Hybride LT-warmtenet Waalsprong Nijmegen

Hybride LT-warmtenet Waalsprong Nijmegen Resultaten en onderbouwing van de businesscase

Jeroen Roos (BuildDesk) Krijn Braber (BuildDesk) Eric Willems (Cauberg-Huygen) Edward Pfeiffer (KEMA) Arian Kaandorp (Metrum) met medewerking van: Henk Bresser (KEMA) Hans Kamphuis (KEMA) Wybe Theijsse (Metrum)

Rapportnummer: 80313 BuildDesk Benelux B.V., Delft Delft, 23 februari 2009

COLOFON BuildDesk Benelux B.V., Delft Postbus 2960, 2601 CZ Delft Oude Delft 49, Delft Telefoon: 015 - 2150215 Telefax: 015 - 2150216 E-mail: [email protected] Internet: www.builddesk.nl Projectnummer: 80313 Projecttitel: Hybride LT-warmtenet Waalsprong Nijmegen Opdrachtgevers: • provincie Gelderland, gedeputeerde mevrouw A. v.d. Kolk • gemeente Nijmegen, wethouder de heer P. Depla Begeleidingscommissie: • provincie Gelderland: de heer C. Grootscholten, mevrouw C. Onderdelinden, de heer P. v.d. Broek • gemeente Nijmegen: de heer H. Eetgerink en mevrouw G. Nales • namens de projectontwikkelaars, de heer L. Hiddes (AM) Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm, elektronisch op geluidsband of op welke andere wijze ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van BuildDesk Benelux BV.

Management summary Aanleiding Uit de verkenning ‘Energiesprong over de Waal’ is rond de zomer van 2008 een innovatieve combinatie van 2 verschillende energietechnieken naar voren gekomen, te weten het gebruik van a. ‘echte’ restwarmte van lage temperatuur voor ruimteverwarming en b. warmtepompen voor het bereiden van warm tapwater in combinatie met comfortkoeling. Een groot verschil met traditionele vormen van stadsverwarming is de relatief lage aanvoertemperatuur in het warmtenet, 45 °C. Dit heeft tot gevolg dat ‘pure’ restwarmte uit afvalverbrandingsinstallaties of conventionele elektriciteitscentrales als warmtebron kan worden gebruikt. ‘Pure’ restwarmte is warmte die op dit moment op de lucht of het oppervlaktewater wordt geloosd. Het gebruik van deze warmte voor verwarming en koeling zorgt dus niet voor verlaging van de productie van elektriciteit in genoemde installaties. Dat betekent dus dat er niet elders extra elektriciteit moet worden geproduceerd. Dit spaart de uitputting van conventionele energievoorraden en voorkomt diverse milieuconsequenties (m.n. CO2-emissies). In de meest extreme variant van het gebruik van ‘pure’ restwarmte zou het koelwater dat door een elektriciteitscentrale normaal op een rivier zou worden geloosd, nu eerst een soort omweg kunnen maken door de vloerwarming van zuinige nieuwbouwwoningen waarna dit water, nu afgekoeld tot 25 °C, alsnog lozing op de rivier kom plaatsvinden. In deze variant zou zelfs een retourleiding naar de elektriciteitscentrale niet nodig zijn. Omdat een combinatie van twee technieken wordt gebruikt, koelwater voor de ruimteverwarming en warmtepompen voor de productie van warmtapwater en ruimtekoeling, is de term ‘hybride lagetemperatuur warmtenet’ ontstaan. De besturen van de provincie Gelderland en de gemeenten Nijmegen achtten het concept van het ‘hybride lage-temperatuur warmtenet’ zodanig veelbelovend dat zij besloten om deze optie verder als business case te laten onderzoeken ten behoeve van de locatie Waalsprong (ca 9000 nieuwbouwwoningen). Als belangrijkste warmtebronnen waren de afvalverbrandingsinstallatie van ARN en de centrale Gelderland 13 van Electrabel in beeld. De opdracht voor de uitwerking van de de business case werd na een aanbesteding gegund aan een consortium van 4 partijen: BuildDesk, Cauberg-Huygen, KEMA en Metrum. Doel en aanpak Het consortium kreeg als opdracht om op basis van realistische uitgangspunten een businesscase te construeren rondom een hybride ‘hybride lage-temperatuur warmtenet’ (hybride LT-warmtenet). De businesscase moet aantonen of zo’n warmtenet in technisch, financieel en exploitatief opzicht haalbaar kan zijn. Er is een vanwege het korte tijdsbestek (veroorzaakt door de bouwplanning) een aanpak in twee stappen gevolgd. In een eerste, ‘grove’ fase is nagegaan of er op basis van globale aannamen überhaupt een positieve businesscase te verwachten zou zijn. Zo niet, dan zou de begeleidingscommissie kunnen besluiten tot een ‘no go’ van verder onderzoek. De tweede fase was bedoeld voor een verfijning van een aantal berekening en uitgangspunten. Resultaten De businesscase levert een scala aan resultaten:

BuildDesk Benelux

i

•

Minimale aanvoertemperatuur hybride LT-warmtesysteem: 45°C De minimale temperatuur van de warmte-aanvoer bij de bron bedraagt 45°C. Een lager temperatuurniveau zal in verband met optredende verliezen in het transport- en distributienetwerk leiden tot te lage aankomsttemperaturen bij de woningen (en daarmee tot onvoldoende verwarmingsvermogen van de vloerverwarming).

•

‘Pure’ restwarmte: alleen verkrijgbaar bij afvalverbrandingsinstallatie ARN De kolencentrale Gelderland 13 kan zeker warmte leveren van 45°C maar kan dat alleen via een aftap van stoom aan de stoomturbine. De bestaande stroom koelwater richting de Waal is zeer groot in termen van warmte-inhoud maar helaas is deze stroom duidelijk van een te lage temperatuur (25 tot 30 °C) om als bron voor het hybride warmtenet te kunnen dienen. Aftap van stoom resulteert echter in een substantiële reductie van de elektriciteitsproductie. Voor deze derving verlangt Electrabel een vergoeding hetgeen de restwarmte relatief duur maakt. Bovendien zorgt de derving voor elektriciteitsproductie in andere centrales en daarmee voor extra fossiel/nucleair energiegebruik en emissies. Daarmee betreft het geen ‘pure’ restwarmte. ARN heeft een interessant potentieel aan restwarmte die nu naar de omgeving (via de lucht) wordt weggeblazen. Door middel van aanvullende apparatuur kan die restwarmte worden gevangen (‘uitgekoppeld’) en ter beschikking komen voor het hybride LT-warmtenet. Voor die apparatuur is ruimte op het ARN-terrein beschikbaar. De noodzakelijke aanvoertemperatuur van 45°C is daarbij zeker haalbaar. Na uitvoering van de ‘grove’ fase van de businesscase is daarom besloten om de optie van de centrale Gelderland 13 te laten vervallen en de studie te concentreren op restwarmtelevering door ARN.

•

Restwarmtepotentieel van ARN is voldoende voor de basislast van Waalsprong Er is gedetailleerd gekeken naar de bronnen van restwarmte bij ARN. Een substantieel deel van de beschikbare restwarmte wordt al geleverd aan de nabijgelegen rioolwaterzuivering (het gaat hierbij om 26 MWth). Er is echter nog een aantal andere bronnen beschikbaar die samen 40 MWth bij een aanvoertemperatuur van 45°C kunnen leveren. Het gaat hierbij om ‘pure’ restwarmte die niet leidt tot een verminderde elektriciteitsproductie. Er is gekeken naar de mogelijkheid dat ARN zelfs méér elektriciteit uit het afval zou kunnen halen door de verbeterde koeling van een hybride warmtenet maar dat effect is niet aanwezig. Met het genoemde vermogen van 40 MWth kan in de basislast worden voorzien van de 8500 woningen die in de Waalsprong zijn voorzien. Naar schatting is er voldoende ‘puur’ restwarmtevermogen (dus zónder de inzet van hulpwarmteketels) voor 5000 woningen (gerekend in volgorde van bouwen). Dit is ongunstig voor de businesscase omdat de hoge kosten van de transportleiding dan op minder woningen drukken. In dit geval is overigens gerekend met een ‘gesloten’ transportnet zoals in een traditioneel stadsverwarmingsnet het geval zou zijn, met een aanvoer en een retourleiding. Zie onderstaande Figuur 1.

BuildDesk Benelux

ii

Figuur 1 Gesloten hybride LT-warmtenet Om álle Waalsprongwoningen van restwarmte te kunnen voorzien, zou zeker zo’n 20 MWth extra aan restwarmtevernogen nodig zijn. Hierbij is rekening gehouden met de vermogensverliezen die onderweg van de ARN naar de woningen optreden (geraamd op ca 17%). Op één stoomturbine heeft ARN, net als de kolencentrale van Electrabel, mogelijkheden voor stoomaftap. Die zou echter wel zorgen voor derving van de elektriciteitsproductie en daarmee de restwarmte duur en minder duurzaam maken. Deze optie is daarom niet beschouwd. •

Een ‘open’ transportnet maakt het ‘pure’ restwarmtepotentieel kleiner De mogelijkheid bestaat om geen retourleiding toe te passen in het transportnet van/naar warmtebron ARN. In dat geval wordt er ter hoogte van ARN oppervlaktewater ingenomen uit het Maas-Waalkanaal. Dit water wordt door ARN verwarmd tot 45°C en richting de Waalsprong gebracht door een enkelvoudige transportleiding. Het water dat de woningen weer verlaat, wordt verzameld en aan de zijde van de Waalsprong in de Waal geloosd. Zie onderstaande Figuur 2 voor een schets van dit systeem:

BuildDesk Benelux

iii

Figuur 2 Open hybride warmte-LT-net Deze optie verlaagt de kosten voor de primaire transportleiding. Er staan echter kosten en milieu-effecten tegenover wegens de noodzakelijke behandeling van het ingenomen water met chemicaliën om vervuiling van de leidingen te voorkomen. Een ander bezwaar is dat het water uit het Maas-Waalkanaal beduidend kouder is dan het retourwater vanuit een ‘gesloten’ systeem waar wel met een retourleiding in is voorzien. Dat koudere water moet op 45°C worden gebracht hetgeen een fors deel van het restwarmtevermogen vergt. Dit zou geen groot probleem zijn wanneer er een overschot aan restwarmtevermogen beschikbaar zou zijn. In de ‘open’ variant blijken slechts ca 3500 woningen met alleen ‘pure’ restwarmte te kunnen worden voorzien. •

Back-up kan deels door ARN worden voorzien ARN heeft twee verbrandingslijnen die onafhankelijk van elkaar kunnen functioneren. Hoewel elke lijn op sommige momenten storingen kent, zijn vrijwel nooit beide lijnen gelijktijdig uit bedrijf. Mocht dat toch onverhoopt gebeuren, dan heeft ARN een contract met een leverancier voor aansluiten van mobiele noodketels voor zijn eigen bedrijfsvoering; daarvan kan ook een hybride warmtenet profiteren. Wanneer de hoofdleiding van ARN naar de Waalsprong beschadigd zou raken, dan zal de hele locatie zonder warmte.

•

Hulpwarmteketels: optie voor extra back-up maar geven ook extra benutting ARN-potentieel Dit risico is alleen te verminderen door lokaal in de Waalsprong hulpwarmtevermogen (bijv. gasketels) te plaatsen. Deze vergen echter een substantiële investering in het systeem. Uit de berekeningen blijkt dat de ketels het echter ook mogelijk maken om álle Waalsprongwoningen op het hybride warmtenet aan te sluiten doordat de ketels niet alleen als backup dienen maar ook kunnen bijspringen op de koudste dagen van het jaar. Wel wordt er dan een concessie gedaan op het vlak van duurzaamheid. Feitelijk ontstaat er een ‘bivalent’ systeem waarbij ARN het grootste deel van de warmte levert als ‘pure’ restwarmte; de hulpketels, die op aardgas branden, leveren dan circa 10% tot 15% van de hoeveelheid warmte die de woningen op jaarbasis uit het warmtenet betrekken.

BuildDesk Benelux

iv

•

Netto Contante Waarde van de basissituatie is ca € 17 mln positief, IIR bedraagt ca 7% De berekende Netto Contante Waarde (NCW) komt over 30 jaar voor een project met 5000 woningen uit op een positieve waarde. Daarbij is uitgegaan van: •

een ‘gesloten’ systeem (dus: met een primaire aanvoer- en retourleiding);

•

ARN als enige warmtebron in het systeem (er zijn dus geen hulpwarmteketels). ARN levert ‘pure’ restwarmte, zonder derving van de elektriciteitsproductie. Verondersteld is dat ARN geen vergoeding per eenheid warmte ontvangt voor deze restwarmte;

•

ruimtekoeling in alle woningen;

•

elektriciteitsinkoop voor de warmtepomp door de bewoner (hij betaalt iets hoger tarief dan kwantuminkoop door de exploitant;

•

een, naar verhouding van de ontwikkelingen van de afgelopen jaren, bescheiden index voor de gasprijs van 5,5%/jaar (van invloed op de tijdelijke hulpwarmtecentrales en de referentiekosten bij een EPC van 0,8);

•

een eveneens bescheiden index voor de elektriciteitsprijs van 3,5%/jaar (van invloed op de referentiekosten bij EPC’s van 0,6/0,4 en op de kosten van pompenergie);

•

10% korting op de warmtekosten t.o.v. ‘GelijkAanAnders’;

•

Net niet aansluiten van woningen in Waalfront;

•

een projectfinanciering waarbij 30% van het benodigde kapitaal uit eigen vermogen bestaat (waarop 8% rendement wordt verondersteld, ) en 70% uit vreemd vermogen (waarop 4,4% rendement wordt verondersteld, aflossingstermijn gesteld op 25 jaar).

De IRR van 7% is overigens een waarde waar de meeste energiebedrijven tegenwoordig geen genoegen meer mee nemen; door die partijen worden eerder IRR’s van 10 tot 12% gehanteerd voor dit type van projecten. Mocht de overheid, als aandeelhouder, investeren in het project dan zal de businesscase aanmerkelijk verbeteren omdat dan met een lager vereist rendement op het eigen vermogen kan worden gerekend. •

Netto Contante Waarde van de ‘bivalente’ variant (en verder bovengenoemde uitgangspunten) is ca € 21 mln positief, IIR bedraagt ca 7% De toepassing van hulpwarmteketels in de locatie zorgt, bij verder gelijke randvoorwaarden als in de basisvariant, dus voor een iets hogere NCW over 30 jaar en dito IRR. Deze variant is zeer gevoelig voor een wijziging in de index voor elektriciteit. Zo levert een indexverhoging met 1%-punt als een extra NCW op van € 5 mln.

•

De businesscase is sterk gevoelig voor een groot aantal invoervariabelen Uit een verkenning van de gevoeligheden blijkt dat de NCW en de IIR sterk afhankelijk zijn van een aantal invoervariabelen. Zo is de case zéér gevoelig voor de interne rentevoet (WACC), de index van de gas- en de elektriciteitsprijs, de warmtevraag in de woningen, de hoogte van de investeringen in de woningen en in het warmtenet en de hoogte van de BAK (Bijdrage Aansluitkosten die de bouwer van de woningen betaalt aan de expolitant als vergoeding voor de aansluiting op het hybride LT-warmtenet. Het verschil in de NCW bedraagt als snel vele miljoenen €. Onderstaande tabel geeft een beeld van de gevoeligheid van een beperkt aantal variabelen: type warmtebron, type warmtenet, inkoop van de elektriciteit voor de warmtepomp en een eventuele korting op de warmteprijs. Het blijkt dat de NCW, uiteraard, ongunstig wordt beïnvloed door de korting op de warmteprijs (=gederfde inkomsten). Het bivalente systeem

BuildDesk Benelux

v

maakt wel meer woningaansluitingen mogelijk maar is- met de standaarduitgangspuntenfinancieel niet interessanter dan de ‘pure’ restwarmtevariant zonder hulpwarmtecentrales. Dit heeft vooral te maken met de inschatting van het verloop van de elektriciteitsprijs. Als de elektriciteitsprijs sneller stijgt dan aangenomen, Tabel 1 Gevoeligheidsanalyse Warmtebron

1 2 3 100% rest4 5 warmte ARN 6 7 8 9 10 Bivalent: 11 ARN restwarmte 12 aangevuld 13 met hulp14 warmte15 centrales 16 *

Type warmtenet

Gesloten

Open

Gesloten

Open

Variant Comfort- Elektra koeling voor warmtepomp gekocht door: Ja Ja Nee Nee Ja Ja Nee Nee Ja Ja Nee Nee Ja Ja Nee Nee

Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant

Korting op warmtekosten

Nee 10% Nee 10% Nee 10% Nee 10% Nee 10% Nee 10% Nee 10% Nee 10%

Aantal aangesloten woningen Waalsprong

Resultaat IRR Netto Contante (%) Waarde 30 jaar (€ mln)

5.014 5.014 5.014 5.014 3.534 3.534 3.534 3.534 8.505 8.505 8.505 8.505 8.505 8.505 8.505 8.505

17,4 14,2 12,2 9,2 12,1 9,2 7,1 4,4 21,3 17,5 15,6 12,1 15,6 11,8 10,0 6,5

6,9% 6,5% 6,2% 5,8% 6,3% 5,9% 5,5% 5,1% 7,1% 6,7% 6,4% 6,0% 6,5% 6,0% 5,7% 5,3%

In deze tabel is vanwege de overzichtelijkheid, steeds een combinatie gemaakt van inkoop van elektriciteit voor de warmtepomp en het verlenen van korting op de warmtekosten aan de bewoner. Het rekenmodel kan ook de combinaties van a. inkoop door de exploitant zónder korting voor de bewoner en b. inkoop door de bewoner en korting voor de bewoner berekenen.

Conclusies De volgende conclusies kunnen uit het onderzoek worden getrokken: •

‘Pure’ restwarmte is alleen beschikbaar bij de afvalverbrandingsinstallaties van de ARN. De kolencentrale van Electrabel kan –via stoomaftap- weliswaar zeer veel warmte leveren maar boet dan in op zijn elektriciteitsproductie;

•

ARN kan maximaal 40 MWth aan ‘pure’ restwarmte leveren van ca 45 °C. De restwarmte die nu aan de nabijgelegen rioolwaterzuivering wordt geleverd (26 MWth) komt de komende jaren niet beschikbaar voor het hybride LT-warmtenet;

•

De ARN biedt ruim voldoende ‘pure’ restwarmte om te voorzien in de basislast van alle woningen in de Waalsprong en zelfs die van Waalfront. Wanneer men geen gebruik zou wensen te maken van hulpwarmteketels, kunnen toch nog ca 5000 woningen worden verwarmd en gekoeld op ARN-restwarmte;

•

Hoewel de mogelijkheid van een ‘open systeem’ (waarbij water uit de Waal als transportmedium fungeert) interessant kan zijn omdat er minder primaire

BuildDesk Benelux

vi

infrastructuur nodig is, heeft de ‘gesloten’ variant toch de voorkeur. De gelimiteerde hoeveelheid beschikbare restwarmte is daarvoor de bepalende factor; •

Mocht de ARN als warmtebron op termijn in capaciteit teruglopen of zelfs geheel wegvallen, dan kan ‘ondiepe geothermie’ een interessante en vrijwel even duurzame optie zijn om deze warmtecapaciteit te vervangen. In die zin is het hybride LT-warmtenet een universele oplossing voor veel meer nieuwbouwlocaties waar (rest-) warmte van lage temperatuur beschikbaar is;

•

Er zijn goede mogelijkheden om voor het hybride LT-warmtenet een woonhuisinstallatie te bouwen op basis van bestaande onderdelen. Op een zeer innovatieve manier gaan de productie van warm tapwater en van comfort-koude (vloerkoeling) hand-in-hand;

•

Er zijn hoge investeringen nodig voor het transport van de restwarmte vanaf ARN naar de locatie Waalsprong. De nieuw te bouwen en in 2009 aan te besteden ‘stadsbrug’ speelt daarbij een essentiële rol;

•

Hoewel het in eerste instantie optimaal leek om de leidingen van het primaire transportnet in ongeïsoleerd kunststof uit te voeren, is later gebleken dat staal (geïsoleerd) waarschijnlijk het beste materiaal is. De reden daarvoor is de zekerheid die nodig is vanwege de hoge drukken en hoogste temperaturen. Het distributienet kan zeker in kunststof worden uitgevoerd (ook geïsoleerd). Er lijken op voorhand geen ‘boosterstations’ nodig te zijn om de waterdruk tussen ARN en de wijken onderweg te verhogen;

•

De businesscase laat interessante mogelijkheden zien voor de financiële haalbaarheid een hybride LT-warmtenet;

•

De businesscase is wel fors gevoelig voor een aantal parameters. De belangrijkste gevoeligheden zijn de (hoge) investeringen binnen en buiten de woning, de mate van stijging van de gas- en elektriciteitsprijzen en de definitieve hoogte van de Bijdrage Aansluitkosten (BAK, dus feitelijk vooral de hoogte van de te vermijden investeringen in alternatieve, individuele installaties voor verwarming en koeling);

•

Het aansluiten van de locatie Waalfront is in financieel opzicht een interessante optie omdat de warmtevraag die via het warmtenet kan worden geleverd dan sneller groeit, de inkomsten sneller binnenkomen en de rentelasten beperkt blijven;

•

Het rendement op het geïnvesteerde geld in de bouw en exploitatie van een hybride LT-warmtenet ligt in de grootte-orde 4-6% per jaar. Met parameters conform de standaarduitgangspunten blijkt dus een laag-rentende financiering noodzakelijk te zijn om op een positieve businesscase uit te komen;

•

Vanwege de voortgang in a. de bouwplanning van de eerste deellocaties in de Waalsprong (Groot Oosterhout en Laauwik) en b. het ontwerp en aanbesteding van de ‘stadsbrug’ is het van groot belang om in de eerste helft van 2009 een principebesluit te nemen over het wel of niet aanleggen van het hybride LTwarmtenet.

Aanbevelingen De volgende aanbevelingen komen voort uit de studie: •

Zet een proefopstelling op van de hybride woonhuisinstallatie, onafhankelijk van een leverancier. Weliswaar betreft het geen nieuwe technologie bij de componenten maar het geheel der delen is innovatief;

BuildDesk Benelux

vii

•

De woninginstallatie is geoptimaliseerd om een zo zuinig mogelijk gebruik mogelijk te maken. Zorg daarom tijdens het bouwproces goede kwaliteitscontrole (bij voorkeur in een proces van commissioning zoals PeGO dit voorstaat) op ontwerp en uitvoering te handhaven t.a.v. aanbrengen van juiste thermische isolatie, luchtdichtheid van de woningen en type en regeling van de ventilatiesystemen;

•

Ga na of de provincie Gelderland en de gemeente Nijmegen op een of andere wijze in het project willen en kunnen participeren om het vertrouwen naar de markt in deze oplossing te vergroten;

•

Ga op korte termijn meer in detail na op welke wijze de primaire warmteinfrastructuur kan worden ingepast in de te renoveren Energieweg en in het ontwerp voor de stadsbrug;

•

Overweeg om een modulair scenario te volgen waarbij de beschikbare warmte vanuit ARN (40 MWth) wordt uitgekoppeld en naar Waalsprong en Waalfront wordt gebracht waarbij deze warmte vervolgens aan woningen wordt geleverd zonder, in eerste instantie, de inzet van hulpwarmteketels. Dat zorgt ervoor dat de warmtevoorziening volledig met ‘duurzame warmte’ kan worden uitgevoerd zonder de inzet van aardgas. Dit verhoogt de innovativiteit van het project en beperkt de investeringskosten enigszins. In de verdere toekomst kan dan, met medeneming van de opgedane leerervaringen, worden overwogen om met hulpwarmteketels een bivalent systeem te bouwen waarmee meer woningen zijn aan te sluiten;

•

Neem in het voorjaar van 2009 als provincie Gelderland, gemeente Nijmegen en GEM een principebesluit over het wel of niet aanleggen van het hybride LTwarmtenet. Op basis van een aanbesteding wordt uiterlijk in het najaar 2009 duidelijk of het hybride LT-warmtenet door de markt als haalbaar wordt gezien.

BuildDesk Benelux

viii

Inhoudsopgave Management summary ........................................................................................................i Inhoudsopgave ................................................................................................................. ix 1

Inleiding ...................................................................................................................1

1.1

Transitiedenken.........................................................................................................1

1.2

Resultaten/aanbevelingen uit voorfase (energievisie)......................................................1

1.3

Doel en resultaat businesscase ....................................................................................2

1.4

Aanpak businesscase .................................................................................................3

2

Systeemopzet (algemeen)...........................................................................................5

2.1

Hybride warmtenet ....................................................................................................5

2.2

Bouwprognose Waalsprong en Waalfront.......................................................................6

2.3

Onderzochte varianten ...............................................................................................8

3

Woninginstallatie ..................................................................................................... 13

3.1

Referentiesituatie, bouwkundige randvoorwaarden ....................................................... 13

3.2

Warmte/koude-installatie: installatie en kosten ............................................................ 14

3.3

Overzicht ............................................................................................................... 19

4

Warmtenet.............................................................................................................. 25

4.1

Ontwerpuitgangspunten ........................................................................................... 25

4.2

Open systeem ......................................................................................................... 27

4.3

Gesloten systeem .................................................................................................... 29

4.4

Leidingmateriaal: staal of kunststof ............................................................................ 30

4.5

Tracé ..................................................................................................................... 32

4.6

Berekeningen drukverlies.......................................................................................... 34

4.7

Berekeningen warmte(vermogens)verliezen ................................................................ 36

4.8

Bivalente variant met hulpwarmteketels...................................................................... 41

4.9

Kostenraming hybride LT-warmtenet .......................................................................... 43

5

Warmtebronnen....................................................................................................... 47

5.1

Electrabel: geen restwarmte zonder ‘E-derving’............................................................ 47

5.2

ARN: warmtestromen met en zonder ‘E-derving’ .......................................................... 47

5.3

Back-up voorzieningen ............................................................................................. 51

5.4

Alternatieven voor ARN ............................................................................................ 52

5.5

Overzicht en afweging .............................................................................................. 54

6

Tarieven woninginstallatie ......................................................................................... 57

6.1

Warmte, filosofie ..................................................................................................... 57

6.2

Elektriciteit ............................................................................................................. 57

6.3

Aardgas ................................................................................................................. 58

6.4

Tarief voor onderhoud, beheer en exploitatie ............................................................... 58

6.5

Bijdrage Aansluitkosten (BAK) ................................................................................... 59

7

Businesscase........................................................................................................... 63

7.1

Beschrijving opzet model .......................................................................................... 63

7.2

Belangrijke uitgangspunten....................................................................................... 65

7.3

Berekeningen.......................................................................................................... 68

7.4

Rekenresultaten ...................................................................................................... 75

7.5

Gevoeligheidsanalyse ............................................................................................... 76

7.6

Financiering ............................................................................................................ 77

BuildDesk Benelux

ix

7.7

Subsidies en fiscale voordelen (EIA) ........................................................................... 78

7.8

Risico’s en organisatievormen voor bouw en exploitatie................................................. 78

7.9

Duurzaamheid/CO2-emissies ..................................................................................... 83

8

Planning ................................................................................................................. 85

8.1

Activiteiten bij uitvoering, inclusief beslismomenten...................................................... 85

8.2

Aansluiting op bouwplanning Waalsprong .................................................................... 85

9

Conclusies en aanbevelingen ..................................................................................... 87

9.1

Conclusies .............................................................................................................. 87

9.2

Aanbevelingen ........................................................................................................ 88

Bijlagen .......................................................................................................................... 91 Bijlage A

Verslag gesprek gemeente Nijmegen (tracé) ...................................................... 93

Bijlage B

Verslag gesprek ARN ...................................................................................... 97

Bijlage C

Powerpoint presentatie resultaten .................................................................. 101

BuildDesk Benelux

x

1

Inleiding

1.1

Transitiedenken •

Ambities voor reductie fossiel energiegebruik woningnieuwbouw: PEGO-doelen

•

Nieuwe technieken beschikbaar en betrouwbaar: warmtepompen

•

Nieuwbouwwoningen steeds vaker, m.n. uit comfortoverweging, uitgevoerd met vloerverwarmingssystemen (diverse voordelen) op lage temperaturen (40/25). Vaak gecombineerd met comfortkoeling (enkele graden onder omgevingtemperatuur) uit een warmte-koudeopslagsysteem.

•

Nog veel ‘pure’, vaak industriële, restwarmte beschikbaar die nu naar lucht of water wordt weggekoeld, m.n. bij centrales en afvalverbranidingsinstallaties

•

Traditionele vormen van stadsverwarming, met hoge temperatuurniveaus (90/70 of 70/50 in de woningen), raken langzamerhand uit de gratie vanwege a. hoge infrastructuurkosten en b. beperking van de mogelijkheden om met laagwaardige restwarmte te verwarmen.

