ENERGIEPOTENTIES GRONINGEN ENERGIEPOTENTIESTUDIE DE GROENE COMPAGNIE

ENERGIEPOTENTIES GRONINGEN ENERGIEPOTENTIESTUDIE DE GROENE COMPAGNIE Eindrapport, versie 4.6

Faculteit Bouwkunde, Sectie Climate Design

Energiepotenties Groningen Energiepotentiestudie De Groene Compagnie Eindrapport, versie 4.6, juni 2009 geschreven door: Ir. S. (Siebe) Broersma Prof.dr.ir. A.A.J.F. (Andy) van den Dobbelsteen B. (Bram) van der Grinten

TU Delft, Faculteit Bouwkunde, Sectie Climate Design Dipl. Ing. S. (Sven) Stremke M.A.

Wageningen Universiteit en Researchcentrum, sectie landscape Architecture in opdracht van: Provincie Groningen, afdeling Strategie en Omgevingsbeleid gefinancierd door: Provincie Groningen en gemeente Hoogezand-Sappemeer

2

Sectie Climate Design, Faculteit Bouwkunde

INHOUDSOPGAVE 01 01.01 01.02 01.03 02 02.01 02.02 02.03 03 03.01

03.02 03.03

03.04 04 04.01

04.02

04.03

04.04 04.05 05 05.01 05.02 05.03 06 06.01

06.02 06.03

06.04 07

Achtergrond Aanleiding Opbouw energiepotentie-rapporten De opgave Introductie van De Groene Compagnie Topografie Satellietbeelden Beelden van de locatie Basisinformatie Klimaat 03.01.01 Temperatuur 03.01.02 Zon 03.01.03 Wind 03.01.04 Neerslag De ondergrond Grondgebruik 03.03.01 Reliëf en waterhuishouding 03.03.02 Landschap, natuur en landbouw van De Groene Compagnie 03.03.03 Bebouwing en industrie 03.03.04 Infrastructuur Toekomstige energievraag Energiepotenties Elektriciteit 04.01.01 Elektriciteit van de zon 04.01.02 Elektriciteit uit wind 04.01.03 Elektriciteit uit water 04.01.04 Elektriciteit uit afval Energie uit biomassa 04.02.01 Biomassa-inventarisatie 04.02.02 Inzetmogelijkheden biomassa Warmte, koude en warmte/koudeopslag 04.03.01 Warmte van de zon 04.03.02 Warmte en koude uit de bodem en andere bronnen 04.03.03 Warmte- en koudevraag en -aanbod Brandstoffen Potentiestapel Workshop Input workshop Resultaten workshop Conclusies workshop Energieconcepten toepasbaar in De Groene Compagnie Toepasbare duurzame energietechnieken 06.01.01 Technische oplossingmogelijkheden 06.01.02 Pakketten van maatregelen energievoorziening Kenmerkinventarisatie plangebied Voorbeeldtoepassingen energievoorzieningen in De Groene Compagnie 06.03.01 Toelichting 06.03.02 Wijk I – solitaire autarkische woningen 06.03.03 Wijk II – collectieve energievoorziening op kippenmest 06.03.04 Wijk III – collectieve energievoorziening op lokale biomassa 06.03.05 Overige solitaire autarkische wijken 06.03.06 Overige gebieden 06.03.07 Plan van aanpak Aanbevelingen Referenties


04 04 04 05 06 06 06 09 11 11 11 11 12 12 12 13 14 15 15 16 17 19 19 19 20 21 21 22 22 24 26 26 27 29 31 31 33 33 36 37 39 39 39 41 42 44 44 46 46 47 50 50 50 51 52

3

01

ACHTERGROND

01.01 Aanleiding De gemeente Hoogezand-Sappemeer gaat samen met de Dienst Landelijk Gebied (DLG) en de provincie Groningen een ontwikkeltraject in waarbij de zuidzijde van Hoogezand-Sappemeer van een agrarisch landschap naar een recreatief woonlandschap getransformeerd zal worden. Uit de kwaliteitsambities die gaan gelden voor dit gebied, dat De Groene Compagnie genaamd is, blijkt dat de duurzame ontwikkeling een belangrijke rol speelt [Ontwikkelstrategie De Groene compagnie, 2008]. In de lijn van deze ambities en idealen heeft de Provincie Groningen de TU Delft gevraagd om voor De Groene Compagnie een energiepotentiestudie uit te voeren. Daarmee kan de definitieve ontwikkelstrategie van het gebied mede gestuurd worden door de (on)mogelijkheden voor specifieke energieopwekking of –afstemming binnen dit gebied.

01.02 Opbouw energiepotentie-rapporten De gehele energiepotentiestudie bestaat uit twee delen. Het eerste deel van dit onderzoek is een basisrapport. Het behandelt de algemene kennis en basisgegevens over onder andere klimaat, grondgebruik en ondergrond, die hier in algemene zin gelden voor de gehele provincie Groningen. Daarnaast bevat het algemene kennis over diverse energiebronnen en -technieken. Dit rapport vormt daarmee de grondslag voor energiepotentiestudies van deelgebieden. Dit rapport bevat het tweede deel van de energiepotentiestudie en is gericht op een specifiek deelgebied, De Groene Compagnie in Hoogezand-Sappemeer. In dit rapport wordt eerst dieper ingegaan op basisinformatie die nodig is voor het bepalen van energiepotenties. Vervolgens wordt, verdeeld naar energievorm, ingegaan op de potenties van de verschillende energiebronnen en beschikbare energietechnieken. Hiervan wordt in een potentiestapel schematisch het totaal van de verschillende potenties weergegeven. Hierna wordt in hoofdstuk 05 de workshop behandeld, die gehouden is om bij te dragen aan uiteindelijke mogelijke energieconcepten toepasbaar in de Groene Compagnie op basis van de energiepotenties en de planalternatieven uit de workshop. Deze planalternatieven worden vooraf besproken. Uiteindelijk wordt in hoofdstuk 06 met behulp van de energiepotenties, de locale geschiktheden en de output van de workshop, verschillende energieconcepten besproken die in De Groene Compagnie toepasbaar kunnen zijn met een voorstel in het gebied als voorbeeld. Achtereenvolgens komen in dit rapport de volgende hoofdstukken aan bod:

Hoofdstuk 1: De beschrijving van de opgave van De Groene Compagnie. Hoofdstuk 2: De introductie van het plangebied De Groene Compagnie en zijn omgeving. Hoofdstuk 3: De basiskennis van het gebied, die van belang is voor het bepalen van energiepotenties Hoofdstuk 4: De energiepotenties voor De Groene Compagnie. Hoofdstuk 5: De workshop ten behoeve van de planvorming. Hoofdstuk 6: Beschrijving van toepasbare energieconcepten aan de hand van de energiepotenties met planvoorstellen als voorbeeld.

Achter in dit rapport zijn de bronnen van dit onderzoek te vinden.

4


01.03 De opgave De gemeente Hoogezand-Sappemeer heeft zich samen met de Dienst Landelijk Gebied (DLG) en met de provincie Groningen ten doel gesteld om in de komende decennia, tot 2045, 3000 woningen te gaan realiseren in een plangebied ten zuiden van Hoogezand-Sappemeer. Dit plangebied, dat De groene Compagnie gedoopt is, telt ongeveer 700 hectare en bestaat nu nog uit akkers. Dit akkerlandschap zal naar een recreatief woonlandschap getransformeerd moeten gaan worden. Met slechts 4,3 woningen per hectare is er veel ruimte voor groen en water gepland. In dit pilotproject zal het gebied zich volgens een flexibele ontwikkelingsstrategie moeten gaan vormen, waarbij vooraf geen gedetailleerde eindkaart van het gebied bestaat. De beoogde eindresultaten en kwaliteitsambities worden wel duidelijk geformuleerd in een ontwikkelstrategie. Bij deze plannen speelt de duurzame ontwikkeling een belangrijke rol [Ontwikkelstrategie De groene compagnie, 2008], dit blijkt uit de milieuambities die voor De Groene Compagnie gelden [Duurzaamheidsprofielen Hoogezand-Sappemeer Zuidzijde, 2008]. In figuur 01 is het plangebied globaal te zien met de toekomstige landschappelijke basis voor De Groene Compagnie, de kaart vormt slechts een uitgangspunt met nog een grote vrijheid tot gedetailleerde invulling. De verdeling van groen en water geeft slechts globaal de richting voor het gebied aan. In de hinderzones en restrictiegebieden mag geen woningbouw plaatsvinden.

Figuur 01: Planvorming voor De Groene Compagnie


5

02

INTRODUCTIE VAN DE GROENE COMPAGNIE

02.01 Topografie Figuur 02 geeft in een plattegrond de topografie van de regio rondom Hoogezand-Sappemeer weer. In het zuidwesten ligt het Zuidlaardermeer, ten noorden van de stad ligt de A7 en ten zuidoosten van de stad liggen de oude veenkoloniën met het plangebied dat aan de stad grenst.

Figuur 02: Regio Hoogezand-Sappemeer, met vlak onder de stad het plangebied voor de Groene Compagnie omlijnd weergegeven

02.02 Satellietbeelden In figuur 03 is het plangebied van De Groene Compagnie omkaderd. Het plangebied bestaat op dit moment voor het overgrote deel uit agrarisch gebied met overal percelen van vergelijkbare grootte voor agrarische productie. De percelen worden doorsneden door een aantal bebouwingslinten. Het plangebied bestaat uit een oostelijk en een westelijk gebied. Aan de noordzijde van het gebied ligt de stadsrand van Hoogezand-Sappemeer, aan de oostzijde wordt het gebied begrensd door het Adriaan Tripbos, in het westen ligt het Zuidlaardermeer op minder dan 1000m van het plangebied en zuidelijk van het plangebied strekken de akkers zich verder uit. Tussen de beide gebieden in ligt een driehoekvormig gebied, welke het begin is van het beschermde dorpsgezicht van Kiel-Windeweer.

6


Figuur 03: Het plangebied van De Groene Compagnie [Google Earth] Ingezoomd op het westelijk deel van het plangebied (figuur 04) is te zien dat het gebied door akkers omgeven is met het bebouwingslint De Nieuwe Compagnie als grens aan de oostzijde. Aan dit lint bevinden zich alleen aan de oostkant, dus in het plangebied, enkele woningen en boerderijen en wat bedrijvigheid, waaronder de Noorder Eifarm.

Figuur 04: Westelijk deel van De Groene Compagnie [Google Earth] In het oostelijk deel (figuur 05) van het plangebied wordt het zuiden door akkers begrensd, het oosten door het Adriaan Tripbos en het noorden door de stadsrand van Hoogezand-Sappemeer. Hier omsluit het plangebied Nieuw Woelwijck, een groene wijk waar verstandelijk gehandicapten wonen. De westelijke rand van dit gebied wordt begrensd door de N385, de Kielster Achterweg, welke vanuit


7

Hoogezand-Sappemeer richting Veendam en Stadskanaal gaat. De bebouwingslinten Kalkwijk (west) en de Borger Compagnie (oost) doorsnijden dit oostelijk deel van noord naar zuid.

Figuur 05: oostelijk deel van De Groene Compagnie [Google Earth]

Figuur 06: Vogelvluchtblik van het plangebied van De Groene Compagnie vanuit het zuidoosten [Google Earth], met linksboven het Zuidlaardermeer en bovenin Hoogezand-Sappemeer en de A7. Figuur 06 geeft een vogelvluchtperspectief van het gebied, vanuit het zuidoosten. De bebouwingslinten die het plangebied doorsnijden zijn duidelijk zichtbaar en lopen tot aan HoogezandSappemeer in het noorden. In het westen van het gebied is het Zuidlaardermeer nog net zichtbaar.

8


02.03 Beelden van de locatie Om meer gevoel voor het plangebied te krijgen en om te voorkomen dat interessante componenten in het landschap die niet op het onderzoeksmateriaalmateriaal te vinden zijn, over het hoofd gezien worden, is de locatie bezocht. Direct valt de uitgestrektheid van het landschap op, met in de verte telkens een bebouwingslint te zien (figuur 07).

Figuur 07: Het uitgestrekte akkerlandschap van het plangebied vanaf de Borgercompagnie (links) en de Nieuwe Compagnie (rechts) Naast de bebouwingslinten die het plangebied doorsnijden ligt bij de Borger Compagnie nog een oude diep (vaart). Bij de Borger Compagnie en de Kalkweg zijn deze reeds gedempt.

Figuur 08: Bebouwingslinten de Nieuwe Compagnie (links) en de Borger Compagnie (rechts) Voor het grootste deel staan er langs de bebouwingslinten woningen en oude boerderijen, die niet allemaal meer in gebruik zijn, een enkele is in verval geraakt.


9

Figuur 09: De Kalkweg, met links een in verval geraakte boerderij en rechts een oude boerderij nog in gebruik. Toch zijn er wel enkele opvallende menselijke activiteiten in het plangebied te bekennen. In het westelijk plangebied bevindt zich aan de Nieuwe Compagnie een bedrijventerreintje met een composteerder (bij voormalig gebouw van De Toekomst) en een Eifarm.

Figuur 10: bedrijvigheid op de Nieuwe compagnie, een composteerder op bedrijventerrein De Toekomst en de Noorder Eifarm. Op het oostelijk deel van het plangebied bevindt zich een gasboorput (figuur 11, links), die na uitputting van het gasveld mogelijk een nieuwe duurzamere functie m.b.t. energie kan gaan vervullen. Op minder dan een kilometer van het oostelijk plangebied ligt de kartonfabriek van Eska Graphic Board. Hier worden dagelijks grote overschotten aan warmte aan de buitenlucht afgegeven.

Figuur 11: energiegerelateerde bouwwerken in en rondom De Groene Compagnie.

10


03

BASISINFORMATIE

De basis voor energiepotenties wordt gevormd door alle fysische parameters van het klimaat, de ondergrond en de omgeving ('het gereedschapskistje van de ontwerper', zoals prof.ir. Jón Kristinsson stelt). Al de basisgegevens in dit hoofdstuk, gelden voor De Groene Compagnie, met behulp van deze kennis kunnen in hoofdstuk 04 de energiepotenties bepaald worden.

03.01 Klimaat 03.01.01 Temperatuur Zoals uit het basisrapport blijkt, heeft de provincie Groningen een gemiddelde temperatuur van tussen de 8,9 en 9,2 graden Celsius. Het gebied van De Groene Compagnie heeft ook deze gemiddelde waarden. Tgem,jaar = 9,1°C Dat betekent dat, uitgaande van een gemiddeld gewenste omgevingstemperatuur binnenshuis van 21oC, er een tekort is en over het jaar gezien gemiddeld altijd warmte moet worden toegevoegd aan gebouwen. Dit gebeurt echter ook al door de zoninstraling en de warmteproductie van mensen en apparaten, waardoor de resterende vraag naar warmte kleiner is dan in eerste instantie het geval lijkt. Moderne kantoren hebben vaak zoveel interne warmteproductie en zijn zo goed geïsoleerd, dat deze het grootste deel van het jaar koeling behoeven. Bij deze moderne kantoren wordt gemiddeld al begonnen met koelen als de buitentemperatuur 12oC is. Tegelijkertijd hebben woningen nog altijd verwarming nodig tot de periode dat de temperatuur overdag buiten rond de 16oC ligt. Woningen met een geringe bouwmassa en dus een laag accumulerend vermogen zullen in de zomer eerder en meer koelbehoefte hebben. Koelen kost aanzienlijk meer energie dan verwarmen. Tussen kantoren en woningen zou in de overgangsseizoenen een redelijke tijd uitwisseling van warmte en koude kunnen plaatsvinden. Dit is echter lang niet gebruikelijk. Grotere verschillen tussen vraag en aanbod van warmte (en koude) in de gebouwde omgeving zijn ook te vinden als ook (zware) industrie wordt meegenomen in de beschouwing. Dit maakt bij een energiepotentiestudie noodzakelijk om te weten welke functies met welk energiepatroon in een gebied aanwezig zijn, er kan een grote verbeterslag in ons huidige systeem worden gemaakt door het afstemmen van functies met verschillende patronen in energievraag. Voor De Groene Compagnie geldt vooralsnog dat deze slechts de functie van wonen zal vervullen. Aanwezigheid van verschillende energievragen en –patronen in de nabije omgeving zal onderzocht worden.

