverordening. De provincie is hierin het bevoegde gezag. De procedure voor deze vergunning bedraagt nu 7,5 maand. De keuze voor het type systeem zal in een gedetailleerd haalbaarheidsonderzoek bepaald kunnen worden. Hierin worden aspecten als thermische balans in de ondergrond en verontreinigingen meegenomen. Het kantorencomplex van

SolarRunway

pagina 5

defensie in Camp New Amsterdam beschikt over een eigen WKO systeem. Wederzijdse beïnvloeding dient voorkomen te worden. Distributie vindt plaats in de vorm van een warmtenet met een temperatuur van 20-25 graden. De afnemer neemt warmte af middels een warmtepomp, waarbij met een flowmeter op eenvoudige wijze de hoeveelheid doorgestroomd water gemeten wordt. Zo is de afgenomen hoeveelheid warmte vast te stellen. Er zijn voor de aanleg van een waterleidingnet op deze locatie en in Soesterberg geen belemmeringen bekend. Zonder afname geen businesscase. Het beschikken over voldoende afnemers is cruciaal voor de financiële haalbaarheid. Dit project vindt zijn oorsprong in de plannen voor de herontwikkeling van Soesterberg na de sluiting van het militaire vliegveld. Naast plannen voor nieuwbouw op het terrein van de basis is namelijk ook met de herontwikkeling van Soesterberg gestart, met nieuwbouw van circa 1000 nieuwe woningen. Het benutten van 150.000m2 niet gebruikt asfalt voor warmteopwekking ten behoeve van deze nieuwbouw ligt voor de hand. Naast de geplande 350 woningen op het gebied van de vliegbasis grenzend aan Soesterberg, worden er in het dorp Soesterberg 2 compleet nieuwe

woonwijken ontwikkeld met in totaal 425 woningen, de woonwijken Oude Tempel en Apollo Noord. Daarnaast wordt de dorpskern herontwikkeld met circa 95 woningen en vindt er herontwikkeling plaats van het bedrijventerrein Soesterberg Noord, grenzend aan de bouwlocatie op de vliegbasis. Deze locatie is goed voor minmaal 100 nieuwe woningen. Bij elkaar zijn dit een kleine 1000 nieuwe huishoudens, die gefaseerd opgeleverd worden. Het project SolarRunway kan synchroon gefaseerd uitgevoerd worden met de oplevering van de nieuwe woningprojecten.

SolarRunway

pagina 6

Kosten Voor een globale kostenberekening gaan we voor het gemak uit van een eerste contingent van 400 woningen, om realistische bedragen te verkrijgen en de kosten per woning te kunnen kwantificeren. Voor deze 400 woningen dient een areaal van 10.000m2 aan collector aangelegd (dat is 200m runway) en een WKO bron met een capaciteit van 2,4MW geïnstalleerd te worden. Een eerste indruk van haalbaarheid ontstaat door de kosten per kWh (voor collector plus WKO) te berekenen. Hiervoor gaan we uit van een minimale levensduur van het systeem van 30 jaar. In deze tijd produceert het systeem 30(jr) x 1,3 (GJ/j/m2) x 10.000(m2) = 390.000GJ oftewel 108.333 MWh. Deze opbrengst dient vermenigvuldigd te worden met een factor 0.8 voor verliezen bij grondopslag, dus het resultaat wordt 86.666 MWh. De kosten voor het produceren van deze energie bedragen bij benadering €1.500.000 (zie hieronder). Dat levert voor deze casus een globale kostprijs op van 1,7 eurocent per kWh. Ter vergelijking: voor aardgas betaalt een consument 7 eurocent per kWh. De collector bestaat uit een dun laagje asfalt bovenop de baan met daarin leidingen voor de opname van warmte. Dit is goedkoper dan infrezen. Aan de zijkant lopen verzamelleidingen naar de centrale warmtewisselaar. Voor 400 woningen is een oppervlak van 10.000m2 asfalt nodig, hierin is een beperkte redundantie verwerkt om ook in ‘magere’ jaren voldoende warmte te kunnen genereren. De kosten voor dit deel van de installatie bedragen €75/m2 all in (*), dus in totaal €750.000. Dat is per woning een bedrag van €1875. Voor de inrichting van een WKO installatie op deze locatie dient een bedrag van €300.000/MW gerekend te worden (**). Voor 400 woningen met een piekafname van 6 kW is er behoefte aan een bron van 2,4 MW, voor een totaalbedrag van €720.000. Dat is per woning een bedrag van €1800. De prijs van een leidingnet is niet op voorhand eenduidig vast te stellen en hangt mede af van de te overbruggen afstand en de samenstelling van het leidingpakket. Bedragen die circuleren zijn tussen de 500 en 1000 euro per strekkende meter. Wanneer wij beginnen met het bedienen van de woonwijk op de basis dan zal de lengte van de stamleiding circa 400m bedragen. De aanlegkosten bedragen dan tussen de €500 en €1000 euro per woning. •

Bij elkaar bedraagt de investering per woning voor het SolarRunway project circa €4425, dat is evenveel als de investering voor 12 PV cellen.