1.2

Resultaten/aanbevelingen uit voorfase (energievisie) In het voorjaar van 2008 is een energieverkenning uitgevoerd naar 1. aanbod en vraag van Warmte, 2. een handreiking om te komen tot een transparante afweging voor te maken keuzes ten aanzien van warmtevoorziening en 3. inzicht in de percepties van belanghebbende partijen teneinde de keuzes mede te baseren op aanwezig draagvlak. De energieverkenning heeft geleid tot de volgende resultaten/aanbevelingen: •

Algemene koers : slimmere restwarmtebenutting

•

Verken in meer detail de mogelijkheden van het hybride LT-warmtenet waarbij de basis wordt gevormd door de levering van lage temperatuur restwarmte aangevuld met een warmtepomp voor de lokale warmtapwater voorziening (met een beperkte koelmogelijkheid). Ontwikkel dit concept samen met marktpartijen en laat dit verder uitwerken in de vorm van een business case. Dit concept leent zich in eers te instantie met name voor de nieuwbouw Waalfront en Waalsprong.

•

Koers nieuwbouw: o

werk met lage temperatuur warmteafgiftesystemen, dit biedt maximale flexibiliteit, mogelijkheid koudelevering en uitzicht op verdere verduurzaming energievoorziening

o

Reduceer warmtevraag daar waar mogelijk, het hoog houden van de warmtevraag om warmteleveringsopties economisch aantrekkelijk te houden voor de exploitant is geen optie voor eindgebruiker, want die betaalt de (energie)rekening

o

Vul warmtevraag in met restwarmte van lage temperatuur en zonder derving van rendementen bij de warmteproducenten waar mogelijk en wanneer aantoonbaar beter presterend dan warmtepompconcepten

o

Werk met warmtepompconcepten in overige situaties waarbij maximalisatie van de COP (coëfficiënt of performance, is een maat voor het rendement) en lokale opwekking en verduurzaming van de gebruikte elektriciteit leidend is in de keuze van het concept.

•

BuildDesk Benelux

Kansen voor stakeholders LT hybride-concept

1

o

De betrokken overheden kunnen bij de realisatie van een dergelijke warmtevoorziening meerdere belangrijke rollen spelen:

o

als stimulator van en verleider tot innovatieve (financiële) ontwikkelingen

o

als regisseur en begeleider van betrokken partijen

o

als potentiële trekker van een business case als marktpartijen dat in eerste instantie laten liggen

o •

als bevoegd gezag op het terrein van planologie en vergunningverlening.

Het is nu aan de overheid om haar rol van regisseur, begeleider dan wel trekker van een business case waar te maken door met een vervolgaanpak te komen tot verdere uitwerking (en op termijn realisatie) van het hybride warmtenet en tegelijkertijd de samenwerking tussen betrokken partijen vorm te geven. Eventueel kan de overheid daarbij de rol van aanbestedende partij spelen op het moment dat de mogelijkheden van en eisen aan een dergelijk concept volledig zijn uitgekristalliseerd.

1.3

Doel en resultaat businesscase Het doel van de business case is om duidelijk te krijgen of het hybride warmtenet zowel in technisch als in financieel opzicht haalbaar is. Het beoogde resultaat van de business case is: o

Een uitgebreide PowerPointPresentatie van de businesscase incl. diverse grafieken. In de presentatie wordt ingegaan op de volgende aspecten: o

Meer- en minderkosten in de woningen (gezien vanuit de projectontwikkelaar) wanneer deze worden aangesloten op het hybride warmtenet t.o.v. een traditionele energievoorziening.

o

Kosten voor aanleg, beheer, organisatie, onderhoud van het warmtenet (incl. alle componenten, leidingtracé, diverse varianten).

o

Kosten en consequenties (ook voor vergunningen) van de uitkoppeling van warmte bij ARN en/of Electrabel.

o

Integrale kosten/baten voor de bewoners (incl. extra inkoop elektriciteit en uitgespaarde kosten voor aardgas.

o

Exploitatie: te behalen marges vs. risico’s, organisatievormen, eigendomssituaties, voorkomen monopoliepraktijken richting de gebonden afnemers, leveringszekerheid voor de lange termijn, aankoppeling van duurzame warmtebronnen voor het geval ARN of Electrabel hun productielocatie op termijn zouden sluiten etc.

o

Planning van aanleg van het warmtenet.

o

Doorkijk naar koppelen van het hybride warmtenet Nijmegen aan het warmtenet Arnhem.

o

Een rapport met: o

management summary;

o

kort en bondig, een onderbouwing van de technische en financiële randvoorwaarden.

o

Draagvlak voor de resultaten doordat er samenwerking en interactie plaatsvindt met belangrijke stakeholders .

BuildDesk Benelux

2

o

1.4

Het rekenmodel waarmee de uitkomsten tot stand zijn gekomen.

Aanpak businesscase Onderstaande Figuur 3 beschrijft de aanpak die door het consortium is gevolgd. Onder

punt 8 is in deze figuur het onderhavige rapport aangeduid.

Figuur 3 Aanpak businesscase De businesscase bestaat dus uit 2 onderscheidende delen: een ‘grove’ fase om gevoel te krijgen voor de meest relevante parameters en een ‘fijne’ fase om voor de meest relevant parameters een ‘best guess’ te doen en zo tot een kleinere onnauwkeurigheid te

BuildDesk Benelux

3

komen.

BuildDesk Benelux

4

2

Systeemopzet (algemeen)

2.1

Hybride warmtenet Er worden twee hoofdvarianten onderscheiden: een open en een gesloten systeem. Onderstaande Figuur 4 laat het ‘open’ systeem zien waarbij de retourleiding niet teruggaat naar de bron (de afvalverbrandingsinstallatie van ARN) maar naar de Waal. Dit systeem spaart kosten voor de transportleiding maar vergt een grotere toevoer van warmte (omdat het Waalwater in het stookseizoen beduidend kouder is dan 20 °C) en stelt speciale eisen aan de waterbehandeling.

Figuur 4 ‘Open systeem’ Onderstaande Figuur 5 laat het ‘gesloten’ systeem zien waarbij de retourleiding wél teruggaat naar de bron (ARN in dit geval). Dit systeem heeft hogere kosten voor de transportleiding maar vergt minder warmte en maakt het eenvoudiger om de waterkwaliteit te beheersen.

BuildDesk Benelux

5

Figuur 5 ‘Gesloten systeem’ Beide varianten kennen elk ook nog twee subvarianten: •

‘Restwarmte’: zonder bijstook uit stoomaftap bij ARN of lokale hulpwarmteketels

•

‘Bivalent’: met bijstook uit uit stoomaftap bij ARN of lokale hulpwarmteketels

De eerste variant draait volledig op warmte die ARN momenteel volledig wegkoelt naar de lucht. Inzet van deze warmte leidt niet tot derving van elektriciteitsproductie bij ARN. Deze variant, met een warmtenet zonder retourleiding, is feitelijk het startpunt geweest bij de businesscase. Hoe kunnen we het potentieel aan pure restwarmte bij ARN en/of Electrabel via een zo eenvoudig mogelijk benutten voor de warmtevoorziening in de Waalsprong? De tweede variant leidt wel tot derving van elektriciteitsproductie bij ARN (en dus tot emissies op andere plaatsen voor de compensatie van de weggevallen hoeveelheid elektriciteit) en/of tot de inzet van aardgas in de hulpwarmteketels.

2.2

Bouwprognose Waalsprong en Waalfront De businesscase is doorgerekend met onderstaande woningaantallen voor de locaties Waalsprong en Waalfront. Waalsprong vormt de kern, Waalfront is als gevoeligheidsvariant meegenomen om te onderzoeken in hoeverre de combinatie met deze locatie de businesscase verbetert. Waalsprong De bron hiervoor is een document van de gemeente Nijmegen (Project: Waalsprong, Onderwerp: Warmtevoorziening dd. 22 sept 08) met daarin een bijlage waarin per vlek de woningaantallen per ‘vlek’ zijn weergegeven.

BuildDesk Benelux

6

Tabel 2 Woningaantallen Waalsprong Deellocaties

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 totaal

Vlek 32 (Groot Oosterhout)

146

325

325

300

300

250

Vlek 35 (Laauwik)

124

325

325

250

250 25

150

150

85

410

45

175

175

175

175

75

820

400

400

400

400

300

200

150

175

175

61

120

175

175 15

35

35

85

995 1125 1000 1120

975

611

355

205

8506

Vlek 38 (Citadel)

250

300

Vlek 33 (De Stelt)

1746 1274

Vlek 36 (Koudenhoek) Vlek 37 (Woenderskamp)

100

Vlek 34 (De Schans) Vlek 38 (Veur Lent) totaal

270

900

950

200

150

120

20

561

N.B. De volgende vlekken zijn nadrukkelijk niet meegenomen in de businesscase: •

Vlek 10 oost (95 woningen): betreft ontwikkelde c.q. gerealiseerde woningen

•

Vlek 10 west (136 woningen): betreft ontwikkelde c.q. gerealiseerde woningen

•

Vlek 20 (136 woningen): betreft ontwikkelde c.q. gerealiseerde woningen

•

Vlek 25 Vossenpels (639 woningen): gearceerd op de kaart weergegeven, bovendien zeer ver van de overige locaties gelegen

De utiliteitsbouw die in Waalsprong is gepland (o.a. centrumgebied Belvédère), wordt in de businesscase niet beschouwd omdat de verwachting is dat de koudevraag daar zo groot is dat bijvoorbeeld een systeem met warmte-koudeopslag daar beter op zijn plaats is dan het hybride warmtesysteem. Mocht er een onbalans zijn in de warmte- en koudevraag, waarbij de warmtevraag groter is dan de koudevraag, dan kan de warme bron optioneel worden geregenereerd uit het hybride LT-warmtenet. Waalfront De bron voor de gebruikte woningcijfers is een e-mail van de gemeente Nijmegen (dhr W. Wentink, projectdirecteur Waalfront), dd. 27 november 2008. Hierin zijn de woningaantallen opgenomen conform Tabel 3.

BuildDesk Benelux

7

3000 610

Tabel 3 Woningaantallen Waalfront Jaar

aant.won.

voorz. m2

2010

12

350

2011

156

1150

2012

144

800

2013

246

2980

2014

246

2980

2015

246

4480

2016

275

3180

2017

275

3180

2018

197

1000

2019

197

1500

2020

239

2067

2021

239

2067

2022

214

2067

totaal

2662

27800

Bovengenoemde hoeveelheden woningbouw zijn, als optie, meegenomen in de businesscase Waalsprong. Als de optie wordt ‘aangevinkt’, sluit het financieel model de betreffende woningen aan op het hybride LT-warmtenet. Daarbij wordt per bouwjaar het dan geldende EPC-regime 0,8, 0,6 resp. 0,4 (vergelijkbaar met Waalsprong) gekozen. Opmerkingen: •

het grootste deel van bovenstaande bouwstroom in Waalfront zal naar verwachting uit gestapelde bouw (appartementen) bestaan;

•

door IF Technology is een verkenning gedaan naar warmte-koudeopslag bij deze locatie (rapport ‘Masterplan energieopslag locatie Waalfront dd. 18 december 2008). Hieruit blijkt dat er onbalans is tussen de vraag naar warmte en koude: “De herontwikkeling van het Waalfrontgebied bestaat grotendeels uit woningbouw. Voor woningen geldt met name een warmte- en slechts een beperkte koudebehoefte. De totale warmtevraag voor het Waalfrontgebied (15.443 MWht) is hierdoor een factor 3 groter dan de koudevraag (5.287 MWht). Vanuit provinciaal beleid geldt de eis dat bij de toepassing van energieopslag evenveel koude als warmte in de bodem moet worden opgeslagen. Gezien de gewenste energievraag zal meer warmte uit de bodem worden gehaald dan koude. Om de energiebalans in de bodem te herstellen dient middels regeneratiemiddelen (bijvoorbeeld met behulp van de Waal) aanvullend warmte in de bodem worden gebracht.”. Mocht warmte-koudeopslag voor Waalfront worden overwogen, dan is een optie om de warmebron in de zomerperiode bij te laden uit het restwarmtenet vanuit ARN. Deze optie is niet onderzocht in de businesscase.

2.3

Onderzochte varianten ‘Grove’ fase In de ‘grove’ fase van de businesscase (zie paragraaf 1.4 voor de opbouw van de aanpak van de businesscase) zijn de volgende 33 varianten beschouwd:

BuildDesk Benelux

8

Tabel 4 Varianten businesscase fase ‘grof’ Variant Aanbod

Infra-structuur

0a

Traditioneel gasnet EPC=0,8, partieel

AARDGAS (HRketel)

Vraagzijde

Tarifering

Tarifering

elektra/warmte

warmte*

Gastarief 2009 +

n.v.t.

met elektrische airco indixatie Elektriciteitstarief + indexatie 2009

0b

ELEKTRICITEIT

Elektriciteitsnet,

EPC=0,6 en

Elektriciteitstarief

(individuele

geen gasnet

EPC=0,4, afnemend

2009 + indexatie

elektrische

volgens Bouwbesluit,

warmtepomp met

woningen partieel

bodemwisselaar)

met elektrische Airco

1

ARN

2

(afvalverbranding) retourleiding

Open, zonder

Met koeling

n.v.t.

Bewoner koopt zelf GAA elektra voor

MDA

naar ARN

warmtepomp

3

Optie kan

Exploitant levert

GAA

4

interessant zijn om

warmte en koopt

MDA

kosten te

elektra voor wp

vermijden in

collectief in

5

primaire

6

transportleiding.

elektra voor

Nadeel: groter

warmtepomp

7

opwarmvermogen

Exploitant levert

GAA

8

nodig van koud

warmte en koopt

MDA

Waalwinter in

elektra voor wp

Zonder koeling

winterperiode.

Bewoner koopt zelf GAA MDA

collectief in

9

Gesloten, met

Met koeling

Bewoner koopt zelf GAA

10

retourleiding

elektra voor

naar ARN

warmtepomp

MDA

11

Exploitant levert

GAA

12

warmte en koopt

MDA

elektra voor wp collectief in 13

Zonder koeling


14

MDA

warmtepomp 15

Exploitant levert

GAA

16

warmte en koopt

MDA


Electrabel

Open, zonder

18

(kolencentrale)

retourleiding

elektra voor

naar Electrabel

warmtepomp

Optie kan

Exploitant levert

19

BuildDesk Benelux

9

Met koeling

Bewoner koopt zelf GAA MDA GAA

20

interessant zijn om

warmte en koopt

kosten te

elektra voor wp

MDA

collectief in

vermijden in 21

Zonder koeling

primaire


22

transportleiding.

elektra voor

MDA

Nadeel: groter

warmtepomp

23

opwarmvermogen

Exploitant levert

GAA

24

nodig van koud

warmte en koopt

MDA

Waalwinter in

elektra voor wp collectief in

winterperiode. 25

Gesloten, met

Met koeling


26

retourleiding

elektra voor

naar Electrabel

warmtepomp

MDA

27

Exploitant levert

GAA

28

warmte en koopt

MDA


Zonder koeling


30

MDA

warmtepomp 31

Exploitant levert

GAA

32

warmte en koopt

MDA

elektra voor wp collectief in

*

GAA = gelijk aan anders, t.w. de integrale energiekosten van de onderscheiden referentiewoningen MDA = minder dan anders (bijvoorbeeld -10%)

‘Fijne’ fase In de fase ‘fijn’ zijn de varianten onderzocht uit onderstaande tabel. Electrabel is als bron van warmte niet verder onderzocht omdat het, na overleg met Electrabel, niet mogelijk bleek om warmte van 45 °C uit deze bron te betrekken zonder derving van elektriciteitsproductie. Dit zou aanmerkelijke compensatiekosten met zich mee brengen en tevens zijn er directe milieuconsequenties omdat de gederfde elektriciteit elders moet worden opgewekt. Tabel 5 Varianten businesscase fase ‘Fijn’ Variant Aanbod

Infra-structuur

0a

Traditioneel gasnet EPC=0,8, partieel

AARDGAS (HRketel)

Vraagzijde

Tarifering

Tarifering

elektra/warmte

warmte*

Gastarief 2009 +

n.v.t.

met elektrische

indixatie

airco

Elektriciteitstarief + indexatie 2009

0b

BuildDesk Benelux

ELEKTRICITEIT

Elektriciteitsnet,

10

EPC=0,6 en

Elektriciteitstarief 2009

n.v.t.

(individuele

geen gasnet

EPC=0,4,

elektrische

afnemend volgens

warmtepomp met

Bouwbesluit,

bodemwisselaar)

woningen partieel

+ indexatie

met elektrische Airco 1

ARN

2

Open, zonder

Met koeling

Bewoner koopt zelf

GAA

(afvalverbranding), retourleiding

elektra voor

MDA

restwarmte

warmtepomp

naar ARN

3

zonder derving van Optie kan

Exploitant levert warmte GAA

4

elektriciteits-

interessant zijn om

en koopt elektra voor

productie en

kosten te

wp collectief in

5

zonder

vermijden in

Bewoner koopt zelf

GAA

6

ondersteuning

primaire

elektra voor

MDA

d.m.v.

transportleiding.

warmtepomp

7

hulpwarmteketels

Nadeel: groter


8

in de Waalsprong

opwarmvermogen


nodig van koud

wp collectief in

Zonder koeling

MDA

MDA

Waalwinter in winterperiode. 9

Gesloten, met

Bewoner koopt zelf

GAA

10

retourleiding

Met koeling

elektra voor

MDA

naar ARN

warmtepomp

11


12


MDA

wp collectief in 13

Zonder koeling

14

Bewoner koopt zelf

GAA

elektra voor

MDA

warmtepomp 15


16


MDA

wp collectief in 17

ARN

Bewoner koopt zelf

GAA

18

(afvalverbranding), retourleiding

Open, zonder

Met koeling

elektra voor

MDA

bivalent, zonder

naar ARN

warmtepomp

19

derving van

Optie kan


20

elektriciteits-

interessant zijn om


productie maar

kosten te

wp collectief in

21

met

vermijden in

Bewoner koopt zelf

GAA

22

ondersateuning

primaire

elektra voor

MDA

d.m.v.

transportleiding.

warmtepomp

23

hulpwarmteketels

Nadeel: groter


24

in de Waalsprong

opwarmvermogen


nodig van koud

wp collectief in

Zonder koeling

Waalwinter in winterperiode.

BuildDesk Benelux

11

MDA

MDA

25

Gesloten, met

Bewoner koopt zelf

GAA

26

retourleiding

Met koeling

elektra voor

MDA

naar ARN

warmtepomp

27


28


MDA

wp collectief in 29

Zonder koeling

30

Bewoner koopt zelf

GAA

elektra voor

MDA

warmtepomp 31


32

en koopt elektra voor wp collectief in

*

GAA = gelijk aan anders MDA = minder dan anders (bijvoorbeeld -10%)

BuildDesk Benelux

12

MDA

3

Woninginstallatie

3.1

Referentiesituatie, bouwkundige randvoorwaarden Het hybride warmtenet is een innovatieve oplossing die niet autonoom tot stand zou zijn gekomen. De businesscase voor de hybride oplossing heeft daarom een referentie nodig op het vlak van warmtevraag, koudevraag en kosten. Uitgangspunt voor de vast te stellen energievraag is één type referentiewoning en één niveau van warmtapwatervraag. Bij het vaststellen van de warmtevraag is rekening gehouden met de ontwikkeling in de tijd ten aanzien van energiezuinig bouwen en de afspraken die zijn vastgelegd in het zg. ‘Lenteakkoord’ tussen projectontwikkelaars en het ministerie van VROM. Specifieke informatie over de te bouwen woningen en de verdeling naar woningtypen ontbreekt; daarom is gekozen voor een energetisch gemiddelde woning van ‘gemiddelde bouwkundige omvang en ligging’. Voor de businesscase worden voor de locatie Waalsprong ca. 8600 woningen beschouwd over een bouwperiode van 2010 tot 2022, zie paragraaf 2.2. De woningtypen die een ontwikkelaar verwacht te bouwen, hangen af van de te verwachten verkoop van de woningen. Hierbij wordt over een periode van ca. 1 jaar vooruit gekeken. Er is daardoor niet tot in detail een bouwprogramma bekend voor na 2010. Omdat het energiegebruik in hoge mate evenredig is met het aantal m2 BVO is dit vooralsnog de belangrijkste parameter. De hoogte van de investeringskosten zijn minder gevoelig voor het type en omvang van de woning omdat de toe te passen warmtepomp alleen voor verwarming van het warmtapwater wordt ingezet. De hoogte van de investeringskosten voor de eventuele warmtewisselaar voor de woningaansluiting zal nauwelijks variëren voor grote of kleinere woningen. Zowel wat betreft energiegebruik als voor investeringskosten is een goede aanname om een woningtype te hanteren dat een gemiddelde omvang heeft voor de te bouwen BVO’s. SenterNovem hanteert 4 typen referentiewoningen: rijwoning (115 m2 BVO), 2-onder 1 kap (145 m2 BVO), urban villa (95 m2 BVO en galerijwoning (65 m2 BVO). De rijwoning heeft een BVO dat van toepassing is op de kleinere woningen van de huidige nieuwbouw. De grootte van de 2-onder-1 kap woning is representatief voor een gemiddelde nieuwbouwwoning op de Waalsprong. Daarentegen zullen naar verwachting de meeste woningen als rijwoning worden gebouwd. Daarom wordt voorgesteld de omvang van de 2-onder-1 kapwoning aan te houden waarbij de uitvoering als rijwoning wordt gekozen. Figuur 6 geeft de bouwkundige opzet weer.

BuildDesk Benelux

13

Figuur 6 Opzet van de referentiewoning. In hoofdzaak rijwoningen met af en toe hoekwoningen met BVO = 145 m2. zie details in Tabel 6.

3.2

Warmte/koude-installatie: installatie en kosten In Figuur 7 is de hybride woonhuisinstallatie voor ruimteverwarming/-koeling en warmtapwaterverwarming weergegeven.

BuildDesk Benelux

14

Figuur 7 Principeschema van de verwarming en koelinstallatie in de woning met (optie 1) en zonder (optie 2) koeloptie

BuildDesk Benelux

15

De werking van de installatie is als volgt: Algemeen Met een warmtewisselaar kan de woonhuisinstallatie op het hybride LT-net worden aangesloten (N.B. Er kunnen ook redenen zijn (m.n. kosten) zijn om deze wisselaar weg te laten). Vanuit het hybride LT-warmtenet wordt verwarmingswater aangevoerd met een temperatuur van minimaal 40ºC. Na de warmtewisselaar dient het temperatuurniveau minimaal 35ºC te bedragen. Via een verdeler wordt het warmwater naar de verschillende toepassingen geleid. In de verzamelaar komt het water met een temperatuur van ca. 25 °C weer bij elkaar. De delta-T over de woonhuisinstallatie bedraagt dus slechts 10-15 °C. In traditionele woningen op stadsverwarming wordt water aangevoerd op 70°C en afgevoerd met 40°C; de delta-T is daar dus tweemaal zo hoog. In de praktijk kan de warmtewisselaar weggelaten worden. Uit oogpunt van beheersbaarheid bij lekkage in de woonhuisinstallatie of vloerverwarming en calamiteiten is gekozen de warmtewisselaar toe te passen. Aansluiting op het hybride LT-warmtenet In de kosten voor de woninginstallatie is aangenomen dat een scheidingswarmtewisselaar tussen het hybride LT-warmtenet en de binnenhuisinstallatie wordt geplaatst. Een dergelijke warmtewisselaar heeft een temperatuurval van ca 2 °C tot gevolg. Aangezien het hybride LT-net is ontworpen om te allen tijd een temperatuurniveau van 40ºC aan de woning te kunnen aanbieden, en de woning minimaal een temperatuurniveau van 35ºC vraagt, is er voldoende marge om een warmtewisselaar in de bouwen en kleine fluctuaties in temperatuur toe te laten. In de ‘open’ variant van het hybride LT-warmtenet (zie ook paragraaf 4.2) is een warmtewisselaar ook aan te bevelen omdat daar behandeld oppervlaktewater door het systeem stroomt. Dit water kan voor vervuiling zorgen in de diverse componenten van de huisinstallatie waardoor op termijn de onderhoudskosten kunnen toenemen. Ruimteverwarming De aanvoertemperatuur van het LT-hybride warmtenet is voldoende om de ruimteverwarming via vloerverwarming voor de gehele woning te voorzien. Via een verdeler/verzamelaar voor de vloerverwarming en een ruimtethermostaat kan de verwarming door de bewoner worden bediend. Het uitgangspunt voor het ontwerp van de vloerverwarming is ISSO-publicatie 49, kwaliteitseisen vloerverwarmingsinstallatie. Hieruit volgt dat het maximale afgegeven vermogen wordt bereikt bij een aanvoertemperatuur van 35ºC. Verhogen van deze temperatuur naar 40ºC geeft een marginale verhoging van het afgegeven vermogen. Warmtapwaterverwarming Het koude water wordt via een warmtewisselaar voorverwarmd door het LT-hybride warmtenet. Koud leidingwater wordt via een warmtewisselaar voorverwarmd door het LT-hybride net. De naverwarming vindt plaats door een elektrische water/water

BuildDesk Benelux

16

warmtepomp. Voor noodsituaties en voor een periodieke bijwarming ten behoeve van legionellapreventie, bevindt zich een elektrisch verwarmingsspiraal in het vat. Deze spiraal zal in de praktijk weinig worden ingeschakeld. Bovendien zal dit of centraal kunnen worden gestuurd door de exploitant of op willekeurige tijdstippen plaatsvinden waardoor de gelijktijdig zeer klein zal zijn (en er dus geen zwaardere elektriciteitsaansluiting hiervoor hoeft te worden aangelegd). De aansluitwaarde van deze warmtepomp bedraagt ca. 1 kW. Verder zijn enkele circulatiepompen nodig met een vermogen van ca. 150 W. Het elektrische aansluitvermogen voor de woning hoeft door deze apparatuur niet te worden verzwaard. Met een buffervat van 200 liter kan worden voldaan aan CW4 (zie ook ISSO-publicatie 72) wat onder andere door GIW als minimum tapwaterklasse wordt aangehouden. Technisch is het mogelijk om CW5 of CW6 te installeren. Er wordt hier van uitgegaan dat dit als meerwerkoptie aan kopers kan worden aangeboden. Tot op vandaag zijn er alleen warmtepompen verkrijgbaar die een maximale verdampertemperatuur van 25ºC aankunnen. Door bijmengen met koud water uit de woonhuisinstallatie kan het maximum van 25ºC worden gewaarborgd. Warmtepompen die een werkingsgebied hebben om water van ca. 40ºC (verdamper) naar minimaal 60ºC (condensor) te verwarmen zijn momenteel alleen in grote vermogens ( > 100 kWe) op de markt verkrijgbaar omdat deze hun toepassing veelal in de industrie vinden. Voor warmtepompen in de vermogensreeks van 2 tot 20 kW is de verdampertemperatuur begrensd tot 25ºC. Sommige warmtepompen hebben een ingebouwde mengregelaar als bewaker van deze verdampertemperatuur. Indien de temperatuur hoger wordt lopen de drukken in het koudemiddelcircuit te hoog op en gaat de warmtepomp in storing. De COP blijft hierdoor begrensd op ca. 3. Voor het hier gewenste temperatuurtraject is een ander koudemiddel en bijbehorend expansieventiel nodig. De verwachting is dat op termijn warmtepompen op de markt beschikbaar komen die een hogere verdampertemperatuur aankunnen, en derhalve de energie-efficiency substantieel verhogen. In woningen met (casco-) EPC=0,6 en (casco-) EPC=0,4 nemen we daarom een hogere COP aan voor deze warmtepomp. Er zijn twee opties aan de verdamperzijde van de warmtepomp: 1.

het water uit het LT-hybride warmtenet wordt afgekoeld en via de retour afgevoerd naar het warmtenet, of

2.

het water van een apart buffervat (zie figuur Figuur 7) wordt afgekoeld en als koude opgeslagen. Dit koude water kan in de zomerperiode worden gebruikt voor vloerkoeling (klimatisering). Zie ook de tekst hieronder.

Ruimtekoeling De warmtepomp voor naverwarming van het warm tapwater kan het afgekoelde water opslaan in een buffervat. Met dit buffervat kan in de zomerperiode de vloer worden gekoeld. Het comfort dat kan worden bereikt bedraagt een binnentemperatuur die ca. 3-4ºC lager ligt dan de buitentemperatuur. Het volume van 120 liter is toereikend voor een

BuildDesk Benelux

17

gemiddelde warme zomerse dag. Opgemerkt wordt dat enig gebruik van warm tapwater nodig is om de koude op te wekken.