03.01.02 Zon De Groene Compagnie ligt in een gebied waar jaarlijks gemiddeld tussen de 958 en 972 kWh/m2 aan primaire zonne-energie beschikbaar is. De gemiddelde waarden voor geheel Nederland liggen net iets hoger op zo’n 1000 kWh/m2. Het aantal zonne-uren ligt voor De Groene Compagnie tussen de 1450 en 1500 uur per jaar. Zonne-energie: Gglob = 964 kWh/m2/jaar


11

03.01.03 Wind Hoeveelheden aanwezige windenergie hangen af van de hoogte waarop gemeten wordt. Er geldt hoe hoger van het maaiveld, hoe meer wind aanwezig is. Er zijn gegevens bekend van 2 verschillende hoogtes. De eerste gegevens gelden voor wind op een hoogte die nog gevoeld kan worden in de gebouwde omgeving, namelijk op 30 meter. Deze gegevens zijn van belang voor kleine windturbines. De andere gegevens gelden voor een hoogte waar grote windturbines hun opbrengst ongeveer halen: op 100 meter. Rond De Groene Compagnie is de jaarlijks gemiddelde windsnelheid op een hoogte van 30 meter, 4,5 -5 m/s [KNMI]. Op een hoogte van 100 meter is dat 7,5-8 m/s [SenterNovem]. Vwind-30,gem = 5 m/s Vwind-100,gem = 8 m/s

03.01.04 Neerslag Neerslag lijkt niet direct een aspect dat van belang is voor energie, maar indirect wel: denk aan afkoeling door regen, decentraal gebruik als huishoudwater, wegpompen van overtollig water, afstroming van hoog naar laag etc. Het neerslaggemiddelde voor De Groene Compagnie bedraagt tussen de 775 mm en 800 mm [KNMI]. Overigens is de verwachting vanwege de klimaatveranderingen dat de hoeveelheid neerslag gemiddeld zal toenemen: droger in de zomer, maar natter in het najaar en de winter. Neerslag = 800 mm/jaar

03.02 De ondergrond In onderstaande bodemkaart van het gebied, is te zien dat de bodem in en rond De Groene Compagnie voor het grootste deel uit moerige grond bestaat. Moerige grond is een mengsel van veen en zand. Daarnaast zijn er nog kleine stukken die nog wel uit veen bestaan en delen die uit podzol bestaan, wat eigenlijk zandgronden zijn met een wat donkerdere humusrijkere bovenlaag. Voor de grootschalige veenontginningen bestond de ondergrond van dit gebied logischerwijs uit veel meer veen.

Figuur 12: Bodemkaart De Groene Compagnie [Provincie Groningen]

12


03.03 Grondgebruik 03.03.01 Reliëf en waterhuishouding Figuur 13 geeft de hoogte en hoogteverschillen in het gebied rondom De Groene Compagnie weer. Het grootste deel van het gebied ligt tussen 0,6m en 1,4m boven N.A.P. Het verschil tussen het hoogste en het laagste deel van het plangebied bedraagt nauwelijks 1 meter.

Figuur 13: reliëf in het gebied rondom De Groene Compagnie [Milieurapport H.S. Zuidzijde, 2007] De waterstructuur rondom De Groene Compagnie wordt in figuur 14 schematisch getoond. Kleine sloten (wijken, onderbroken blauwe lijnen) zijn over het algemeen oost-west met de richting van de verkaveling. De grotere vaarten (diepen, de ononderbroken blauwe lijnen) maken binnenkort deel uit van het boezemsysteem en zorgen dus voor aan- en afvoer van water uit het gebied. Het Zuidlaardermeer is dan via de oost-west gelegen Leinewijck verbonden met de Kielsterdiep, waarmee het met het Oost-Groninger vaarcircuit verbonden is.

Figuur 14: watercircuit in het gebied rondom De Groene Compagnie [Milieurapport H.S. Zuidzijde, 2007] In figuur 15 is te zien dat er in een groot deel van De Groene Compagnie sprake van kwel is. Kwel is water dat onder druk naar boven komt, een fenomeen dat in de veenpolders veel voorkomt. Door de sloten wordt het opkwellende water afgevoerd. De infiltratiegebieden zijn ook te zien, deze gebieden nemen aanwezig water juist op.


13

Figuur 15: kwel en infiltratie in De groene Compagnie [Milieurapport H.S. Zuidzijde, 2007] In figuur 16 is de afstand van het hoogste grondwaterpeil tot het maaiveld af te lezen.

Figuur 16: Hoogste grondwaterstanden in De groene Compagnie, afstand grondwaterpeil tot maaiveld [Milieurapport H.S. Zuidzijde, 2007] In figuur 17 is te zien welke dalingen er in Groningen optreden als gevolg van de gasboringen. Voor het gebied van De Groene Compagnie geldt dat dit t.o.v. 1964 maximaal 14 cm gedaald is. Voor 2050 is voor dit gebied nog een extra daling van ongeveer 8 cm voorspeld [NAM].

Figuur 17: De daling in Groningen als gevolg van gasboringen in 2010 [NAM]

14


03.03.02 Landschap, natuur en landbouw van De Groene Compagnie De Groene Compagnie ligt aan het begin van het oude veenkoloniale landschap in Groningen. Het huidige landschap bestaat uit akkers en bebouwingslinten met bomenrijen. De akkers worden nu vooral voor gewassenteelt ingezet. De meest voorkomende gewassen die in de regio geteeld worden zijn: aardappelen, bieten en graan. Tussen de akkers bevinden zich kleine slootjes en enkele kleine vaarten. Aan de bebouwingslinten bevinden zich woningen, enkele boerderijen, een eifarm met 85.000 kippen en een composteerder. Nabij De groene Compagnie bevinden zich enkele bosschages en natuurgebied rond het Zuidlaarder Meer. Figuur 18 geeft een inventarisatie van het landschap, de natuur en landbouw in het gebied van de Groene Compagnie’ de natuurgebieden binnen een straal van enkele kilometers zijn ook te zien.

Figuur 18: Landschap, natuur en landbouw rondom De Groene Compagnie

03.03.03 Bebouwing en industrie Bebouwing en industrie lijken in eerste instantie misschien ook niet direct relevant voor de energievoorziening, maar deze vragen om energie en bieden deze ook aan in de vorm van reststromen (restwarmte, afval, biomassa). Een toekomstig energiesysteem zou in overeenstemming met de Cradle-to-Cradle-gedachte alle reststromen weer nuttig moeten inzetten. Bedrijventerreinen kunnen van belang zijn voor de energiepotenties van een gebied vanwege de mogelijke stromen van restenergie die bij bedrijven aanwezig zijn. Hiermee bestaan mogelijkheden om warmteen koudevraag van verschillende functies in balans te brengen met elkaar of met nieuwe functies. Figuur 19 toont de bebouwing en industrie rondom De Groene Compagnie.


15

Figuur 19: Bebouwing en industrie in Hoogezand-Sappemeer en De Groene Compagnie Nabij de Groene Compagnie bevindt zich ten noordoosten van het plangebied wat lichte industrie met daarop ook één van de papierfabrieken van Eska Graphic Board. Van de papierindustrie is bekend dat deze bijzonder veel koeling binnen het productieproces nodig heeft. Het water dat hiervoor gebruikt wordt, wordt na opwarming geloosd en heeft vaak temperaturen van meer dan 100°C. In het zuidoosten van het westelijk plangebied bevindt zich een klein oud industrieel terreintje met als belangrijkste bedrijf een compostverwerker.

03.03.04 Infrastructuur Ook de infrastructuur in een gebied kan meer betekenen dan alleen het bieden van mobiliteitsverbindingen (bij wegen) en is ook van belang voor het transport van energievormen (gas, elektriciteit, warmte en koude). Figuur 20 geeft de belangrijkste infrastructuur in Hoogezand-Sappemeer en De Groene Compagnie weer.

Figuur 20: Hoofdwegen- en spoornet in Hoogezand-Sappemeer en De Groene Compagnie [Milieurapport H.S. Zuidzijde] Ten noorden van Hoogezand-Sappemeer ligt de snelweg A7. De wegen die de hoofdontsluiting naar de snelweg vormen, zijn hier in het rood aangegeven. De doorgaande wegen in de bebouwde kom zijn oranje. Geel zijn de reeds aanwezige wegen in of nabij De Groene Compagnie. De blauwe sterren geven knelpunten in de wegenstructuur aan.

16


Figuur 21 toont het principe van de (toekomstige) ontsluiting, voorgesteld voor De Groene Compagnie. De onderbroken lijnen tonen nieuw aan te leggen hoofdontsluitingsroutes.

Figuur 21: Schematische interne ontsluitingsstructuur van De Groen Compagnie [Ontwikkelstrategie De Groene Compagnie, 2008]

03.04 Toekomstige energievraag In deze paragraaf zal iets gezegd worden over de toekomstige energievraag van De Groene Compagnie. Zo kan inzicht gekregen worden welke energiepotenties uit hoofdstuk 04 ingezet moeten of kunnen worden om in deze vraag te voorzien en bij te dragen aan een duurzame energievoorziening. Over de energievraag van de toekomstige bebouwing in De Groene Compagnie kan eenvoudig een indicatie gegeven worden. De energievraag van bebouwing vormt echter slechts een deel van een totaal energieverbruik. De complete toekomstige energievraag van De Groene Compagnie ligt in principe hoger, het is echter lastig om een energievraag aan een klein gebied te koppelen. De energievraag voor bijvoorbeeld vervoer is moeilijk aan te geven. Door naar het landelijk gemiddelde energieverbruik per inwoner te nemen en te vermenigvuldigen met het aantal inwoners van De Groene Compagnie, wordt een andere indicatie van de energievraag verkregen. Het gemiddelde energiegebruik van een Nederlandse woning in 2004 ligt ongeveer op 3350 kWhe voor elektriciteit en op 1750 m3 aardgas [cijfers en tabellen 2007]. Dit komt neer op totaal energieverbruik van ongeveer 18.500 kWh per huishouden. (Een gemiddeld huishouden bestaat uit ongeveer 2,5 personen.) De trend is dat het gasgebruik (o.a. door betere isolatie) afneemt en het elektriciteitsgebruik gestaag iets toeneemt. Bij nieuwbouw zal het elektriciteitgebruik dan ook niet lager liggen dan bij de gemiddelde woning, het gasverbruik kan en moet (EPC) wel aanzienlijk lager zijn. Voor de nieuwbouwwoningen in De Groene Compagnie is een aannemelijke energievraag 3500 kWhe en 1000 m3 aardgas voor verwarming en warm tapwater per woning, wat overeen komt met 12.200 kWh. De warmtebehoefte, dus de gasvraag is technisch gemakkelijk nog verder te verlagen. Met een toekomstige bebouwing van 3000 woningen komt de totale energievraag van de bebouwing neer op 37 GWh. Wanneer deze hoeveelheid in en rond de bebouwing wordt opgewekt, is de wijk wat betreft de bebouwing energieneutraal (autarkisch) te noemen. Energievraag bebouwing De Groene Compagnie: Elektriciteitsvraag: 10,5 GWhe/jaar Gasvraag: 3.000.000 m3 ~ 26,5 GWhpr/jaar Totaal: 37 GWh/jaar


17

Het gemiddelde jaarlijkse energiegebruik per Nederlander ligt op ongeveer 200 Gj wat overeen komt met 56.000 kWh [CBS]. Hiervan komt globaal 1/8e deel voor rekening van energie van vervoer, 1/8e deel voor energie in woningen en 3/4e deel voor energie via bedrijven en industrie. Voor het laatste geldt ook weer dat dit niet direct aan een specifiek gebied toe te kennen is. Om nu een indicatie van het energiegebruik van de toekomstige bewoners van De Groene Compagnie te geven, moet het gemiddelde energiegebruik per inwoner met het aantal inwoners vermenigvuldigd worden. Meenemend dat de woningen een lager energieverbruik dan gemiddeld hebben, komt het gemiddelde energieverbruik per inwoner van De Groene Compagnie op 51.000 kWh. 3000 Huishoudens met gemiddeld 2,5 bewoners elk, betekent 7.500 personen, dit vermenigvuldigd met een gebruik van 51.000 kWh p.p. geeft een toekomstig energieverbruik van de bewoners van 383 GWh. Energievraag bewoners De Groene Compagnie:

383 GWh/jaar

Wanneer in de toekomst De Groene Compagnie deze hoeveelheid energie zelf duurzaam opwekt, is het gebied energetisch behoorlijk zelfvoorzienend. Om heel Nederland op duurzame wijze energetisch zelfvoorzienend te krijgen, zal een gebied als De Groene Compagnie (en omgeving) wellicht nog meer energie moeten leveren om energietekorten in dichtbevolkte gebieden zoals de stad Groningen te compenseren.

18


04

ENERGIEPOTENTIES

Vanuit de basisgegevens uit hoofdstuk 03 worden in dit hoofdstuk de energiepotenties voor De Groene Compagnie bepaald. De energiepotenties zijn ingedeeld naar vorm: elektriciteit, warmte en koude (en opslag) en brandstoffen.

04.01 Elektriciteit 04.01.01 Elektriciteit van de zon De hoeveelheid beschikbare zonne-energie die de aarde bereikt, is de basis voor de potentiële hoeveelheid elektrische energie die m.b.v. PV-cellen geproduceerd kan worden. In figuur 22 wordt de hoeveelheid beschikbare zonne-energie weergegeven in De Groene Compagnie. De daken in de omgeving zijn zichtbaar en kunnen dienen als ondergrond voor elektriciteitsopwekking m.b.v. PVcellen.