Het verdienmodel Voor moderne woningen zijn er twee mogelijkheden voor verwarming: het verbranden van aardgas of biomassa, of het gebruik van een warmtepomp. Het voorkomen van CO2 emissie is uitsluitend mogelijk met een warmtepomp. Een warmtepomp brengt warmte van een bron met een lage temperatuur naar een hoger temperatuurniveau. Voor de aandrijving is elektrische energie nodig. De effectiviteit is beter naarmate de brontemperatuur hoger is. Meestal wordt grondwater of de buitenlucht als warmtebron gebruikt. 0 Bodemwarmte is in Nederland ca 10 C. Het is dus duidelijk dat de aanwezigheid van een grote 0 zonnecollector (de startbaan) die warmte op een niveau van meer dan 20 C levert een aanzienlijk hoger energetisch rendement zal opleveren. Een warmtepomp die de omgevingslucht als warmtebron gebruikt is energetisch veel minder aantrekkelijk en kan dan ook eigenlijk alleen zinvol worden toegepast in combinatie met een HR ketel. De HR ketel dekt dan de warmtebehoefte bij temperaturen 0 beneden 7 C – met CO2 emissie. Het rendement van een warmtepomp gevoed met SolarRunway water van 20-25 graden is 3 maal hoger dan van een luchtwarmtepomp (COP van 5,5 versus 1,8)(**).

SolarRunway

pagina 7

Energienotanul-woningen worden gezien als referentie. Deze zijn nu voorzien van een luchtwarmtepomp en 24 PV-collectoren op het dak. De energienota van (bijna) 0 euro wordt bereikt doordat de PV-cellen elektrisch vermogen opwekken dat wordt teruggeleverd aan het net – tegen hetzelfde tarief als de consument betaalt, en door de subsidie op elektriciteit in de vorm van de heffingskorting. Over vijf jaar wordt de saldering van elektriciteit afgeschaft, zo heeft de overheid aangegeven. Bovendien wordt de heffingskorting ieder jaar lager. Een koper van dit type woning wordt over vijf jaar dus geconfronteerd met hoge kosten voor verwarming (zelfs substantieel hoger dan de kosten voor verwarming met aardgas). Dat zal de markt voor duurzame energie geen goed doen. Het businessmodel van deze woningen lijkt op dat van een woekerpolis. Bovendien ligt het rendement van de toegepaste lucht-warmtepomp op de helft van gasverwarming. Door de noodzaak tot backup met stroom vanuit het net in duistere en koude tijden is er aan netzijde sprake van CO2 emissie. Gezien het hogere stroomverbruik van luchtwarmtepompen in kou veroorzaakt dit een hogere CO2 emissie dan met gasverwarming. Ons model voorziet in voeding van de warmtepomp met water van 20-25 graden – constant. In de praktijk is gebleken dat het rendement van een dergelijke warmtepomp in koud weer uitkomt op minimaal 5,5. Dat is een factor 3 hoger dan lucht-warmtepompen die in de praktijk een rendement van 1,8 hebben (**). In een energienota-nul woning is met ons model dus ook maar behoefte aan een derde van het elektrische vermogen voor de warmtepomp. Het huidige aantal PV-cellen van 24 kan dan gehalveerd worden naar 12. Bovendien komt door het sterk verminderde stroomverbruik de toepassing van een geschikte accu (Tesla, 10KWh) binnen bereik voor stroomlevering ’s nachts en in de winter. Hiermee zou verwarming zonder netstroom mogelijk worden – hetgeen CO2 reductie en vermindering van de netbelasting oplevert. • • •

De kostenbesparing op de aanschaf van PV-cellen is even groot als de extra investering per woning voor aansluiting op het SolarRunway grid: geen extra kosten dus. De verwarmingskosten na beëindiging van de salderingssubsidie worden met de SolarRunway met een factor 3 verlaagd: positief saldo. De CO2 reductie neemt toe door verminderde netbelasting.