Stooklijn en aansluitwaarde In Figuur 8 staat de stooklijn weergegeven. Op te stellen verwarmingsvermogen bij EPC=0,8

Buitentemperatuur

Figuur 8 Stooklijn voor het gevraagde vermogen voor ruimteverwarming en warmtapwaterverwarming van de woonhuisinstallatie voor de referentiesituatie (dit geldt voor alle EPC-waarden, elke EPC-waarde heeft een eigen schaling van de y-as) In onderstaande Figuur 9 is een belastingduurcurve gegeven wordt de ruimteverwarming en warm tapwater. De oppervlakte onder de curve is een maat voor de jaarlijkse energievraag voor ruimteverwarming en warm tapwater.

BuildDesk Benelux

18

-7,0

Aansluitvermogen [kWth]

-6,0

EPC=0,40

-5,0

EPC=0,60 -4,0

EPC=0,80 -3,0 28,3 -2,0

23,6 21,8

-1,0 0,0 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Figuur 9 Jaarbelastingduurkromme voor ruimteverwarming en warm tapwaterverwarming Uit Figuur 9 volgt dat de pieklast slechts enkele honderden uren per jaar optreedt. Het horizontale gedeelte is afkomstig van de warm tapwaterverwarming. Hierbij is aangenomen dat een buffervat van 200 liter door een verwarmingsvermogen van 7 kWth wordt verwarmd – rekening houdend met een gelijktijdigheid van 20%. Hierbij levert een warmtewisselaar een vermogen van 3 kWth rechtsreeks uit het hybride LTnet. De overige 3 kWth worden door de elektrische warmtepompboiler aan het hybride LT-warmtenet onttrokken. Bemetering Vanuit het hybride net wordt warmte van eenzelfde temperatuur afgenomen. Daardoor kan het meten van de flow voldoende zijn bij een goed ontworpen hydraulische hoeveelheidsregeling. Meten van flow is beduidend eenvoudiger en goedkoper dan warmtemeting (geen temperatuursensoren en rekenwerk benodigd), zowel in aanschaf als in onderhoud en beheer.

3.3

Overzicht Onderstaande Tabel 6 geeft een overzicht van de parameters die voor de diverse woningtypen (zowel referentiewoningen als de woningen op het hybride LT-warmtenet) zijn gebruikt in de businesscase.

BuildDesk Benelux

19

Tabel 6 Overzicht van alle aannamen voor de toegepaste woningtypen Aangepaste 2-1-kapper als ruimere rijwoning (SenterNovem), BVO = 145 m2

Ontwerpuitgangspunten

Referentie, bouwjaar:

Hybride LT-warmtenet, bouwjaar:

Tot 2011

2011-2015

2016-2020

0,80

0,60

0,40

1

EPC-eis/doelstelling: Bouwbesluit en Lente-akkoord

2

EPC-gerealiseerd met Hybride LT-net ******

3

Kosten woonhuisinstallatie, ex BTW

€ 3.400

€ 10.500

€ 14.300

4

Woninggebonden meerkosten voor projectontwikkelaar

=referentie

€ 7.100

€ 10.900

5

Kosten woonhuisinstallatie voor de exploitant van het

Tot 2011

2011-2015

2016-2020

0,80

0,60

0,40

Ca. 0,45

Ca. 0,35

Ca. 0,25

(indicatief)

(indicatief)

(indicatief)

€ 9.000

€ 8.700

€ 9.900

€ 1.000

€ 1.500

€ 3.500

€ 8.000

€ 7.200

€ 6.400

hybride LT-warmtenet 6

Op te stellen vermogen in de woning voor

HR-combi-

Individuele

Individuele

Hybride LT-

Hybride LT-

Hybride LT-

ruimteverwarming (capaciteit aan secundaire zijde

gasketel: 11

warmtepomp

warmtepomp

warmtenet:

warmtenet:

warmtenet:

warmtewisselaar)

kWth (ruimte-

6 kWth en

4 kWth en

7 kWth

6 kWth

4 kWth***

Bij -10ºC (volgens ISSO51), uitgangspunten zie bijlage I

verwarming),

bodemwarmte

bodemwarmte

22 kWth

-wisselaars

-wisselaars

4

5

(warmtapwater) 7

COP ruimteverwarming

6

7

8

COP warmtapwaterverwarming

2

2

3 100%

100%

100%

22 kWth

6kWth

4 kWth

3 kWth /

3 kWth / 0,75

3 kWth / 0,67

(doorstroom-

(warmtapwate

(warmtapwate

1,0 kWe

kWe

kWe

toestel)

r,

r,

+

+

+

buffervat 200

buffervat 200 l

3 kWth

3 kWth

3 kWth warmte-

l)

+ zonne-

warmte-

warmte-

wisselaar

collector 2,8

wisselaar

wisselaar

20%

20%

9

Gelijktijdigheid ruimteverwarming

10

Op te stellen vermogen warmtapwatervoorverwarming

m2 11

Gelijktijdigheid warmtapwaterverwarming binnen

20%

Waalsprong 12

Aanvoer- en afvoertemperatuur in de woning, hybride

40ºC - 25ºC

LT-warmtenet 13 14

Warmteafgiftesysteem

radiatoren

vloer-

vloer-

vloer-

vloer-

vloer-

verwarming

verwarming

verwarming

verwarming

verwarming

Grondgebonden woningen: gemiddelde energievraag

20 GJ

15 GJ

13 GJ

20 GJ

15 GJ

13 GJ

ruimteverwarming (leidingverlies in de woning nihil) uit

elektronisch

HR-WTW of

HR-WTW of

vraaggestuurd

HR-WTW of

HR-WTW of

BuildDesk Benelux

20

LT-net, type ventilatiesysteem

geregelde

CO2-sturing

CO2-sturing

klokregeling

CO2-sturing

roosters met

innovatieve

klokregeling 15

Gestapelde woningen: gemiddelde energievraag

andere systemen

12 GJ

9 GJ

7,8 GJ

12 GJ

9 GJ

7,8 GJ

19 GJ

14 GJ

12 GJ

19 GJ

14 GJ

12 GJ

Warmtevraag en energievraag warmtapwater (incl.

11 GJ

11 GJ uit

11 GJ waarvan

11 GJ

11 GJ

11 GJ

leidingverlies binnen de woning) uit LT-net

uit HR-combi-

combi-

5 GJ uit

(5,5 via

(5,5 via

(5,5 via warmte-

ketel

warmtepomp

zonnecollector

warmte-

warmte-

wisselaar,

en 6 GJ uit

wisselaar,

wisselaar,

3,4 van WP-

combi-

2,8 via WP-

3,1 van WP-

boiler*)

warmtepomp

boiler*)

boiler*)

ruimteverwarming (leidingverlies in de woning nihil) uit LT-net, type ventilatiesysteem (= 0,6 x grondgebonden woning) 16c

Gewogen gemiddelde van de warmtevraag voor ruimteverwarming bij 10% gestapelde bouw Waalsprong

17

18

19

Gestapelde woningen: gemiddelde energievraag

8 GJ

8 GJ uit combi-

8 GJ uit combi-

8 GJ

8 GJ

8 GJ

warmtapwaterverwarming (leidingverlies in de woning

uit HR-combi-

warmtepomp

warmtepomp

(4 via warmte-

(4 via warmte-

(4 via warmte-

nihil) uit LT-net, (= 0,7 x grondgebonden woning)

ketel

wisselaar,

wisselaar,

wisselaar,

2,0 via WP-

2,3 van WP-

2,4 van WP-

boiler*)

boiler*)

boiler*)

5,4 + 2,7 =

5,4 + 3,0 =

5,4 + 3,2 = 8,6

8,1 GJ

8,4 GJ

GJ

TOTAAL onttrokken aan hybride LT-net bij 10%

19 + 8,1 =

14 + 8,4 =

12 + 8,6 =

gestapelde bouw Waalsprong

27,1 GJ

22,4 GJ

20,6 GJ

Gewogen gemiddelde van de warmtevraag voor

10,7 GJ

10,7 GJ

6,2 GJ

warmtapwater bij 10% gestapelde bouw Waalsprong 20 21

Grootte buffervat warmtapwater (gangbaar, passend bij

200 liter

200 liter

200 liter

200 liter

200 liter

3,7 GJ

3,7 GJ

3,7 GJ

3,7 GJ

3,7 GJ*****

3,7 GJ*****

120 liter

120 liter

120 liter

Rc>3,5

Rc>4,5

Rc>3,5

Rc>3,5

Rc>4,5 m2K/W

m2K/W

m2K/W

m2K/W

m2K/W

U<1,5 W/m2K

U<1,3 W/m2K

U<1,6 W/m2K

U<1,5 W/m2K

gemiddelde tapwatervraag van ca. 100 l/dag)) 22

Energievraag ruimtekoeling (bij aangepast gebruikersgedrag en goed woningontwerp)

23

Grootte buffervat ruimtekoeling

24

Vloer, gevel en dakisolatie **

Rc = 3,5 m2K/W

25

Glas- en kozijnisolatie **

U=1,6 W/m2K

*)

5,5 x (9/12) mnd x (COP-1) / COP = 2,8 GJ (3 maanden per jaar is warmte uit de woning via vloerkoeling de warmtebron)

**)

Voortschrijdende stand van isolatietechniek, geen kostenconsequenties tot 2016. Na 2016 extra investeringskosten door 3-voudige beglazing, geïsoleerde kozijnen.

BuildDesk Benelux

21

U<1,3 W/m2K

***)

Uitgangspunt is gebalanceerde ventilatie HR-WTW in ALLE woningen met EPC=0,4 of verglijkbaar energetisch presterend systeem. Bij EPC=0,6 wordt verwacht dat een groot deel van de woningen met vraaggestuurde ventilatie zal worden uitgevoerd waardoor vermogensvraag hoger uitvalt.

****)

De vervangingsinvesteringen zijn veel lager dan de initiële investeringen t.g.v. veel grotere seriematige productie op het moment van

*****)

Er kan meer koude worden opgewekt omdat de COP van de warmtepompboiler hoger is. De woning zal geen grotere koudebehoefte

vervanging. hebben waardoor de extra opgewekte koude niet door de woning zal worden afgenomen. De koudebehoefte wordt daarom voor alle EPCwaarden op dezelfde hoeveelheid gehandhaafd.

BuildDesk Benelux

22

De EPC-berekening in regel 2 van Tabel 16 is indicatief. Het warmteverbruik in de hybride woningen is niet zo laag als deze EPC-berekening hier wellicht suggereert. Dit warmteverbruik is nl. geënt op referentiewoningen met vergelijkbare schilisolatiemaatregelen als de hybride woningen. De norm voor de berekeningen houdt echter rekening met het primaire fossiele energiegebruik voor verwarming en koeling en dat is bij de hybride woningen zeer laag tot nul. De energievraag uit de bovenstaande tabel is gebaseerd op trnsys-berekeningen en warmteverlies berekeningen (ISSO-publicatie 51) uit referentieprojecten, referentiewoningen en bureaukennis. De gegevens van warmtepompen zijn afgeleid uit gemiddelde waarden van gelijkwaardigheidsverklaringen die door TNO zijn afgegeven van warmtepompen die in de huidige markt verkrijgbaar zijn. Ruimtekoeling Het buffervat voor koeling in de woningen op het hybride LT-warmtenet is juist voldoende om op een gemiddelde warme zomerdag koeling leveren zodat de ruimtetemperatuur ca. 3-4 ºC lager is dan de buitentemperatuur. Ventilatiesystemen In de referentiewoning is een vraaggestuurd ventilatiesysteem aangehouden dat is voorzien van een klokregeling. De klokregelaar stuurt elektronisch geregelde roosters aan die in de gevel zijn opgenomen. De elektronisch geregelde kleppen vermijden de voornaamste over-ventilatie en bevorderen daardoor de energie-efficiency, de luchtkwaliteit en het comfort. De eenvoudigste elektronisch geregelde systemen hebben een klokregeling. Verdergaand volgt en een systeem met een regeling op basis van CO2-concentratie per vertrek of een HR-WTW-systeem. Met de ontwikkeling van vraagsturing op basis van luchtkwaliteit wordt verwacht dan na 2015 er meerder systemen op de markt zullen zijn die minimaal de prestate van de huidige HR-WTW systemen kunnen halen. Vermeld wordt dat ook een andere keuze van maatregelen in de referentiewoning EPC=0,8/0,6/0,4 kan worden aangehouden waarmee ook de vereiste EPC-waarden kunnen worden gerealiseerd. Omdat de BAK bepaald wordt aan de hand van deze kosten van de referentiewoningen (zie ook paragraaf 6.5), zijn de varianten niet wezenlijk relevant: •

EPC=0,8: de investeringskosten van de verschillende opties (bijv. passieve ZRkleppen met meerstandenschakelaar en douche-WTW) zullen elkaar nauwelijks ontlopen;

•

EPC=0,6: toepassen van individuele warmtepomp en bodemwisselaars is een kosten-effectieve keuze als vervanging van de combi-gasgestookte cv-ketel;

•

EPC=0,4: gekozen is voor bouwkundige optimalisatie van schilisolatie en glas/kozijnisolatie – aangevuld met een zonneboiler.

BuildDesk Benelux

23

4

Warmtenet

4.1

Ontwerpuitgangspunten De uitgangspunten van het hybride warmtenet voor de Waalsprong zijn als volgt: •

Het gehele systeem is gemaximaliseerd op de inzet van puur restwarmte, dat betekent dus een minimale inzet van aardgas of van aftapstoom en het vermijden van een toename van condensordruk bij de warmteleverende installaties.

•

De hoeveelheid warmte te leveren door de ARN is leidend, hierbinnen is de warmte (afgewerkte stoom) vanuit de stoomturbine weer leidend.

•

Wanneer de hoeveelheid warmte –in bijzondere omstandigheden- ontoereikend is, dan zal aanvullend warmte vanuit ARN geleverd moeten worden met aftapstoom of gereduceerde verse stoom;

•

Warmtelevering zal geschieden via een gesloten systeem van aanvoer en retour. De aard van het leidingsysteem is zeker voor het transport gedeelte tot in de wijken, vooralsnog Staal-PUR-PE-leidingen. Bij mogelijk alternatieve leidingen van het materiaal HDPE-100 behoeven grotere diameters behoeven niet extra geïsoleerd te worden, de wanddikte zorgt daar zelf voor voldoende isolatie. De kleinere diameters in de wijken (leidingen van de rol) zijn wel extra geïsoleerd;

•

Een aanvoertemperatuur van 40 °C bij de woning is uitgangspunt gebleven, hoewel enkele graden lager vaak ook mogelijk wordt geacht; deze aanvoertemperatuur zal aan het begin van het net bij de warmteproducent enkele graden hoger moeten zijn om het leidingverlies op te vangen;

•

De retourtemperatuur uit de woningen bedraagt circa 25 °C, het systeem regelt op het voldoende uitkoelen zodat deze temperatuur gehandhaafd blijft en er niet onnodig veel water wordt rondgepompt in het hybride LT-warmtenet;

•

Warmtelevering vindt –voor de basecase- alleen plaats aan woningen in de Waalsprong. Dit is het gevolg van de beperkte restwarmte hoeveelheid die bij ARN ter beschikking staat. Ten behoeve van Waalfront is er ter hoogte van het begin van de nieuw geplande stadsbrug een aftakmogelijkheid voorzien. Hier zou het in de toekomst mogelijk moeten zijn Waalfront ook op het systeem aan te sluiten. Consequentie nu is dat in dat geval niet alle woningen bij lage omgevingstemperaturen met restwarmte kunnen worden verwarmd;

•

Het totale aantal woningen dat zal worden aangesloten op het systeem wordt in eerste instantie afgestemd op de maximaal beschikbare hoeveelheid restwarmte. Indien de vraag naar warmte bij -10 °C en bijbehorenden gelijktigheid samen met de verlieswarmte in het hybride warmtesysteem ongeveer 40 MWth bedraagt, zal worden gestopt met het aansluiten van woningen.

•

Als variant is gekeken naar het aansluiten van alle geplande woningen in Waalsprong terwijl dan locaal een tweetal hulpketelhuizen permanent zijn opgesteld om de piekvraag naar warmte in te vullen. Deze eenheden aangesloten op gas, kunnen dan tevens zorgen voor een aanvullende redundantie in de Waalsprong

•

Voor een overzicht qua woningontwikkeling zie onderstaande tabel:

BuildDesk Benelux

25

Tabel 7 Woningen en aansluitwaarde Oplevering

Aantal

Aanvoer-

Thermisch

Gelijk-

Thermisch

woningen

temperatuur

vermogen.

tijdigheid

vermogen

hybride LT-

per woning

nominaal

warmtenet

max [-10°C]

totaal max [-10°C]

bij woning [stuks]

•

[°C]

[kWth]

[%]

[kWth]

tot 2015

3115

40

7

100

21805

2015-2017

3125

40

6

100

18750

2018-2022

2266

40

4

100

9064

2023

8506

49619

De aansluitwaarde van de woning is afhankelijk van de bouwperiode en de hieraan gerelateerde EPC van de woning en varieert van 7 tot 4 kWth, het betreft het nominaal vermogen voor de LT ruimteverwarming. Warm tapwater wordt gemaakt op momenten dat ruimteverwarming minder vraagt dan nominaal vermogen, de hiermee gemoeide additionele ASW wordt verondersteld 0 te zijn;

•

Er is een gelijktijdigheidfactor gehanteerd van 100% .

•

Systeemverliezen zijn voor de gekozen diameters en leidingroutes voor het transportnet berekend, in het bijzonder voor de aanvoerleidingen. De retourleidingen zullen altijd een lager warmteverlies hebben vanwege het lagere temperatuurniveau in de leiding. Samen levert dat een retourtemperatuur bij de ARN op van minstens 20°C. Als in de praktijk blijkt dat deze temperatuur iets hoger is en de aanvoertemperatuur hetzelfde blijft, dan kan de flow iets worden vergroot zodat er iets meer warmte kan worden geleverd aan de wijken;

•

Op dit moment wordt als basecase bij ARN verondersteld dat maximaal 40 MWth als afgewerkte stoom en roosterkoeling beschikbaar komt op een temperatuurniveau van 50°C. Dit is voldoende om een aanvoertemperatuur te maken van 45°C in het hybride warmtesysteem;

•

Bij ARN dient in een back-up te worden voorzien. Hierbij is voorlopig uitgegaan van de mogelijkheid om aftapstoom uit turbine 2 te betrekken. Deze stoomturbine dient daartoe uitgerust te worden met een geregelde aftap die relatief eenvoudig kan worden gerealiseerd.

Uit bovenstaande uitgangspunten en bevindingen kan het volgende worden geconcludeerd: •

Onder de aanname van de gepresenteerde gelijktijdigheidfactoren is de totale aansluitwaarde (ASW) indien alle woningen in de Waalsprong worden aangesloten 49,6 MWth in de nominale situatie en exclusief leidingverliezen;

•

ARN kan in de uitgebouwde situatie niet de totale warmtevraag dekken met alleen restwarmte. Totaal kan 40 MWth worden geleverd en hier moeten de leidingverliezen dan nog worden verdisconteerd.

Als basecase is voorgesteld om minder woningen aan te sluiten. Als variant wordt uitgegaan van het plaatsen van twee hulpketelhuizen in de Waalsprong. Deze

BuildDesk Benelux

26

ketelhuizen bestaan ieder uit twee ketels van 5 MWth, gas gestookt (totaal opgesteld vermogen 20MWth). De ketelhuizen vangen de piekwarmtevraag opvangen op en zorgen bij calamiteiten voor de nodige aanvullende redundantie. Uitgangspunten berekeningen Gezien de lage temperaturen in het net zal de isolatie van de leidingen geringer kunnen zijn, dan bij een conventioneel stadsverwarmingnet dat met veel hogere temperaturen werkt. Toch is uitgegaan van de op de markt standaard verkrijgbare geïsoleerde stalen leidingen voor het transportsysteem. In eerste instantie is aangenomen dat een kunststofleiding zonder additionele isolatie aan deze criteria kan voldoen. Na de berekeningen is, met positief resultaat, gecontroleerd of de temperatuurval acceptabel is. Nadere randvoorwaarden bij de berekeningen zijn: •

temperatuur grond 10 °C;

•

temperatuur water bij de warmteleverancier 45 °C;

•

maximaal temperatuurverschil tussen aanvoer en retour bij ARN: 25 °C (45 – 20);

•

minimaal temperatuurverschil tussen aanvoer en retour bij ARN: 20 °C;

•

te transporteren thermische vermogen 40 MWth;

•

maximale stromingssnelheid in het transportnet circa 2,5 m/s (richtwaarde), een en ander afhankelijk van de leidingdiameter;

•

lengte tracé bepaald aan de hand van de gekozen route.

Het lage temperatuurwarmtenet kan op verschillende wijzen worden uitgelegd: 1.

Als een open systeem;

2.

Als een gesloten systeem.

In de volgende paragrafen zullen de voor- en nadelen van beide systemen worden besproken. Tevens is een korte beschouwing opgenomen betreffende de toepassing van High Density Poly Ethyleen (HDPE) als pijpmateriaal.

4.2

Open systeem Bij een open systeem wordt in dit geval rivierwater opgewarmd tot voldoende temperatuurniveau, getransporteerd naar de afnemers en vervolgens weer “geloosd” op de Waal. Het grote voordeel van een open systeem is dat er minder retourleidingen nodig zijn. Het water wordt namelijk in dit geval na doorstroming van de woning zo snel mogelijk geretourneerd naar de Waal waar het ook is onttrokken. Dit kan via zo kort mogelijke tracés. Een open systeem heeft echter grote nadelen: •

Er is extra veel warmte nodig om rivierwater op te warmen tot een juist temperatuurniveau. De rivierwater temperatuur van 8 (in het stookseizoen) resp. 24 °C (in de zomer) naar 45 °C opwarmen kost meer energie dan water opwarmen vanaf de retourwatertemperatuur uit de woningen (20-25 °C) bij een gesloten systeem. Deze warmte gaat verloren op het moment dat het water weer geloosd wordt op de Waal;

BuildDesk Benelux

27

•

De rivier wordt belast met een warmtelozing ter grootte van de “noodzakelijke “ vooropwarming. Deze warmte ben je dus helemaal kwijt! Uitgaande van een gemiddelde Waalwatertemperatuur van 14 °C (jaargemiddelde) betekent dat voor 100% nuttige warmte (input in hybride LT-warmtenet) er 125% warmte beschikbaar moet zijn waarvan er na afloop weer 25% in de Waal verdwijnt, in de winterdag is dit percentage nog hoger. Met de huidige stand der techniek is dit niet te voorkomen. Ook het aanbod restwarmte is beperkt zodat een open systeem geen goede optie is;

•

Een relatief hoge milieubelasting in verband met het schoon houden van de transportleidingen, pompen enz. Hiertoe zullen chemicaliën op regelmatige basis gedoseerd moeten worden. Uiteindelijk komen die allemaal weer in de Waal terecht. Samen met een hogere storingsgevoeligheid is dit een tweede reden om een open systeem te vermijden.

Ter verduidelijking is hierna, in Figuur 10 schematisch weergegeven hoe een dergelijk open systeem er uit zou zien. Het voordeel van zo’n éénpijpsysteem zal in de praktijk ook minder zijn als dat er in eerste instantie werd verondersteld. Het water uit de woningen moet toch op de rivier de Waal geloosd worden (en niet via het riool!) en daarvoor zijn toch hele stukken hybride LT-warmteleiding nodig. Door een gunstige ligging van bijvoorbeeld een kanaal kan er een stuk leiding worden uitgespaard. Dit voordeel is vrij gering als de kosten van het leggen van een leidingnet worden beschouwd. Het uitsparen van een stuk retourleiding is slechts een fractie op de legkosten per meter sleuf waarin een aanvoer- en een retourleiding zijn opgenomen.

BuildDesk Benelux

28

LT warmte systeem (open) Hoofdaanvoer 43-45 °C

ARN Quit

Qin

>45 °C

>50 °C

Pompen

8 °C (winter) 20 °C (zomer)

Waalbrug

Kanaal

Waal Woonwijk aanvoer leidingen 40 °C

40 °C Woning 1

40 °C Woning 2

Woning 3

Woonwijk aanvoer leidingen 40 °C

40 °C Woning 4

25 °C

25 °C

40 °C Woning 5

Woning 6

25 °C

20-23 °C

Woonwijk retour leidingen 20-23 °C

25 °C

25 °C

25 °C

Woonwijk retour leidingen 40 °C Woning 9.095

Waal 20-23 °C

25 °C

Figuur 10 ‘Open systeem’

4.3

Gesloten systeem Het gesloten systeem bestaat uit een circulerend systeem waarin het medium, in dit geval geconditioneerd water, afwisselend wordt opgewarmd en afgekoeld. Alleen de waterverliezen worden eventueel aangevuld maar verder niet. De voordelen voor een gesloten systeem zijn: •

retourwater is op een hogere temperatuur dan rivierwater en er is aanzienlijk minder warmte nodig om het op 45 °C te brengen;

•

er zijn veel minder chemicaliën nodig om het systeem geconditioneerd te houden. Er wordt slechts beperkt water geloosd (spuien);

•

robuuste bedrijfsvoering mogelijk conform bestaande traditionele stadsverwarmingssystemen. Normaal onderhoud zonder excessieve vervuiling.

Nadelen van een gesloten systeem: •

duurder door de aanwezigheid van meer retourleiding;

•

zwaardere pompen ten gevolge van een grotere te overbruggen drukval;

•

hoger elektriciteitsgebruik pompen.

Er is vanwege de belangrijke nadelen van het open systeem en de geringe voordelen besloten in de fase ‘fijn’ alleen het gesloten systeem verder in detail uit te werken.

BuildDesk Benelux

29

Hieronder is schematisch aangegeven hoe een gesloten systeem eruit ziet. LT warmte systeem (gesloten) Hoofdaanvoer 43-45 °C

ARN Qin

Quit >45 °C

>50 °C

Pompen

20 °C

Waalbrug

Waalbrug


40 °C Woning 1

40 °C Woning 2

Woning 3


40 °C Woning 4

20-23 °C

25 °C

25 °C

40 °C Woning 5

Woning 6

25 °C

25 °C

20-23 °C Woonwijk retour leidingen

25 °C

25 °C

Woonwijk retour leidingen 40 °C Woning 9.095

Hoofdretour

20-23 °C

Figuur 11 ‘Gesloten systeem’

4.4

Leidingmateriaal: staal of kunststof De huidige stand der techniek op het gebied van het transporteren van warm of heet water is dat er stalen binnenpijpen worden gebruikt, geïsoleerd met PUR schuim en afgesloten met een PE laag (staal-PUR-PE leidingen). Dit is nodig omdat de aanvoertemperaturen veelal liggen tussen de 130 °C en 75 °C. Bij een gemiddelde grondtemperatuur van 10 °C is isolatie een vereiste omdat anders veel te veel warmte verloren zou gaan. Het temperatuurniveau van het hier beschouwde hybride LT-warmtenet is onconventioneel laag namelijk een aanvoertemperatuur van 45 °C en een retourtemperatuur tussen de 20-25 C. De drijvende kracht is hierdoor voor het verliezen van warmte een stuk minder dan in hoge temperatuurnetten. Mogelijk zou om die reden zonder isolatie gewerkt kunnen worden bij HDPE leidingen. Na berekeningen blijkt dat bij toepassing van HDPE-leidingen bij de grotere diameters Ø in het transportsysteem geen extra isolatie benodigd is. De dikke HDPE wand, benodigd voor de vereiste

BuildDesk Benelux

30

druktrap, isoleert voldoende. Bij toepassing van een stalen transportleiding zoals in eerste instantie voorzien, zal isolatie nodig zijn met een waterdichte afdichting. Toepassing van stalen leidingen heeft als groot voordeel dat zonder problemen met hogere drukken en temperaturen gewerkt kan worden. Ook onvoorziene krachten van buiten kunnen makkelijker worden opgevangen dan bij bijvoorbeeld een kunststofleiding. Echter de leiding zal wel degelijk afgeschermd moeten worden voor de soms vochtige omgeving om corrosie te voorkomen en zodoende langjarig ingezet te kunnen worden. Dit kan dan goed gecombineerd worden met een isolatielaag en een afdekkende PE laag. Kunststofleidingen en in het bijzonder HDPE zijn erg ongevoelig voor corrosie maar zijn veel minder bestand tegen hogere temperaturen en drukken dan stalen leidingen. Een ander verschil tussen stalen leidingen en HDPE leidingen is de uitzettingscoëfficiënt. Deze is voor de kunststofleidingen een factor 15 tot 20 keer hoger dan voor staal. Dat heeft consequenties voor de expansievoorzieningen die tijdens transport getroffen moeten worden. Wel zijn de wanden gladder waardoor minder drukval optreed tijdens het transport. De sterkte van kunststof leidingen is relatief een stuk minder dan van een stalen leiding. Een eerste nadere beschouwing leert dat een ontwerp PN 16 HDPE leiding bij 20 °C geschikt is voor een druk van 16 bar. Bij toenemende temperaturen wordt dit al erg snel minder vanwege de sterk teruglopende wandsterktes. Dit is dan ook een van de voornaamste redenen om te kiezen voor de stalen uitvoering van de hoofdtransportleiding. Grotere maten leidingen die voor het transport nodig zijn worden vaak van rechte pijpstukken opgebouwd. Dit is zowel voor stalen als kunststof leidingen het geval. Vaak ziet men dat beneden een zekere diameter (grofweg 110 mm) de kunststofleidingen van de rol komen. Dit is goed toepasbaar binnen het distributiegebied maar niet mogelijk voor de langere transportafstanden en grotere diameters. Na de eerste berekeningen bleek dat het ontwerp van het hybride LT-warmtesysteem in ieder geval een minimale druktrap van 16 bar moest zijn (PN 16). Met een PN 10 systeem zouden er heel erg grote diameters leiding moeten worden gelegd wat zeker in een (bestaande) bebouwde omgeving tot grote problemen zou leiden. Geïsoleerde stalen leidingen zijn tot 1000 mm verkrijgbaar ook bij hogere druktrappen. HDPE leidingen zijn tot een doorsnede van 630 mm verkrijgbaar in de druktrap PN16 (20 °C). Staal-PUR_PE leidingen blijken ook een betere keuze te zijn voor het transporteren van de 40 MWth restwarmte bij het temperatuurniveau dat ARN grofweg kan leveren als

restwarmte omdat het warmteverlies minder is dan bij de ongeïsoleerde HDPEleidingen. Als alternatief is goed gekeken wat de gevolgen zouden zijn indien de transportleidingen in HDPE-100 zouden worden uitgevoerd tot aan punt 1 (zie in Figuur 13). Behoudens bovengenoemde voor- en nadelen is de lagere wandsterkte bij een medium temperatuur

BuildDesk Benelux

31

van 45 °C, de veroudering en de kwetsbaarheid van dergelijke leidingen in een bebouwde omgeving (“ruige” omgeving, grondverzakkingen, enz.) nu van doorslaggevend belang om primair te kiezen voor staal-PUR-PE leidingen. Prijstechnisch zijn daar zoals op dit moment te overzien geen grote consequenties aan verbonden. Het grotere drukverschil ten gevolge van de hogere wandruwheid van de stalen leidingen blijft binnen de perken zodat het gehele systeem in dezelfde druktrap uitgevoerd kan blijven. Het distributie leidingwerk in de woonwijken kan in dat geval dus in HDPE van de rol (tot een diameter van circa 100 mm) uitgevoerd worden. Ook het temperatuurverlies is bij geïsoleerde stalen leidingen in ieder geval lager dan bij ongeïsoleerde HDPE-leidingen.