Figuur 22: Hoeveelheid beschikbare zonne-energie in De Groene Compagnie Op locale schaal valt overal uit de zon elektrische energie op te wekken. Met jaarlijks 964 kWh/m2 aan beschikbare zonne-energie in De Groene Compagnie, is het gemakkelijk mogelijk om via zonnepanelen een opbrengst van 100 kWh/m2 te genereren (bij amorf silicium PV, 40 kWh/m2). Dit is vele malen meer per vierkante meter dan uit het beste energiegewas te halen is. De rendementen van PV-systemen blijven door voortgaand onderzoek nog altijd stijgen. Er valt wat dat aangaat te overwegen om stukken landbouwgrond te 'beplanten' met zonnepanelen. Meer voor de hand liggend is de toepassing van zonnepanelen, transparant PV-glas, PV-dakbanen en passieve zonne-energie op de toekomstige bebouwing in De Groene Compagnie. Nu er een subsidieregeling bestaat en fossiele energie steeds duurder wordt, ligt investeren in zonnestroom steeds meer voor de hand. Potenties voor De Groene Compagnie Globaal gezien is bij een goed georiënteerde woning maximaal 40m2 geschikt dakoppervlak aanwezig. Wanneer we kijken naar het potentieel van het totale dakoppervlak van de toekomstige bebouwing binnen De Groene Compagnie, is bij 3000 woningen dan 120.000m2 beschikbaar. Bij gebruik van polykristallijn PV is de totale potentie ongeveer 12 GWh. Bij gebruik van het aanzienlijk goedkoper (en ook snel goedkoper wordend) amorfe PV, ligt de potentie lager, op ongeveer 4,8 GWh. Elektriciteit uit PV op daken: GPV-dak = 12 GWhe (kristalijn) of 4,8 GWhe (amorf)


19

Bij een lokale PV-powerplant, kunnen de opbrengsten per m2 hoger liggen door optimalisatie van de positionering en goede monitoring. PV-panelen die met de zonnestand meedraaien, kunnen op deze breedtegraad tot bijna 40% meer energie opwekken in hetzelfde vlak [Broersma, 2008]. Een zonnecentrale op deze breedtegraad produceert wel minder elektriciteit dan bijvoorbeeld één in zuid-Spanje, waar in principe met dezelfde investeringen ongeveer twee maal zoveel energie opgewekt kan worden. Bij het transport van elektrische energie over zo’n lange afstand gaat echter wel weer wat verloren.

04.01.02 Elektriciteit uit wind Aan de basis van potentieel beschikbare hoeveelheden elektrische energie die met behulp van windturbines is opgewekt, staan de jaarlijks gemiddelde windsnelheden die voor een gebied gelden. Voor De groene Compagnie geldt 8 m/s op 100m hoogte en 5 m/s op 30m hoogte. Hiermee kan globaal bepaald worden hoeveel de te verwachten jaarlijkse elektriciteitsproductie van een bepaalde windturbine zal zijn. Bij een bezetting van een gebied met meerdere windmolens, geldt een minimale afstand die de verschillende molens van elkaar moeten staan om een goede opbrengst te behouden. Uit gegevens van gemiddeld gemeten opbrengsten van verschillende windmolens op goede locaties (8,5 m/s), blijkt dat deze allemaal rond de 275 MWhe/ha aan energie opwekken. Omdat de energie-inhoud van de wind evenredig is met de derde macht van de windsnelheid, betekent dit voor De Groene Compagnie dat er door windturbines op 100m hoogte bij 8 m/s een maximale hoeveelheid elektrische energie van ongeveer 228 MWhe/ha op te wekken is. Dit is bij een maximale bezettingsgraad.

Figuur 23: Maximale hoeveelheid elektrische energie met windturbines opwekbaar De maximale hoeveelheid elektrische energie die meer in de bebouwde omgeving, op 30m hoogte op te wekken is d.m.v. windturbines is lastiger te bepalen. Op deze hoogte worden weer andere turbines ingezet, waarvan lastiger te bepalen is hoeveel er per hectare geplaatst zouden kunnen worden. Terugrekenend vanuit bovenstaande gegevens, zou bij een windsnelheid van 5 m/s, die voor De Groene Compagnie op 30m geldt, de potentiële elektrische energie uit wind op 30m hoogte ongeveer 56 MWhe/ha bedragen. Wanneer we kijken naar de mogelijkheid om decentraal uit wind energie op te wekken, geldt voor Groningen dat de inzet van grote windturbines het beste in het noordoosten van de provincie kan plaats vinden. Bij De Groene Compagnie zullen deze zeer grote turbines ongeveer de helft minder opwekken, zoals ook uit de windrozen in figuur 24 valt af te lezen.

20


330 300

0 (N) 120

GEBRUIKER: jl (Popelektriciteit-wind2.mxd)

30

90

Isovent

60

60

52 GWh/km²

30

330 300

270 (W) 0 (N) 120

90

240

60 30

270 (W)

0

90 (O)

30 210

46 GWh/km² 40 GWh/km²

120 35 GWh/km²

60

150 30 GWh/km²

180 (Z)

0

90 (O)

240

25 GWh/km² bij een rotordiameter van 50 m.

120 210

150 180 (Z)

0 (N) 330

120

30

90 300

60

60 30 0

270 (W)

90 (O)

240

120

210

150 180 (Z)

TEKENING SCHAAL DATUM

: : :

Energie uit wind 1: 330000 15-01-2007

COPYRIGHT & ONTWIKKELING SOFTWARE ADECS BV. DELFT. TEL. 015- 2154242

ArcScope v1.03

Figuur 24: De energie die jaarlijkse uit windsnelheid gehaald kan worden, berekend voor 100 m hoogte [o.b.v. Senternovem] en windrozen met de energieopbrengst per windrichting, voor Eelde, Lauwersoog en Huibertgat [Naar een energiegestuurd omgevingsplan Groningen, 2007] Toch zal een enkele grote 2MW windturbine in De Groene Compagnie jaarlijks ongeveer 3,6 GWhe opwekken, wat neerkomt op de elektriciteitsbehoefte van 1000 woningen. Voor een bebouwd gebied als De Groene Compagnie is het echter misschien eenvoudiger mogelijk om op kleine schaal gebruik te maken van kleinere windturbines, zoals Turby's en Windwalls. Bij een goede vangst van wind (die is dus mede afhankelijk van de toekomstige bebouwing en aanplant) kan een Turby jaarlijks 5000 kWhe opwekken en hiermee bijna 2 huishoudens van elektriciteit voorzien. In combinatie met PV-panelen (er is altijd zon en/of wind) kan relatief eenvoudig energieneutraliteit worden bereikt. Binnen geconcentreerde bebouwing, waar relatief weinig turbines geplaatst kunnen worden, zal lokaal opgewekte energie meer door andere bronnen moeten worden ingevuld. Daarnaast zal een groot aandeel buiten het dichtbebouwde gebied opgewekt moeten worden.

04.01.03 Elektriciteit uit water De Groene Compagnie lijkt geen specifieke potenties voor stroomwinning uit water te hebben. Er is nauwelijks hoogteverschil. Ook het verschil in zoutgehalte tussen ondergrondse aquifers (vaak brak) en bovengrondse opvang van regenwater (zoet) lijkt te klein om hier een rendabele osmose- of REDcentrale (reverse electronic dialysis).

04.01.04 Elektriciteit uit afval Overig huishoudelijk afval dat niet onder de noemer biomassa valt en waarvan hergebruik niet meer (gemakkelijk) mogelijk is, kan als energiebron worden ingezet in een elektriciteitscentrale. Dat kan een gespecialiseerde afvalverwerkingcentrale zijn (zoals in het Amsterdamse havengebied), maar wellicht ook een multifuelcentrale, die naast afval bijgestookt kan worden met biomassa-afval en gas (waarvan het aandeel op termijn steeds kleiner zal worden). Dit speelt op een veel groter schaalniveau dan De Groene Compagnie, al wordt het in de toekomst wellicht ook mogelijk om afval op kleinere schaal decentraal te verbranden, maar daarvoor bestaan nu nog te veel belemmeringen. Een gemiddeld Nederlands huishouden produceert 0,57 ton afval dat in een verbrandingscentrale naar 326 kWhe elektrische energie en 59 kWhth [naar meetgegevens AEB, Afval Energiebedrijf] bruikbare thermische energie omgezet kan worden (zie ook basisrapport). De potentie aan energie bedraagt hiermee voor De Groene Compagnie met 3000 huishoudens 1.150 MWh(e+th).


21

Elektrische energie uit afval DGC:

1.2 GWh(e+th)

Figuur 25: Energie windbaar uit afval uit De Groene Compagnie

04.02 Energie uit biomassa Er bestaan verschillende technieken om energie uit biomassa te halen die in De Groene Compagnie zouden kunnen spelen. In een vergisting- of vergassingsinstallatie kan biogas geproduceerd worden door vergisting of vergassing van mest. Aan deze mest kan nog een beperkt maar aanzienlijk deel bijproducten zoals organische reststromen (GFT), gewasresten of energiegewassen worden toegevoegd. Dit wordt covergisting genoemd en verhoogd de biogasproductie. Met behulp van een bio-WKK (warmtekrachtkoppeling) kan biogas worden omgezet naar elektriciteit. Hierin wordt hete stoom geproduceerd door de verbranding van biogas. De hete stoom drijft een turbine aan die de elektriciteit opwekt en er komt veel warmte vrij. Met behulp van een biomassaverbrandingsinstallatie wordt elektriciteit opgewekt door de verbranding van het droge aandeel uit biomassa (de houtige delen), waarbij ook een turbine wordt aangedreven. Hierbij komt tevens een hoeveelheid warmte vrij. De warmte die bij het opwekken van elektriciteit vrij komt, kan lokaal ingezet worden in een warmtenet van een woonwijk of direct ter plaatse gebruikt worden. Er zijn ook van kleinere houtverbrandingsinstallaties (hout-CV’s) in verschillende groottes, die alleen warmte produceren. Deze kunnen enkele huishoudens of grotere hoeveelheden woningen van warmte voorzien. In landen als Oostenrijk en Zwitserland (waar gasleidingen niet zo gangbaar zijn als in Nederland) is dit een heel gebruikelijke manier van verwarmen. Er zijn nog meerdere technieken om uit biomassa energie te halen die soms nog in de ontwikkelingsfase zitten of voor een grotere schaal spelen dan voor een gebied als De Groene Compagnie, zoals ook het bij- en meestoken in grote (kolen)centrales.

04.02.01 Biomassa-inventarisatie Om te bepalen hoeveel energie er uit biomassa in (rondom) De groene Compagnie op te wekken is, is een inventarisatie van alle jaarlijks geproduceerde biomassa nodig. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen mest en biomassa uit natuuronderhoud. Biomassa van reststromen van gewassenteelt wordt hier niet meegenomen omdat de toekomstige Groene Compagnie niet meer uit akkers zal bestaan maar uit natuur en bebouwing. In tabel 08 van het basisrapport is wel te zien wat verschillende organische reststromen van akkerteelt aan biogas kunnen opleveren.

22


Mestinventarisatie De Groene Compagnie Tabel 01 toont de inventarisatie van aanwezige soorten dieren van de boerderijen die in of vlak tegen De Groene Compagnie staan met de aantallen en hun jaarlijkse mestproductie.

Tabel 01: mestinventarisatie De Groene Compagnie [gegevens gemeente Hoogezand-Sappemeer en Mestbeleid 08-09, 2008] bedrijf Nieuwe Compagnie Woldweg Woldweg Sluisweg Borgercompagnie Borgercompagnie

1 175 189 60 10 38

Kalkweg Kalkweg Kalkweg Kalkweg Kalkweg

48 60 66 74 100

DGC

Mestinventarisatie De Groene Compagnie diersoort aantal mest productie/jr/dier (ton) mestkuikens 85000 vast 0.016 legkippen 40000 drijf 0.03 varkens 325 drijf 2.4 slachtkuikens 44000 vast 0.018 melkkoeien 80 drijf 26 vrw. Jonvee 150 drijf 11.3 zoogkoeien 200 drijf 11.3 vleessieren 70 drijf 6.8 schapen 400 vast 0.8 vrw. Jongvee 50 drijf 11.3 melkkoeien 120 drijf 26 vrw. jongvee 55 drijf 11.3 vrw. jongvee 75 drijf 11.3 mens

7500 drijf+GFT

mest totaal (ton) 1360 1200 780 792 2080 1695 2260 476 320 565 3120 622 848

2.2*

16500

*bij de productiehoeveelheid van menselijke fecaliën is gerekend met meetgegevens van een praktijktoepassing (Flintenbreite, Lübeck) [afvalwaterketen ontketend, 2005]. Hierbij zit ook het spoelwater van het vacuümtoilet en organisch keukenafval.

In de tabel is ook de mestproductie van de toekomstige bewoners van De Groene Compagnie meegenomen. Hiervan zijn niet algemeen geldende gegevens bekend, de gebruikte gegevens zijn meetgegevens van een praktijktoepassing waar de menselijke mest samen met het organische afval uit de keuken vergist wordt. De totale hoeveelheid menselijke mest uit de tabel is hier dus van die van de bewoners van 3000 huishoudens en hun organisch keukenafval. Met behulp van de gegevens uit tabel 08 uit het basisrapport is te bepalen hoeveel biogas uit de mest te produceren is. Dit is hieronder in tabel 02 af te lezen. Het biogas uit menselijke mest is los van de overige mest weergegeven.

Tabel 02: jaarlijkse hoeveelheid potentieel opwekbaar biogas uit mest in De Groene Compagnie diersoort rund kip varken schaap

mens

Biogaspotentie uit mest DGC ton mest biogas biogas totaal Ae 3 3 3 m /ton m m 11665 10.2 118983 70308 3352 96 321792 190150 780 11 8580 5070 320 n.v.t. Totaal: 449355 265528 2.3 GWhpr Energie-inhoud: 16500 5 Energie-inhoud:

82500 0.7 GWhpr

De hoeveelheid biogas is hier ook weergegeven in hoeveelheid aardgasequivalenten (Ae). Biogas bezit gemiddeld ongeveer 5,2 kWhpr en aardgas 8,8 kWhpr.


23

Inventarisatie biomassa uit natuuronderhoud In De Groene Compagnie is veel ruimte voor groen. De biomassa uit het onderhoud van deze gebieden kan in een biomassaverbrandingsinstallatie omgezet worden naar elektriciteit of soms als covergistingsmateriaal dienen. Wanneer we kijken naar de energiepotentie uit het gebied van De Groene compagnie zelf, moet gekeken worden wat de hoeveelheid aanwezige geschikte biomassa uit dit gebied is. Van de de 700 ha die het gebied telt, zal 2/3e groen met ook water zijn. Dit is ongeveer 460 ha. Hiervan zal een deel water met minder biomassareststromen zijn maar van de overige 240 ha zal ook uit wijkgroen biomassa als reststroom beschikbaar komen. Globaal kan gesteld worden dat uit 350 ha biomassa verworven kan worden, waarvan ongeveer 100 ha bos zal zijn [Ontwikkelstrategie De Groene Compagnie]. Voor drasland en onderhoud uit kleine bosjes en bosschages, geldt een gemiddelde primaire energetische waarde van ongeveer 4700 kWh/ha (zie ook tabel 12 uit het basisrapport). Voor biomassa uit onderhoud aan bos geldt een gemiddelde primaire energetische waarde van ongeveer 18.900 kWh/ha (tabel 12 basisrapport). De Groene Compagnie heeft hiermee een potentie aan primaire energie uit reststromen van biomassa van 3.1 GWh.

Tabel 03: jaarlijkse hoeveelheid primaire energie uit biomassa uit natuuronderhoud in De Groene Compagnie Inventarisatie biomassa uit natuuronderhoud MWhpr aantal ha MWhpr/ha drasland 125 4.6 575 loofbosjes/bosschages 125 4.7 588 bosonderhoud 100 18.9 1890 energie-inhoud totaal: 3.1 GWhpr

De totale hoeveelheid aanwezige biomassa is in de biomassapotentiekaart van figuur 26 samengevoegd.