Een mogelijkheid die we serieus willen nemen is toepassing bij renovatie van oudere woningen in combinatie met een stevige duurzaamheids-upgrade. Voorwaarde is wel dat er vloer- en/of wandverwarming gerealiseerd kan worden (laagtemperatuurverwarming). Gezien de besparingsmogelijkheden op de hoge energierekening van dit type woningen ontstaat ruimte voor de financiering van een dergelijke operatie. Ter indicatie: de besparing alleen al is gemiddeld groter dan de complete energierekening van een moderne woning. In absolute bedragen valt hier mogelijk meer winst te behalen voor milieu en portemonnee dan bij nieuwbouw ondanks de hogere infrastructurele kosten. De vraag of een installatie met de startbaan als warmtecollector aantrekkelijk is, wordt naast de bereikte CO2 reductie bepaald door de vereiste investeringskosten. Energetisch is deze oplossing zonder twijfel superieur. Met een bedrag van €4500 euro per woning, vergelijkbaar met de kosten voor een set PV-cellen, lijkt het antwoord op deze vraag positief. Tijd voor de volgende stap: een gedetailleerd haalbaarheidsonderzoek en overlegmodel dat alle relevante factoren en partijen voor een succesvolle opzet in kaart brengt, kwantificeert en verenigt.

Haalbaarheidsonderzoek Voor een effectief businessplan is een haalbaarheidsonderzoek onontbeerlijk. Dit onderzoek zal de diverse aspecten van het project helder in beeld dienen te brengen:

SolarRunway

pagina 8

-

-

-

de technische aspecten van warmtewinning, opslag en distributie op deze locaties een inventarisatie van de afzetmarkt in aantallen, locaties, warmte- en koudebehoefte; dit betreft woningen, bedrijven en instellingen een opzet voor de fasering van installatie en levering een studie naar de financiële scenario’s voor verschillende zakelijke modellen het in kaart brengen van de te verkrijgen subsidiemogelijkheden, zoals: * CO2 reductiefonds * RVO tenderregelingen * provinciale cq gemeentelijke subsidies * Europese subsidies met als onderlegger het switch rapport * EIA gerechtigede bedrijfsmiddelen m.b.t. de installaties een advies van de meest rendabele oprichtingsvorm voor de aangesloten afnemers; hierbij komen inkomsten in relatie tot exploitatie, subsidiebeschikkingen en energieprijsverrekening onderling en naar derden aan de orde contractvorming tussen producerende en vragende afnemers

De haalbaarheid van het project wordt mede beïnvloed door enthousiasme in de politiek en in de markt voor echt groene energie en effectieve CO2 reductie. Korte termijn winstdenken zal ons inziens het tegenovergestelde bereiken: een toenemend wantrouwen tegen duurzame principes vanwege de afhankelijkheid van eindige subsidietrajecten. De levensduur van een woning is nog steeds 40 jaar. Wij zijn ervan overtuigd dat afnemers van warmte belang hebben bij een lange(re) termijnvisie wat betreft duurzaamheid en een gedegen en betrouwbare uitwerking zonder teleurstellingen. De feedback die wij ontvangen op ons initiatief geeft aan dat er een groep kopers in de markt is die deze vorm van energievoorziening graag willen en hun keuze voor woningkoop hierdoor laten beïnvloeden. Wij willen een haalbaarheidsonderzoek uitvoeren met een analyse van de meest passende bedrijfsvorm, inclusief een voorstel voor fasering van uitvoering en oplevering. Op basis hiervan worden investeerders en kopers van woningen cq ontwikkelaars benaderd voor participatie in het project. Daarnaast denken we aan een promotiecampagne voor de combinatie van de genoemde woonlocaties en het warmteconcept. Wij zijn overtuigd van de synergie in deze casus: zowel het project SolarRunway als de herontwikkeling van het dorp Soesterberg profiteren van een coherente aanpak. Een aantrekkelijke en duurzame woonlocatie trekt kopers, maakt realisering van de woonprojecten en goede voorzieningen mogelijk en schept de voorwaarden voor een aantrekkelijke herontwikkeling van de dorpskern. Haalbaarheidsonderzoek en werving begroten wij op €60.000.

Referenties Ooms Civiel (onderdeel van Strukton Civiel) specialist op het gebied van de aanleg en het gebruik van asfaltcollectoren, Avenhorn (*) KODI energiebesparende technieken, Heerhugowaard (**) Ir. B. van den Hoogen, voorzitter Stichting Emissiepreventie Koudetechniek, Baarn Rapport ‘Advies duurzame gebiedsontwikkeling voormalige vliegbasis Soesterberg’ Provincie Utrecht e

Rapport ‘Energievisie 1 fase vliegbasis Soesterberg’ provincie Utrecht Visienotitie ‘Samen op weg naar een mooier en ondernemender Soesterberg’ van Ondernemers Netwerk Soesterberg

SolarRunway

pagina 9