4.5

Tracé Aanbodzijdig Aan de aanbodzijde zijn er in het projectgebied grofweg twee potentiële warmtebronnen die nader bekeken zijn: 1.

De afvalverbrandingsinstallatie van ARN

2.

De elektriciteitscentrale van Electrabel Gelderland-13

De volgende figuur toont de ligging van deze warmtebronnen. Tevens is een mogelijk tracé van het hoofdtransportnet aangegeven vanaf de ARN naar de Waalsprong. In deze fase is nog uitgegaan van een kanaaloversteek (Maas-Waal Kanaal) via een bestaande verkeersbrug.

Figuur 12 Ligging van de twee potentiële warmtebronnen (ARN en G13), de RWZI nabij de ARN en een mogelijk tracé voor het hoofdtransportnet tot Waalsprong.

BuildDesk Benelux

32

In overleg met de Gemeente Nijmegen is getracht meer zekerheid te verkrijgen over deze voorgestelde route. Duidelijk werd dat indien deze route wordt aangehouden dit niet probleemloos mogelijk is. De nieuwe stadsbrug wordt momenteel aanbesteed en de Energieweg blijkt qua infrastructuur erg vol te zijn. De tijdsplanning dringt om het leggen van grote diameter leidingen mee te nemen in het aanbestedingstraject. Er zijn, kortom, veel punten van aandacht. Ondanks aandringen is het binnen de beschikbare tijd niet gelukt in samenspraak met de Gemeente een andere alternatieve route te bepalen die minder problematisch zou zijn. Daarom is in de businesscase (rekenprogramma) een mogelijkheid opgenomen om het kritische leidingtracé in dit gebied eerder (eventueel enkele jaren voordat het complete traject gereed komt) in de grond te leggen, namelijk tegelijkertijd met de herstructurering van de Energieweg en haar omgeving. Hier moet dan qua straatprofielen in het ontwerp rekening worden gehouden met deze aanvoer- en retourleiding. Het besprekingsverslag van dit bezoek is opgenomen als bijlage B. Op dit moment rest weinig anders dan dit leidingtracé aan te houden. Alle verdere berekeningen zijn hierop gebaseerd. Vraagzijdig De Waalsprong aan de noordzijde van de Waal is opgedeeld in diverse ontwikkelingscentra. Wijken met als bestemming wonen zijn in onderstaand figuur blauw gemarkeerd. Tevens is aangegeven het percentage van de aansluitwaarde die, in dit stadium, aan de betreffende wijken is toegekend. In onderstaande Figuur 13 zijn ook de routes van de secundaire transportleidingen naar de verschillende wijken opgenomen. De wijknummeringen worden in de tabellen gebruikt en refereren naar deze figuur. Vanuit het midden van de wijken is verder met het wijkdistributienet gegaan.

BuildDesk Benelux

33

Figuur 13 De Waalsprong met de verschillende woonwijken, het transportnet de knooppunten en het gedeelte van de aansluitwaarde die aan betreffende wijk is toebedeeld in procenten.

4.6

Berekeningen drukverlies Zoals eerder genoemd kan het hoofdleidingnet van ARN tot aan Waalfront en van Waalfront tot punt 1 (zie Figuur 13). Staal-PUR-PE uitgevoerd worden. Het mogelijke alternatief (HDPE-100) dient verder onderzocht te worden alvorens hier daadwerkelijk verder mee te gaan Voor de keuze tussen beiden is de toelaatbare druk, isolatiewaarde en drukval in het systeem bepalend. Beide mogelijkheden zijn berekend en de resultaten zijn in onderliggende tabellen opgenomen. Hierin zijn tevens de resultaten van de wijken gepresenteerd om het totaal overzichtelijk te houden.

BuildDesk Benelux

34

Transportleidingnet uitgevoerd in Staal-PUR-PE Tabel 8 Berekeningsresultaten hoofdleidingtracé in staal-PUR-PE (tot punt 1) Hoofdleidingtracé ARN-Waalfront Waalfront-1 1-2 2-3 3-5 3-4 2-6 6-7

Lengte [m] 5100 1400 300 500 900 300 300 1200

Rekenlengte druk [m] 40 40 36 12 5.6 6.4 10 8

Vermogen [MWth] 1 1 0.9 0.3 0.14 0.16 0.25 0.2

Perc. [%] 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

Du [m] 0.630 0.630 0.560 0.315 0.225 0.225 0.280 0.280

Di [m] 0.516 0.516 0.458 0.258 0.184 0.184 0.229 0.229

s [m] 103.590 103.590 81.770 25.900 13.270 13.270 20.460 20.460

Massa [kg/m] 10200 2800 600 1000 1800 600 600 2400

Dichtheid 40°C [kg/m3] 992 992 992 992 992 992 992 992

massaflow [kg/s] 383 383 345 115 54 61 96 77

vactueel [m/s] 1.85 1.85 2.10 2.22 2.03 2.32 2.34 1.87

Dlta P recht [bar] 4.7 1.3 0.3 1.1 2.5 1.1 0.8 2.2 14.2

dP bocht [bar] 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.1 0.0 0.4

dP totaal [bar] 4.8 1.3 0.4 1.2 2.6 1.1 0.9 2.3 14.5

dP tot hfd leiding wijkpunt [bar] 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Dp t/m wijk [bar] 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Totaal gewicht [kg/m] 621.6 621.6 491.1 155.4 79.3 79.3 122.8 122.8 2293.8

flow [m3/s] 0.4 0.4 0.3 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 1.5

Pompvermogen [kW] 231 64 15 17 17 9 11 22 386

Massa [kg/m] 1 33 9 4 7 7 7 7 9 13

Dichtheid 40°C [kg/m3] 992 992 992 992 992 992 992 992 992 992

massaflow [kg/s] 4 134 38 19 31 31 27 23 38 38

vactueel [m/s] 1.30 2.04 2.27 2.35 2.30 2.30 2.01 1.72 2.27 1.45

Dlta P recht [bar] 1.9 0.7 1.8 4.1 3.2 1.3 1.7 1.7 1.8 2.1

dP bocht [bar] 0.0 0.0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.0 0.0 0.1 0.0

dP totaal [bar] 1.9 0.7 1.9 4.2 3.3 1.4 1.7 1.8 1.9 2.1

dP tot hfd leiding wijkpunt [bar] 10.2 6.5 6.1 7.4 8.8 8.8 10.2 10.2 9.6 9.6

Dp t/m wijk [bar] 12.1 7.2 8.0 11.6 12.0 10.2 11.9 12.0 11.5 11.8

Totaal gewicht [kg/m] 8.8 197.5 50.8 24.5 40.1 40.1 40.1 40.1 50.8 79.3 365.9

flow [m3/s] 0.0 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2

Pompvermogen [kW] 1 12 9 10 13 5 6 5 9 10 67

Tabel 9 Berekeningsresultaten wijken (alles in HDPE) Wijken wijk 39 wijk 38 wijk 37 wijk 36 wijk 35B wijk 35O wijk 34 wijk 33 wijk 32O wijk32B

Lengte [m] 400 400 400 550 600 250 400 550 400 1400

Rekenlengte druk [m] 800 800 800 1100 1200 500 800 1100 800 2800

Vermogen [MWth] 0.4 14 4 2 3.2 3.2 2.8 2.4 4 4 40

Perc. [%] 1% 35% 10% 5% 8% 8% 7% 6% 10% 10% 100%

Du [m] 0.075 0.355 0.180 0.125 0.160 0.160 0.160 0.160 0.180 0.225

Di [m] 0.061 0.291 0.147 0.102 0.131 0.131 0.131 0.131 0.147 0.184

s [m] 0.007 0.032 0.016 0.011 0.015 0.015 0.015 0.015 0.016 0.021

Uit Tabel 9 blijkt dat de maximale drukval 12,1 bar is tot aan de wijken. Met de drukval in de wijken van 3 bar (zie toelichting onder Tabel 11 komt de totale drukval dan op 15,1 bar. Transportleidingnet uitgevoerd in HDPE 100 (=kwaliteitskenmerk) Voor de uitvoering van het hoofdleidingnet in kunststof worden alleen de trajecten ARN-Waalfront en Waalfront-1 door kunststofleidingen vervangen. Tabel 10 Berekeningsresultaten hoofdleidingtracé in HDPE 100 Hoofdleidingtracé ARN-Waalfront Waalfront-1 1-2 2-3 3-5 3-4 2-6 6-7

Lengte [m] 5100 1400 300 500 900 300 300 1200

BuildDesk Benelux

Rekenlengte druk [m] 10200 2800 600 1000 1800 600 600 2400

Vermogen [MWth] 40 40 36 12 5.6 6.4 10 8

Perc. [%] 100% 100% 90% 30% 14% 16% 25% 20%

Du [m] 0.630 0.630 0.560 0.315 0.225 0.225 0.280 0.280

Di [m] 0.516 0.516 0.458 0.258 0.184 0.184 0.229 0.229

35

s [m] 0.057 0.057 0.051 0.029 0.021 0.021 0.025 0.025

Massa [kg/m] 104 104 82 26 13 13 20 20

Dichtheid 40°C [kg/m3] 992 992 992 992 992 992 992 992

massaflow [kg/s] 383 383 345 115 54 61 96 77

vactueel [m/s] 1.85 1.85 2.10 2.22 2.03 2.32 2.34 1.87

Dlta P recht [bar] 3.6 1.0 0.3 1.1 2.5 1.1 0.8 2.2 12.7

dP bocht [bar] 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.1 0.0 0.4

dP totaal [bar] 3.6 1.0 0.4 1.2 2.6 1.1 0.9 2.3 13.0

dP tot hfd leiding wijkpunt [bar] 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Dp t/m wijk [bar] 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Pompvermogen [kW] 173 49 15 17 17 9 11 22 313

Tabel 11 Berekeningsresultaten wijken (alles in HDPE) Wijken wijk 39 wijk 38 wijk 37 wijk 36 wijk 35B wijk 35O wijk 34 wijk 33 wijk 32O wijk32B

Lengte [m] 400 400 400 550 600 250 400 550 400 1400


Vermogen [MWth] 0.4 14 4 2 3.2 3.2 2.8 2.4 4 4 40

Perc. [%] 1% 35% 10% 5% 8% 8% 7% 6% 10% 10% 100%

Du [m] 0.075 0.355 0.180 0.125 0.160 0.160 0.160 0.160 0.180 0.225

Di [m] 0.061 0.291 0.147 0.102 0.131 0.131 0.131 0.131 0.147 0.184

s [m] 0.007 0.032 0.016 0.011 0.015 0.015 0.015 0.015 0.016 0.021

Massa [kg/m] 1 33 9 4 7 7 7 7 9 13

Dichtheid 40°C [kg/m3] 992 992 992 992 992 992 992 992 992 992

massaflow [kg/s] 4 134 38 19 31 31 27 23 38 38

vactueel [m/s] 1.30 2.04 2.27 2.35 2.30 2.30 2.01 1.72 2.27 1.45

Dlta P recht [bar] 1.9 0.7 1.8 4.1 3.2 1.3 1.7 1.7 1.8 2.1

De drukverliezen in de wijken zijn sterk afhankelijk van de verknoping van het netwerk in de wijk. Deze is op dit moment nog niet bekend. Verondersteld wordt het volgende: -

de maximale drukval van de aanvoer wijkleidingen is 1 bar;

-

de drukval in de retour wijkleidingen is eveneens 1 bar;

-

regelmarge ten behoeve van de woningen is maximaal 1 bar.

Met deze aannames komt de totale maximale drukval binnen een wijk op 3 bar. Deze aanname is arbitrair maar zonder diep in detail te gaan zijn geen nauwkeurigere cijfers voorhanden. Uit Tabel 10 blijkt dat de totale drukval bij uitvoering van het hoofdleidingnet in kunststof 1,5 bar lager is dan bij uitvoering in staal. Uit Tabel 11 blijkt tevens dat de maximale drukval 10,6 bar is tot aan de wijken. Met de aangenomen drukval in de wijken van 3 bar komt de totale drukval in het hybride LT-warmtesysteem dan op 13,6 bar. Voor kunststofleidingen met een drukklasse PN16 zijn dit soort drukken mogelijk acceptabel (zie overwegingen hiervoor).

4.7

Berekeningen warmte(vermogens)verliezen In Tabel 12 en Tabel 13 staan de resultaten van de warmteverliesberekeningen voor ongeïsoleerde HDPE-transportleidingen en geïsoleerde in de wijk. Voor stalen geïsoleerde leidingen zijn de warmteverliezen veel kleiner hetgeen enige ruimte geeft in het ontwerp. De warmteverliezen zijn opgesplitst in een primair transportnet, leidingen tot in de wijk

BuildDesk Benelux

36

dP bocht [bar] 0.0 0.0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.0 0.0 0.1 0.0

dP totaal [bar] 1.9 0.7 1.9 4.2 3.3 1.4 1.7 1.8 1.9 2.1

dP tot hfd leiding wijkpunt [bar] 8.7 5.0 4.6 5.9 7.3 7.3 8.7 8.7 8.1 8.1

Dp t/m wijk [bar] 10.6 5.7 6.5 10.1 10.5 8.7 10.4 10.5 10.0 10.3

Pompvermogen [kW] 1 12 9 10 13 5 6 5 9 10 67

(ook nog transport) en ten slotte de distributieleidingen in de wijk zelf. Deze laatste aan de hand van kengetallen en berekeningen. Tabel 12 Warmteverliesberekeningen hoofdleidingnet (in kunststof, ongeïsoleerd) Hoofdleidingtracé ARN-Waalfront Waalfront-1 1-2 2-3 3-5 3-4 2-6 6-7

Lengte [m] 5100 1400 300 500 900 300 300 1200

Rekenlengte druk [m] 10200 2800 600 1000 1800 600 600 2400

Vermogen [MWth] 40 40 36 12 5.6 6.4 10 8

Perc. [%] 100% 100% 90% 30% 14% 16% 25% 20%

Du [m] 0.630 0.630 0.560 0.315 0.225 0.225 0.280 0.280

s [m] 0.057 0.057 0.051 0.029 0.021 0.021 0.025 0.025

K [Wm2K] 6.3 6.3 7.0 12.3 17.0 17.0 13.9 13.9

A_o [m2] 10094 2771 528 495 636 212 264 1056

Tin [°C] 45 44 43 43 43 43 43 43

T_grond [°C] 10 10 10 10 10 10 10 10

Q [Mwth] 2.21 0.58 0.12 0.20 0.35 0.12 0.12 0.48 4.19

Delta T [°C] 1.4 0.4 0.1 0.4 1.6 0.5 0.3 1.5

Du [m] 0.075 0.355 0.180 0.125 0.160 0.160 0.160 0.160 0.180 0.225

s [m] 0.007 0.032 0.016 0.011 0.015 0.015 0.015 0.015 0.016 0.021

K [Wm2K] 47.9 11.0 21.1 29.8 23.6 23.6 23.6 23.6 21.1 17.0

A_o [m2] 94 446 226 216 302 126 201 276 226 990

Tin [°C] 41 43 43 43 42 42 41 41 41 41

T_grond [°C] 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

Q [Mwth] 0.14 0.16 0.16 0.21 0.23 0.10 0.15 0.20 0.15 0.53 2.03

Delta T [°C] 8.8 0.3 1.0 2.6 1.8 0.7 1.3 2.1 0.9 3.3

Tabel 13 Warmteverliesberekeningen tot in de wijken (centraal) Wijken wijk 39 wijk 38 wijk 37 wijk 36 wijk 35B wijk 35O wijk 34 wijk 33 wijk 32O wijk32B

BuildDesk Benelux

Lengte [m] 400 400 400 550 600 250 400 550 400 1400


Vermogen [MWth] 0.4 14 4 2 3.2 3.2 2.8 2.4 4 4 40

37

Perc. [%] 1% 35% 10% 5% 8% 8% 7% 6% 10% 10% 100%

De berekeningsmethode voor het bepalen van het warmteverlies in wijken is als volgt aangepakt, uitgangspunten waren:

geïsoleerde buizen van de rol (Flexalen 600 van fabrikant Thermaflex bijvoorbeeld);

aanvoertemperatuur

45 °C;

retourtemperatuur

20-25 °C;

grondtemperatuur

10 °C

(bij gebrek aan nadere gegevens is verondersteld is dat 50% van de leidingen in droge grond liggen en 50% in het grondwater)

isolatiemateriaal PUR;

afsluitende laag PE.

In onderstaande Figuur 14 zijn de warmteverliezen per strekkende meter buis weergegeven voor verschillende diameters van Flexalen 600. Bij een temperatuurverschil van 30 °C is af te lezen dat het gemiddelde warmteverlies minder dan 10 W/m bedraagt.

Figuur 14 Warmteverlies van enkele soorten leidingen (systeem Flexalen 600) Naast deze grafiek is gebruik gemaakt van een berekening voor gangbaar verkrijgbare stadsverwarmingleidingen. Uit data van een wijk met ruim 1000 woningen zijn lengtes en diameters van toegepaste leidingen bekend. Aangezien hier het hoofdleidingnet al aanwezig is, is bij de referentiewijk verondersteld dat alle leidingdiameters tot DN 110 aan de wijk toegerekend kunnen worden. Met deze benadering is een tabel opgesteld die voor deze studie als karakteristiek gesteld is voor een woonwijk.

BuildDesk Benelux

38

Voor een overzicht van de leidingdiameters en lengtes wordt verwezen naar onderstaande tabel. Tabel 14 Data leidingnet wijk traditionele stadsverwarming Sleuflengte

Rechte buislengte

Warmteverlies

[m]

[W/m]

DN32

732

10,6

DN40

1393

12,4

DN50

303

14,0

DN65

65

16,7

449

17,3

1356

21,1

DN80 DN100

De warmteverliezen per meter sleuf bevinden zich in de aanvoer en retour. Beide zijn in het warmteverlies meegenomen waardoor de verliezen iets hoger uitvallen ten opzichte van Figuur 14. Hierdoor is samen met de betere isolatie waarde van stalen transportleidingeniets meer zekerheid verkregen dat de aanvoertemperatuur bij de woningen voldoende hoog is (> 40 °C. Op basis van de gegevens uit bovenstaande Tabel 14 is voor ruim 1000 woningen het warmteverlies per wijk bepaald. Vervolgens is dit voor de 8506 woningen in Waalsprong lineair opgeschaald. Het warmteverlies per wijk is vervolgens gelijk gesteld aan het totale warmteverlies voor 8506 woningen gerelateerd aan het vermogensgebruik per wijk. Het warmteverlies is berekend op 67 kWth per 1000 woningen. De temperatuurdaling in de wijk zelf komt hiermee op 0,4 °C. Voor de woningen in de verschillende wijken komt het er dan als volgt uit te zien, zie Tabel 15. Tabel 15 Verliezen in de wijken en temperaturen bij de woningen

Wijken wijk 39 wijk 38 wijk 37 wijk 36 wijk 35B wijk 35O wijk 34 wijk 33 wijk 32O wijk32B

Aantal [-] 85 3000 820 410 637 637 610 561 873 873 8506

Twoning in oning retour [°C] [°C] 40.8 25 42.8 25 42.9 25 42.5 25 41.9 25 41.9 25 40.8 25 40.8 25 41.0 25 41.0 25

Q [W] 5592 195732 55923 27962 44739 44739 39146 33554 55923 55923 559234

Q [Mwth] 0.01 0.20 0.06 0.03 0.04 0.04 0.04 0.03 0.06 0.06 0.56

Het totale warmteverlies in het gehele hybride LT-warmtesysteem is dan: 4,2+2,0+0,6=6,8 MWth. Dit is dus een vermogensverlies van 17% tijdens de periode

BuildDesk Benelux

39

dat het maximale vermogen wordt geleverd. Wanneer er minder vermogen wordt geleverd dan het maximum zal de stroomsnelheid in de leidingen afnemen waardoor er diverse effecten optreden. Het nettoresultaat hiervan zal zijn dat het verliesvermogen in absolute zin zal afnemen (d.w.z. kleiner zal worden dan 6,8 MWth). Voor het afleiden de relatie tussen het verliesvermogen en het getransporteerd vermogen zijn nadere berekeningen nodig bij verschillende deellastsituaties. Met bovenstaande berekeningen is aangetoond dat voldaan kan worden aan de eis dat de aanvoertemperatuur bij de woningen altijd minstens 40 °C bedraagt. Tevens is plausibel gemaakt dat het ontwerp leidingnet kan functioneren binnen de gekozen drukklasse. Bij deze berekening zijn de volgende relevante opmerkingen te maken: •

Hiervan uitgaand kan er dus in de warmtevraag van woningen worden voorzien tot minstens (berekening is gemaakt voor ongeïsoleerde HDPE leidingen die grotere warmteverliezen hebben dan de Staal-PUR-PE leidingen) een totale aansluitwaarde van 40 – 6,8 = 33,2 MWth. Wanneer ARN de enige warmtebron is in het systeem (zoals in de basecase wordt aangenomen) beperkt deze aansluitwaarde het aantal aan te sluiten woningen tot ruim 5000. Het betreft alle woningen met EPC=0,8 en ongeveer de helft van de woningen met EPC=0,6. Circa 3000 woningen kunnen dan niet op het hybride net worden aangesloten. Wanneer ook woningen in Waalfront direct worden aangesloten op het hybride net, kunnen in Waalsprong geen woningen met EPC=0,6 worden aangesloten. Oplossingen hiervoor zijn: o

verzwaren van de primaire transportleiding en het gebruiken van extra warmtebronnen bij ARN (bijv. aftapstoom). De kosten van de primaire leidingen nemen toe en bovendien draait het systeem niet meer 100% op echte restwarmte.

o

plaatsen van hulpwarmteketels in de Waalsprong (en in Waalfront als die locatie direct op de ARN wordt aangesloten) die in de piekperioden het vermogen aanvullen tot de noodzakelijke waarde. De kosten van de primaire leidingen blijven dan gelijk; wel draait het systeem minder dan 100% op echte restwarmte (indicatie 90%). Dit noemen we de bivalente situatie. Zie ook paragraaf 4.8.

•

Het vermogensverlies in het primaire transportsysteem is groter dan in het distributiesysteem. Bij traditionele stadsverwarmingssystemen is dit meestal omgekeerd omdat de verhouding van de inhoud van leidingen en het buitenoppervlak voor de transportleidingen – die een grotere diameter hebbengunstiger is dan voor de dunnere leidingen. Bij traditionele stadsverwarmingssystemen zijn alle (stalen) leidingen echter geïsoleerd en worden warmteverliezen sterk beperkt. In dit specifieke geval zijn echter de kunststof transportleidingen, uit kostenoverwegingen, niet extra geïsoleerd en de distributieleidingen wel.

•

Het warmteverlies op jaarbasis is groter dan het berekende maximale vermogensverlies van 17%. Een eerste, grove, schatting van het warmteverlies op jaarbasis is de volgende: o

BuildDesk Benelux

transportleidingen: maximaal 30% (bij Staal-PUR-PE minder)

40

o •

distributieleidingen: 20%

Dit betekent dat 50% van de (rest-)warmte die ARN verlaat uiteindelijk niet bij de woningen aankomt. Mogelijk is het transportverlies grofweg te verminderen tot 10%-15% door het aanbrengen van isolatie om de kunststofleiding of door uit te gaan van stalen transportleidingen zoals eerder al toegelicht. Daarmee zou het totale verlies op zo’n 30-35% uit kunnen komen. Daarbij moet worden aangetekend dat de transportafstand tussen ARN en de Waalsprong fors is (6,5 km) en de deellocaties binnen die locatie ook weer relatief breed gespreid liggen. In een traditioneel stadsverwarmingnet wordt veelal gerekend met 30% tot 35% verlies van warmte.

4.8

Bivalente variant met hulpwarmteketels In de voorgestelde basecase zijn op dit moment geen hulpketelhuizen voorzien. Dit heeft alles te maken met het uitgangspunt om alleen restwarmte in te zetten voor het hybride LT-warmtenet. De wijken die eerder gereed zijn dan de transportleiding en de nieuwe stadsbrug zullen van warmte worden voorzien door tijdelijk opgestelde warmtecentrales met hulpketels (TWC) die na verloop van tijd (dit is naar schatting 2 tot 4 jaar na de bouw van de eerste woningen in die locatie) weer zullen worden verwijderd. In bovenstaande benadering wordt sterk geleund op een degelijk transportnet dat in principe niet faalt. ARN heeft voldoende vermogen om de aangesloten woningen in de diverse wijken te voorzien van warmte tot de aansluitwaarde van minimaal 33,2 MWth. Dit betekent dat in de basecase woningen gebouwd tot circa 2016 nog kunnen worden aangesloten op het hybride LT-warmtenet maar dat later opgeleverde woningen op een andere manier van warmte moeten worden voorzien. Indien met de beschikbaarheid van restwarmte iets mis gaat zijn er back-up mogelijkheden nodig om toch de benodigde warmte te kunnen leveren. Indien een belangrijke transportleiding zou falen zou de gehele warmtelevering vanuit de ARN naar de wijken onmogelijk worden. In de wijken moeten daarom (aansluit)voorzieningen worden aangebracht om snel en eenvoudig op verschillende locaties noodketels op te stellen om zodoende toch warmte te kunnen leveren aan de woningen. Als variant kan worden gedacht aan het opstellen van een tweetal hulpketelhuizen in de wijk Waalfront. Deze zouden ieder worden uitgerust met twee hulpketels, aardgasgestookt, van 5 MWth elk. Tijdens de aanloopperiode zouden deze ketelhuizen, mogelijk voorzien van slechts één hulpketel, de warmte kunnen verzorgen voor de als eerste opgeleverde woningen. Zodra het transportnet gereed is kunnen deze hulpketelhuizen worden ingezet om de pieklast in de wijken op te vangen. Op deze manier zou men alle nog te bouwen woningen van warmte kunnen voorzien samen met de restwarmte afkomstig van ARN. Het totaal beschikbare warmtevermogen is dan namelijk zo’n 60 MWth, voldoende om de maximale vraag van alle woningen en de warmteverliezen te dekken. In onderstaande Figuur 15 is een aantal mogelijke locaties aangegeven waar de hulpketelhuizen opgesteld zouden kunnen worden. Een locatie onderzoek is echter nog

BuildDesk Benelux

41

niet uitgevoerd. Zowel in de omgeving van de wijken 32 als 35 zou dan zo’n ketelhuis opgesteld kunnen worden. Naast de pieklastvoorziening kunnen deze eenheden ook een functie vervullen als back-up eenheid. Zie ook paragraaf 5.3.