Figuur 26: Aanwezige primaire energie uit biomassa van afvalstromen in en rond De Groene Compagnie

04.02.02 Inzetmogelijkheden biomassa Vergassingsinstallatie op kippenmest Bij de aanvraag van een mestvergisting- of vergassingsinstallatie wordt geïnventariseerd of er een overschot of tekort aan warmte bedraagt in de buurt van de aanvrager, of er een potentiële afnemer

24


aanwezig is en of een eventueel overschot aan warmte anders kan worden afgezet. Daarnaast is het van belang te weten of er een potentiële vraag bestaat naar (bio)gas, elektriciteit en digestaat (nat restproduct dat als mest kan worden gebruikt). Digestaat kan deels door de veehouder zelf worden gebruikt, maar ook door akkerbouwers en combibedrijven (bedrijven met zowel vee als akkerbouw). Voor De Groene Compagnie liggen goede potenties om de aanwezige kippenmest tot biogas om te zetten. Anders dan andere soorten mest die vergist worden, is kippenmest beter middels een vergassingstechniek tot biogas om te zetten. De kippenmest van de eifarm en de nabijgelegen kippenboeren kan in een mestvergassingsinstallatie in combinatie met een WKK, biogas opwekken en dit in elektriciteit en warmte omzetten. In Tzum bestaat reeds een kippenmestvergassingsinstallatie (zie ook voorbeeld in basisrapport). Deze produceerde de afgelopen jaren uit 7000 ton kippenmest een hoeveelheid biogas die gelijk staat aan 300.000 m3 aardgas. De Eifarm en de nabijgelegen kippenboeren hebben een totaal van 169.000 kippen, die goed zijn voor ruim 3300 ton kippenmest. Hieruit kan, bij een goed werkende installatie, ongeveer 322.000 m3 biogas geproduceerd worden, wat energetisch gelijk staat aan 190.000 m3 aardgas. Dit heeft een energie-inhoud van ongeveer 1.7 GWhpr. Energiepotentie kippenmest-vergassingsinstallatie DGC: 1.7 GWhpr (biogas) Met behulp van een WKK kan dit omgezet worden naar 600 MWhe (rendement 35%) samen met 850 MWhth (rendement 50%). Deze hoeveelheid elektrische energie kan 171 huishoudens van elektriciteit voorzien. De opgewekte warmte kan in de stallen van de eifarm ingezet worden of aan een warmtenet gevoed worden. Biomassaverbrandingsinstallatie De biomassa uit natuur- en bosonderhoud kan in verbrandingsinstallaties ingezet worden. Kleine verbrandingsinstallaties, hout-CV’s genoemd, produceren alleen warmte uit deze biomassa. Grotere verbrandingsinstallaties, kunnen ook elektriciteit opwekken. Dit zijn houtgestookte WKK’s. Het elektrisch rendement van deze biomassaverbrandingsinstallaties ligt ongeveer op 20% met daarbij een thermisch rendement rond de 60% [Energie a la carte, 2008]. Voor De Groene Compagnie zou dit de volgende duurzaam opgewekte elektriciteit en warmte opleveren: Elektriciteit uit biomassaverbranding DGC: 0.62 GWhe + 1.86 GWhth Een biomassaverbrandingsinstallatie is zinvoller wanneer deze de biomassa van een groter gebied kan verwerken. In figuur 18 is te zien dat De Groene Compagnie behoorllijk centraal ligt ten opzichte van enkele nabijgelegen natuurgebieden en kleine bossen. Deze reststromen biomassa zouden over korte afstand, vaak via water, dus energiezuinig, naar een centrale biomassaverbrandinginstallatie aangevoerd kunnen worden. De nabijgelegen natuurgebieden en kleine bossen uit figuur 18 (De Groene Compagnie niet meegerekend) beslaan een gebied van ongeveer 4000 ha waarvan ca. 300 ha bos en 3700 ha natuurgebied bestaande uit drasland en kleine bosjes. Hiervan bedraagt de primaire energetische inhoud ongeveer 23,2 GWh. Biomassa uit natuuronderhoud van 10 km rondom DGC: 23.2 GWhpr Na verbranding blijft hiervan aan elektrische en thermische energie het volgende over: Elektriciteit uit biomassaverbranding regio DGC: 4.6 GWhe + 13.9 GWhth Vergistinginstallatie Jansen Wijhe 2 Kilometer ten zuiden van De Groene compagnie staat sinds 2005 een 1.7 MW vergistinginstallatie van Jansen Wijhe. Hier wordt varkensmest met snijmaïs vergist. De varkensmest wordt vanuit het zuiden van het land hierheen getransporteerd omdat men daar met opslagcapaciteit te kampen heeft. Het vergistingmateriaal bestaat voor 50% uit varkensmest waaraan nog 50% snijmaïs en organische


25

reststromen van de akkers worden toegevoegd als covergistingsmateriaal. De snijmaïs wordt speciaal als energiegewas geteeld. De vergistinginstallatie produceert ongeveer 7.3 miljoen m3 biogas per jaar, dit komt overeen met 4.4 miljoen m3 aardgas. Dit wordt m.b.v. 2 WKK’s tot ongeveer 13 GWhe omgezet. Van de geproduceerde warmte, ongeveer 20 GWhth, wordt slechts een klein gedeelte gebruikt om de vergistingstank op temperatuur te houden, de overige warmte wordt aan de lucht weggekoeld. Hiermee vormt Jansen Wijhe een bron van restwarmte. Vergisting en vergassing Mest (anders dan de reeds genoemde kippenmest) kan al dan niet samen met covergiostingsmateriaal in een vergistinginstallatie tot biogas omgezet worden. Ook door middel van vergassing van biomassa zoals uit organisch afval (reststromen van de akkerteelt en uit het landschap en GFT) kan biogas opgewekt worden (zonder dierlijke mest toe te voegen). Vergassing van biomassa gebeurt bij zeer hoge temperaturen (800°C -1000°C) en is op dit moment nog niet veel toegepast. Elektriciteit uit een grote (in de provincie) centraal gelegen biomassacentrale werd eerder voorgesteld in het adviesrapport voor het nieuwe Provinciaal OmgevingsPlan van Groningen.

04.03 Warmte, koude en warmte/koudeopslag 04.03.01 Warmte van de zon Evenals voor elektriciteit, is de zon overal beschikbaar voor warmte, direct als passieve zonneenergie, indirect voor actieve zonne-energie via zonnecollectoren. Overal in De Groene Compagnie is deze warmtebron even goed inzetbaar. Voor het vangen van zonnewarmte moet er natuurlijk wel rekening worden gehouden met de oriëntatie van gebouwen of collectoren. De potenties voor warmteopwekking uit de zon beginnen weer met de hoeveelheid aanwezige zonneenergie, die in De Groene Compagnie jaarlijks 964 kWh/m2 bedraagt. Zonne-energie kan thermodynamisch gezien voor ongeveer 60% worden omgezet in warmte, dus (0,6*964 =) 578 kWh/m2. Praktijkrendementen liggen daaronder, tussen 30% en 45%, de efficiëntie van toepassing hangt sterk af van de lokale omstandigheden (oriëntatie en belemmeringhoeken door bebouwing en groen). Warmte van de zon: Gzonnecollector: 2,89 GWhth /ha of 289 kWhth/m2 (bij 30% rendement) De opgewekte warmte uit zonnecollectoren of –boilers is direct te gebruiken voor warm tapwater of m.b.v. tijdelijke opslag (in aquifers) voor de warmtevoorziening in woningen. Wanneer aquifers worden ingezet als opslag van warmte, kunnen zonnecollectoren op de daken de zonnewarmte opvangen. Wanneer op de daken van goed georiënteerde woningen in De Groene compagnie 40m2 geschikt dakoppervlak per woning aanwezig is, is bij 3000 woningen dan 120.000m2 beschikbaar. De zonnecollectoren produceren dan bij een rendement van 30%, ongeveer 35 GWhth. Warmte van zonnecolletoren op daken: Gzc-dak = 35 GWhth/jaar Per kleine zonneboiler die voor warm tapwater bedoeld is, wordt ongeveer 200 m3 aardgas bespaard. Dat komt neer op 1780 kWhth totaal per jaar. Een zonneboiler levert alleen veel warm water bij veel zon, voor de donkere dagen zal altijd bijverwarmd moeten worden. Vanuit wetenschappelijke hoek zijn steeds meer geluiden te horen [o.a. Munari Probst & Roecker, 2007] die adviseren om wat betreft zonnecollectoren af te wijken van een rigide zuidoriëntatie onder een bepaalde hellingshoek. Dat heeft ermee te maken dat een optimale hellingshoek naar het zuiden weliswaar het hoogste rendement heeft, maar dat de opwekking dan vooral in de zomer plaatsvindt, als er minder vraag is naar warm water, zeker als het gaat om de centrale verwarming. Bij een

26


verticale plaatsing van collectoren is de opbrengst misschien minder hoog, maar beter verdeeld over het jaar (juist de meeste opbrengst bij een lage winterzon) en bovendien net zo goed toepasbaar op een west- of oostgevel. Wat betreft de passieve zonnewarmte is met het veranderende klimaat voorkoming van ongewenste zoninstraling steeds meer een aandachtspunt. Daar wordt hier niet diep op ingegaan, maar volstaan met de opmerking dat een zuidgevel een relatief gemakkelijke oriëntatie is, waar de hoge zomerzon gemakkelijk kan worden belemmerd met bijvoorbeeld overstekken of louvres, terwijl de westen oostgevel van gebouwen door de lage zonnestand veel lastiger zijn. Uit oogpunt van koeling kan dus beter pal zuid worden geörienteerd dan oost-west.

04.03.02 Warmte en koude uit de bodem en andere bronnen Diepe ondergrond Onder diepe ondergrond wordt alles beneden 500 m onder het maaiveld verstaan. Uit kaartmateriaal van TNO-bouw-en-ondergrond blijkt dat voor de regio rondom De Groene Compagnie, op 3000 m diepte een temperatuur van ongeveer 105oC wordt gemeten. Bij aquifers van voldoende dikte kan deze warmte door middel van boringen worden opgepompt. Er kunnen dan aanzienlijke hoeveelheden warmte aanwezig zijn op deze dieptes, de investeringen om deze energie aan de oppervlakte te krijgen zijn echter wel aanzienlijk, vooral door de dure boringen die hiervoor gedaan moeten worden. Er is momenteel nog niet heel veel bekend over het gebruik van deze diepe geothermie, al zijn in Nederland 2 geslaagde projecten uitgevoerd. Over de hoeveelheid aanwezige thermische energie die onder De Groene Compagnie aanwezig is, kan nog niet eenduidig iets gezegd worden al lijkt de ondergrond goede potenties te bezitten [www.geothermienoordnederland.nl] . In De Groene Compagnie is (in ieder geval) in het noordoosten reeds een gasboorpunt aanwezig. Wanneer dit boorpunt in ongebruik raakt doordat het onderliggende gasveld leeg geraakt is, kan het mogelijk op goedkopere wijze ingezet worden om van de onderliggende geothermie gebruik te maken.

Figuur 27: Geothermie onder De Groene Compagnie [TNO bouw en ondergrond] Middeldiepe ondergrond De middeldiepe ondergrond bevindt zich tussen 50 en 500 meter diepte, de diepte waarvan openbron aquifersystemen meestal gebruik maken. De provincie Groningen heeft eerder een studie uitgevoerd naar de mogelijkheden voor warmteen koudeopslag in deze ondergrond. Warmte- en koude wordt hier opgeslagen in twee, vaak bij elkaar gelegen bronnen. Deze bronnen bevinden zich in de aquifers, ofwel watervoerende pakketten. Een watervoerend pakket is een geologische formatie waarbinnen de relatief (ten opzichte van de omgeving) hoge doorlatendheid aanzienlijk transport van water mogelijk maakt. Het bodemmateriaal van een watervoerend pakket is overwegend zand en/of grind.


27

Figuur 28 toont de geschiktheid voor warmteen koudeopslag rondom De Groene Compagnie in de verschillende watervoerende pakketten. In figuur 29 zijn ze samengevoegd en vormen de potentiekaart voor warmteen koudeopslag (WKO).

Figuur 28: Geschiktheid van warmteen koudeopslag in de verschillende watervoerende pakketten rondom De Groene Compagnie [provincie Groningen & Milieurapport H.S. Zuidzijde, 2007]

Figuur 29: Geschiktheid van warmteen koudeopslag in aquifers in de middeldiepe ondergrond rondom De Groene Compagnie De Aquifers op deze diepten dienen voor opslag en kunnen feitelijk niet als energiebronnen gezien worden. De energie in de vorm van warmte of koude, die hier opgeslagen kan worden, kan van diverse bronnen komen, zoals van de zon of uit restwarmte. Ondiepe ondergrond De ondiepe ondergrond is alles vanaf maaiveld tot 50 meter diepte. Figuur 30 toont de geschiktheid van de ondergrond rondom De groene Compagnie om bodemwarmtewisselaars met warmtepompen toe te passen. Voor het gehele gebied geldt een goede geschiktheid, waarbij vooral het westelijk deel van het plangebied zelfs zeer goed geschikt lijkt te zijn. Een warmtepomp die via een warmtewisselaar met de ondergrond is verbonden, is niet direct een energiebron maar waardeert de aanwezige warmte van de ondergrond op relatief energiezuinige wijze naar bruikbare temperaturen op. Het rendement van een warmtepomp wordt vaak uit gedrukt in COP (Coëfficiënt of Performance). Dit is de verhouding tussen de afgegeven energie en de opgenomen (elektrische) energie, gebruikelijke waarden liggen tussen 1 en 10. Hierbij moet bedacht worden dat de pomp elektrische energie gebruikt die al een omzettingsrendement van 39% (in een gasgestookte elektriciteitscentrale) gehad heeft. Dit betekent dat de COP minimaal 2,54 moet bedragen om even zuinig als een conventioneel verwarmingssysteem (op gas) te zijn. Daarbij moet ook rekening gehouden worden met de extra investeringen van een warmtepomp en een warmtewisselaar. Voor De Groene Compagnie geldt een goede tot zeer goede geschiktheid om warmtewisselaars in de bodem in te zetten. De behaalde COP hangt af van de gebruikte systemen (warmtepomp, warmtewisselaar en verwarmingssysteem) samen met de ondergrond. Aan de geschiktheid om

28


warmtewisselaars in te zetten vallen geen energetische waarden te koppelen. Er geldt dat globaal dat het gebied dat zeer geschikt is, 10-30% minder lengte/oppervlak aan warmtewisselaars in de bodem nodig heeft ten opzichte van een geschikt gebied.

Figuur 30: Geschiktheid van verticale bodemwisselaars rondom De Groene Compagnie [bron: IF Technology, 2001] Aan de oppervlakte Aan de oppervlakte kan theoretisch gezien overal warmte of koude worden onttrokken aan de bodem of het oppervlaktewater. Lokale effecten (verstoring van ecosystemen aan de oppervlakte of in de ondergrond) moeten wel worden onderzocht. Een schier oneindige bron is de buitenlucht. Warmtepompen kunnen daar ook warmte mee uitwisselen. Dit kan locatieonafhankelijk. Naast de genoemde potenties is op het lage schaalniveau warmteterugwinning uit afvallucht (bijvoorbeeld van gebouwen, kassen en industriële processen) mogelijk via warmtewisselaars of warmtepompen. Een recentere ontwikkeling is het terugwinnen van warmte uit afvalwater, eveneens via warmtewisselaar. Minder gebruikelijk is de nog nauwelijks toegepaste warmte- of koudeonttrekking uit of opslag van warmte in wegen, parkeerterreinen en platte daken. De Urban Environment groep aan de universiteit van Wageningen verricht daar studie naar. Ook op dit vlak zullen er voor De Groene Compagnie waarschijnlijk potenties zijn.