Figuur 15 Mogelijke locaties voor een hulpketelhuis in de Waalsprong Aangezien de vlekken 32 (Groot Oosterhout) en 35 (Laauwik) al in ontwikkeling (incl. verkaveling) zijn, is de vraag waar en op welke wijze tijdelijke en permanente hulpwarmteketels in deze vlekken zijn in te passen. Het verdient aanbeveling om, als er een voorlopig besluit zou vallen tot aanleg van het hybride warmtenet, hier op zo kort mogelijke termijn een verdere verkenning naar te doen. Daarbij dienen de randvoorwaarden voor deze installaties (benodigde ruimte, eisen m.b.t. omgeving) te worden meegenomen.

BuildDesk Benelux

42

4.9

Kostenraming hybride LT-warmtenet De ramingresultaten voor de kosten zijn opgenomen in navolgende tabel.

BuildDesk Benelux

43

Tabel 16 Budgetraming van het hybride LT-warmtenet (excl. woonhuisinstallaties) 1 Warmte uitkoppeling bij ARN en de daarbij horende voorzieningen

Totaal (afgerond)

Uitkoppeling (inclusief alle voorzieningen)

€ 1.900.000

Totaal Warmte uitkoppeling bij ARN en de daarbij horende voorzieningen 2 Hoofdleidingnet Lengte Vermogen Percentage Di s [m] [MWth] ARN-Waalfront 5100 40,0 Waalfront-1 1400 40,0 1-2 300 36,0 2-3 500 12,0 3-5 900 5,6 3-4 300 6,4 2-6 300 10,0 6-7 1200 8,0 Subtotaal 1 Aansluitingen hoofleidingen wijk Waalsprong wijk 39 400 0,4 wijk 38 400 14,0 wijk 37 400 4,0 wijk 36 550 2,0 wijk 35B 600 3,2 wijk 35O 250 3,2 wijk 34 400 2,8 wijk 33 550 2,4 wijk 32O 400 4,0 wijk32B 1400 4,0 Subtotaal 2 40,0 Subtotaal Kunstwerken GAS HWC 2x (met per HWC 2 ketels van 5 MWth) Afsluiters

3

4

[%] 100% 100% 90% 30% 14% 16% 25% 20%

[m] 0,516 0,516 0,458 0,258 0,184 0,184 0,229 0,229

[m] 0,0572 0,0572 0,0508 0,0286 0,0205 0,0205 0,0254 0,0254

1% 35% 10% 5% 8% 8% 7% 6% 10% 10% 100%

0,061 0,291 0,147 0,102 0,131 0,131 0,131 0,131 0,147 0,184

0,0068 0,0322 0,0164 0,0114 0,0146 0,0146 0,0146 0,0146 0,0164 0,0205

0,075 0,355 0,180 0,125 0,160 0,160 0,160 0,160 0,180 0,225

Inhoud [m3] 2130 585 99 52 48 16 25 99 3053 2 53 14 9 16 7 11 15 14 74 159

Prijs [leiding+sleuf] [€/m] € 2.000 € 2.000 € 1.700 € 800 € 700 € 700 € 750 € 750

3212 250000

Totaal Rechte buislengte (grondleiding t/m DN100) Bochten T-stukken Afsluiters

8506

[€/woning] € 624 € 50 € 85 € 25

€ 10.200.000 € 2.800.000 € 510.000 € 400.000 € 630.000 € 210.000 € 225.000 € 900.000 € 15.875.000 € 120.000 € 340.000 € 240.000 € 220.000 € 360.000 € 150.000 € 240.000 € 330.000 € 240.000 € 980.000 € 2.760.000 € 18.635.000 € 250.000 € 1.000.000 € 150.000

€ 5.310.000 € 429.000 € 726.000 € 208.000

€ 6.673.000

Totaal voor aansluiting van woningen Overige kosten 4% 3% 6% 3% 10%

€ 1.144.000 € 858.000 € 1.716.000 € 858.000 € 2.861.000

€ 7.437.000

Totaal overige kosten Totalen onafgerond (= 1 + 2 + 3 + 4 )

€ 36.045.000 -€ 45.000

Afronding

Totale kosten voor uitkoppeling, transportnet, hulpwarmtecentrales en distributienet tot in woningen

BuildDesk Benelux

€ 300 € 850 € 600 € 400 € 600 € 600 € 600 € 600 € 600 € 700

Totaal (afgerond)

€ 20.035.000

Totaal leidingen tot in wijk Aansluitingen woningen

Engineering Projectcoordinatie Directievoering en bouwbegeleiding Winst en risico Onvoorzien

5

€ 1.900.000 Du [m] 0,630 0,630 0,560 0,315 0,225 0,225 0,280 0,280

44

€ 36.000.000

In bovenstaande tabel zijn met name de investeringen geraamd die voor het leidingwerk benodigd zullen zijn. De genoemde leidingdiameters voor het primaire transportstelsel behoren bij ongeïsoleerde HDPE-leidingen. De prijzen hiervan zijn vergelijkbaar met sleufprijzen voor stalen transportleidingen. De ramingen voor de buislengten zijn gebaseerd op kengetallen uit verschillende traditionele stadsverwarmingsprojecten. De spreiding in de gegevens is echter zo groot dat geen hogere nauwkeurigheid kan worden aangehouden dan +/- 30%. Wij nemen hier geen enkele verantwoording voor!) Indien men meer zekerheid wil dan zal na het uitvoeren van basic engineering qua ontwerp een nauwkeuriger prijs kunnen worden bepaald nadat potentiële leveranciers offertes hebben uitgebracht. De verwachte nauwkeurigheid kan dan toenemen tot circa +/- 15%. Een grotere nauwkeurigheid is nauwelijks mogelijk gezien de lengte van het tracé en daarbij de onverwachte zaken die men in de praktijk in de bodem tegenkomt. Ook de overige ramingen zijn in dit stadium niet nauwkeuriger te maken. Met de meest voor de hand liggende veronderstellingen is getracht zo goed mogelijk investeringsbedragen vast te stellen en richting te bepalen zonder dat exacte uitvoeringen en afmetingen bekend zijn. Inpassing van regelingen en de automatisering bij de ARN is eveneens nog onduidelijk omdat hiervoor eerst tot een veel grotere mate van detail de mogelijkheden en beperkingen moeten worden geïnventariseerd. Momenteel loopt de aanbestedingsprocedure voor de nieuwe stadsbrug over de Waal. Om de aan- en afvoertransportleidingen via deze brug naar Waalsprong te laten lopen dient er op korte termijn meer zekerheid te komen. Betrokken medewerkers bij Gemeente Nijmegen voorziet problemen bij de brugoplegging indien de leidingen via deze brug naar Waalsprong worden geleid. In de stad is er bij het voorgestelde tracé tot nu toe ook van uitgegaan dat de transportleidingen via een bestaande brug over het Maas-Waalkanaal worden geleid. Het is onbekend of dit een reële mogelijkheid is. Indien dit onmogelijk blijkt zullen de leidingen via een duiker naar de andere zijde moeten worden geleid. Tevens worden er op diverse locaties in de bebouwde omgeving moeilijke traversen onderkend. Om deze te kunnen passeren zijn op korte termijn acties nodig omdat de herstructurering van met name de Energieweg al snel naderbij komt. In de Waalsprong dient ook de spoorlijn te worden gekruist. Hier zijn in eerste instantie een tweetal persingen voorzien. In de raming is een relatief geringe post van € 250.000 voor de bijzondere kunstwerken opgenomen. Hiervan is € 150.000 bestemd voor de nieuwe brug over de Waal. Tevens is een post onvoorzien van 10% opgenomen. Het percentage is betrokken op het geheel aan investeringen in het warmtetransportsysteem vanaf ARN tot aan de woningen.

BuildDesk Benelux

45

5

Warmtebronnen

5.1

Electrabel: geen restwarmte zonder ‘E-derving’ De kolencentrale Gelderland 13 heeft een opgesteld vermogen van 602 MWe. Dit resulteert in een opgesteld thermisch vermogen van circa 1700 MWth. Er wordt 650 TJ warmte (aftapstoom) geleverd aan industrie. Opgewekte elektriciteit: 3,8 mio MWh. Warmtebronnen die mogelijk interessant zijn als restwarmte zijn afgewerkte stoom of koelwater. De achtergrondtemperatuur van de Waal wordt verondersteld op 8 tot 24 °C, een en ander is seizoensafhankelijk. Dit komt overeen met maximaal bereikbare verzadigingsdrukken in de condensor van de stoomturbine van 0,01 bar tot 0,03 bar. Het maximale temperatuurverschil over de condensor van Gelderland 13 is, volgens het Milieujaarverslag 2006, 7 tot 15 °C afhankelijk van de achtergrondtemperatuur van de Waal. De maximale lozingstemperatuur was tot 2006 30 °C. Hierna is een nieuwe WVO vergunning verleend waarin een andere benadering (CIW normen) is opgenomen. De temperatuur van de Waal bepaalt tot welk vacuüm er gedraaid kan worden in de Gelderland 13 centrale. Deze temperatuur ligt voor het overgrote deel van het jaar onder de retourtemperatuur van het Hybride LT-warmtenet. Alleen een korte periode in de zomer is dit niet het geval. Een hogere uitlaattemperatuur (benodigd voor stadsverwarming) zal daarom direct resulteren in een lager, minder diep, vacuüm met als gevolg minder elektriciteitsproductie. Dit uiteindelijk resultaat is vergelijkbaar met het aftappen van stoom, echter het temperatuurniveau is lager. Deze mogelijkheid is daarom geen goede oplossing want die laagwaardige warmte ten behoeve van het hybride warmtenet wordt dan wel heel duur ten gevolge van die E-derving. De restwarmte temperatuur uit de centrale is al te laag voor het hybride net waar de aanvoertemperatuur in ieder geval groter dan 40 °C dient te zijn. Hierdoor is het niet mogelijk warmte van voldoende temperatuurniveau te leveren zonder verminderde elektriciteitsproductie. Daarom wordt warmtelevering vanuit de centrale Gelderland 13 uitgesloten. Mocht de businesscase voldoende ruimte laten voor een warmteprijs die correspondeert met minimaal de derving van elektriciteitsopbrengst, dan kan deze optie wel worden heroverwogen.

5.2

ARN: warmtestromen met en zonder ‘E-derving’ Bij ARN wordt jaarlijks ongeveer 260.000 ton afval verbrand met terugwinning van energie. De bij de verbranding geproduceerde warmte wordt zo volledig mogelijk benut voor de productie van elektriciteit. Er wordt continu laagwaardige warmte aan een nabij gelegen rioolwaterzuiveringsinstallatie (RWZI) geleverd. Op jaarbasis levert ARN gemiddeld circa 160.000 MWh elektriciteit aan het openbare net en bijna 700 TJ laagwaardige warmte aan de rioolwaterzuiveringsinstallatie . In de installatie van ARN is warmte op verschillende plaatsen terug te winnen. In eerste instantie gaat de interesse uit naar laagwaardige warmte die normaliter niet verder wordt gebruikt en dus wordt afgevoerd. Eind november ’08 is een bezoek gebracht aan

BuildDesk Benelux

47

de ARN waarbij is toegelicht welke warmtestromen er zoal in de installatie beschikbaar komen. Van dit bezoek is een bezoekverslag gemaakt dat is geaccordeerd door ARN. Dit verslag is als bijlage C opgenomen. Tijdens dit bezoek kwamen de volgende warmtestromen ter sprake: 1.

afgewerkte stoom na de turbines van lijn 1 en 2;

2.

warmte die ontstaat ten gevolge van het verlagen van de wastoren temperatuur in de rookgasreiniginginstallaties van beide lijnen;

3.

warm water van de watergekoelde roosters van beide lijnen;

4.

restwarmte afkomstig uit de stortgasmotoren;

5.

warmte uit de biologische drooginstallatie;

6.

aftapstoom uit de stoomturbines;

7.

gereduceerde verse stoom uit de AVI-ketels.

Bovengenoemde warmtestromen worden hierna opeenvolgend kort toegelicht. Afgewerkte stoom na de stoomturbines Naast de 700 TJ die jaarlijks aan de RWZI wordt geleverd is er nog meer restwarmte in de afgewerkte stoom na de turbine. Deze wordt normaliter in de gesloten luchtcondensor weggekoeld. De druk na de turbine bedraagt circa 0.12 bar hetgeen impliceert dat de verzadigingstemperatuur zo’n 50 °C zal zijn. ARN geeft aan dat er 19 MWth uit lijn 1 beschikbaar is en 44 MWth uit lijn 2. Totaal is dit 63 MWth, echter er gaat continu 26 MWth naar de RWZI installatie. ARN heeft hier een contract voor dat nog een aantal jaren doorloopt (2015). Uit contact met de beheerder van de RWZI is gebleken dat de warmtelevering aan de RWZI niet kan worden gestopt zonder grote consequenties voor de RWZI. Door de opwarming van het afvalwater door ARN verloopt het biologische proces van stikstofverwijdering veel sneller; daardoor is er nu slechts één verwijderingsstraat nodig waar er anders drie nodig zouden zijn geweest. Het stoppen of verminderen van de restwarmtelevering door ARN zou betekenen dat de RWZI moet investeren in nieuwe stikstofverwijderingsinstallaties. Daarvoor ontbreekt ook de ruimte op het terrein. De beschikbare hoeveelheid warmte uit de afgewerkte stoom is dus, samenvattend, 37 MWth indien beide lijnen nominaal bedrijf voeren. Omdat deze warmte normaliter wordt afgevoerd is dit een goede primaire warmtebron voor het laagwaardige hybride LT-warmtenet in Nijmegen. Warmte uit de rookgasreiniging In potentie is er ook nog warmte uit de rookgasreiniginginstallatie te betrekken. Bij zowel lijn 1 als lijn 2 kan de temperatuur in de wastoren van 65 °C verlaagd worden tot bijvoorbeeld 50 °C. Hierdoor kan er constant warmte worden onttrokken doordat er minder water verdampt. Deze verdampingswarmte is voor lijn 1 naar verwachting 4 MWth en bij lijn 2 circa 12 MWth. Totaal dus 16 MWth op een temperatuurniveau van circa 45 °C binnen het proces van ARN.

BuildDesk Benelux

48

Om deze warmte bruikbaar te maken voor het hybride LT-warmtenet zou de temperatuur iets verhoogd moeten worden met bijvoorbeeld een warmtepomp. Bijmengen met een hogere temperatuur stoom is een andere mogelijkheid. Echter het beschikbaar maken van deze warmte uit de rookgasreiniginginstallatie is gecompliceerd. Er dient voldoende ruimte te zijn, de manier waarop deze warmte beschikbaar komt moet nog worden vastgesteld en de benodigde investeringen zijn voor de beperkte hoeveelheid warmte naar verwachting vrij hoog. Kortom te complex om in het kader van deze opdracht nader op in te zoomen. Deze warmtestroom is dan ook niet verder beschouwd als zijnde een reële potentiële warmtebron voor het laagwaardige hybride LT-warmtenet. In navolgende figuur is een deel van de rookgasreiniginginstallatie van de ARN opgenomen. De warmte die in potentie beschikbaar zou kunnen komen is dan afkomstig uit de wastoren, gekenmerkt door nummer 4.

Figuur 16 Een deel van de rookgasreiniging van ARN Roosterkoeling Het afval wordt verbrand op beweegbare roosters die gekoeld worden met water. Dit water circuleert in een gesloten systeem op beperkte druk en wordt geregeld op een uitlaattemperatuur van 80 °C. Totaal komt er 2 MWth warmte vrij bij de beide verbrandingslijnen. Een klein gedeelte hiervan wordt al nuttig toegepast als ruimteverwarming zodat momenteel nog ongeveer 1,8 MWth ter beschikking staat.

BuildDesk Benelux

49

Deze warmte kan eventueel worden ingezet om de grote waterflow voor het hybride warmtesysteem net iets in temperatuur op te hogen om uiteindelijk zeker te kunnen stellen dat de aanvoertemperatuur van het water bij intrede van de woningen 40 °C is. Qua hoeveelheid is het niet een bron die een substantiële bijdrage kan leveren aan het hybride LT-warmtenet. Stortgasmotoren ARN heeft een tweetal stortgasmotoren opgesteld die in eerste instantie elektriciteit produceren. Echter er komt ook een beperkte hoeveelheid restwarmte vrij die ingezet zou kunnen worden voor het hybride warmtesysteem. ARN geeft echter aan dat door uitputting van de bestaande stort en de gewijzigde samenstelling van het huidige stortmateriaal de hoeveelheid beschikbare stortgas langzaam maar zeker terugloopt. Omdat de toekomstige situatie rondom deze motoren erg onzeker is, wordt deze warmtebron niet meegenomen voor de het hybride warmtesysteem. Biologische drooginstallatie De biologische drooginstallatie levert verzadigde afgassen van 45 °C. Omdat het proces op de juiste temperatuur moet blijven zou alleen de condensatie warmte uit deze afgassen gebruikt kunnen worden. Dit levert naar alle waarschijnlijkheid een heel wankel evenwicht op met een grote kans op verstoring van het droogproces. Omdat dit nog niet verder onderzocht is en de warmte niet eenvoudig beschikbaar komt, wordt deze mogelijkheid voor deze studie niet verder ingezet. Aftapstoom uit de stoomturbines Turbine 1 heeft momenteel geen mogelijkheid om stoom via een aftap te leveren voor het hybride warmtesysteem. ARN bezint zich momenteel over de toekomst van deze machine. Er zit een mogelijkheid in dat er op termijn een andere stoomturbine komt echter er zijn ook andere mogelijkheden. Bij een nieuwe stoomturbine zou rekening kunnen worden gehouden met aftapwensen voor het hybride warmtesysteem. Nu is deze machine niet als warmtebron aan te merken. Voor stoomturbine 2 ligt dat heel anders. Deze machine is destijds besteld met de mogelijkheid om externe warmte te leveren. De stoomturbine is voorbereid en de noodzakelijke onderdelen heeft ARN in het magazijn liggen. Het betreft een geregelde aftap met een druk van 10 bar absoluut. Deze aftap kan circa 40 MWth leveren op een hoger temperatuurniveau als dat benodigd is voor dit laagwaardige hybride LTwarmtenet. Dit heeft dus een grote potentie. Het nadeel van de inzet van deze warmte is dat er minder elektriciteit wordt opgewekt zodra er stoom wordt afgetapt. Deze warmte mag dus niet als restwarmte worden bestempeld en heeft een (hogere) prijs. Wel kan deze warmte dienst doen als back-up voor het geval de echte restwarmte in onvoldoende mate (bij uitval van lijn 1) beschikbaar kan worden gesteld.

BuildDesk Benelux

50

Gereduceerde verse stoom Als laatste mogelijkheid is er een bestaande stoomreduceermogelijkheid om stoom met een druk van 40 bar te reduceren naar 6,5 bar. De capaciteit van dit station is momenteel niet bekend. Deze warmte wordt in afwijkende bedrijfsituaties ingezet als interne proceswarmte voor onderdelen in de rookgasreiniginginstallaties. Indien noodzakelijk is het mogelijk een nieuw reduceerstation te plaatsen met een voldoende grote capaciteit om wederom als back-up installatie warmte te kunnen leveren aan het hybride LT-warmtenet ten tijde van calamiteiten. Een dergelijk reduceerstation dient zo slim mogelijk ingepast te worden in de installatie van ARN. Optimaal zou zijn om verse stoom te kunnen reduceren naar keuze vanuit beide lijnen (niet gelijktijdig). Dan is er back-up voor het geval de stoomturbines problemen zouden hebben en er in ieder geval één verbrandingslijn operationeel is. ARN heeft op de locatie een enorme potentie als het gaat om warmtelevering. Alle opgewekte warmte kan, met aftrek van de benodigde warmte ten behoeve van het eigen proces en een gedeelte waar elektriciteit van wordt gemaakt voor het eigen bedrijf, extern geleverd worden. Het is echter wel warmte die ten koste gaat van de elektriciteitsproductie en dus niet als restwarmte mag worden bestempeld.

5.3

Back-up voorzieningen Indien er om welke reden dan ook korte of langere tijd de ARN-installaties op lagere belasting worden bedreven zal de restwarmtelevering ook afnemen. Indien dat in een periode gebeurt waarin het volle vermogen aan warmtelevering nodig is zou dat een probleem kunnen worden in de zin dat de restwarmte hoeveelheid te klein wordt. De installatie van ARN bestaat uit twee afvalverbrandinglijnen die onafhankelijk van elkaar kunnen opereren. Deze installaties wekken stoom op met hogere temperatuur en druk (nominaal 40 bar en 400 °C). Deze stoom wordt naar twee stoomturbines geleid alwaar elektriciteit wordt opgewekt. De afgewerkte stoom uit deze turbines moet worden gekoeld opdat het gevormde condensaat weer als voedingwater voor de stoomketel kan dienen. Dit koelen geschiedt deels via een gesloten luchtcondensor. Tevens wordt een deel van deze laagwaardige stoom gebruikt om warmte te leveren aan de RWZI gelegen direct naast de ARN. Deze laagwaardige afgewerkte stoom staat aan de basis van het warmtenet en is de primaire warmtebron. Indien er maximale warmte gevraagd wordt en één afvalverbrandinglijn zou geheel uit vallen dan heeft de andere lijn in potentie nog zoveel warmtecapaciteit dat dit verlies gecompenseerd zou kunnen worden met aftapstoom of gereduceerde verse stoom. Beide mogelijkheden hebben direct een E-derving tot gevolg wat betekent dat die warmte op dat moment geen restwarmte is. Echter het feit dat deze mogelijkheid bestaat en met relatief geringe middelen is te verwezenlijken weegt ruimschoots op tegen het alternatief: elders een aardgas gestookte hulpketelinstallatie plaatsen.

BuildDesk Benelux

51

Kortom, vanuit ARN kan restwarmte geleverd worden met een in potentie ruime back-up om de levering van deze warmte veilig te stellen. Omdat slechts een beperkt aantal voorzieningen extra nodig zijn om deze reservestelling te creëren is dit een erg aantrekkelijke optie. Het laat onverlet goed te inventariseren op welke manier de aanloopproductiemiddelen (tijdelijke warmtecentrales op basis van CV-ketels, TWC) die ingezet worden om wijken te verwarmen totdat het warmtenet gereed is, optimaal in te zetten als locale reserve eenheden in de wijk. Leidingbreuk is niet voor 100% te vermijden en ARN zit op een aantal kilometers afstand van de gebruikers. In zo’n geval zijn de back-up voorzieningen bij ARN onbruikbaar voor de wijken en zullen indien gewenst in de wijken locale noodwarmteketels moeten worden geplaatst of op afroep binnen korte tijd ingezet moeten kunnen worden. Het distributiesysteem moet daarvoor uitgerust zijn met flenzen op strategische plaatsen om deze noodwarmteketels direct in te kunnen zetten.

5.4

Alternatieven voor ARN Het is denkbaar dat de afvalverbrandingsinstallatie van ARN (in Weurt) op termijn minder afval te verwerken krijgt (waardoor de restwarmteproductie afneemt) of zelfs in zijn geheel uit productie gaat. De vraag is dan op welke wijze een hybride warmtenet dan aan zijn warmte kan komen en van welke CO2-reductie er dan sprake kan zijn. De volgende tabel geeft een overzicht van diverse mogelijkheden:

BuildDesk Benelux

52

Tabel 17 Eigenschappen van mogelijke alternatieve warmtebronnen op het LTwarmtenet. Type

Inpassing en

Specifieke

Duurzaam-

Benodigde

Operationeel:

warmtebron

vermogen

kosten

heid in

externe

van start

[€/kWth

termen

energie

ontwerp tot

excl. BTW]

van CO2-

oplevering

reductie [%] Grootschalige

Bronnen per

warmtepompen

cluster van 100-

en warmte-

200 woningen

ca 500

70%

Elektriciteit

1,5 jaar

Elektriciteit

2 jaar

(uitgaande van

koudeopslag

elektriciteit van fossiele oorsprong)

LT-geothermie

1 doublet per ca.

(ca 1 km diepte)

1000 woningen

Warmtekracht-

Tot 200 woningen

koppeling op

per gasmotor

ca 4.000

98%

(anno ’08) ca 1.500

voor pompen 90% indien

Biomassa

1,5 jaar

Elektriciteit

1 jaar

locaal

biomassa

voorhanden

Zonne-energie

Alleen in de

(thermisch)

zomerperiode

ca 500

95%

voor pompen

effectief, opslag noodzakelijk Gasgestookte

Noodvoorziening of

pieklastketels*

gedurende korte

ca 90

0%

Aardgas

0,6 jaar

tijd per jaar *

Gasgestookte (pieklast)ketels zijn alleen geschikt als tijdelijke voorziening indien het te verwarmen aantal woningen nog gering is en het transport en distributienet nog moeten worden aangelegd.

Voor de middellange termijn (15-20 jaar) is LT-geothermie het meest interessant om te onderzoeken. De techniek is nog niet uitontwikkeld zoals bij WKO waardoor een prijsdaling nog is te verwachten. WKO en warmtepompen zijn een goede duurzame aanvulling om op locatie het hybride net te voeden, evenals bio-WKK. Bij de laatste zal bekeken moeten worden of voldoende biomassa voor langere tijd lokaal; beschikbaar kan blijven. Bij diverse bronnen -als alternatief voor ARN- is de vraag of het gebruik van de lange primaire transportleiding van ARN naar de Waalsprong (evt. met aftakking naar Waalfront) nog wel zinvol is. Het warmteverlies hierin is aanzienlijk (zie ook paragraaf 4.7). Voor de restwarmte van ARN is dat niet zo bezwaarlijk aangezien deze zeer goedkoop is en er geen CO2-emissies mee gepaard gaan. Dit geldt meestal niet voor warmte van alternatieve bronnen. Wellicht is bijvoorbeeld het boren van putten voor LTgeothermie in de locatie Waalsprong wel een betere keuze. Dit zal een zekere hoeveelheid ruimte vergen maar de verwachting is dat deze ruimte beperkt zal zijn en

BuildDesk Benelux

53

t.z.t. ingepast kan worden (installaties zijn deels ondergronds te bouwen, bovengrondse deel kan compact blijven).

5.5

Overzicht en afweging Voor het beschouwde hybride LT-warmtenet dient te worden uitgegaan van restwarmte die anders geloosd zou worden. Een belangrijke basisbron is de afgewerkte stoom na de stoomturbines. Deze stoom wordt normaliter naar de gesloten luchtcondensor gevoerd om te worden gecondenseerd en zodoende weer ingezet te kunnen worden voor het water/stoom kringloopproces. De condensatiewarmte komt hierbij in de buitenlucht terecht. Deze warmte kan qua hoeveelheid en temperatuurniveau het hybride LTwarmtenet bedienen. Als tweede warmtebron wordt uitgegaan van de roosterwarmte. Dit is slechts een beperkte hoeveelheid maar wel op een hoger temperatuurniveau. Om deze beide warmtebronnen te kunnen benutten zijn technische installaties nodig. In het kader van deze studie is hiervoor een eerste raming gemaakt om een idee te krijgen over de benodigde investeringen. Bij het bepalen van welke onderdelen nodig zijn, is rekening gehouden met redundantie in de installatie. Belangrijkste gevolg is dat er van twee condensors wordt uitgegaan zodat er normaal gesproken altijd een deel van de warmte kan worden geleverd. Voorts is een separate condensor opgenomen die, gevoed door aftapstoom, als back-up kan dienen in geval van calamiteiten bij de restwarmtelevering. Als resultaat bestaat de voorziene benodigde installatie vooralsnog uit de volgende onderdelen: 1.

Twee condensors van 25 MWth elk met direct gerelateerde voorzieningen zoals afsluiters, ontwateringen, ontluchtingen, regelkleppen met automatisering

2.

benodigd leidingwerk naar de bestaande installatie (lage druk stoom en condensaat)

3.

leidingwerk als onderdeel van het hybride LT-warmtesysteem

4.

eenvoudige civiele en bouwkundige voorzieningen

5.

een drukhoud installatie met expansievoorziening voor het gehele hybride LTwarmtesysteem

6.

pompenset ten behoeve van het retourcondensaat naar de ARN, installatie inclusief regeling

7.

pompen, drie stuks met elk een capaciteit van 60% inclusief benodigde afsluiters, pompsturing enz.

8.

een warmtewisselaar die, nageschakeld aan de condensors, een deelstroom van het water nog iets in temperatuur kan verhogen (roosterwarmte) om deze deelstroom vervolgens bij te voegen in de flow

9.

een condensor om in geval van calamiteiten als back-up te fungeren via voeding door middel van aftapstoom.

Omdat de markt op dit moment nogal wispelturig is en tot voor kort zeer overspannen is het zonder aanbiedingen van mogelijke leveranciers vrijwel onmogelijk een nauwkeurige indicatie neer te leggen. Om gedegen aanbiedingen te kunnen ontvangen, dienen initiatiefnemers zich duidelijk uit te spreken over het voornemen en dient bekend te zijn

BuildDesk Benelux

54

wat er precies moet worden geleverd. Hiervoor is basic engineering nodig dat buiten de scope valt van dit project. Bovenstaande installatiedelen worden daarom zonder hiervoor basic engineering te hebben uitgevoerd of onderdelen in de markt te hebben aangevraagd grofweg begroot op een totaal investering van € 1,9 mln. Deze kosten zijn in het totaaloverzicht opgenomen in paragraaf 4.9.

BuildDesk Benelux

55

6

Tarieven woninginstallatie

6.1

Warmte, filosofie De filosofie voor het bepalen van de warmteprijs in de businesscase is in hoofdlijnen de volgende: 1.

Bepaal de energiekosten die een bewoner van een referentiewoning (EPC=0,8: gas, EPC0,6 en 0,4: op elektriciteit met een individuele warmtepomp): vastrecht en variabele kosten.

2.

Bereken de kosten die de bewoner van een hybride warmtewoning moet maken voor de elektriciteit die zijn warmtepomp gebruikt voor de productie van warmtapwater en koud water voor ruimtekoeling (variabele kosten van elektriciteit, vastrecht wordt al betaald en elektrisch vermogen hoeft niet groter te zijn (zie paragraaf 3.2);

3.

Bereken het ‘gat’ tussen de energiekosten van elk van de drie typen referentiewoningen en de elektriciteitskosten van de hybride woning. Dit ‘gat’ is gelijk aan de warmtekosten. Hieruit kan een warmtetarief worden afgeleid door een deel van deze kosten als vastrecht te definiëren en een deel variabel in rekening te brengen.

4.

Deze berekening wordt voor elk jaar herhaald omdat alle kostencomponenten een eigen index hebben.

6.2

Elektriciteit Bij elektriciteit zijn er twee tariefsoorten aan de orde: a. tarief voor kleinverbruik voor de bewoners van de referentiewoningen met EPC=0,6 en EPC=0,4 en b. tarief voor grootverbruik wanneer de exploitant van het hybride warmtenet elektriciteit zou inkopen voor de elektrische warmtepompen. De gehanteerde elektriciteitsprijzen zijn gebaseerd op de huidige marktprijzen: Tabel 18 Elektriciteitsprijzen kleinverbruik Kleinverbruik Elektriciteitsprijs, plateau Elektriciteitsprijs, dal Vastrecht

Eenheid €/kWh €/kWh €/jaar

Tarief 0,21 0,15 n.v.t., bewoner heeft al elektriciteitsaansluiting, kosten blijven gelijk

Tabel 19 Elektriciteitsprijzen grootverbruik Grootverbruik Elektriciteitsprijs, plateau Elektriciteitsprijs, dal

Eenheid €/kWh €/kWh

Tarief 0,18 0,13

Er is niet gerekend met een vastrecht voor grootverbruik omdat niet duidelijk is hoeveel grootverbruiksaansluitpunten benodigd zijn. De fout door deze verwaarlozing is zeer beperkt.

BuildDesk Benelux

57

6.3

Aardgas Aardgas wordt gebruikt in de referentievariant in woningen met EPC=0,8. De referentiewoningen met EPC=0,6 en EPC=0,4 hebben geen gasaansluiting. Tabel 20 Gasprijzen kleinverbruik Kleinverbruik Gasprijs, incl. belastingen Vastrecht

Eenheid €/m3 €/jaar

Tarief 0,56 150

Verder heeft een referentiewoning met EPC=0,8 nog de volgende kosten: • Ketelonderhoud: € 75 (excl. BTW) per jaar • Reservering voor ketelvervanging na 15 jr: € 100 (excl. BTW) per jaar Verder gebruiken de tijdelijke warmtecentrale (TWC, van toepassing zolang de primaire infrastructuur nog niet beschikbaar is) en de hulpwarmtecentrales (HWC, van toepassing in de ‘bivalante’ variant) aardgas. Daarvoor geldt Tabel 21 Gasprijzen grootverbruik Grootverbruik Gasprijs, incl. belastingen

Eenheid €/m3

Tarief 0,38

Er is niet gerekend met een vastrecht voor grootverbruik omdat niet duidelijk is hoeveel grootverbruiksaansluitpunten benodigd zijn. De fout door deze verwaarlozing is zeer beperkt.

6.4

Tarief voor onderhoud, beheer en exploitatie Onderhoud, beheer en vermeden In de businesscase is uitgegaan van de volgende post voor beheer en onderhoud van de woninginstallatie en het warmtenet: € 82 per woning per jaar (excl. BTW). Exploitatievergoeding In de businesscase is uitgegaan van de volgende componenten voor de kostendekkende vergoeding voor de exploitatie van het gehele systeem (per woning per jaar): 1.

meetdienst, facturatie, klachtafhandeling: € 25

2.

incasso: € 10

3.

24 uurs storingslijn: € 5

4.

management exploitatiebedrijf: € 10

TOTAAL: € 50 per woning per jaar Deze cijfers zijn geconfronteerd met cijfers uit de businesscase voor het energiebedrijf in Veenendaal-Oost (waarbij Metrum ook betrokken was). Het betreft daar een veel kleiner aantal woningen (1200) zodat er bij de locatie Waalsprong een schaalvoordeel mogelijk is; dat schaalvoordeel is meegerekend.

BuildDesk Benelux

58

6.5

Bijdrage Aansluitkosten (BAK) De tarieven voor de Bijdrage Aansluitkosten (BAK) voor de hybride woningen worden in deze businesscase berekend uit de kosten die een woningbouwer heeft voor de installatie van een verwarmingssysteem wanneer hij een referentiewoning zou bouwen incl. de aansluiting op het energienet. Bij het energienet gaat het om het gasnet bij EPC=0,8. Bij EPC’s van 0,6 resp. 0,4 gaat het om het elektriciteitsnet; die aansluiting wordt altijd gemaakt, referentie of hybride (bovendien is hij niet zwaarder uitgevoerd bij hybride). Onderstaande Tabel 22 demonstreert de wijze waarop de BAK is berekend.

BuildDesk Benelux

59

Tabel 22 Opbouw van de BAK: kostenraming excl. BTW (prijspeil 2008) van de woonhuisinstallatie warmtevoorziening en aansluiting op het hybride warmtenet. Referentie 20112016Tot 2011 2015 2020 EPC-eis/doelstelling: Bouwbesluit en Lente-akkoord

Kosten woonhuisinstallatie A Kosten woonhuisinstallatie

Hybride LT-warmtenet 20112016Tot 2011 2015 2020

0,80

0,60

0,40

0,80

0,60

0,40

€ 3.400

€ 10.500

€ 14.300

€ 9.000

€ 8.700

€ 9.900

€ 3.400

€ 10.500

€ 14.300

Berekeningswijze

=H

Kosten voor projectontwikkelaar B Woninggebonden kosten projectontwikkelaar in referentie Woninggebonden meerkosten projectontwikkelaar bij hybride

C LT-net

B (Referentie) = A (Referentie) € 1.000

€ 1.500

€ 3.500

=som(O:U) (voor hybride LTwarmtenet)

€ 2.400

€ 9.000

€ 10.800

=B (voor Referentie) minus C (voor hybride LT-warmtenet)

€ 2.500

€ 1.700

€ 900

€ 5.500

€ 5.500

€ 5.500

€ 8.000

€ 7.200

€ 6.400

=E+F

€ 9.000

€ 8.700

€ 9.900

=som (I:U)

€ 2.500

€ 1.700

€ 900

€ 2.500

€ 2.500

€ 2.500

€ 3.000

€ 3.000

€ 3.000

€ 1.000

€ 1.000

€ 1.000

€ 500

€ 500

Netto kosten voor projectontwikkelaar D

Netto woninggebonden kosten projectontwikkelaar (Hybride LTwarmte-net: aan exploitant af te dragen BAK volgens principe van Gelijk-Aan-Anders)

€ 3.400

€ 10.500

€ 14.300

Kosten voor de exploitant E Compressor warmtepompboiler water-water F

Buffervat warmtapwater, warmtewisselaar warmtapwater, scheidingswisselaar LT-net, Leidingwerk, buffervat koude, regeltechniek

G Kosten woonhuisinstallatie Exploitant Kostenoverzicht (=bron voor bovenstaande cijfers) Kosten woonhuisinstallatie warmte- en koudeopwekking, excl.

H BTW I cv-ketel J Ind elektrische warmtepomp, buffervat/* K Compressor warmtepompboiler water-water

€ 3.400

€ 10.500

€ 14.300

€ 5.900

€ 4.700

€ 1.400

L Buffervat warmtapwater, warmtewisselaar warmtapwater Scheidingswisselaar LT-net, Leidingwerk, buffervat koude,

M regeltechniek N Bodemwarmtewisselaars O Meerkosten LTV (vloerverwarming/koeling) P Meerkosten ventilatiesysteem Q Zonnecollector R Gasvoorziening/rookgasafvoer S Bouwkundige voorziening T Gasaansluiting U Hogere thermische isolatie gevel en glas

€ 3.100

€ 3.100

€ 1.000

€ 1.000

€ 500

€ 500 € 3.000

€ 750 € 500 € 750 € 2.000

€ 2.000

Verklaring van de kleuren in Tabel 16: Technische levensduur voorzieningen exploitant

Technische levensduur voorzieningen projectontwikkelaar

15 30 50 15 30 50

jaar jaar jaar jaar jaar jaar

Deze kostenraming wordt opgesteld met een nauwkeurigheid van -/+ 20%. In deze bandbreedte zijn invloeden verwerkt zoals: marktomstandigheden, onderhandelingsuitkomsten tussen afnemer en leverancier, variaties in inpassing in het woningontwerp, mogelijke prijswijzigingen anders dan inflatiecorrectie.

BuildDesk Benelux

60

Opmerkingen: •

Terwijl de projectontwikkelaar incl. zijn BAK-betaling altijd even duur uit is bij de referentiewoning en de hybride woning, heeft de exploitant bij woningen met EPC=0,8 al méér kosten aan alleen de woonhuisinstallatie dan hij aan BAK binnenkrijgt van de projectontwikkelaar (de exploitant moet dan ook nog het warmtenet aanleggen). Bij EPC’s van 0,6 en 0,4 heeft hij minder kosten aan de woonhuisinstallatie dan een projectontwikkelaar zou hebben aan kosten om de benodigde EPC te halen.

•

Deze wijze van BAK-berekening kan zeer transparant worden genoemd. In discussies over projecten met traditionele stadsverwarming is vaak onduidelijk waar de BAK-bedragen precies vandaan komen. Over de hoogte van de kosten die een projectontwikkelaar in de referentiewoningen (die gebouwd zouden worden zonder hybride LT-warmtenet) ánders zou wel of niet hebben gehad, kan uiteraard van mening worden verschild. De rekenmethodiek laat toe om bijvoorbeeld de kosten van vloerverwarming te bediscussiëren en de uitkomst van die discussie (een nieuw investeringsbedrag voor vloerverwarming) in het model te gebruiken.

BuildDesk Benelux

61

7

Businesscase

7.1

Beschrijving opzet model Voor het hybride LT-warmtenet is een financieel model ontwikkeld. In deze paragraaf wordt de structuur van het model beschreven. De doelstellingen van het model zijn: •

beoordelen of het hybride LT-warmtenet financieel en economisch haalbaar is;

•

vaststellen wat de financieringsbehoefte van het hybride LT-warmtenet is.

Het model bestaat uit één Microsoft Excel document dat is opgebouwd uit vier groepen werkbladen: •

Invoer werkbladen (Aannames, Input, Sensitised Input). Hierin staan alle invoergegevens, aannames en parameters voor de gevoeligheidsanalyse.

•

Berekeningen werkbladen (W&V, VA, Balans, CF, Fin, NCW). Hierin staan alle formules die nodig zijn om vanuit de invoergegevens de vereiste resultaten van het model te berekenen.

•

Resultaten werkblad (Output). Hierin staan de rapporten die nodig zijn om aan de bovengenoemde doelstellingen van het model te voldoen.

•

Analyse werkbladen (Evaluatie, Mgmt cockpit, Grafieken, Dupont). Hierin staan alternatieve dwarsdoorsneden van de rapporten, keuzeschakelaars van de belangrijkste parameters voor de gevoeligheidsanalyse, uitkomsten van de gevoeligheidsanalyse en grafische weergaven van de vereiste resultaten van het model.

BuildDesk Benelux

63

Input / Sensitised input

Berekeningen W&V

Output

Evaluatie

Bouw woningen en energieverbruik G, E en W prijzen

Aantal woningen, netto-omzet, COS, overige bedrijfskosten en belastingen

Wint- en verliesrekening voor exploitant

Overige bedrijfskosten

Berekeningen VA

Gevoeligheidsanalyse

Investeringen (CAPEX) Economische levensduur

Investeringen, afschrijvingen en netto boekwaarden Balans voor exploitant

Berekeningen Balans Openingsbalans (nil) Activa en passiva

Alternatieve dwarsdoorsneden

Berekeningen CF Rente

Kasstromen uit operationele, investerings- en financieringsact’n

Kasstromenoverzicht voor exploitant

Berekeningen Financiering Verhouding EV-VV Rendementseisen

Financieringsbehoefte, financiering middels EV en VV, aflossing van VV, dividend, WACC en debt service coverage

Management cockpit / Grafieken Opties en gevoeligheden

Berekeningen NCW Pro forma belasting, free cashflow, terminal value en Netto Contante Waarde

Grafieken

Figuur 17 Overzicht van het financieel model Buiten dat de invoerdata, berekeningen en resultaten gescheiden in het model staan is het model opgebouwd vanuit de principes eenvoud, consistentie, integriteit en lineaire opbouw. Daarnaast worden er verschillende controleberekeningen gemaakt zoals: komen de balanstotalen overeen, verklaart het kasstromenoverzicht de mutatie in de liquide middelen, et cetera. Door deze controleberekeningen kan de integriteit van het model snel worden vastgesteld. Voordat het model werd opgeleverd is opnieuw gecontroleerd of het model aan de bovenstaande kwaliteitseisen voldoet. Het model is ingedeeld in jaren en start in 2009. Het model heeft een tijdshorizon van 50 jaar. Er wordt geen gebruik gemaakt van historische data. Het model is zo opgebouwd dat alle rapporten direct vanuit Excel uitgeprint kunnen worden, zonder dat hiervoor printmacro’s of andere aanpassingen moeten worden gemaakt. Ondanks dat het model inzichtelijk en gebruiksvriendelijk is opgebouwd, is het nodig dat de gebruiker van het model de achtergronden kent van het project en een basiskennis heeft van Excel en boekhouden. Het model is beschermd zonder een wachtwoord.

BuildDesk Benelux

64

De volgende onderdelen vallen buiten de huidige reikwijdte van deze versie van het model: •

Complexe structuur van aandelenkapitaal. Het aantal aandelen, agio et cetera wordt niet berekend.

•

Complexe structuur van leningen. Het model veronderstelt dat er twee vormen van bankleningen zijn, langlopend en kortlopend (rekening courant krediet).

•

Alternatieve vormen van aflossing van Vreemd Vermogen.

•

Voorzieningen en reserveringen.

Als de beslissing wordt genomen om het project uit te voeren zal het model later moeten worden uitgebreid, zodat alternatieve financieringsstructuren beoordeeld kunnen worden.

7.2

Belangrijke uitgangspunten In deze paragraaf worden de invoergegevens van het model behandeld. Omrekenfactoren: •

De omrekenfactor GJ/m3 is 0,03165

•

De omrekenfactor GJ/kWh is 0,00360

Gewogen energieverbruik (grondgebonden en gestapeld) binnen de woning (traditioneel): •

Verwarming per woning is 19,0 GJ voor EPC 0,8, 14,0 GJ voor EPC 0,6 en 12,0 GJ voor EPC 0,4

•

Warm tapwater per woning is 10,7 GJ voor EPC 0,8, 10,7 GJ voor EPC 0,6 en 6,2 GJ voor EPC 0,4

•

Airco per woning is 3,7 GJ voor EPC 0,8 en comfortkoeling per woning is 3,7 GJ voor EPC 0,6 en 3,7 GJ voor EPC 0,4

•

Rendement voor verwarming is 90% voor EPC 0,8 en COP voor verwarming is 5 voor EPC 0,6 en 5 voor EPC 0,4

•

Rendement voor warm tapwater is 65% voor EPC 0,8 en dekkingsgraad voor warm tapwater is 90% voor EPC 0,6 en 90% voor EPC 0,4 met een COP voor hoofdverwarming) van 2 voor EPC 0,6 en 2 voor EPC 0,4 en een rendement voor bijverwarming van 99% voor EPC 0,6 en 99% voor EPC 0,4

•

COP van airco is 2 voor EPC 0,8 en COP van comfortkoeling is 20 voor EPC 0,6 en 20 voor EPC 0,4

•

Elektra plateau is 50% voor EPC 0,8, 50% voor EPC 0,6 en 50% voor EPC 0,4

Gewogen energieverbruik (grondgebonden en gestapeld) binnen de woning (hybride): •

Verwarming per woning is 19,0 GJ voor EPC 0,8, 14,0 GJ voor EPC 0,6 en 12,0 GJ voor EPC 0,4

•

Warm tapwater per woning is 8,1 GJ voor EPC 0,8, 8,5 GJ voor EPC 0,6 en 8,6 GJ voor EPC 0,4

•

Dekkingsgraad is 50% voor EPC 0,8, 50% voor EPC 0,6 en 50% voor EPC 0,4

•

COP voor warmtepomp is 3 voor EPC 0,8, 4 voor EPC 0,6 en 5 voor EPC 0,4

•

Elektra plateau is 20% voor EPC 0,8, 20% voor EPC 0,6 en 20% voor EPC 0,4

BuildDesk Benelux

65

•

Aansluitwaarde per woning is 7,0 voor EPC 0,8, 6,0 voor EPC 0,6 en 4,0 voor EPC 0,4

Energieverbruik buiten de woning (hybride voor ARN met een ‘gesloten’ systeem): •

Distributieverlies is 20%

•

Transportverlies is 30%

•

Transport vermogensverlies is 17%

•

Rendement TWC is 90%

•

Rendement HWC is 90%

•

Gebruik HWC is 10%

•

Pompvermogen per woning is 0,045 kW

•

Equivalente vollasturen van de pompen: 4000 uur

•

Elektraverbruik op plateautarief voor de pompen: 40%

Energieverbruik buiten de woning (hybride voor ARN met een ‘open’ systeem): •

Distributieverlies is 20%

•

Transportverlies is 40%

•

Transport vermogensverlies is 24%

•

Rendement TWC is 90%

•

Rendement HWC is 90%

•

Gebruik HWC is 10%

•

Pompvermogen per woning is 0,045 kW

•

Equivalente vollasturen van de pompen: 4000 uur

•

Elektraverbruik op plateautarief voor de pompen: 40%

Bouw: •

Totaal aantal woningen in de Waalsprong is 8506

•

Totaal aantal woningen in de Waalfront is 2686

•

Factor voor het ‘normaliseren’ van de woningen in de Waalfront (=ze een vergelijkbare grootte te geven qua energieverbruik als de woningen in Waalsprong) is 0,6

Prijzen en indices: •

Gasprijs is € 0,560 per m3 (consument) en € € 0,380 per m3 (bulk) jaarlijks geïndexeerd met 5,5%

•

Elektriciteitsprijs is € 0,210 per kWh (plateau consument), 0,150 per kWh (dal consument), € 0,180 per kWh (plateau bulk) en 0,130 per kWh (dal bulk) jaarlijks geïndexeerd met 3,5%

•

Warmteprijs (te betalen aan ARN) is € 0 per GJ in een gesloten systeem en € 0 per GJ in een gesloten systeem

•

Vastrecht gas per woning is € 150 per jaar jaarlijks geïndexeerd met 3,5%

•

Onderhoud en reservering vervanging (15 jr) van de ketel per woning is samen € 175 per jaar

•

Bijdrage aansluitkosten zijn € 2.400 per jaar voor EPC 0,8, € 9.000 per jaar voor EPC 0,6 en € 10.800 per jaar voor EPC 0,4

BuildDesk Benelux

66

Overige bedrijfskosten: •

Lease TWC per stuk is € 250.000 per jaar

•

Vermogen TWC per stuk is 5 MWth

•

Bedrijfstijd TWC is 1460 uren

•

Onderhoud en beheer per woning is € 82 per jaar in een gesloten systeem en € 82 per jaar in een open systeem

•

Exploitatiekosten per woning zijn € 50 per jaar in een gesloten systeem en € 50 per jaar in een open systeem

Rentebaten en rentelasten: •

Rente op langlopende schulden is 4,4% per jaar

•

Rente op liquide middelen is 0% per jaar en rente op rekening courant krediet is 0% per jaar

Belasting: •

Vennootschapsbelasting is 25,5% per jaar

Investeringen binnen de woning: •

Woonhuisinstallatie per woning is € 9.000 (€ 2.500 met een afschrijvingstermijn van 15 jaar, € 5.500 met een afschrijvingstermijn van 30 jaar en € 1.000 met een afschrijvingstermijn van 50 jaar) voor EPC 0,8, € 8.700 (€ 1.700 met een afschrijvingstermijn van 15 jaar, € 6.000 met een afschrijvingstermijn van 30 jaar en € 1.000 met een afschrijvingstermijn van 50 jaar) voor EPC 0,6 en € 9.900 (€ 900 met een afschrijvingstermijn van 15 jaar, € 6.000 met een afschrijvingstermijn van 30 jaar en € 1.000 met een afschrijvingstermijn van 50 jaar) voor EPC 0,4

•

Vervangingsinvestering per woning is € 3.000 (€ 2.000 elke 15 jaar en € 1.000 elke 30 jaar) voor EPC 0,8, € 2.500 (€ 1.500 elke 15 jaar en € 1.000 elke 30 jaar) voor EPC 0,6 en € 2.000 (€ 1.000 elke 15 jaar en € 1.000 elke 30 jaar) voor EPC 0,4

•

Percentage onvoorzien is 0%

Investeringen buiten de woning (hybride voor ARN met een gesloten systeem) •

Uitkoppeling is € 1.900.000

•

Vermogen voor uitkoppeling is 40 MWth

•

Hoofdleidingnet, kunstwerken en afsluiters is € 16.275.000

•

Aansluitingen hoofdleidingen per woning is € 324

•

Leidingwerk distributie per woning is € 785

•

Projectkosten (% van uitkoppeling, transport en distributie) is 30%

•

Vergoeding aan ARN (% van uitkoppeling) is 0%

Investeringen buiten de woning (hybride voor ARN met een open systeem) •

Uitkoppeling is € 1.900.000

•

Vermogen voor uitkoppeling is 32 MWth

•

Hoofdleidingnet, kunstwerken en afsluiters is € 15.255.000

•

Aansluitingen hoofdleidingen per woning is € 324

BuildDesk Benelux

67

•

Leidingwerk distributie per woning is € 785

•

Projectkosten (% van uitkoppeling, transport en distributie) is 30%

•

Vergoeding aan ARN (% van uitkoppeling) is 0%

Werkkapitaal: •

Omloopsnelheid van de voorraden is 0

•

Debiteurendagen zijn 0 en crediteurendagen zijn 0

•

Verandering overige vorderingen en overlopende activa is 0 en verandering in overige schulden en overlopende passiva is 0

Financiering:

7.3

•

Rendement op Eigen Vermogen is 8,0%

•

Aflossingstermijn Vreemd Vermogen is 25 jaar

Berekeningen In deze paragraaf worden de belangrijkste berekeningen die specifiek zijn voor het hybride LT-warmtenet grafisch weergegeven. 1.8 Legenda: Input Input (andere module) Berekening Output Noot: waarden zijn voor EPC 0,8

2.1

GJ/m3

Gastarief

0,03165

€0,560/m3

/

Gas

x

…

Gasinkoop

1202 m3

€ 673

2.4 Vastrecht gas € 150

1.16 Rendement

Warmte

90%

/

1.13 Verwarming

…

19 GJ

21,1 GJ 1.17

1.9

Rendement

GJ/kWh

65%

0,00360

/

1.14 Warm tapwater 11 GJ

2.8 Onderhoud ketel € 75 2.2 Elektr. tarief plateau €0,210/kWh

/

…

Elektra airco

16,9 GJ

514 kWh

1.18b

2.2a

Elektriciteit, plateau 50%

ElektriciteitsElektr. tarief tarief dal €0,150/kWh €0,210/kWh

Elektra

x Elektriciteitsinkoop € 93

1.18 Optie: met of zonder koeling

2

/

1.15 Elektrische airco 3,7 GJ

Bewoner koopt elektra altijd van leverancier

COP

… 1,9 GJ

Figuur 18 Netto-omzet (traditionele energievoorziening voor woningen met EPC 0,8) De netto-omzet voor de referentiewoning met een EPC van 0,8 wordt berekend vanuit de GJ’en vloerverwarming, warm tapwater en (optioneel) airco.

BuildDesk Benelux

68

Netto-omzet/ woning € 990

GJ’en vloerverwarming en warm tapwater worden via verschillende rendementen vertaald in kubieke meters gas, welke wordt vermenigvuldigd met de gasprijs. Hieraan toegevoegd worden het vastrecht gas en kosten voor het onderhoud van de ketel. GJ’en airco worden via een COP vertaald in kWh elektra, welke wordt vermenigvuldigd met een mix van plateau en dal elektriciteitsprijzen. Gas, vastrecht gas, onderhoud en elektra worden opgeteld tot een netto-omzet vanuit een referentiewoning met EPC 0,8. Deze netto-omzet is het referentiepunt voor de Gelijk Aan Anders warmtekosten voor de hybride woningen met een EPC van 0,8. 1.16a Legenda: Input Input (andere module) Berekening Output Noot: waarden zijn voor EPC 0,4

Gas

COP 5

/ … 2,4 GJ 1.17b COP

Warmte

2

/

1.13 Verwarming 12 GJ

Hoofdverwarming 5,4 GJ 1.17a

x

Dekkingsgraad 90% 1.14 Warm tapwater 6 GJ

… 2,7 GJ 1.17c

1.9

Rendement

GJ/kWh

99%

0,00360

x Bijverwarming 0,6 GJ

/

2.2 Elektr. tarief plateau €0,210/kWh

/

…

Elektra wp

0,6 GJ

1.636 kWh

1.18b

2.2a



Elektra

x Elektriciteitsinkoop € 295

1.18a Optie: met of zonder koeling

20

/

1.15a Comfort koeling 3,7 GJ

Bewoner koopt elektra altijd van leverancier

COP

… 0,2 GJ

Figuur 19 Netto-omzet (traditionele energievoorziening voor woningen met EPC 0,6 en 0,4) De netto-omzet voor de referentiewoning met EPC’s van 0,6 en 0,4 wordt als berekend vanuit de GJ’en vloerverwarming, warm tapwater en (optioneel) comfortkoeling. GJ’en vloerverwarming, warm tapwater en comfortkoeling worden via verschillende rendementen en COP’s vertaald in kWh elektra, welke wordt vermenigvuldigd met een mix van plateau en dal elektriciteitsprijzen. Dit is de netto-omzet vanuit een referentiewoning met EPC 0,6 of 0,4. Deze netto-omzet is het referentiepunt voor de Gelijk Aan Anders warmtekosten voor de hybride woningen met EPC 0,6 of 0,4.