04.03.03 Warmte- en koudevraag en –aanbod Zoals al eerder beschreven kunnen verschillende vraag- en aanbodpatronen van verschillende functies in een gebied worden afgestemd om gelijktijdige koeling en verwarming niet tot dubbel energiegebruik te laten leiden en om optimaal gebruik te maken van reststromen van energie (overschotten aan warmte). Aanwezige (warmte)bronnen zouden volgens het principe van exergiecascadering ingezet moeten worden. De functies met de hoogste temperatuurvraag moeten het dichtst bij de bron aan het warmtenet gesitueerd worden, functies met een lagere temperatuurvraag (zoals woningen) lager in de energiecascade dus verder in het warmtenet. Binnen de plannen voor De Groene Compagnie speelt dit in mindere mate, er zit in principe geen verschil in functies van de toekomstige bebouwing. Er zijn alleen woningen gepland en die bezitten hetzelfde vraag- en aanbodpatroon. Een mogelijke bron van restwarmte is vlakbij het plangebied wel aanwezig. Restwarmte Eska Graphic Board Net ten noordoosten van het plangebied is één van de twee vestigingen van de papierfabriek van Eska Graphic Board gevestigd. De andere vestiging ligt in noordwesten van de stad. Van de papierindustrie is bekend dat deze binnen het productieproces een groot koelend vermogen nodig


29

heeft. Met behulp van hete lucht wordt papierpulp gedroogd, hierbij is hete stoom met temperaturen van boven de 100°C afvalwarmte dat aan de lucht wordt afgegeven. Ondanks dat Eska Graphic Board een relatief energiezuinige papierfabriek is, heeft de fabriek nog altijd een grote hoeveelheid restwarmte. De oostelijke vestiging ligt op een afstand van ongeveer 1000m van de rand van het oostelijk plangebied. Hiermee ligt er een zeer goede potentie in de toepassing van een warmtenet voor De Groene Compagnie, dat met restwarmte van deze vestiging gevoed wordt. De jaarlijkse productie van Eska Graphic Board ligt rond de 250.000 ton papier [www.eskagraphicboard.com]. Bekend is dat de beide fabrieken samen een vermogen van ongeveer 8MW. 8MW staat gelijk aan een jaarlijkse hoeveelheid energie van ruim 140 GWh, dus 70 GWh per fabriek. Exact bekend is niet welk deel hiervan als restwarmte aan de buitenlucht wordt afgegeven, dit zal zeker in de orde van grootte liggen van 50% hievan in restwarmte van hoogwaardige kwaliteit. Gesteld kan worden dat beide fabrieken jaarlijks ongeveer 35 GWhth restwarmte bezitten. Restwarmte Eska Graphic Board = 70 GWhth/jaar De warmtevraag van de toekomstige woningen in De Groene Compagnie hangt samen met de toegepaste isolatie en installaties hierin. Bestaande woningen hebben een gemiddeld jaarlijks aardgasverbruik van ongeveer 1700 m3. Nieuwbouwwoningen kunnen gemakkelijk energiezuiniger gebouwd worden. (Energiebesparing zal zeker één van de peilers moeten zijn binnen de energiehuishouding van De Groene Compagnie.) Een jaarlijks gebruik van 1000 m3 aardgas is voor energiezuinige nieuwbouw gemakkelijk haalbaar. Grofweg wordt hiervan 600 m3 voor verwarming gebruikt en 400 m3 voor warm tapwater. Dit is echter de gasvraag, dit is nog geen hoeveelheid thermische energie. Om de werkelijke vraag naar thermische energie te bepalen, moeten de rendementsverliezen van de warmwaterketel nog meegenomen worden (globaal rendement HR-ketel: 90% voor warmte, 70% voor warm tapwater). De thermische energievraag per woning is dan het equivalent 820 m3 aardgas of 7.300 kWhth. Zonder te kijken naar transportverliezen, zou de overtollige restwarmte van de oostelijke vestiging van Eska Graphic Board middels een warmtenet ongeveer 5.000 huishoudens in hun warmtevraag kunnen voorzien. De transportverliezen die bij het vervoer van warm water optreden liggen veelal rond de 1°C per km. Ook moet bij het gebruik van een warmtenet rekening gehouden worden met de introductie van een nieuwe (elektrische) energievraag van de pomp die het warme water moet rondpompen.

Figuur 31: Bronnen van restwarmte in de regio van De Groene Compagnie Restwarmte Jansen Wijhe Ten zuiden van Groene Compagnie zit Jansen Wijhe met een mestvergistingsinstallatie die biogas voor 2 WKK’s produceert. De warmte die van deze WKK’s komt bedraagt ongeveer 20 GWhth, hiervan

30


wordt slechts een beperkt deel gebruikt om de vergistinginstallatie op temperatuur te houden. De overige warmte blijft onbenut en vormt hiermee een aanzienlijke bron van restwarmte. Om deze restwarmte nuttig in te zetten in de toekomstige woningen van De Groene Compagnie, zou een duur warmtenet van meer dan 2 kilometer lengte aangelegd moeten worden. Effectiever zou het kunnen zijn één of beide WKK’s naar De Groene Compagnie te verplaatsen en een (bio)gasleiding van de vergistinginstallatie naar De Groene Compagnie aan te leggen. In figuur 31 zijn de bronnen van restwarmte in een energiepotentiekaart samengevoegd.

04.04 Brandstoffen Biogas In hoofdstuk 04.02 worden de potenties besproken van biomassa waaruit biogas te produceren is. Dit biogas is tevens als brandstof inzetbaar. Veelal moet dit biogas opgewaardeerd worden tot aardgaskwaliteit, waarbij de vervuilingen in het gas verwijderd worden. Hier bestaan goede technieken voor (COOAB). In het Zweedse Boras wordt biogas tot deze kwaliteit opgewaardeerd en bestaan al diverse tankstations voor personenauto’s. Biodiesel en bio-ethanol Omdat De Groene compagnie tot natuur- en woonlandschap ontwikkeld zal worden, zijn er geen bijzondere mogelijkheden gewassen te verbouwen om biodiesel of bio-ethanol uit te produceren. Biodiesel uit algen De productie van biodiesel uit algen bevindt zich nog in ontwikkelingsfase. Er bestaan goede verwachtingen met hoge biodieselopbrengsten per hectare. Wanneer het productieproces rendabel en efficiënt gaat werken, zouden er voor De Groene Compagnie mogelijkheden zijn om biodiesel voor bijvoorbeeld de bewoners te produceren. Hiervoor is alleen ruimte en zon nodig. waterstof Waterstof is een energiemedium waarvoor nu geen speciale potenties bestaan. Komt er een waterstofeconomie, dan kan een relatief open gebied als De Groene Compagnie daar natuurlijk van profiteren. Bij waterstof blijft echter de vraag hoe het is geproduceerd. Alleen duurzaam geproduceerde waterstof (met zon, wind, water, etc.) is een duurzaam alternatief.

04.05 Potentiestapel Al de voorgaande verschillende kaarten met energiepotenties van De groene Compagnie (en regio) zijn samengevoegd tot een energiepotentiestapel. Links naast de stapel zijn, wanneer van toepassing, de theoretische energiepotenties per eenheid van oppervlakte aangegeven. Daarnaast zijn deze omgerekend naar de theoretische potenties voor het gebied van De Groene Compagnie. Rechts naast de stapel staat bovenaan aangegeven de energievraag van de bebouwing van De Groene Compagnie in getal en gevisualiseerd in liggende kolom, verdeeld naar elektriciteit- en warmtevraag. Daaronder staan van de verschillende bronnen de realistisch winbare energiewaarden aangegeven die ook weer in liggende kolommen ter vergelijking zijn gevisualiseerd.


31

Figuur 32: De energiepotentiestapel van De Groene Compagnie

32


05

WORKSHOP

In de fase van dit onderzoek waarin meer inzicht in de locale potenties van duurzame energie in het plangebied van De Groene Compagnie verkregen is, is een workshop georganiseerd ter stimulans en voorbereiding op de uiteindelijke voorstellen van energieconcepten die in dit rapport worden gedaan waarbij deze als voorbeeldentoepassingen in De Groene Compagnie worden gedaan. In presentaties zijn de voorlopige planvorming van de ontwikkelstrategie, het principe van energy potential mapping, de energiepotenties van het gebied en uiteindelijk 3 verschillende energetische basisprincipeplannen uitgelegd, waarna het gebied nogmaals verkend is. Vervolgens heeft projectontwikkelaar Henk Seinen nog het principe van zijn energiezuinige en energieneutrale woningen gepresenteerd. Met deze input is aan de workshopsessies begonnen. 3 verschillende groepen hebben anderhalf uur over plannen van geschikte (energie)concepten voor De groene Compagnie gebrainstormd en deze plannen gepresenteerd.

05.01 Input workshop De belangrijkste input voor de workshopsessies bestond uit de presentatie van bureau Pau over de ontwikkelstrategie van De Groene Compagnie en uit de resultaten van hoofdstuk 04 van dit rapport met de uitleg van het principe van Energy Potential Mapping en de uitleg van 3 varianten met energetische basisprincipeplannen. Deze 3 plannen zullen hieronder nader worden toegelicht, samen met de basiskaart met de aanwezige belemmeringen en energiepotenties in het gebied van De Groene Compagnie. In figuur 33 wordt deze basiskaart eerst getoond.

Figuur 33: Basiskaart met belemmeringen en energiepotenties rondom De Groene Compagnie De Groene Compagnie is gestippeld aangegeven met enigszins schematisch de mogelijk toekomstige waterloop door het gebied. De verschillende gekleurde gebieden geven onder andere de geur- en


33

geluidscontouren weer waarbinnen geen huizen gebouwd mogen worden. Daarnaast zijn de belangrijkste energiepotenties en energiegerelateerde belemmeringen en objecten aangegeven. De 3 varianten van de energetische basisprincipeplannen vormen telkens via een extreme benadering een principeplan voor de energievoorziening van de toekomstige woongebieden in De Groene Compagnie. Variant 1: ‘Benutting aanwezige potenties’ In variant 1 wordt gebruik gemaakt van de grootste van de aanwezige potenties: de restwarmte van de kartonfabrieken van Eska Graphic Board. Deze restwarmte kan al de toekomstige woningen via warmtenetten van warmte voorzien. Wegens de afhankelijkheid van deze fabrieken, kan een nabijgelegen gasboorpunt bij uitval geschikt gemaakt worden voor de aanvoer van geothermie. De elektriciteitvraag wordt geïmporteerd en is uit duurzame bron opgewekt. Hiermee wordt het landschap van De Groene Compagnie niet zichtbaar beïnvloed. De duurzame bron voor elektriciteit kan bestaan uit windmolenparken die in Groningen optimaal gepositioneerd zijn. In figuur 34 is de eerste variant te zien.

Figuur 34: Variant 1 voor de workshop: ‘Benutting aanwezige potenties’ Variant 2: ‘Deels autarkische wijken’ Het principe van variant 2 berust op het idee om middelgrote wijken via kleine centraal gelegen biomassacentrales (grotendeels) in energiebehoefte te voorzien. De biomassacentrale gebruikt de aanwezige biomassa uit de omgeving, waaronder ook de kippenmast van de eifarm en de reststromen van de bewoners, zoals ook afval en slib uit het riool. De biomassacentrale levert m.b.v. een WKK voldoende warmte via een warmtenet en zo veel mogelijk elektriciteit aan de wijk. De (eventuele) overige elektriciteitsvraag kan uit duurzame bron geïmporteerd worden en het overschot aan het net worden opgevoerd. In figuur 35 is de tweede variant te zien, in figuur 36 is de derde. .

34


Figuur 35: Variant 2 voor de workshop: ‘Deels autarkische wijken’

Figuur 36: Variant 3 voor de workshop: ‘Autarkisch afzonderlijk’ Variant 3 toont een principieel basisplan waarin het de toekomstige woningen afzonderlijk of in kleine clusters van 2 tot 5 woningen in hun eigen energievraag van warmte en elektriciteit moeten voorzien. Er hoeft minder geld uitgegeven te worden aan centrale voorzieningen als gas- en elektriciteitsleidingen, wat aan ‘upgrading’ van het gebied uitgegeven zou kunnen worden.


35

05.02 Resultaten workshop Met behulp van de 3 extreme planvarianten, de energiepotentiestapel (figuur 32) en de basiskaart met locale belemmeringen en energiepotenties (figuur 33) zijn de workshopsessies in 3 groepen gestart (deze groepsindeling was niet gebaseerd op de 3 verschillende varianten). Hieronder worden de resultaten van de 3 verschillende groepen kort samengevat. Groep 1: • De Groene Compagnie is in concurrentie met de Blauwe Stad en andere nieuwbouwprojecten in het Noorden van Nederland. • Wellicht is het beter een andere doelgroep en andere projectkwaliteiten te willen hebben dan directe concurrentie. • Bijvoorbeeld, van productielandschap naar productielandschap met eigen energie- en voedselproductie als kenmerk en nieuw imago! • Er bestaan al 2 à 3 vergistinginstallaties nabij het gebied. • Optie 1 lijkt moeilijk omdat het project in fasen wordt gerealiseerd, vooral het centrale warmtenetwerk behoeft grote investeringen op een vroeg moment. • Een mix van optie 2 en 3 lijkt het meest realistisch. Groep 1 stelt een mix voor van variant 2 en 3 met (deels) autarkische wijken met een centrale energieopwekking aangesloten op een gas- of warmtenet, een waterzuiveringsinstallatie en winkels. Daarnaast komen er autarkische clusters op plaatsen veel water is en daarmee te weinig ruimte voor nieuwbouwwijken. Voor de wijken wordt ingezet op enkele ‘unique selling points’: -

-

-

veel ruimte voor weinig (geld) recreatieve voorziening laagste maandlasten dankzij het gebruik van de aanwezige duurzame energiepotenties en aandeelhouderschap in een groene pomp: een biomassavergistingsinstallatie die biogas levert Deze biomassavergistingsinstallatie moet als ‘kathedraal’ in het landschap staan en wordt gecombineerd met andere functies als zorg, kinderopvang en een winkelcentrum met ecologische producten. Herkenbaarheid van de verschillende functies in het landschap: voedsel, elektriciteit, transport

Groep 2: • Variant 1 werd minder aantrekkelijk gevonden vanwege de afhankelijkheid van warmte voor het warmtenet van slechts 1 bron: de restwarmte van kartonfabriek Eska Graphic Board. • Passend bij de flexibele ontwikkelingsstrategie die voor De Groene Compagnie geldt, leek een ontwerp voor autarkische middelgrote clusters een goede optie. Dus wijken met een grootte tussen die van alternatief 1 en 2 in. Groep 2 kwam met een ontwikkelstrategie die van een positief uitgangspunt m.b.t. de aanwezige boeren uitging, waarbij Henk Seinens’ verbeterde energieleverende woningen ingezet gaan worden. Stapsgewijs ontwikkelt de boer zijn akkers tot woonwijken, de eerste woningen leveren energie voor zichzelf inclusief voor de (elektrische) auto’s en voor het boerenbedrijf. Een volgende hoeveelheid woningen levert energie voor de omgeving, voor verlichting en waterpompen etc. Weer een volgende hoeveelheid woningen gaat energie leveren voor de oudere woningvoorraad van Hoogezand.