BuildDesk Benelux

69

Netto-omzet/ woning trad. € 295

Legenda: Input Input (andere module) Berekening Output Noot: waarden zijn voor EPC 0,8

Gas

1.19a

2.9

Warnteterugwinning 0,0 GJ

-

+

Voorverwarming 5,5 GJ

Warmte per woning 24,5 GJ

1.13a Verwarming 19 GJ

1.19

x

Dekkingsgraad 50%

Korting op warmte 0%

+ -

1.20

GJ/kWh

3

0,00360

50:50

Warmte (MDA) € 908

1.9

COP

Prijsmodel

2.2

1.20a

Elektr. tarief plateau €0,210/kWh

x

/

/

Elektra wp

Elektra wp

1,8 GJ

509 kWh

Vastrecht Warmte warmte € 454

/

Warmte (GAA) € 908

Naverwarming 5,5 GJ

1.14a Warm tapwater 11 GJ

Netto-omzet traditioneel € 990

Warmteinkoop € 454 2.2a



Elektra

x Elektriciteitsinkoop € 83 3.2

Netto-omzet/ woning hybr. € 908 3.2a


Opties: door bewoner of exploitant

Elektr. tarief dal €0,130/kWh

Netto-omzet/woning voor exploitant is excl. elektra als bewoner elektra koopt

Bron wp 3,7 GJ

Omdat bewoner elektra inkoopt (€ 83) is de nettoomzet voor de exploitant lager dan traditioneel

Figuur 20 Netto-omzet (hybride LT-warmtenet) De netto-omzet voor een hybride woning (voor alle EPC’s) wordt berekend vanuit de GJ’en vloerverwarming en warm tapwater. GJ’en warm tapwater worden door een dekkingsgraad gesplitst in voorverwarming en naverwarming. Bij de voorverwarming worden de GJ’en vloerverwarming opgeteld om tot de totale warmte per woning te komen. Dit is een belangrijke tussenuitkomst voor andere berekeningen. Naverwarming wordt via een COP vertaald in kWh elektra, welke wordt vermenigvuldigd met een mix van plateau en dal elektriciteitsprijzen, die door de bewoner of exploitant worden betaald. Van de netto-omzet vanuit de referentiewoning worden de elektrakosten afgetrokken. Eventueel kan de exploitant hierop een korting verlenen. De warmtekosten kunnen gesplitst worden in een warmteprijs per GJ en een vastrecht warmte/koude. Warmte, vastrecht warmte/koude en elektra worden opgeteld tot een netto-omzet vanuit een hybride woning.

BuildDesk Benelux

70

1.23

1.8

Rendement TWC 90%

/

Gas TWC 34,0 GJ

Warmte per woning 24,5 GJ

Warmte, na distributie 30,6 GJ

1.23b

1.23c

Rendement HWC 90%

Gebruik HWC 10%

Timing HWC

/

Optie: open of gesloten systeem

0,03165

/

1.21 Distributieverlies 20%

3.1

GJ/m3

Timing TWC

/

x

Gas TWC 1075 m3

Gasinkoop

1.8

3.1

GJ/m3

x

Gastarief €0,380/m3

/ Gas HWC 0 m3

Gas HWC 0,0 GJ

€ 409 Optie: open of gesloten systeem

0,03165

Gas

Gastarief €0,380/m3

x

Inkoopwaarde/ woning (1) € 409

Gasinkoop €0

In 2009 nog geen hulpwarmtecentrale

Warmte

Elektra Legenda: Input Input (andere module) Berekening Output Noot: waarden zijn voor EPC 0,8 en gesloten systeem

Figuur 21 Inkoopwaarde van de omzet (TWC en HWC) Bij de GJ’en warmte per hybride woning worden de distributieverliezen opgeteld. In de jaren vóór werking van de primaire infrastructuur van het hybride LT-warmtenet (met een overlap van een jaar) worden de GJ’en warmte na distributie via een rendement vertaald in kubieke meters gas voor de tijdelijke warmtecentrales, welke worden vermenigvuldigd met de Wholesale gasprijs. Indien de totale warmtevraag van de woningen groter is dan het aanbod van pure restwarmte van de ARN kunnen hulpwarmtecentrales ingezet worden. Analoog aan de berekening van de tijdelijke warmtecentrales worden de GJ’en warmte na distributie via een rendement vertaald in kubieke meters gas voor de hulpwarmtecentrales, welke worden vermenigvuldigd met de Wholesale gasprijs.

BuildDesk Benelux

71

Gas

Warmte, na distributie 30,6 GJ

1.22

3.3

Transportverlies 30%

Warmtetarief €0,000/GJ

3.3a

/

x

Warmte, na distr. en tp 43,8 GJ 3.2

Bedrijfstijd 4000 h

Vermogen pompen 0,045 kW

Elektra systeem 0 kWh

Start investering 2014

Legenda: Input Input (andere module) Berekening Output Noot: waarden zijn voor EPC 0,8 en gesloten systeem

1.26


x

1.24

Warmtetarief €0,000/GJ

Warmte Inkoopwaarde/ woning (2) €0

Warmteinkoop €0 1.25

Start investering 2014

Opties: WarmteARN gesloten tarief of €1,000/GJ open


2.2a 3.2a ElektriciteitsElektr. tarief tarief dal €0,130/kWh €0,210/kWh

Elektra

x Elektriciteitsinkoop €0

Opties: door bewoner of exploitant Elektra warm water €0

Figuur 22 Inkoopwaarde van de omzet (warmte en elektra) Bij de GJ’en warmte na distributie worden de transportverliezen opgeteld (indien de primaire infrastructuur is aangelegd en woningen van restwarmte worden voorzien). Het model maakt het mogelijk een eventueel warmteprijs, die de exploitant van het hybride LT-warmtenet aan de ARN moet betalen, te berekenen. De GJ’en warmte na distributie worden vermenigvuldigd met een warmteprijs, die verschillend kan zijn in een open of gesloten systeem. KW’en pompvermogen per woning worden via de bedrijfstijd van de pompen vertaald in kWh elektra, welke wordt vermenigvuldigd met een mix van plateau en dal Wholesale elektriciteitsprijzen (indien de primaire infrastructuur is aangelegd en woningen van restwarmte worden voorzien). Indien de exploitant de elektra voor de hybride woningen in bulk inkoopt worden ook deze kosten aan de inkoopwaarde van de omzet toegevoegd.

BuildDesk Benelux

72

Legenda: Input Input (andere module) Berekening Output Noot: waarden zijn voor bouwscenario 1, met Waalfront, EPC 0,8, gesloten systeem en 2014 (na investering in primaire infrastructuur)

1.10 Waalsprong scenario 1 3115 Waalsprong Bouw scenario

Warmte, na distr. en tp, gesloten 43,8 GJ

Waalsprong 3115

Warmte, na distr. en tp, open 51,0 GJ


1.9

15.10

GJ/kWh

Vermogen ARN, gesl. 40 MWth

0,00360

x

1.10a

+

Waalsprong scenario 2 2492

Warmte, na distr. en tp 157.369 GJ Warmte, na distr. en tp, gesloten 43,8 GJ

Waalfront scenario 1 804

Vermogen 30 MWth

1.11a

Waalfront

Waalfront

804

482 1.12

Waalfront scenario 2 644

Vermogen, restwarmte 30 MWth

Woningen, restwarmte 3597

Vermogen, bivalent 0 MWth

Woningen, bivalent 0

/ /

Vollasturen, gesloten 1441 h 1.20b

Bouw scenario

Vermogen ARN, open 32 MWth

/

Woningen, cumulatief 3597

1.11

15.10a Optie: open of gesloten systeem

ASW per woning 7,0

/ /

/

ASW op ARN niveau 8,4

x

/

Transport vermogensverlies 17% 1.22b

Waalfront: Waalsprong 0,6


1.9 GJ/kWh 0,00360 Transport vermogensverlies 24% 1.22c

Figuur 23 Berekening aan te sluiten woningen Het model bevat twee scenario’s voor de bouw van de woningen in de Waalsprong en Waalfront: •

Conform opgave gemeente

•

20% minder

Omdat de woningen in de Waalfront van een ander type zijn dan de woningen in de Waalsprong worden de woningen in de Waalfront genormaliseerd met de woningen in de Waalsprong door een factor. De genormaliseerde woningen in de Waalfront worden (optioneel) opgeteld bij de woningen in de Waalsprong. Bij de aansluitwaarde per woning wordt het transportvermogensverlies opgeteld (verschilt in open en gesloten systeem) om tot de aansluitwaarde per woning op ARN niveau te komen. Door deze aansluitwaarde te delen door de warmte na distributie- en transportverliezen worden de vollasturen berekend. Het totaal aantal woningen wordt vermenigvuldigd met de warmte na distributie en transport per woning (verschilt in open en gesloten systeem) en via de vollasturen (verschilt in open en gesloten systeem) vertaald in MWth vermogen. De hoeveelheid MWth aan de vraagzijde wordt geconfronteerd met de beschikbare hoeveelheid MWth aan de aanbodzijde. Indien de vraag hoger is dan het aanbod zal een

BuildDesk Benelux

73

deel van het totaal aantal woningen als bivalent worden aangemerkt. MWth bivalent is een belangrijke tussenuitkomst voor de berekening van het aantal hulpwarmtecentrales.

Legenda: Input Input (andere module) Berekening Output Noot: waarden zijn voor bouwscenario 1, met Waalfront, EPC 0,8, gesloten systeem en 2014 (na investering in primaire infrastructuur)

Warmte, na distributie, gesloten 30,6 GJ


Warmte, na distributie, open 30,6 GJ

3.4b

1.9

Bedrijfstijd TWC 1460 h

GJ/kWh

x Woningen, cumulatief 3597

/ Warmte, na distr. en tp 110.158 GJ

Timing TWC

0,00360

3.4a

3.4

Vermogen TWC 5 MWth

Lease per TWC € 250.000

/

/

Vermogen

Aantal TWC’s 5

21 MWth 3.5

x Lease TWC € 1.250.000

3.5a

Onderh. en beh., gesl. € 82


Onderh. en beh., open € 165

x Onderhoud en beheer € 296.000 3.6

3.6a

Exploitatie per woning € 50


Exploitatie per woning € 50

x Exploitatie € 180.000

Figuur 24 Overige bedrijfskosten Het totaal aantal woningen wordt vermenigvuldigd met de warmte na distributie en transport per woning (verschilt in open en gesloten systeem) en via bedrijfstijd vertaald in MWth voor tijdelijke warmtecentrales (in de jaren vóór werking van de primaire infrastructuur van het hybride LT-warmtenet). De totale hoeveelheid MWth wordt geconfronteerd met het vermogen van één tijdelijke warmtecentrale om het aantal benodigde tijdelijke warmtecentrales te berekenen. Het aantal tijdelijke warmtecentrales wordt vermenigvuldigd met het leasebedrag per tijdelijke warmtecentrale per jaar. Het totaal aantal woningen wordt vermenigvuldigd met de onderhouds- en beheerkosten per woning om tot de totale onderhouds- en beheerkosten te komen. Het totaal aantal woningen wordt vermenigvuldigd met de exploitatiekosten per woning om tot de totale exploitatiekosten te komen. (Eventuele) kosten van tijdelijke warmtecentrales, onderhouds- en beheerkosten en exploitatiekosten worden opgeteld tot de totale overige bedrijfskosten.

BuildDesk Benelux

74

Ov. bedrijfskosten € 1.726.000

7.4

Rekenresultaten Deze paragraaf bevat de belangrijkste resultaten van het model. Alle resultaten worden gerapporteerd in huidige prijzen (exclusief inflatie). Onderstaande tabel geeft een overzicht van alle investeringen, niet gecorrigeerd voor de interne rekenrente (WACC). Tabel 23 Initiële investeringen voor de exploitant Post

Investering (€ mln)

Woninginstallaties EPC = 0,8 (3115 woningen)

28,0


36,7


11,5

Distributieleidingen

6,7

Tijdelijke warmtecentrales

1,6

Transportleidingen secundair (hoofdleiding naar wijken)

2,8

Transportleidingen primair

16,3

Uitkoppeling ARN

1,9

Projectkosten (engineering, directievoering etc.)

8,4

TOTAAL

113,9

Tabel 24 Samenvattende tabel (gevoeligheidsanalyse)

Warmtebron

1 2 3 100% rest4 5 warmte ARN 6 7 8 9 10 Bivalent: 11 ARN restwarmte 12 aangevuld 13 met hulp14 warmte15 centrales 16

Type warmtenet

Gesloten

Open

Gesloten

Open

Variant Comfort- Elektra koeling voor warmtepomp gekocht door: Ja Ja Nee Nee Ja Ja Nee Nee Ja Ja Nee Nee Ja Ja Nee Nee

Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant Bewoner Exploitant

Korting op warmtekosten

Nee 10% Nee 10% Nee 10% Nee 10% Nee 10% Nee 10% Nee 10% Nee 10%

Aantal aangesloten woningen Waalsprong

Resultaat IRR Netto Contante (%) Waarde 30 jaar (€ mln)

5.014 5.014 5.014 5.014 3.534 3.534 3.534 3.534 8.505 8.505 8.505 8.505 8.505 8.505 8.505 8.505

17,4 14,2 12,2 9,2 12,1 9,2 7,1 4,4 21,3 17,5 15,6 12,1 15,6 11,8 10,0 6,5

In deze tabel is vanwege de overzichtelijkheid, steeds een combinatie gemaakt van inkoop van elektriciteit voor de warmtepomp en het verlenen van korting op de

BuildDesk Benelux

75

6,9% 6,5% 6,2% 5,8% 6,3% 5,9% 5,5% 5,1% 7,1% 6,7% 6,4% 6,0% 6,5% 6,0% 5,7% 5,3%

warmtekosten aan de bewoner. Het rekenmodel kan ook de combinaties van a. inkoop door de exploitant zónder korting voor de bewoner en b. inkoop door de bewoner en korting voor de bewoner berekenen. De absoluut hoogste Netto Contante Waarde wordt gerealiseerd in variant 9. De hoogste Netto Contante Waarde per woning wordt gerealiseerd in variant 1. De varianten met een open systeem (5-8 en 13-16) zijn financieel minder aantrekkelijk, omdat door een lager vermogen van de ARN een deel van warmtevraag moet worden voldaan met relatief dure hulpwarmtecentrales. De varianten met (comfort)koeling (3-4, 7-8, 11-12 en 15-16) zijn financieel minder aantrekkelijk, omdat door lagere kosten van de bewoner in de referentiewoning de exploitant een lagere warmteprijs en/of vastrecht kan vragen van de bewoner in de hybride situatie. De varianten waarin de exploitant de elektra voor de warmtepomp in bulk inkoopt en tegelijk 10% korting op de warmtekosten verleent aan de bewoners is financieel minder aantrekkelijk, omdat de korting hoger is dan het voordeel van bulkinkoop. Het breakeven punt verschilt per variant.

7.5

Gevoeligheidsanalyse Deze paragraaf bevat de uitkomsten van de belangrijkste parameters van de gevoeligheidsanalyse. De belangrijkste parameters voor de gevoeligheidsanalyse zijn: •

Warmtevraag

•

Transport- en distributieverliezen

•

Gasprijzen

•

Elektriciteitsprijzen

•

Bijdragen aansluitkosten

•

Onderhouds- en beheerkosten en exploitatiekosten

•

Investeringen binnen en buiten de woning (CAPEX)

BuildDesk Benelux

76

G e v o e lighe de n

W-vraag

14

-14 -0

Verliezen

11

-11

G-prijs

4

-4

BAK

-2

Beheer

-20

3

-3

E-prijs

CAPEX

0

2

-14 -15

14 -10

-5

0

5

10

15

20

A f wijking van N C W ( in EU R mln.)

-25%

+25%

Figuur 25 Tornadografiek Gegeven een Netto Contante Waarde van € 17,4 mln. (variant 1 in paragraaf 7.4) zijn de meest gevoelige parameters de investeringen binnen en buiten de woning. Zodra deze meer dan 14% hoger zijn is de businesscase hybride LT-warmtenet negatief (Netto Contante Waarde < 0). Daaropvolgend is de warmtevraag zeer gevoelig. Indien de warmtevraag met meer dan 14% afneemt is de businesscase negatief. De hoogte van de gasprijzen (en index) is ook zeer gevoelig voor de uitkomsten van de businesscase. Minder gevoelig zijn de bijdragen aansluitkosten, de elektriciteitsprijzen (en index), de onderhouds- en beheerkosten en exploitatiekosten en de transport- en distributieverliezen.

7.6

Financiering In deze versie van het model zijn nog geen complexe financieringsconstructies opgenomen, omdat de samenstelling en aard van kapitaalverschaffers nog niet is bepaald. In het model worden voor elk jaar de kasstromen uit investeringsactiviteiten geconfronteerd met de kasstromen uit bedrijfsoperaties (bedrijfsresultaat plus afschrijvingen en gecorrigeerd voor veranderingen in werkkapitaal). In de jaren dat de (negatieve) kasstromen uit investeringsactiviteiten groter zijn dan de (positieve) kasstromen bedrijfsoperaties ontstaat een financieringsbehoefte. Deze financieringsbehoefte wordt voldaan door Eigen Vermogen (aandelenkapitaal) en/of Vreemd Vermogen (langlopende schulden). In deze versie van het model is initieel gekozen voor een verhouding Eigen Vermogen – Vreemd Vermogen van 30% – 70%.

BuildDesk Benelux

77

In variant 1 uit paragraaf 7.4 wordt er verspreid over de periode 2011 – 2014 € 14,1 mln. Eigen Vermogen en € 32,8 mln. Vreemd Vermogen aangetrokken. In deze versie van het model worden de langlopende schulden in 25 jaar afgelost met een grace period van 1 jaar. Jaarlijkse rentelasten bedragen 4,4%. Eigen Vermogen verschaffers ontvangen een dividend voor zover de hoogten van de algemene reserve en resultaten na belasting dit toelaten. In variant 1 uit paragraaf 7.4 gebeurt dit vanaf 2021.

7.7

Subsidies en fiscale voordelen (EIA) Subsidies Voor het gehele project is reeds subsidie uit het EU-programma CONCERTO aangevraagd. Andere subsidies zijn denkbaar vanwege het innovatieve karakter van het hybride systeem. Deze subsidies zijn echter nog niet aangevraagd. In de businesscase is, voorzichtigheidshalve, niet met subsidies gerekend. Fiscale voordelen Als voornaamste fiscaal voordeel wordt hier de Energie-Investeringsaftrek (EIA) genoemd. In 2008 zouden de kosten uitkoppelingsinstallatie bij ARN en het hybride systeem in de woningen fiscaal aftrekbaar zijn van de winst; de investering in het warmtenet zou echter niet aftrekbaar zijn. Via de EIA (2008) kunnen 44% van de investeringskosten worden afgetrokken van de fiscale winst van de onderneming. Het directe financiële netto voordeel is, uiteraard, afhankelijk van de belastingschaal en bedraagt ongeveer 11% van de investeringskosten. De EIA kan naast de gewone investeringsaftrek worden toegepast. Er is elk jaar een maximum voor het totale aftrekbare investeringsbedrag per afzonderlijke ondernemer: in 2008 bedroeg dit maar liefst € 111 mln aan energie-investeringskosten. Verder is jaarlijks het totale, door het Rijk verstrekte, fiscale voordeel beperkt (2008: € 149 mln). Voor het hybride LT-warmtenet zou voor ongeveer € 18 mln (€ 1,9 mln voor uitkoppeling bij ARN en € 16,0 mln voor de benodigde warmtepompen) aan investeringen voor EIA-aftrek in aanmerking komen. Dit zou anno 2008 bijna € 2 mln aan netto voordeel voor de exploitant kunnen opleveren. De vraag is echter of de EIA nog bestaat in de jaren dat de investeringen aan de orde zijn (2012-2020), of de betreffende investeringen dan nog op zg. ‘EIA-lijst’ staan, of de investerende partij op dat moment (al) voldoende winst maakt, of het Rijksbudget voor de EIA in dat jaar nog niet te ver is uitgeput en of het aftrekpercentage dan nog steeds zo hoog is. Kortom, er kleven nogal wat vraagtekens aan de EIA en het netto-voordeel daarvan voor de investeerder. Om die reden en omdat het te verwachten netto voordeel relatief klein is, is in de businesscase niet met de EIA gerekend.

7.8

Risico’s en organisatievormen voor bouw en exploitatie Er zijn diverse organisatievormen denkbaar voor de bouw en/of exploitatie van een hybride LT-warmtenet voor de Waalsprong (en/of Waalfront). Welke organisatievorm optimaal is, hangt vooral af van de partijen die in het project zouden willen stappen en

BuildDesk Benelux

78

onder welke uitgangspunten en voorwaarden ze dat zouden willen doen. Het gaat dan om de volgende aspecten als:

welke (bedrijfs-) doelstellingen streven de mogelijke participanten na?

in hoeverre sluit het projectbelang aan op de individuele belangen?

kunnen partijen samen komen tot een helder en gedragen gemeenschappelijk belang?

welke invloed willen en kunnen partijen uitoefenen op het beoogde resultaat?

welke kennis en kunde brengen partijen mee met het oog op de uit te voeren taken?

hoe kunnen partijen zorg dragen voor de financiering van het project of de gezamenlijke onderneming?

welke risico’s lopen partijen en zijn zij bereid te dragen?

In onderstaande paragraaf gaan wij wat verder in op de risico’s en de organisatievormen Risico’s Wij noemen hier de volgende risico’s waar de op te richten onderneming, verantwoordelijk voor de ontwikkeling, bouw en/of exploitatie van het hybride warmtenet mogelijk mee te maken krijgt: •

Lagere of tragere woningproductie. Een lagere woningproductie in absolute zin zorgt voor minder inkomsten voor de exploitant terwijl zijn investeringen niet in die mate afnemen. Een tragere productie kan als gevolg hebben dat er minder woningen met een energieprestatiecoëfficiënt (EPC) van 0,8 worden gebouwd en er méér woningen komen met een EPC van 0,6 (en eventueel ook: 0,4). Zuiniger woningen leveren minder omzet terwijl de infrastructuurkosten niet veel lager zijn. Verder zal een mogelijk tegenvallende bouwplanning (bijv. als gevolg van de recessie op de woningmarkt) kunnen zorgen voor óf zwaardere rentelasten omdat de zware primaire infrastructuur vanaf de ARN-installatie dan langer onderbelast blijft óf voor hogere kosten door een langduriger inzet van aardgas in tijdelijke hulpketels (wanneer de bouw van de primaire infrastructuur wordt uitgesteld);

•

Lagere ontwikkeling gasprijs. In de businesscase is rekening gehouden met een stijging van de gasprijzen met 5,5% per jaar. Hoewel dit beduidend minder is dan de gasprijsstijging van de afgelopen 10 jaren, kan het uiteraard vóórkomen dat de stijging de komende 20-30 jaar lager uitvalt. Dit is vooral ongunstig voor de woningen die onder het regime van EPC 0,8 worden gebouwd;

•

Lagere ontwikkeling elektriciteitsprijs. In de businesscase is rekening gehouden met een stijging van de gasprijzen met 3,5% per jaar. Hoewel dit beduidend minder is dan de prijsstijging van de afgelopen jaren, kan het ook hier gebeuren dat de stijging de komende 20-30 jaar lager uitvalt. Dit is voor de exploitant ongunstig voor de woningen die onder het regime van EPC 0,6 en 0,4 worden gebouwd;

•

Tegenvallende kosten (m.n. primaire) infrastructuur. M.n. de nieuwe Stadsbrug en het tracé langs de te reconstrueren Energieweg hebben in risico dat de kosten voor het opnemen van de zware warmteleiding hoger uitvallen dan voorzien. De afschrijving en rentelasten van deze investering drukken relatief zwaar op de exploitatierekening;

•

Tegenvallende kosten en prestatie van woninginstallaties. De woninginstallaties zijn innovatief van aard in die zin dat de componenten al wel bestaan maar in die specifieke samenstelling nog niet zijn getest en daarmee geen bewezen concept

BuildDesk Benelux

79

zijn. Er zal wel, naar verwachting op korte termijn, een testopstelling worden gebouwd maar deze is geen harde garantie dat zich geen kinderziekten voordoen in de seriematige bouw van deze installaties. Dit geldt ook voor de benodigde afstandssturing van de toegepaste warmtepompen. De woninginstallaties vormen ook het grootste deel van de investering; een tegenvaller op dat vlak werkt hard door in het exploitatieresultaat; •

Ongunstige afspraken met projectontwikkelaars. Met de projectontwikkelaars worden afspraken gemaakt over de te hanteren bijdrage in de aansluitkosten die zij betalen (BAK). Het uitgangspunt is dat zij niet duurder uit zijn dan met een conventionele, individuele energie-installatie op woningniveau maar er ontstaat vaak (toch) discussie over de hoogte uitgespaarde kosten van de referentie. Als dat leidt tot een lagere BAK dan aanvankelijk geprognosticeerd, dan drukt ook dat op het projectresultaat;

•

Tegenvallende inkomsten door zuiniger warmtegebruik. Het kan zo zijn dat de gebouwde woningen minder warmte en elektriciteit (voor de elektrische warmtepomp, mogelijk te leveren door de warmte-exploitant) afnemen dan voorzien. In dat geval zullen de jaarlijkse inkomsten voor de exploitant tegenvallen;

•

Eventueel gewenste vergoeding ARN voor restwarmte. In de berekeningen is ervan uitgegaan dat voor de warmte die van ARN wordt afgenomen geen vergoeding wordt afgedragen aan ARN (wel is verondersteld dat alle investeringen bij ARN voor de uitkoppeling van de restwarmte door de exploitant van het warmtenet worden gedaan). De achtergrond hiervan is dat het pure restwarmte betreft die nu door ARN via een koeltoren wordt ‘weggeblazen’ en waarvan de benutting dus bij ARN niet leidt tot een derving van elektriciteitsopbrengsten. Er hebben nog geen gesprekken met ARN plaatsgevonden op directieniveau. Mocht er een landelijke heffing komen op het lozen van restwarmte, dan spaart ARN overigens kosten uit met een aansluiting op het hybride LT-warmtenet.

•

Lager afvalvolume ARN. Mocht ARN op (langere) termijn mogelijk minder afval te verwerken krijgen of zelfs moet sluiten -het betreft immers een internationale markt waar vorming van de afvalverwerkingsprijs plaatsvindt op basis van vraag en aanbod- dan vermindert of vervalt uiteraard het aanbod van restwarmte uit deze installatie. In dat geval zal de exploitant een alternatief moeten vinden. Dit alternatief vergt sowieso een nieuwe investering en mogelijk moet er dan wel worden betaald voor de afgenomen warmtestroom.

Elke risico heeft een bepaalde kans van voorkomen en een zeker financieel gevolg voor de exploitatierekening (in paragraaf 7.5 is een aantal risico’s in beeld gebracht). Een aantal risico’s is in een bepaalde mate te beïnvloeden door de bouwer en/of exploitant. Zie onderstaande tabel voor een overzicht.

BuildDesk Benelux

80

Tabel 25 Samenvattende tabel met risico’s Risico

Mogelijk financieel Kans van optreden gevolg

Lagere of tragere woningproductie Lagere ontwikkeling gasprijs

++ ++ (zie paragraaf 7.5)

Lagere ontwikkeling elektriciteitsprijs

0/+ -/0 (uitputting Nederlandse gasvoorraad) 0/+

Beïnvloedbaarheid door bouwer/ exploitant ---

+ -(zie paragraaf 7.5) Tegenvallende kosten (m.n. primaire) + + + infrastructuur (Zie CAPEX in (vanwege marge voor (goede tracéverkenning paragraaf 7.5) kosten in businesscase) doen) Tegenvallende kosten en prestatie van + + + woninginstallaties (Zie CAPEX in (vanwege (goede systeemkeuze, paragraaf 7.5) innovativiteit) goede test uitvoeren) Ongunstige afspraken met + 0/+ ++ projectontwikkelaars (zie BAK in par. 7.5) (onderhandeling) Tegenvallende inkomsten door zuiniger + -/0 + warmtegebruik (zie warmtevraag in (woningen zijn al zuinig (hoger percentage in paragraaf 7.5) door isolatie, vastrecht) tapwaterverbruik zal eerder stijgen dan dalen) 0/+ -/0/+ ++ Eventueel gewenste vergoeding ARN voor restwarmte (afhankelijk van (onderhandeling) hoogte vergoeding) Lager afvalvolume ARN ++ 0 tot + -(alternatieve (op korte termijn laag. voorziening nodig) op lange termijn hoog)

Organisatievormen We onderscheiden voor de bouw en de exploitatie van het hybride LT-warmtenet drie hoofdvormen die elk hun eigen voordelen, nadelen en risico’s hebben: a)

Markt aan zet De bouw en de exploitatie van het project worden aanbesteed (met andere woorden: het geheel wordt aan de markt overgelaten). Voorbeelden hiervan zijn collectieve warmte-koude-opslagprojecten (WKO) die worden gebouwd door de traditionele energiebedrijven (bijv. Essent, Nuon), door bouwpartijen/projectontwikkelaars (bijv. BAM, Heijmans, AM), installatiebedrijven of –adviseurs (bijv. GTI, Wolter&Dros) of door zakelijke beleggers (bijv. Van Draeckeburgh);

b)

Markt en overheid beiden aan zet Het project wordt door overheden én marktpartijen gezamenlijk gerealiseerd (ofwel een PPS-constructie) waarbij de risico’s worden gedeeld. Voorbeelden hiervan zijn het warmtebedrijf Rotterdam en DEVO in Veenendaal-Oost (samenwerking tussen locale overheid, woningbouwcorporatie en projectontwikkelaar).

c)

Overheid aan zet Het project wordt deels of volledig door overheden gerealiseerd, in eerste instantie geëxploiteerd en daarna mogelijk verkocht aan een exploiterende marktpartij. Dit kan bijvoorbeeld ook voor de benodigde hoofdinfrastructuur gelden. Een voorbeeld hiervan is de gemeente Apeldoorn die voorinvestering deed in een warmteleiding toen een grootschalige wegvernieuwing plaatsvond en zich een natuurlijk investeringsmoment voordeed.

BuildDesk Benelux

81

Ad a) Markt aan zet Een groot voordeel van de realisatie door marktpartijen is dat deze partijen zelf alles regelen en tevens alle risico’s dragen. De overheid of de projectontwikkelaars voeren ‘alleen’ de aanbesteding uit, selecteren partijen die het project bouwen en exploiteren en vervolgens doen de marktpartijen hun werk. Nadeel van deze vorm is dat er grote risico’s zijn door de innovatieve aard van het project en dat die door de marktpartijen worden vertaald in een opslag in het minimaal te behalen rendement. Ander nadeel is dat de overheid en de projectontwikkelaars mogelijk minder tot geen invloed hebben op de warmteprijzen die de markt in rekening brengt (winstoogmerk) bij de consument. Er kan een situatie ontstaan dat de prijzen hoger worden dan traditioneel, klagende consumenten weten de ontwikkelaars en de overheid te vinden. Ook zorgt de reconstructie van de Energieweg er mogelijk voor dat er al op korte termijn deelinvesteringen nodig zijn in (afgedopte) leidinglengten; dit vereist dat er al op korte termijn door de marktpartijen een projectorganisatie wordt opgezet. Verder komt de businesscase positief uit (zie paragraaf 7.4) maar daarbij is totnogtoe uitgegaan van een betrekkelijk lage financieringsrente van 4,4%. Wanneer de marktpartijen niet op de geldmarkt tegen deze rente kunnen lenen op het moment dat ze dit geld nodig hebben, zet dit de IRR van het project (zwaar) onder druk. Al met al is de verwachting dat een project als dit niet snel volledig door marktpartijen zal worden uitgevoerd. Ad b) Markt en overheid aan zet Een Publiek Private Samenwerking (PPS-constructie) kan als (groot) voordeel hebben dat de betrokken partijen elk het (grootste) risico dragen voor het deel waarop zijzelf het meeste invloed hebben. Zo kan de gemeente, die uiteraard zelf veel invloed heeft op de voortgang bij de bouw en het ontwerp van de Stadsbrug en de reconstructie van de Energieweg, instaan voor de financiële risico’s die een vertraging in die projecten heeft voor de bouw en exploitatie van het hybride LT-warmtenet. Een marktpartij die juist veel kennis en ervaring heeft met netten en innovatieve woninginstallaties kan juist de risico’s dragen die hiermee samenhangen. Een specifieke rol van de provincie kan zijn om zeker te stellen dat de partijen voor een zekere rente kunnen lenen, door zelf (of (deels) via een participatiemaatschappij) het geld aan het PPS-consortium te lenen of door garant te staan voor de betalingsverplichting die het consortium aangaat bij een commerciële geldverstrekker. Op basis van gesprekken tussen de mogelijke consortiumpartners en de betrokken overheden (in eerste instantie: gemeente en provincie). Oftewel een PPS bundelt kennis, kunde en ervaring van de deelnemers en deelt de risico’s om te komen tot een succesvolle en bouw en exploitatie. Ad c) Overheid aan zet Een ander uiterste variant is wanneer de overheid (gemeente, alleen of samen met provincie) besluit om de bouw en mogelijk ook de exploitatie van het hybride LTwarmtenet ter hand te nemen. Een subvariant is dat de overheid voor eigen rekening en risico laat bouwen en daarna verkoopt aan een marktpartij die het systeem langdurig blijft exploiteren. Een vraag daarbij is of tevoren goed valt te voorspellen welke prijs voor de aangeboden infrastructuur voor marktpartijen nog acceptabel zou zijn. Een andere subvariant is dat de overheid het risico neemt voor enkele essentiële onderdelen van het warmtenet (uitkoppeling ARN, primaire transportleiding incl. opname in

BuildDesk Benelux

82

Stadsbrug) en vervolgens het distributienetwerk en woninginstallaties aanbesteed onder marktpartijen. Dit zal een aantal belangrijke risico’s voor marktpartijen verminderen waardoor het project sneller kan voldoen aan hun rendementseisen. Dit verhoogt de kans op het binnenkrijgen van meerdere, concurrerende aanbiedingen. Mocht de overheid, als aandeelhouder, investeren in het project dan zal de businesscase aanmerkelijk verbeteren omdat dan met een lager vereist rendement op het eigen vermogen kan worden gerekend dan de nu gehanteerde 8%. Beschouwing/eerste advies Op basis van de beschreven projectrisico’s van het project en de mogelijke organisatievormen, lijkt het verstandig om te overwegen om zeker een of meerdere PPS-constructies te onderzoeken. Van belang daarbij is het verkennen van diverse mogelijkheden door middel van een analyse van mogelijk te betrekken partijen (een ‘rondje langs de velden’), waarbij win-win-situaties worden gezocht en verkend. Een marktconsultatie kan daarbij een belangrijke rol spelen: welke marktpartijen zouden tegen welke voorwaarden een bepaalde rol in dit project willen spelen?

7.9

Duurzaamheid/CO2-emissies Aan de hand van de volgende uitgangspunten is een indicatieve berekening gemaakt van de CO2-emissies voor verwarming en koeling in de toekomstige woningbouw van Waalsprong: •

Aantal woningen EPC=0,8: 3115 stuks

•


•


•

Energieverbruiken in referentiewoningen en hybride woningen voor verwarming en koeling conform paragraaf 3.2

•

Hybride variant 1: Bijdrage hulpwarmteketels: 10%

•

Hybride variant 2: Bijdrage aftapstoom: 10% (waarbij 1 GJ aftap stoom bij ARN een derving geeft van 0,25 GJ aan elektriciteitsproductie aldaar)

•

Emissiefactor aardgas: 1,77 kg CO2/m3

•

Emissiefactor elektriciteit: 0,64 kg CO2/kWh

Alle woningen, gebouwd als referentiewoning, emitteren volgens deze uitgangspunten indicatief ca 14,6 kton CO2 per jaar Alle woningen, gebouwd als hybride woning, emitteren volgens deze uitgangspunten met hulpketels indicatief ca 3,6 kton CO2 per jaar. Alle woningen, gebouwd als hybride woning, emitteren volgens deze uitgangspunten met gebruik van aftapstoom bij ARN (incl. 50% verlies van deze warmte tussen ARN en de woningen) indicatief ca 4,2 kton CO2 per jaar. De conclusie luidt dat het hybride net, indicatief, een CO2-reductie voor verwarmen en koelen kan geven van 70-75%, afhankelijk van de wijze van bijstook van de ARNbasiswarmte. De energievoorziening voor verwarmen en koelen kan verder worden verduurzaamd door voor de elektrische warmtepompen groene stroom in te zetten.

BuildDesk Benelux

83

8

Planning

8.1

Activiteiten bij uitvoering, inclusief beslismomenten De volgende activiteiten kunnen de komende maanden bijdragen aan de voorbereiding van een definitief besluit over het wel of niet aanleggen van het hybride LT-warmtenet: •

Informeren bestuurders van de provincie Gelderland (reeds gebeurd in december ’08) en de gemeente Nijmegen (reeds gebeurd in januari ’09);

•

Checken van de status van de CONCERTO-subsidie-aanvraag (feb ’09);

•

Informeren SenterNovem/EZ/VROM (mrt ’09);

•

Overleg ARN op directieniveau (mrt ’09);

•

Overleg ARN/Waterschap (RWZI) over ‘verdeling’ restwarmte (mrt ‘09);

•

Verder onderzoek naar het primaire transportracé (feb-mrt ’09);

•

Verder onderzoek naar mogelijkheden om Waalfront ook aan te sluiten. Voor deze locatie is een onderzoek gedaan naar de WKO-optie. Het hybride net kan hier op twee manieren een rol spelen: bijladen van de warme bron in de zomerperiode of als alternatief voor het gehele WKO-systeem;

•

Indien gewenst: verfijning businesscase (bijv. Waalfront, (back-up) koppeling met bestaande HT-net van Oosterhout en/of Visveld, onderzoek naar een alternatieve lage-temperatuurbron ter plaatse van de Waalsprong (in plaats van ARN), sociale koop/huur) etc.;

•

Verkenning van de mogelijke rol van de lokale en provinciale overheid bij de (bevordering van de) mogelijke aanleg van het hybride LT-warmtenet (feb-mrt ’09);

•

Marktscan of direct een aanbesteding op basis van PvE (mrt ’09-mei ’09), voorlopige contractering ARN.

8.2

Aansluiting op bouwplanning Waalsprong De ontwikkeling van de deellocaties Groot-Oosterhout en Laauwik is reeds gaande. De businesscase gaat uit van aansluiting van de woningen die hier in 2011 worden opgeleverd; voor de opleveringen in 2010 werd aansluiting onmogelijk geacht, gezien de voorbereidingstijd die e.e.a. vergt. Verder is het goed denkbaar dat de bouwplanning (zoals aangegeven in paragraaf 2.2) de komende jaren nog wordt gewijzigd. Het is daarom van belang dat het warmtenet op een wijze wordt ontwikkeld die kan inspelen op veranderingen in de bouwvolgorde. Wellicht is bijvoorbeeld aansluiting op het bestaande HT-warmtenetten van Oosterhout of Visveld (Nuon) een interessante optie om te voorzien in een tijdelijke warmtebron.

BuildDesk Benelux

85

9

Conclusies en aanbevelingen

9.1

Conclusies De volgende conclusies kunnen uit het onderzoek worden getrokken: •

‘Pure’ restwarmte -gedefinieerd als restwarmte die nu volledig wordt weggekoeld naar de omgeving en waarvan het gebruik geen fossiel energiegebruik op andere plekken veroorzaakt- is alleen beschikbaar bij de afvalverbrandingsinstallatie van de ARN. De kolencentrale van Electrabel kan –via stoomaftap- weliswaar zeer veel warmte leveren maar boet dan substantieel in op zijn elektriciteitsproductie;

•

ARN kan maximaal 40 MWth aan ‘pure’ restwarmte leveren van ca 45 °C. De restwarmte die nu aan de nabijgelegen rioolwaterzuivering wordt geleverd (26 MWth) komt de komende jaren niet beschikbaar voor het hybride LT-warmtenet;

•

De ARN biedt ruim voldoende ‘pure’ restwarmte om te voorzien in de basislast van alle woningen in de Waalsprong en zelfs die van Waalfront. Wanneer men geen gebruik zou wenst te maken van hulpwarmteketels, kunnen toch nog ca 5000 woningen worden verwarmd en gekoeld op ARN-restwarmte;

•

Hoewel de mogelijkheid van een ‘open systeem’ (waarbij water uit de Waal als transportmedium fungeert) interessant kan zijn omdat er minder primaire infrastructuur nodig is, heeft de ‘gesloten’ variant toch de voorkeur. De gelimiteerde hoeveelheid beschikbare restwarmte is daarvoor de bepalende factor;

•

Mocht de ARN als warmtebron op termijn in capaciteit teruglopen of zelfs geheel wegvallen, dan kan ‘ondiepe geothermie’ een interessante en vrijwel even duurzame optie zijn om deze warmtecapaciteit te vervangen. In die zin is het hybride LT-warmtenet een universele oplossing voor veel meer nieuwbouwlocaties waar (rest-) warmte van lage temperatuur beschikbaar is;

•

Er zijn goede mogelijkheden om voor het hybride LT-warmtenet een woonhuisinstallatie te bouwen op basis van bestaande onderdelen. Op een zeer innovatieve manier gaan de productie van warm tapwater en van comfort-koude (vloerkoeling) hand-in-hand;

•

Er zijn hoge investeringen nodig voor het transport van de restwarmte vanaf ARN naar de locatie Waalsprong. De nieuw te bouwen en in 2009 aan te besteden ‘stadsbrug’ speelt daarbij een essentiële rol;

•

Hoewel het in eerste instantie optimaal leek om de leidingen van het primaire transportnet in ongeïsoleerd kunststof uit te voeren, is later gebleken dat staal (geïsoleerd) waarschijnlijk het beste materiaal is. De reden daarvoor is de zekerheid die nodig is vanwege de hoge drukken en hoogste temperaturen. Het distributienet kan zeker in kunststof worden uitgevoerd (ook geïsoleerd). Er lijken op voorhand geen ‘boosterstations’ nodig te zijn om de waterdruk tussen ARN en de wijken onderweg te verhogen;

•

De businesscase laat interessante mogelijkheden zien voor de financiële haalbaarheid een hybride LT-warmtenet;

•

De businesscase is wel fors gevoelig voor een aantal parameters. De belangrijkste gevoeligheden zijn de (hoge) investeringen binnen en buiten de woning, de mate van stijging van de gas- en elektriciteitsprijzen en de definitieve hoogte van de Bijdrage Aansluitkosten (BAK, dus feitelijk vooral de hoogte van de te vermijden investeringen in alternatieve, individuele installaties voor verwarming en koeling).

BuildDesk Benelux

87

Een aantal parameters, zoals de investeringen, zijn te beïnvloeden (door een goede aanbesteding van het project), andere zijn niet te beïnvloeden (zoals de referentieenergieprijzen). •

Het aansluiten van de locatie Waalfront is in financieel opzicht een interessante optie omdat de warmtevraag die via het warmtenet kan worden geleverd dan sneller groeit, de inkomsten sneller binnenkomen en de rentelasten beperkt blijven;

•

Het rendement op het geïnvesteerde geld (eigen vermogen) in de bouw en exploitatie van een hybride LT-warmtenet ligt in de grootte-orde 5-7% per jaar. Met parameters conform de standaarduitgangspunten blijkt dus een laag-rentende financiering (bijv. door groenfinanciering) noodzakelijk te zijn om op een positieve businesscase uit te komen;

•

Het hybride LT-warmtenet geeft , indicatief, een CO2-reductie voor verwarmen en koelen van 70-75% ten opzichte van de referentiesituatie. De energievoorziening voor verwarmen en koelen kan verder worden verduurzaamd door voor de elektrische warmtepompen (voor tapwater, koeling) groene stroom in te zetten;

•

Vanwege de voortgang in a. de bouwplanning van de eerste deellocaties in de Waalsprong (Groot Oosterhout en Laauwik) en b. het ontwerp en aanbesteding van de ‘stadsbrug’ is het van groot belang om in de eerste helft van 2009 een principebesluit te nemen over het wel of niet aanleggen van het hybride LTwarmtenet.

9.2

Aanbevelingen De volgende aanbevelingen komen voort uit de studie: •

Zet een proefopstelling op van de hybride woonhuisinstallatie, onafhankelijk van een leverancier. Weliswaar betreft het geen nieuwe technologie bij de componenten maar het geheel der delen is innovatief;

•

De woninginstallatie is geoptimaliseerd om een zo zuinig mogelijk gebruik mogelijk te maken. Zorg daarom tijdens het bouwproces goede kwaliteitscontrole (bij voorkeur in een proces van commissioning zoals PeGO dit voorstaat) op ontwerp en uitvoering te handhaven t.a.v. aanbrengen van juiste thermische isolatie, luchtdichtheid van de woningen en type en regeling van de ventilatiesystemen;

•

Ga na of de provincie Gelderland en de gemeente Nijmegen op een of andere wijze in het project willen en kunnen participeren om de risico’s voor de markt te beperken en daarmee het vertrouwen bij de markt in deze oplossing te vergroten (PPS-constructie);

•

Ga op korte termijn meer in detail na op welke wijze de primaire warmteinfrastructuur kan worden ingepast in de te renoveren Energieweg en in het ontwerp voor de stadsbrug;

•

Overweeg om een modulair scenario te volgen waarbij de beschikbare warmte vanuit ARN (40 MWth) wordt uitgekoppeld en naar Waalsprong en Waalfront wordt gebracht waarbij deze warmte vervolgens aan woningen wordt geleverd zonder, in eerste instantie, de inzet van hulpwarmteketels. Dat zorgt ervoor dat de warmtevoorziening volledig met ‘duurzame warmte’ kan worden uitgevoerd zonder de inzet van aardgas. Dit verhoogt de innovativiteit van het project en beperkt de investeringskosten enigszins. In de verdere toekomst kan dan, met medeneming

BuildDesk Benelux

88

van de opgedane leerervaringen, worden overwogen om met hulpwarmteketels een bivalent systeem te bouwen waarmee meer woningen zijn aan te sluiten; •

Neem in het voorjaar van 2009 als provincie Gelderland, gemeente Nijmegen en GEM een principebesluit over het wel of niet aanleggen van het hybride LTwarmtenet. Op basis van een aanbesteding wordt uiterlijk in het najaar 2009 duidelijk of het hybride LT-warmtenet door de markt als haalbaar wordt gezien.

BuildDesk Benelux

89

Bijlagen

BuildDesk Benelux

91

BuildDesk Benelux

92

Bijlage C Powerpoint presentatie resultaten

BuildDesk Benelux

101

Businesscase hybride LT-warmtenet Waalsprong -onderbouwing en resultaten- 17 december 2008 Jeroen Roos, Eric Willems, Edward Pfeiffer en Arian Kaandorp m.m.v. Krijn Braber, Henk Bresser en Hans Kamphuis en Wybe Theijsse

Opbouw presentatie Aanpak Hybride LT-warmtenet: ‘open’ en ‘gesloten’ Te beschouwen varianten Woninginstallatie Berekeningsmethode BAK Analyse restwarmtepotentieel ARN Warmtetransport en – distributie Opbouw financieel model Toelichting op Gelijk-Aan-Anders: basis voor de warmteprijs Resultaten businesscase Projectrisico’s Uitgangspunten exploitatievormen Vervolgactiviteiten met eerste planning Conclusies

Aanpak

Systeemopzet: ‘open’, zonder retourleiding naar bron

Systeemopzet: ‘gesloten’, met retourleiding

Te beschouwen varianten

Warmtebron: ARN (Electrabel na ‘grove’ fase afgevallen) Type LT-warmtenet: ‘open’ of ‘gesloten’ Comfortkoeling: ‘ja’ of ‘nee’ Inkoop elektra warmtepomp door: ‘bewoner’ of ‘exploitant’ Warmtekosten bewoners: ‘GAA’ of ’korting’ (bijv. 10%) Waalfront aansluiten met hybride systeem: ‘nee’ of ‘ja’ Bouwvolume/-tempo: ‘conform planning’ of ’20% minder’ Hulpwarmtecentrales: ‘nee’ (=‘Restwarmte’) of ‘ja’ (=‘Bivalent’) Verder: elke variatie in de (overige) input is in principe mogelijk!

Warmtebron ARN en infra: activiteiten, feiten en gevolgen

Activiteiten Ontwerp: complex proces, veel vrijheidgraden Interview ARN, mogelijkheden tot levering van afval-warmte zijn nader in kaart gebracht. Interview Nijmegen, show stoppers en aandachts-punten trace geinventariseerd, incl. detail Waalsprong. Nader uitwerken ontwerp, iteratief proces gericht op optimalisatie naar leiding Ø, ∆T, ∆p en trace. Gevolgen: hoe bouw je infrastructuur op en daarna uit? Volledige duurzame warmtelevering niet mogelijk → 40 MWth Back-up en piek voorzieningen zijn nodig → aftapstoom en gas Totale W-infrastructuur: optimalisatie mix.

Afwegingen in het ontwerp

Eerste afweging: open of gesloten Open goedkoper in Capex echter gesloten is noodzaak vanwege grote warmte verlies open systeem, 50% in winter!

Tweede afweging: standaard of extra geïsoleerd Standaard goedkoper maar geïsoleerd is beter echter isolatie biedt alleen voordeel bij piekvraag, verlies onontkoombaar

Derde afweging: volledig of beperkt net Op louter afvalwarmte is volledige warmtevoorziening Waalsprong niet mogelijk, structureel inzetten aftapstoom is suboptimaal. Ontwerp op maat van warmte-aanbod

Vierde afweging: kunststof of staal Keuze kunststof, staal of ‘hybride’

Resultaten analyse restwarmte ARN

RWZI warmte ARN is niet beschikbaar, ligt vast in lang contract T condensor 50°C (0,12 bar), juist voldoende hoog T levering aan het net 45°C, warmtewisseling kost 5°C Netto beschikbaar uit 2 lijnen 37 MWth, overige bronnen 3 MWth Totaal beschikbaar voor levering 40 MWth Onzeker: warmte uit RGR, potentieel 16 MWth op 45 °C Aftapstoom zorgt voor back up, garandeert 40 MWth Worst case n-1: lijn 2 (44 MWth afvalwarmte) storing, lijn 1 vangt op In wijk aanvullend gas: voor pieklevering en zekerstelling Investering warmte uitkoppeling bij ARN 1,9 miljoen €, prijspeil 2008 Onzekerheid investeringen is nog groot, is geen offerte!

Resultaten warmtetransport

Primair leidingsysteem op basis staal (16 bar), distributie: kunststof Ook kunststof primair leidingsysteem mogelijk, is aan de markt Bij woning: aanvoer 40°C, afvoer 25°C Ontwerp voor levering aan Waalsprong bij -10°C ASW 8.506 woningen 2023 is 49,6 MWth bij 100% gelijktijdigheid Diameter hoofdtransportleiding 630 mm Drukval naar de wijken 10,6 bar, in de wijken 3 bar, totaal 13,6 bar Warmteverlies 6,8 MWth, netto beschikbaar woningen 33,2 MWth Investering is hoofdtransportnet 20,0 miljoen €, prijspeil 2008 Investering in distributienet in wijken 6,7 miljoen €, prijspeil 2008 Bijkomende kosten, incl. 10% onvoorzien, 7,4 miljoen € Totale investering 36 miljoen €, prijspeil 2008

Hoofdtracé gesloten systeem

Route via bruggen, geen duikers Waalfront 4,5 km, Waalsprong 6,6 km

Hoofdleidingen en distributienet

Blauw: aan te sluiten wijken Wijknummers zijn vermeld Cirkelnummers: aftakkingen Percentages ASW zijn vermeld

Referentiewoning: energetisch gemiddelde 2011-2022

BVO = 145 m2

Hybride systeem met koeling

Hybride systeem zonder koeling

Stooklijn

Op te stellen verwarmingsvermogen bij EPC=0,8

7 kW

5 kW

0ºC

Buitentemperatuur

20ºC

Belastingduurcurve ruimteverwarming - warmtapwater -7,0

Aansluitvermogen [kWth]

-6,0

EPC=0,40

-5,0

EPC=0,60

-4,0

EPC=0,80 -3,0 28,3 -2,0

23,6

-1,0

21,8

Warmtapwater 0,0 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Investeringen hybride woningen en berekening BAK

Referentie

Hybride LT-net

Tot 2011

2011-2015

2016-2020

Investering PO 15 jaar

€ 1.400

€ 5.900

€ 4.700

Investering PO 30 jaar Investering PO 50 jaar

€0

€ 500

€ 3.500

€0

€ 500

€ 500

€ 2.000

€ 4.100

€ 6.100

€ 1.000

€ 1.000

€ 3.000

Kosten PO

€ 3.400

€ 10.500

€ 14.300

€ 1.000

€ 1.500

€ 3.500

€ 2.400

€ 9.000

€ 10.800

Projectontwikkelaar

Tot 2011

2011-2015 2016-2020

BAK Kosten referentie minus meerkosten PO bij woningen hybride LTwarmtenet

Conclusies bouwfysische uitgangspunten Energetisch gemiddelde woning voor grondgebonden en gestapelde bouw is representatief voor de bouwopgave op langere termijn. Woonhuisinstallatie is opgebouwd uit gangbare componenten en regeltechniek: hoge slaagkans. Geen technisch experiment. Bemetering kan door watermeters, op afstand uit te lezen Koeling kan technisch als optie worden gezien. Kwaliteitsniveau van koeling: comfortkoeling waarbij binnenluchttemperatuur ca. 3-4 °C lager is dan de buitentemperatuur. Forse reductie vermogensvraag: gebalanceerde ventilatie met HRWTW of energetische gelijkwaardig systeem. Natuurlijke toevoer met een CO2-regeling: niet gelijkwaardig aan geacht. De vermogensvraag is gevoelig voor de kwaliteit van detaillering en uitvoering van bouw en installaties.

Aanbevelingen bouwfysisch

Opzetten van een proefopstelling van de woonhuisinstallatie onafhankelijk van een leverancier. Hybride-net en woninginstallatie zijn geschikt voor elke willekeurige LT-bron, bijv. ondiepe geothermie. Onderzoeken van chemische warmteopslag in de woning voor zowel koude als warme zoals in onderzoek bij ECN plaatsvindt. Tijdens het bouwproces goede kwaliteitscontrole (bij voorkeur in een proces van commissioning zoals PeGO dit voorstaat) op ontwerp en uitvoering te handhaven t.a.v. aanbrengen van juiste thermische isolatie, luchtdichtheid van de woningen en type en regeling van de ventilatiesystemen.

Opzet financieel model Input / Sensitised input

Metrum

Berekeningen W&V

Output

Evaluatie

Bouw woningen en energieverbruik G, E en W prijzen Overige bedrijfskosten

Investeringen (CAPEX) Economische levensduur

Aantal woningen, netto-omzet, COS, overige bedrijfskosten en belastingen

Winst- en verliesrekening voor exploitant

Berekeningen VA

Gevoeligheidsanalyse

Investeringen, afschrijvingen en netto boekwaarden Balans voor exploitant

Berekeningen Balans Openingsbalans (nil) Activa en passiva

Alternatieve dwarsdoorsneden

Berekeningen CF Rente

Verhouding EV-VV Rendementseisen

Kasstromen uit operationele, investerings- en financieringsact’n

Kasstromenoverzicht voor exploitant

Berekeningen Financiering Financieringsbehoefte, financiering middels EV en VV, aflossing van VV, dividend, WACC en debt service coverage

Management cockpit / Grafieken Opties en gevoeligheden

Berekeningen NCW Pro forma belasting, free cashflow, terminal value en Netto Contante Waarde

Grafieken

Gelijk-Aan-Anders: basis voor de warmteprijs Berekening van de warmtekosten: 1. Energiekosten referentiewoningen (met of zonder koeling) 2. Elektrakosten voor naverwarming van het warmtapwater via de warmtepomp in de hybridewoningen 3. Bruto warmtekosten = 1 – 2 (G-A-A) 4. Eventuele korting op G-A-A: Minder-Dan-Anders 5. Warmtekosten bewoner = 3 - 4 6. Verdeling warmtekosten in vastrecht en GJ-deel N.B.

Warmtekosten worden per jaar opnieuw berekend

Warmtekosten verschillen sterk per EPC, dus parallel zijn er 3 verschillende warmtetarieven in Waalsprong

Projectrisico’s

Lagere of tragere woningproductie Ontwikkeling gasprijs (m.n. voor woningen EPC 0,8) Ontwikkeling elektriciteitsprijs (m.n. voor EPC 0,6 en 0,4) Financieringsbehoefte en -rente Tegenvallende kosten (m.n. primaire) infrastructuur (o.a. brug) Tegenvallende kosten en prestatie van woninginstallaties Ongunstige afspraken projectontwikkelaars over BAK’s Eventueel gewenste vergoeding ARN voor restwarmte Afvalvolume ARN, op langere termijn mogelijk minder (of geen) restwarmte

Uitgangspunten exploitatievormen

Mogelijk betrokken partijen: gemeente, provincie, projectontwikkelaars (Waalsprong en evt. Waalfront), woningcorporaties, ARN, exploitant (energiebedrijf), bewoners Diverse rollen voor verschillende partijen: Financiering Garantstelling Bouw en/of exploitatie Leverancier (ARN) Wie wil wat doen om het mogelijk te maken?

Waar leggen we systeemgrens: incl. of excl. woninginstallatie, incl. of excl. primaire transportsysteem?

Vervolgactiviteiten met eerste planning

Informeren bestuur provincie (dec ’08) en gemeente (jan ’09) Informeren SenterNovem/EZ/VROM (jan ’09) Overleg ARN op directieniveau (jan ’09) Overleg ARN/Waterschap over ‘verdeling’ restwarmte (jan ‘09) Verder onderzoek naar primair transportracé Indien gewenst: verfijning businesscase (bijv. Waalfront, (back-up) koppeling met bestaande HT-net Oosterhout, LT-alternatief voor ARN, sociale koop/huur) Voorlopig besluit over wel of niet aanleg, incl. over (on-) wenselijke rol overheden bij bouw, exploitatie en/of financiering (feb ’09) Marktscan of direct een aanbesteding op basis van PvE (mrt ’09-mei ’09), voorlopige contractering ARN

Conclusies

Businesscase ziet er positief uit, zelfs met redelijk ongunstige aannamen Groot potentieel met ‘bivalent’ systeem, dan ook Waalfront aansluitbaar (positief voor businesscase) Vele parameters met forse invloed (+ en -) WACC zeer bepalend, financieringsrente cruciaal

Hybride LT-warmtenet Waalsprong Nijmegen

Recommend Documents