36


Voordelen bij deze ontwikkelstrategie: -een trotse boer ontwikkelt in eigen tempo zijn land -geen investeringen vooraf -flexibel: het plan is altijd ‘klaar’ -verschillende boeren ontwikkelen verschillende wijken met eigen identiteit -stimulans voor de woningen om energiezuiniger te leveren, zo leveren ze meer energie, krijgen dus meer geld Twee kleine principeontwerpen ter grootte van één akker werden nog gemaakt. 1 Voor wonen in het bos en 1 voor wonen op het water. De woningen in het bos krijgen elektrische energie van zonnecellen op het dak van de boerderij en van enkele hoge windmolens die boven het bos uitsteken. De waterwoningen liggen aan een ‘groeisteiger’ en krijgen elektrische energie van zonnecellen op hun daken en van het dak van de boerderij. Warmte krijgen ze via warmtepompen die de warmte uit water halen. Riet zorgt voor rioolzuivering. De waterwoningen liggen in een ondergelopen uitgegraven polder. Met de vrijgekomen grond worden dijken aangelegd. Wanneer de wijk nog niet af is, is de waterstand nog laag. Later kan het gebied verder onderlopen en het water stijgen, de woningen kunnen meestijgen. Groep 3: Groep 3 stelt in het westelijk plangebied het ‘autarkisch pionieren’ voor. Slechts weinig gemeentelijke voorzieningen, zoals aardgasaansluiting en elektriciteit van het net zullen in dit gebied aanwezig zijn. De woningen zullen in een waterrijk gebied komen te liggen en in eigen energievraag moeten gaan voorzien. In een aansluiting op het riool en waterleiding wordt wel voorzien. Daarnaast zal in het westelijk deel van het plangebied een biogascentrale komen die de wijk daar m.b.v. een WKK van elektriciteit en warmte zal voorzien. Het overschot aan elektriciteit van ‘de Groene Energiecompagnie’ zal worden verkocht en elders ingezet. De Groene Energiecompagnie is hiermee een coöperatieve energievereniging met de bewoners als aandeelhouders. De biogascentrale is met de reeds aanwezige aardgasleiding verbonden om zo aanvoer te garanderen. In het noordelijke deel van dit plangebied wordt tevens een aantal energieleverende drijvende kassen voorgesteld. Zij vervullen de een dubbelfunctie van warmteproductie en gewassenteelt.

05.03 Conclusies workshop Uit de resultaten van de verschillende groepen van de workshop is een aantal conclusies te trekken aan de hand van een aantal punten dat bij iedere workshopgroep naar voren kwam. Geen warmtenet op restwarmte Eska Graphic Board De energievoorziening in Variant 1 is gebaseerd op de grootst aanwezige potentie nabij het plangebied: de grote hoeveelheid onbenutte restwarmte van beide papierfabrieken van Eska Graphic Board. Bij alle drie de groepen wordt deze variant als eerste verworpen. Ondanks de grote bron van restwarmte, zien de verschillende aanwezige parijen nadelen (voor De Groene Compagnie) in deze optie. De belangrijkste redenen hiervoor zijn de afhankelijkheid van warmte van één enkele partij, waaraan geen zekerheid voor de toekomst verleend kan worden, Daarnaast wordt de grote voorinvestering, die voor de aanleg van het warmtenet gedaan moet worden, als nadelig ervaren. Onderkend wordt wel dat in de hoeveelheid restwarmte grote potenties zitten. De inzet hiervan lijkt echter eerder geschikt voor de nabijgelegen bestaande woningvoorraad van Hoogezand-Sappemeer of dichterbij geplande nieuwbouw. Daarnaast kan de warmtevraag bij de nieuwbouw van De Groene Compagnie ook behoorlijk gereduceerd worden ten opzichte van bestaande woningen. In de overige vraag naar warmte kan dan vrij gemakkelijk voorzien worden.


37

Kleine autarkische wijken met schaalgrootte van variant 2 en/of 3 Passend bij de flexibele ontwikkelingsstrategie die voor De Groene Compagnie gewenst is, vinden de verschillende groepen middelgrote energieneutrale clusters die qua schaalgrootte tussen variant 2 en 3 inzitten, een goede optie of een combinatie van de varianten 2 en 3. Altijd klaar Zoals ook in de ontwikkelstrategie naar voren komt, moet De Groene Compagnie als wijk in de nabije en verre toekomst altijd als afgerond geheel overkomen.

38


06

ENERGIECONCEPTEN TOEPASBAAR IN DE GROENE COMPAGNIE

In dit hoofdstuk worden eerst in paragraaf 06.01 technische mogelijkheden of combinaties hiervan aangedragen die voor De Groene Compagnie mogelijk zouden kunnen zijn om de woningen op duurzame wijze van energie te voorzien. Hiervan worden toepassingen voor verschillende schaalgroottes besproken. Vervolgens wordt in paragraaf 06.02 De Groene Compagnie onderverdeeld in gebieden met vergelijkbare kenmerken die van belang (kunnen) zijn voor toepasbare energieconcepten. Hier worden de verschillende landschapstypologieën, geschiktheden en belemmeringen in een kaart gecombineerd. Deze kaart kan als onderlegger dienen om tot energieconcepten te komen voor toekomstige wijken in De Groene Compagnie. Uiteindelijk worden in paragraaf 06.03 o.a. op basis van de kaart uit 06.02 verschillende voorbeeldvoorstellen gedaan voor energievoorzieningen van mogelijke nieuwe woonwijken in het gebied. Hierbij wordt ten slotte nog een voorzichtige aanzet gedaan tot de aanpak van de voorgestelde projecten.

06.01 Toepasbare duurzame energietechnieken 06.01.01 Technische oplossingmogelijkheden In deze paragraaf worden van diverse toepassingen van duurzame energietechnieken voor verschillende schaalgroottes voorbeelden gegeven. Ze geven mogelijke oplossingen om aan de elektriciteits- en warmtevraag van woningen te voldoen aan de hand van voorbeelden uit de markt. In tabel 04a en 04b zijn de toepassingen in de schaalgroottes van een enkel huishouden, een cluster, een buurt en een wijk verdeeld. Boven in de tabellen is telkens de warmteen elektriciteitvraag voor het aantal huishoudens uitgezet. Bij de warmtevraag wordt nog het maximale vermogen vermeld dat een installatie ongeveer dient te hebben om tijdens piekbelastingen voldoende warmte te kunnen produceren. Bij het gebruik van warmteen koudeopslag kan dit maximale vermogen aanzienlijk lager zijn door het gebruik van opslag. In de tabellen staan de technische oplossingen onder de warmte- of de elektriciteitsvraag of onder beiden, afhankelijk van welke soort energie geproduceerd wordt. De maximale vermogens van de apparaten of de range hiervan staat aangegeven en ook de rendementen (wanneer bekend) of de COP (coëfficiënt of performance) staan vermeld. Hierbij wordt aangegeven welke hoeveelheden primaire energie (biogas of hout) worden omgezet in de hoeveelheden thermische en/of elektrische energie (kWhth en kWhe). Daarnaast zijn in de tabel enkele voorbeelden gegeven van biogasinstallaties met hiervan de invoer in biomassa en energetische opbrengst aangegeven.


39

Tabel 04a: toepassingen van duurzame-energietechnieken voor eengezinswoningen (links) en voor clusters van woningen (rechts) Toepassingen duurzame-energietechnieken 1huishouden ( evt.1-5) 5-50 huishoudens warmte elektriciteit warmte elektriciteit 3 3 vraag: 5.000-50.000 m Ae vraag: 1000 m aardgas (Ae) 3500 kWh 17,5-70 MWh 44-435 MWhpr ≈ 8800 kWhpr Pmax [zonder WKO]: 10 kW th Pmax [zonder WKO]: 50-500 kW th 1 PV-panelen 2 a 100 kWh/m (kristallijn) 2 35m ≈ 3500 kWhe b

8 aut. Houtkachel (CV) Froling rend.: +/- 95%

2

28-110 kW th

70m ≈ 3500 kWhe

zeer klein warmtenet

+ elektriciteit

≈ 5.000-20.000 Ae

50 kWh/m (amorf) 2

2

Warmtepomp

9

3

(PV / Windmolen / …) + 3500 kWhe

≈ 4.2 m droog hout/ 1000 m Ae

8800/4.4 --> 2000 kWhe

-->

10

5500 kWhe

(250 hh) Senertec (rend. 92%) 12,5 kW th

(PV / Windmolen / …) + 3500 kWhe

magna-air 8-10 kW th (cop 3,9)

-->

8800/3.9 --> 2250 kWhe

66%

5750 kWhe

= 1500 m3 Ae 8800 kWhth Micro WKK (op gas)

5

+

1,2 - 4,7 kW e 30%

+

3900 kWhe

11

OTAG Linator (rend tot.94%)

≈ 61 MWhpr

+

64 MWhe

klein warmtenet

3-16 kW th

0,3-2,0 kW e

84%

10%

(8800kWhth/0,84=) 10.5 MWhpr 3 = 1200 m Ae

1000 kWhe restvraag:2500 kWhe

6 (handm.) houtkachel (CV)

5,5 kW e

+ 17.5 MWhe 40 MWhth klein warmtenet Mini WKK (op gas) Powertherm (rend. 89%) 10-43 kWth 5-20kWe 60% 29% 3 vanaf 25.000 m Ae ≈ 220 MWhpr 132 MWhth

3500

+ 29%

vanaf 7000 m3

Micro WKK (op gas) Ecopower (rend. tot. 95%)

2,5 - 12,5 kW th rend.: 65% (8800/0,65)=13,5 MWhpr

Opbrgem: 925 MWhe

Mini WKK (op gas)

+ elektriciteit

Warmtepomp

Windmolen

Lagerwey 18/80 80 KW (as: 32m, rodia: 18m)

Magna-geo 6-17,4 kW th (copgem 4.4) 3

4

3

PV-panelen 2 PV: 175 - 700 m (krist.) 2 (35m /hh)

7

Fröling FHE turbo 3000 rend.: 92% 20-70 kWhth 3 ≈ 1.000-7.000 m Ae 3 3 ≈ 4.2 m droog hout/ 1000 m Ae

A

Wind turby 2.5 kW DGC: 5m: 4300kWhe

Vergistingsinstallatie (proefinstallatie) Nij Bosma Zathe Goutum in 900 ton mest (runddrijf) 80 ton covergist.

uit 3 28.000 m biogas 3 ≈17.000 m Ae

7m: 5100 kWhe 10m: 6000 kWhe

*gegevens die Turby zelf opgeeft, uit een recent uitgevoerde test komen zeer matige resultaten voor de Turby naar voren, andere merkennamen van vergelijkbare kleine windmolens met goede testresultaten zijn: Skystream en Montana.

energievraag max. vermogen voorbeeldtechniek voorbeeldtoepassing

40


Tabel 04b: toepassingen van duurzame energietechnieken voor buurten (links) en wijken (rechts) Toepassingen duurzame-energietechnieken 50-200 huishoudens warmte 3 vraag: 20.000-100.000 m Ae 435 - 1640 MWhpr Pmax [zonder WKO]: 0.5- 2 MW th

elektriciteit 70 - 350 MWh

WKK (op gas) Buderus

12

>200 huishoudens warmte elektriciteit 3 vraag: > 100.000 m Ae > 350 MWh > 0.9 GWhpr Pmax [zonder WKO]: > 2 MW th 16

34-363 kW th

17-238 kWe

44-176 GWhth

WK-opslag gewenst warmtenet 300-3200 MWhth

150-2000 MWhe

(30-300 hh)

(43-570 hh)

totaal rend.: 90% 13 zonnecollector + WKO

houtgestookte WKK Host + 5-20 MW th

1-5 MW e

+

9 - 44 GWhe

+ warmtenet (500-2000 hh)

(2500-10000 hh) 17

(rend. WKO niet verrekend) 14 Windmolen

Windmolen

Econcern E70 2MW (as: 85m, rodia: 71m)

Econcern E40

Opbrgem: 4.4 GWhe

600-3000 m (30m /hh)

600 KW (as: 47m, rodia: 44m)

(1250 hh)

435 - 1640 MWhpr

Opbrgem: 925 MWhe

rend.: >30% 2

2

(exl. rend.verlies WKO) 15 Houtverbrandingsinstallatie

rend.:

(250 hh)

C

Vergistingsinstallatie & WKK

Bewa Moerdijk in uit 3 +/- 3.000.000 m Ae 15.000 ton voedselresten omgezet tot: 7.5 Gwhe + warmte

Schmid USTK + warmtenet >90% 0.2 - 2 MW th

(20-200 hh zonder WKO) tot 17,5 GWhth

D

Vergistingsinstallatie & WKK Bioenergiedorf Juhnde in

B

Vergassingsinstallatie kippenboerderij Tzum 0.25 MWe + 2 MW th

uit

6000 ton runddrijfmest

4,5 GWhe

3000 ton varkensdrijfmest

+/- 9 GWhth

12000 ton coverg. biomassa

in

uit

E

Vergistingsinstallatie & WKK Jansen Wijhe Kiel-Windeweer

7000 ton kippenmest

3

300.000 m Ae

1.7 MW vergister + 2x 0.8 MW WKK in uit 3 Ae 4.400.000 m 50% varkensmest 50% energiemais omgezet tot: +/- 13 GWhe +restwarmte (onbenut)

06.01.02 Pakketten van maatregelen energievoorziening Om op duurzame wijze in zowel de warmte- als elektriciteitvraag van woningen te voorzien, zijn verschillende pakketten van maatregelen mogelijk voor de verschillende schaalgroottes van wijken. In tabel 05 zijn deze pakketten te zien. Niet alle pakketten zijn op alle locaties geschikt om toe te passen, dit hangt af van de potenties van de ondergrond en de landschapstypologieën.


41

Tabel 05: pakketten van oplossingen om in de warmteen elektriciteitvraag te voorzien pakketten oplossingsmogelijkheden energievoorziening schaalgrootte 1-5 hh 5-50 hh A1 WP + PV B1 aut. Houtkachel + Wind A2 WP + Wind B2 aut. Houtkachel + PV A3 micro WKK + netaansluiting B3 mini WKK (+PV/Wind) A4 micro WKK + PV of Wind A5 houtkachel + PV A6 houtkachel + Wind schaalgrootte 50-200 hh >200 hh C1 biogasinstallatie + WKK D1 biogasinstallatie + WKK + WKO C2 biogasinstallatie + WKK + WKO D2 biogasinstallatie + WKK C3 Zonnecollector + WKO + Wind(turbine) D3 hout-WKK C4 Zonnecollector + WKO + PV D4 hout-WKK + WKO C6 Houtverbrandingsinstallatie + Wind D5 Zonnecollector + WKO + Windturbine C5 Houtverbrandingsinstallatie + PV D6 Zonnecollector + WKO + PV WP = warmtepomp (+ warmtewisselaar); PV = zonnecellen; Wind = kleinschalige windturbine; WKK = warmtekrachtkoppeling; WKO = warmteen koudeopslag

06.02 Kenmerkinventarisatie plangebied Op basis van de diverse onderzochte energiepotenties, de geldende belemmeringen en de landschapstypologieën, is het plangebied van De Groene Compagnie onderverdeeld in gebiedsdelen waarvan de kenmerken gelijk zijn. De belemmeringen en potenties van het gebied zijn over de geplande landschapstypologieën gelegd, waarmee de verschillende gebieden te onderscheiden zijn. De landschapstypologieën zijn heel globaal overgenomen uit de landschappelijke basis [Ontwikkelstrategie De Groene Compagnie, 2009] maar vereenvoudigd weergegeven om de kaart niet in onoverzichtelijk veel gebieden te verdelen. In figuur 37 is de kaart met de verschillende gebieden te zien. De gebieden zijn gecodeerd en met behulp van tabel 6 zijn hiervoor telkens de geschiktheden van verschillende energiegerelateerde toepassingen of technieken af te lezen. Hier is voor de bosrijke gebieden aangenomen dat deze ongeschikt zijn om zonnecellen en kleinschalige windmolens toe te passen, dit kan uiteindelijk uiteraard per specifieke locatie nogmaals bepaald worden. In de ongekleurde gebieden is geen woningbouw mogelijk vanwege restricties die daar gelden.

42


Figuur 37: Gebieden ingedeeld en gecodeerd naar landschapstypologie, geschiktheden en belemmeringen Tabel 06: Inventarisatie en codering van gebieden met verschillende landschapstypologieën en geschiktheden landschaps -typologie Plas Dras

Open Veld

Bos

codegebieden met geschiktheden geschiktheid WP WKO PV/ZC Wind Hout-CV code 1A ++ ? + + + 1B + ? + + + 1C + + + + 2A ++ + + + + 2B ++ ? + + + 2C ++ + + + 2D + ? + + + 2E + + + + 3A ++ + 3B + + 3C ++ ? + 3D + ? +

WN + + + + + +/+/+/+/-

WP = warmtepomp (+ warmtewisselaar); WKO = warmteen koudeopslag; PV = zonnecellen; ZC = zonnecollector; Wind = kleinschalige windturbine; WN = Warmtenet

Ook in tabel 05 uit paragraaf 06.01.02 zijn nog verschillende pakketten van maatregelen om in de totale energievraag te voorzien, af te lezen.


43

06.03 Voorbeeldtoepassingen energievoorzieningen in De Groene Compagnie 06.03.01 Toelichting Op basis van de diverse onderzochte energiepotenties, de geldende belemmeringen, de output van de workshop en met kennis van de gewenste ontwikkelingsstrategie en de ambities die voor De Groene Compagnie gelden, zijn energieconcepten bedacht die geschikt zijn om te worden toegepast in De Groene Compagnie. Om deze specifieke voorstellen om de toekomstige bebouwing in energie te voorzien, te visualiseren, zijn deze concepten als voorbeeld in het plangebied geplaatst, waar deze geschikt toegepast kunnen worden. Bij deze voorstellen worden tevens de andere in- en uitvoerstromen die voor de huishoudens gelden meegenomen (riolering, wateraansluiting). Als basis voor het planvoorstel en de stedenbouwkundige plattegrond staan figuur 37 en de bijbehorende tabel 06 met de specifieke geschiktheden. In het gehele plangebied wordt een aantal deelgebieden of wijken aangewezen waar op verschillende specifieke manieren in de energievraag wordt voorzien. De overige gebieden zullen voornamelijk uit groen bestaan (plas/dras, bos of open veld), waar ook bebouwing in lage dichtheid mogelijk zal zijn. Figuur 38 toont de verschillende energieconcepten op basis van energetische potenties die in het gebied aanwezig zijn als voorbeeld toegepast in De Groene Compagnie. Hierna zullen voor de verschillende deelgebieden de (mogelijke) energievoorzieningen worden toegelicht: Voorbeeld wijk I en IV: Solitaire autarkische woningen Voorbeeldwijk II: Collectieve energievoorziening op kippenmest Voorbeeldwijk III: Collectieve energievoorziening op lokale biomassa

44


Figuur 38: Voorbeelden van energieconcepten op basis van energiepotenties en landschappelijke mogelijkheden toegepast in De Groene Compagnie


45

06.02.02 Wijk I – solitaire autarkische woningen ‘Het groene Pioniersveld’ In het westen van het westelijk plangebied wordt een wijk voorgesteld waarin alle woningen energetisch autarkisch zullen zijn en afzonderlijk in hun energievraag moeten voorzien. ‘Pioniers’ moeten m.b.v. slimme energieconcepten hun woningen in eigen warmte- (en koude-) en elektriciteitsvraag voorzien. De wijk komt in één van de lagere gedeeltes van het gebied te liggen, waar het waterniveau hoog zal zijn. Het gebied zal hierdoor een plas-drasachtige tot natte uitstraling krijgen. Het gehele gebied is in tabel 06 aangeduid met code 1A, waar de specifieke geschiktheden nogmaals af te lezen zijn. Juist in dit gedeelte van De Groene Compagnie is voor dit type wijk gekozen omdat een effectieve collectieve manier van energievoorziening aanzienlijk meer infrastructuur (zoals warmtenetten en gasleidingen) vereist, die veel geschikter in een droge wijk aangelegd kunnen worden dan in dit natte gebied. De toekomstige bewoners zullen andere voordelen als uitzicht en wonen aan het water hebben. De woningen zullen aan soort ‘woonsteigers’ gesitueerd worden. Deze steigers zullen de enige stedenbouwkundige voorinvestering worden met hierin aansluiting op het drinkwaternet, het riool en ook het elektriciteitsnet. Voor de aansluiting op het elektriciteitsnet is gekozen zodat deze als buffer te gebruiken is wanneer te veel elektriciteit geproduceerd wordt of de elektriciteit te kunnen gebruiken wanneer er te weinig wind of zon aanwezig is. In een gasaansluiting wordt niet voorzien. De woningen zullen allen verbonden zijn met het open vaarwater. Nieuwe woonsteigers kunnen telkens aangelegd worden bij voldoende vraag naar kavels. Het gebied zal zo nooit de uitstraling hebben van een nog af te bouwen wijk en altijd een voltooide wijk te midden van drassig natuurgebied lijken. Diverse pakketten van maatregelen kunnen in de energievraag voorzien. Deze kunnen door de initiatiefnemers zelf bepaald worden, hierbij is beperking van de energievraag natuurlijk ook erg belangrijk. Het gehele gebied heeft geschikte tot zeer geschikte mogelijkheden om warmtewisselaars in de bodem in te zetten. Eveneens interessant is om warmtepompen aan het oppervlaktewater aan te sluiten, waarmee het gebied in de winter sneller bevroren is dan in de nabije omgeving, wat het tot een interessant schaatsgebied maakt (ondanks de klimaatverandering). Zonnecellen of kleine windmolens kunnen de benodigde hoeveelheid elektriciteit opwekken. Eventueel kan elektriciteit elders duurzaam worden opgewekt en ingekocht als groene stroom. In tabel 04 uit hoofdstuk 06.01.02 zijn meerdere (pakketten van) mogelijke technische oplossingen af te lezen.

06.02.03 Wijk II – collectieve energievoorziening op kippenmest ‘De Noordercompagnie’ Een tweede wijk die in het westelijk deel van het plangebied wordt voorgesteld krijgt een specifieke energievoorziening die berust op de goede geschiktheid van warmteen koudeopslag in de ondergrond en de aanwezige kippenmest van de Noorder Eifarm en enkele nabij gelegen andere kippenboeren. In tabel 06 is het gebied gecodeerd met code 2A, voor de specifieke kenmerken van dit gebied. Zoals al in paragraaf 04.02.01 naar voren komt, bezit de hoeveelheid kippenmest die in de zeer nabije omgeving aanwezig is, de potentie om omgezet te worden tot ongeveer 1,7 GWh aan biogas. Om uit kippenmest biogas te produceren is een specifieke mestvergassingsinstallatie nodig, anders dan de meer voorkomende vergistinginstallaties. M.b.v. van een WKK nabij de wijk kan het biogas omgezet worden naar warmte en elektriciteit. Door de warmte op te slaan in een aquifer die onder de wijk ligt, kan hiervan optimaal gebruik worden gemaakt. Een collectief warmtenet zal de warmte naar de woningen transporteren. Op het nuttig gebruik maken van de warmte die door een WKK geproduceerd wordt, zit sinds kort een extra subsidie. De toeslag wordt groter naarmate er meer warmte per kWh elektriciteit wordt

46


benut. Voor een bio-WKK tot 10 MWe met mestcovergisting, verbranding van vaste biomassa of vloeibare organische reststromen is de toeslag maximaal 2,5 ct per kWh t.o.v. geen warmtebenutting. Het elektrisch rendement van een middelgrote WKK ligt op ongeveer 32%, hiermee is uit 1.7 GWhpr aan biogas 544.000 KWhe aan elektriciteit te halen wat gelijk staat aan de elektriciteitvraag van ruim 150 woningen. Naast deze hoeveelheid elektriciteit produceert de WKK ongeveer 1 GWhth aan warmte. Dit is voldoende om bijna 120 gemiddelde nieuwbouwwoningen van warmte te voorzien. Er moet wel rekening gehouden worden met een verlies bij het transport en de opslag van de warmte. Door de woningen goed te oriënteren en te isoleren en ook te clusteren, kan de warmtevraag per woning verder teruggebracht worden. Zonnecollectoren die ook aangesloten zijn op de warmteen koudeopslag kunnen het warmteaanbod vergroten. Hiermee kan gemakkelijk een wijk van 150 woningen energieneutraal worden. Ook door meer kippenmest van boeren uit de omgeving aan te voeren, kan de bio-installatie een grotere wijk van energie voorzien. Doordat in de Noordercompagnie op buurtschaal een centrale energievoorziening kan worden geregeld, is dit deel van de Groene Compagnie zeer geschikt voor goedkopere, sociale woningbouw.

06.02.04 Wijk III- collectieve energievoorziening op lokale biomassa ‘De Energiecompagnie’ In het midden van het oostelijk deel van het plangebied wordt een grotere wijk voorgesteld met centrale energievoorziening. Hier zijn meerdere oplossingen mogelijk. De eerste is gebaseerd op een centraal gelegen WKK die op biogas draait, deze zal voldoende warmte en elektriciteit produceren om de wijk in de energievraag te voorzien. De WKK zal aan een warmteen koudeopslag gekoppeld zijn om de geproduceerde warmte zo efficiënt mogelijk te gebruiken. De warmte komt via een warmtenet bij de woningen terecht. De riolering zal gesplitst worden in een grijs- en zwart-watercircuit. Beide circuits hoeven niet op de bestaande gemeentelijke riolering aangesloten te worden. Het grijs-watercircuit zal worden afgevoerd naar een helofytenfilter, dat nabij de wijk gelegen is. Hier wordt het grijs-water op natuurlijke en energiezuinige wijze gezuiverd. Dit bespaart een aanzienlijke hoeveelheid energie t.o.v. een normale RWZI. Het zwart-watercircuit zal bestaan uit vacuümtoiletten aangesloten op een centaal vacuümsysteem dat het zwarte water van de hele wijk centraal verzameld. Het benodigde biogas om aan de energievraag te voldoen, zal uit diverse soorten van biomassa, zoals mest, resten van gewassenteelt en GFT, uit de omgeving opgewekt worden. Ook de centraal verzamelde menselijke mest (het zwarte water) en de overige organische reststromen van de woningen zullen ingezet worden. Een centraal georganiseerde energievoorziening kan in principe op efficiëntere en goedkopere wijze energie opwekken dan wanneer dit individueel gebeurt. Het heeft echter als nadeel dat er enige voorinvesteringen gedaan moeten worden voordat een wijk al volledig bestaat. Deze voorinvesteringen kunnen geminimaliseerd worden in de beginfase van de wijk wanneer er nog weinig woningen zijn. Een warmtenet zal altijd aanwezig moeten zijn om de centraal opgewekte warmte te kunnen distribueren. Dit warmtenet kan echter bij het groter worden van de wijk telkens verlengd worden en hoeft niet in zijn geheel van te voren aangelegd te worden. In het beginstadium van ‘De Energie Compagnie’ kan Jansen Wijhe in overeenstemming met de bewoners van de wijk energieproducent worden. Jansen Wijhe gebruikt momenteel slechts een klein deel van de opgewekte warmte uit de 2 WKK’s en de opgewekte elektriciteit wordt aan het net geleverd. De reeds bestaande vergistinginstallatie zal biogas produceren, zo mogelijk ook uit de biomassareststromen van De Groene Compagnie. Eén van beide WKK’s moet naar de wijk verplaatst worden zodat geen lang warmtenet van Jansen Wijhe naar de wijk aangelegd hoeft te worden. Er zal wel een gasleiding aangelegd moeten worden om het biogas naar de wijk te krijgen.


47

Wanneer de wijk groter zal worden, zal de energievraag toenemen maar ook de hoeveelheid biomassa (zwart water en GFT) uit de wijk. Er kunnen extra WKK’s en een nieuwe vergistinginstallatie gebouwd worden die de eigen biomassa en de mest en reststromen van de nabijgelegen akkers en boerderijen zal verwerken. Hiervan zullen de bewoners aandeelhouder kunnen zijn. De warmteen koudeopslag vereist ook een voorinvestering. De aanleg hiervan hoeft niet noodzakelijk in het beginstadium gedaan te worden. Zolang deze vorm van seizoensopslag echter nog niet mogelijk is, zal of niet genoeg elektriciteit geproduceerd worden of kan de geproduceerde warmte niet optimaal benut worden. Een andere mogelijkheid is om geen gebruik te maken van warmteen koudeopslag maar om naast de WKK een houtverbrandingsinstallatie op het warmtenet aan te sluiten. Deze installatie kan extra warmte produceren in de koudere maanden. De WKK zal dan kleiner kunnen zijn maar hiermee ook minder elektriciteit opwekken.

Rekenvoorbeeld benodigde biomassa

Om een indicatie te geven welke hoeveelheid aan biomassa nodig is om de wijk van de benodigde energie te voorzien, wordt hier een rekenvoorbeeld gegeven waarin de hoeveelheid biomassa wordt bepaald om 100 huishoudens te voorzien in warmte en elektriciteit. Een WKK zal hierin gaan voorzien door het opgewekte biogas naar elektriciteit en warmte om te zetten. De energievraag van deze woningen moet allereerst bekend zijn. In paragraaf 03.04 wordt al vermeld dat de elektriciteitvraag per huishouden jaarlijks 3500 kWhe zal zijn. De energievraag voor verwarming en warm tapwater wordt gesteld op 1000 m3 (Ae) (aardgasequivalenten), dit heeft een calorische inhoud van 8800 kWhpr. Dit is echter niet de hoeveelheid thermische energie die nodig is omdat CV-ketels kleine omzettingsverliezen hebben. Rendementen hiervan liggen rond de 95% [www.senternovem.nl]. De warmtevraag is dus wat lager en komt op 8360 kWhth. Deze warmtevraag is echter nog te verkleinen en deze hangt af van de mate van isoleren en de juiste oriëntatie van de woningen en de glasvlakken t.o.v. de zon. Per 100 huishoudens is de elektriciteitsvraag dus 350 MWhe en de warmtevraag 836 MWhth (welke nog verminderd kan worden). Voor de elektriciteitsvraag zijn de transportverliezen te verwaarlozen. Om in deze warmtevraag te voorzien moet echter wel rekening gehouden worden met transportverliezen, pompenergie en warmteverliezen bij de seizoensbuffering. Bij de buffering van warmte in de ondergrond gaat een aanzienlijk deel verloren, echter zou de aan de aquifer afgegeven warmte anders volledig verloren gaan. Dit ‘aquiferrendement’ ligt op ongeveer 50% (orde van grootte en afhankelijk van de ondergrond). De transportverliezen in het warmtenet zijn relatief klein (afname van 1°C per km buis) en kunnen hier verwaarloosd worden. Het gehele systeem van bron tot aan de gebruiker zal met een COP (coefficient of performance) te waarderen zijn. Dit is de verhouding van de uit de aquifer opgenomen hoeveelheid thermische energie t.o.v. de benodigde energie om de warmte rond te pompen en (eventueel) via een warmtepomp naar een hogere temperatuur op te waarderen. In de bepalingsmethode van de EPN wordt gerekend met een COP van 12 [Koude/warmteopslag in de praktijk, 2007]. Niet al de warmte die de WKK zal produceren hoeft eerst in de WKO opgeslagen te worden, warm tapwater is het gehele jaar nodig en in de winter kan de geproduceerde warmte direct aan het warmtenet geleverd worden. Ongeveer de helft van de opgewekte warmte zal direct inzetbaar zijn, het overige deel zal eerst in de WKO gebufferd moeten worden. In tabel 07 zijn de verschillende gegevens bijeen gevoegd om te bepalen hoeveel energie de WKK moet gaan produceren om 100 huishoudens in hun vraag te voorzien.

48


Tabel 07: energievraag van 100 huishoudens en benodigde productie vanuit WKK gekoppeld aan een WKO om hierin te voorzien energievraag warmte 836 MWhth

elektriciteit 350 MWhe

energie uit WKK (gekoppeld aan WKO) warmte elektriciteit direct aan warmtenet via WKO 50% 50% rend.wko= 50% 418

836 1254 MWhth

(@ COP 12:)

1254 MWhth (73%)

350 MWhe 105 MWhe 455 MWhe (27%)

De hoeveelheden van thermische en elektrische energie die de WKK moet gaan produceren zijn onderaan af te lezen en ook de verhouding hiervan in percentages (73% thermisch en 27% elektrisch). Een goede WKK heeft een elektrisch rendement van ongeveer 30% met daarnaast een thermisch rendement van ongeveer 60% (de verhouding hiertussen is 67% thermisch en 33% elektrisch). Deze verhouding is redelijk in de richting van de verhouding van de gevraagde hoeveelheid warmte en elektriciteit. Om aan de thermische vraag te voldoen, wordt meer elektriciteit opgewekt dan de vraag van de 100 huishoudens is. Het overschot aan elektriciteit kan natuurlijk als duurzame energie aan het net opgevoerd worden. Echter door de warmtevraag terug te brengen, kan de verhouding tussen de warmtevraag en de elektriciteitvraag beter aansluiten op de verhouding van de productie van warmte en elektriciteit die de WKK produceert. Wanneer de warmtevraag nog met 32% wordt verlaagd, zal de WKK in gelijke verhouding elektrische en thermische energie produceren. Wanneer de warmtevraag niet lager zal zijn, zal 1254 MWhth geproduceerd moeten worden door de WKK, waarbij ook 627 MWhe aan elektriciteit geproduceerd, dit is een overschot van 172 MWhe dat aan het net gevoed kan worden. Bij een totaalrendement van 90% van de WKK, moet deze gevoed worden met 2.09 GWhpr aan biogas. Met behulp van de tabellen uit hoofdstuk 03.04 in het basisrapport, over biomassa, kan bepaald worden welke hoeveelheden biomassa een bepaalde hoeveelheid energie in de vorm van biogas kunnen produceren. Door middel van covergisting zal het biogas opgewekt worden uit mest samen met bijvoorbeeld resten van gewassenteelt en GFT. Ook de centraal verzamelde menselijke mest (het zwarte water) en de overige organische reststromen van de woningen worden covergist. Om nu een indicatie te geven van de benodigde hoeveelheid biomassa om 100 huishoudens van voldoende energie te voorzien, wordt eerst de totaalvraag aan biogas verminderd met de productie van biogas uit het eigen zwarte water (en huishoudelijk GFT) van deze huishoudens. Voor het overige biogas wordt uitgegaan dat dit uit 50% mest samen met 50% resten van gewassenteelt bestaat. Het biogas uit het zwarte water bezit 294 kWhpr per huishouden, dus 29,4 MWhpr per 100 huishoudens, dit is 1,4% van de totale vraag. De restvraag aan biogas is 2.06 GWhpr. Drijfmest van koeien en varkens heeft een gemiddelde energetische opbrengst uit biogas van 55 kWhpr/ton. Groenteafval, fruitafval, suikerbietenpuntjes en aardappelschillen hebben een gemiddelde energetische opbrengst uit biogas van 553 kWhpr/ton. Bij een samenstelling van vergistingmateriaal van 50% mest en 50% covergistingsmateriaal, kan uit een ton vergistingmateriaal gemiddeld 304 kWhpr aan biogas gewonnen worden. Dit betekent dat per 100 huishoudens 6776 ton biomassa nodig is waarvan 3388 ton mest is en 3388 ton uit organische afvalstromen bestaat. Deze hoeveelheid mest wordt jaarlijks geproduceerd door ongeveer door 125 melkkoeien, ruim 300 vleeskoeien of ruim 1400 varkens.


49

06.02.05 Overige solitaire autarkische kleine wijken (IV) Naast de voorgaande 3 middelgrote wijken, zijn er nog enkele kleine gebieden die aangewezen worden waarin wijken met autarkische villas komen. Dit is in het noordoosten van het westelijk plangebied en in het noorden rondom het open water in het oostelijk plangebied. Hiervoor geldt hetzelfde als voor wijk I, de woningen moeten afzonderlijk in hun energievraag voorzien. De landschappelijke ondergrond is echter niet nat.

06.02.06 Overige gebieden De overige gebieden zullen voornamelijk uit groen bestaan (plas/dras, bos of open veld). In deze gebieden zal vaak wel bebouwing in lage dichtheid mogelijk zijn. Hiervoor kunnen voor de verschillende soorten gebieden verschillende pakketten van technische oplossingen in de energievraag voorzien. In figuur 37 en tabel 06 uit 06.02 zijn de verschillende soorten gebieden reeds geïnventariseerd naar hun landschapstypologie, energetische potenties en belemmeringen. Woningen in deze gebieden zullen zoveel mogelijk zelfvoorzienend moeten zijn en zo min mogelijk op de gemeentelijke netwerken aangesloten moeten worden. Aan de hand van de tabel kan bepaald worden op welke energievoorziening het beste ingezet kan worden. In de bosachtige gebieden is het moeilijker om op duurzame wijze elektriciteit m.b.v. PV of kleinschalige windturbines op te wekken. Deze woningen zullen op het elektriciteitsnet aangesloten kunnen worden en duurzaam opgewekte stroom kunnen inkopen.

06.03.07 Plan van aanpak Er zijn verschillende benaderingen mogelijk om tot de voorgestelde stedenbouwkundige uitwerking van de Groene Compagnie te komen. De keuze hieruit zal worden bepaald door de beschikbare hoeveelheid geld aan het begin (wat de hoogte van voorinvestering bepaalt) en de politieke en bedrijfsmatige mogelijkheden. Wijk I: Het Groene Pioniersveld De aanpak van het Groene Pioniersveld is relatief eenvoudig. Het kernbegrip hier is ‘particulier initiatief’. De gemeente hoeft voor dit plangebied alleen de steigers en noodzakelijke infrastructurele voorzieningen aan te leggen en de natte grond eromheen per vierkante meter in erfpacht uit te geven of te verkopen. Vervolgens zullen kapitaalkrachtige mensen, die hun eigen droomhuis willen realiseren, op eigen initiatief starten met het ontwikkelingen van hun energetisch neutrale woningen. De voorinvestering is beperkt, waarna de rest met behulp van een goede reclamecampagne vanzelf zou moeten gaan lopen. Wijk II: De Noordercompagnie Deze wijk, die meer een buurt is, kan het beste worden uitgegeven aan een woningcorporatie die samen met de Noorder Eifarm tot ontwikkeling van een energetisch solide woningbouwproject komt. De essentie hier wordt geformuleerd door ‘private samenwerking’. Dit deel van het plan valt of staat dus met de wil van een corporatie om woningen te ontwikkelen die het grotendeels energetisch afhankelijk zijn van de Noorder Eifarm en andere kippenboerderijen in de omgeving. Een interessante uitdaging. Wijk III: De Energiecompagnie Dit deel van het plangebied vormt de grootste uitdaging van De Groene Compagnie, omdat het deels gemeente-initiatief is, deels zal afhangen van particuliere initiatieven en mogelijk ook van de bereidheid van marktpartijen om zich in dit nieuwe model voor energiebeheer te storten. Collectief dus, passende bij de aloude betekenis van compagnieën.

50


De wijk is nu slechts tot de huidige rand van De Groene Compagnie getekend, maar voor te stellen is dat, bij een succes, verdere woninguitbreiding mogelijk is in zuidelijke richting. Om het einddoel eerst helder te krijgen: dat is een energetisch op zijn minst zelfvoorzienende maar liefst –producerende woongemeenschap die lokale restproducten inzetten in de energievoorziening. Het eindplaatje is een wijk met (mogelijk normale woningen) waarvan de energie komt van hun eigen afval en dat van boerderijen in de nabije omgeving en waarvoor dan ook de watervoorziening op een voor Nederland innovatieve manier wordt opgelost. Bewoners worden bij start van hun eigen project aandeelhouders van de Energiecompagnie en daarmee mede verantwoordelijk voor het succes. Met het groeiende aantal leden wordt het kapitaal van de Energiecompagnie steeds groter en kan na bepaalde tijd worden geïnvesteerd in voorzieningen die uiteindelijk weer geld opleveren. Aangezien hier de bouwontwikkeling stapsgewijs kan gaan, startend met niks maar bij succes vanzelf uitgroeiend – alles in gemeenschappelijke verbintenis (en is immers afhankelijk van elkaars restproducten en de gemeenschappelijke water- en energievoorziening) – staan de volgende mogelijkheden open: Jansen Wijhe als basis voor verwerking van organisch afval in de wijk Bio-WKK met Nieuw Woelwijk Op eigen kracht: voorinvestering nodig om op te starten Jansen Wijhe als basis Jansen Wijhe verwerkt nu al veel biomassa (vooral varkensdrijfmest) en zou daaraan de menselijke faecaliën van de Energiecompagnie kunnen toevoegen en deze in verwerkte vorm als biogas of stroom en warmte naar de Energiecompagnie kunnen sturen, alwaar (a) biogas wordt omgezet in stroom en warmte of (b) stroom en warmte direct worden gebruikt. Bij groei van de Energiecompagnie zou Jansen Wijhe mee moeten groeien. De Energiecompagnie neemt af van Jansen Wijhe, die hun specialisme kunnen uitbouwen tot een florerend energiebedrijf. Bio-WKK met Nieuw Woelwijk Nieuw Woelwijk kan goed een WKK gebruiken en deze delen met de Energiecompagnie. Dit betekent dat een vergistingsinstallatie nodig is voor het organisch afval (incl. menselijke faecaliën), dat biogas levert aan de WKK, die vervolgens warmte en stroom levert. Op eigen kracht De derde oplossing is het meest uitdagend. Hier zijn twee varianten denkbaar: een waarbij een fikse voorinvestering nodig is voor een vergistingsinstallatie en eventueel centrale bio-WKK, en een waarbij de woningen allemaal een eigen micro-WKK-installatie hebben die aanvankelijk op aardgas uit het nabij gelegen net draait, maar die (na het bereiken van een kritische massa) op biogas gaat draaien van de eigen vergistringsinstallatie. Bij deze laatste oplossing is vooral het compagnieprincipe met de aandelen van belang: bij elke nieuwe bewoner komt er extra geld in de pot, waarmee na verloop van tijd geïnvesteerd kan worden in de vergister, die biogas op het net bijvoedt, totdat een eigen biogasnet het aardgasnet kan vervangen, of waarmee het aardgasnet geleidelijk van 0% tot 100% aan biogas wordt gevoed. Afvalwaterzuivering In alle gevallen is overigens een goede afvalwaterzuivering nodig die na de anaerobe vergisting (waarbij het biogas vrijkomt) het restant verder zuivert totdat het op het oppervlaktewater kan worden geloosd. Dit kan het beste met een vacuümriolering deels in een living-machine-achtige setting worden gedaan, waarna een helofytenfilter de laatste zuiveringsstappen verzorgt voordat het inmiddels schone afvalwater wordt geloosd op het oppervlaktewater. Hiervoor is samenwerking met het Waterschap onontbeerlijk. Het voordeel is de onnodige aanleg van een (relatief duur) rioolnet, dat vervangen wordt door een vacuümsysteem, met kleinere transportafstanden en veel minder materiaal in de riolering.

06.03.08 Aanbevelingen Bij toepassen van de voorgestelde energieconcepten kunnen enkele vervolgonderzoeken aanbevolen worden.


51

Vervolgonderzoek zou o.a. gedaan kunnen worden naar: - mogelijke (negatieve) gevolgen van toegepaste technieken - financiële haalbaarheid van verschillende energieconcepten - uitgebreidere bepaling van aanwezige hoeveelheden biomassa van o.a. resten van gewassenteelt

52


07

REFERENTIES

Literatuur en websites

AEB; website; www.aeb.nl; Afval Energiebedrijf; geraadpleegd februari 2009

Dienst Regelingen; Mestbeleid 08/09 Tabellen; 2008

Duurzaamheidsprofielen Hoogezand-Sappemeer Zuidzijde, 2008

Innogrow; website: http://www.innogrow.com/nl/nieuws/kasalsenergiebronbestaatal.htm, graadpleegd februari 2009

Klimaatnieuws; www.klimaatnieuws.nl, geraadpleegd januari 2009

KNMI; website: http://www.knmi.nl, geraadpleegd januari 2009

Kristinsson J., Andel E.E. van & Lettinga G.; 'New Energy-Producing Greenhouse - The Greenhouse Village of the Near Future', in: Proceedings SASBE 2006 – 2nd CIB International Conference on Smart and Sustainable Built Environments (338-345 (CD-rom)); CIB / SRIBS, Shanghai, 2006

Mels A. et al.; Afvalwaterketen ontketend; Utrecht, 2005

Milieurapport H.S. Zuidzijde, 2007

Mooij M., Hoegaerden V. van, Wijk G. van & Pieters H.; Haalbaarheidsonderzoek toepassing omgevingswarmte in Almere Hout en Almere Haven; Ecofys, Utrecht, 2006

Munari Probst M.C. & Roecker C.; 'From Thermal Collectors Integration to Active Façade Systems', in Wittkopf S.K. & Tan B.K. (eds.), Sun, Wind and Architecture - Proceedings of PLEA2007; National University of Singapore, 2007

Ontwikkelstrategie De Groene compagnie; voorlopig rapport 2009

Orgaworld; www.orgaworld.nl, geraadpleegd april 2009

Ormeling F.J. (ed); De Grote Bosatlas - 48e druk; Wolters-Noordhoff, Groningen, 1976

Production Data; http://www.productiondata.nl/?page%5B%5D=19&page%5B%5D=24); geraadpleegd: april 2009

Recht om te weten; http://www.rechtomteweten.nl; geraadpleegd: aprill 2009

SenterNovem; Windkaart van Nederland – op 100 m hoogte (CD-rom); SenterNovem, Utrecht, 2005

SenterNovem; Protocol monitoring duurzame energie; SenterNovem, Utrecht, 2004

SenterNovem; Cijfers en tabellen 2007 - Kompas, energiebewust wonen en werken; SenterNovem, Utrecht, 2007

Timmeren, A. van; Autonomie & Heteronomie - Integratie en verduurzaming van essentiële stromen in de gebouwde omgeving; Eburon, Delft, Netherlands, 2006

Vries B., Jong A. de, Rovers R., et al.; Energie a la carte; Wageningen 2008

Wikipedia; website: http://www.wikipedia.com, februari 2009

Wolters-Noordhoff; De Grote Bosatlas - editie 52, vijfde oplage; Wolters-Noordhoff Atlasproducties, Groningen, 2005

Foto's zijn door Andy van den Dobbelsteen, tenzij anders vermeld.


53

ENERGIEPOTENTIES GRONINGEN ENERGIEPOTENTIESTUDIE DE GROENE COMPAGNIE

Recommend Documents