Het project
De gemeente Heek heeft plannen voor de nieuwbouwwijk “Sanders Kamp” in de wijk Nienborg met ca. 250 vrijstaande en twee-onder-een-kapwoningen. In het kader van deze haalbaarheidsstudie werd de implementatie van een innovatief lokaal verwarmingsnetwerk onderzocht, waarbij de huiseigenaren met aangesloten gebouwen zowel energieconsumenten als energieproducenten zijn, d.w.z. “prosumenten”.
Initiële situatie
In de gemeente Heek in de wijk Nienborg is het nieuwbouwgebied “Sanders Kamp” gepland, met ca. 250 vrijstaande en twee-onder-een-kapwoningen dat zal worden voorzien van een innovatief lokaal warmtenet. De gemeente Heek ligt in het westelijke Münsterland in het district Borken en telt ongeveer 8.700 inwoners, waarvan er ongeveer 3.100 in de wijk Nienborg wonen. Het nieuwbouwgebied “Sanders Kamp” zal in het oostelijk deel van Nienborg worden gebouwd.
Concept en uniek verkoopvoorstel
Het bijzondere van het geplande lokale warmtenet is dat het de huiseigenaren “prosumenten” zijn, d.w.z. dat de huishoudens in gelijke mate zowel energieconsumenten als ook energieproducenten zijn. Er wordt warmte onttrokken aan het verwarmingsnetwerk, maar overtollige warmte van zonnewarmtesystemen worden ook weer terug gevoerd naar het verwarmingsnetwerk, dat zo als opslag dient. De betaling voor deze dienst geeft de bewoners een stimulans om te investeren in passende energienormen.
Deze bidirectionele prosumer-aanpak heeft positieve effecten op de dimensionering van de centrale warmtebron en de energetische gebouwkwaliteit, die in de studie in aanmerking worden genomen.
Het concept voorziet in de uitrusting van alle gebouwen met thermische zonnecollectoren en buffervaten, die warm water voor huishoudelijk gebruik en ruimteverwarming leveren en voorrang hebben op de ondersteunende technologieën van het plaatselijke verwarmingsnet. Warmteoverschotten, zoals die zich bijvoorbeeld in de zomer voordoen, worden naar het verwarmingsnet gevoerd, dat aldus als buffer fungeert. De gebouwen zijn aangesloten op het lokale verwarmingsnetwerk via huisoverslagstations. Dit lokale verwarmingsnetwerk bestaat uit drie verwarmingsstations in de nieuwbouwwijk en werkt met een voorlooptemperatuur van 60 °C. De warmtebronnen voor de plaatselijke verwarmingsstations zullen in hoofdzaak twee warmtekrachtkoppelingseenheden (WKK) en een grote warmtepomp zijn, die een nabijgelegen steengroevevijver in het industriegebied van Bült als warmtebron zal gebruiken met behulp van verscheidene warmtewisselaars die onder water zijn geïnstalleerd. De elektriciteitsvraag voor de warmtepomp zal volledig worden gedekt door de WKK-eenheid. Als de opwekking uit de drie bovengenoemde warmtebronnen niet voldoende is, zal een gascondensatieketel dienst doen als pieklastketel.
Een koppeling met het naburige lokale verwarmingsnet van het industrieterrein Bült, is bedoeld om een klein deel van de warmtebehoefte te dekken tijdens perioden van hoge thermische belasting op bijzonder koude dagen in de winter.
Technologieën
De volgende technologieën en warmtebronnen moeten worden gebruikt:
- Warmtenetwerk
- Grootschalige warmtepomp en warmtewisselaar in een meer
- Thermische zonne-energiesystemen
- Bufferopslag
- WKK en aardgaspieklastketel
Actoren
- Gemeente Heek
- Bewoners als prosumenten
- Indien nodig lokaal verwarmingsnet van het industriegebied Bült
Kerncijfers: Verwachte economische, klimatologische en energetische effecten
Economische meerwaarde
Hernieuwbare energiebronnen zijn beschikbaar tegen lage kosten. Bovendien is er een balansverbetering van de energiekwaliteit van de gebouwen.
In vergelijking met een veronderstelde decentrale warmtevoorziening via gascondensatieketels of lucht/water-warmtepompen laat de economische haalbaarheidsstudie in eerste instantie hogere kapitaalgerelateerde kosten zien voor het lokale warmtenet in 50 % van de ongeveer 250 woongebouwen, die echter lager zijn dan die van de gedecentraliseerde warmtevoorziening, rekening houdend met mogelijke subsidies.
Evenzo zijn de vraag- en exploitatiegerelateerde kosten voor het lokale verwarmingsnetwerk lager dan die van een decentrale oplossing.
Vastgesteld werd dat de uiteindelijke energiekosten over 20 jaar voor het lokale warmtenetwerk resulteren in een gemiddelde prijs van 12,65 cent/kWh, terwijl een decentrale warmtevoorziening 29,60 cent/kWh zou kosten.
Vergelijking van investeringskosten | Bron: Haalbaarheidsstudie Sanders Kamp door Bode 
Vergelijking van vraag- en exploitatiekosten per jaar | Bron: Haalbaarheidsstudie Sanders Kamp von Bode
Beschikbaarstelling van hernieuwbare energiebronnen
De energie voor het lokale verwarmingsnet wordt geleverd door de thermische zonne-installaties, de twee WKK-eenheden, de warmtepomp en een gasboiler, die wordt gebruikt om de piekbelastingen te dekken.
In totaal wordt een hoeveelheid warmte van 3.277 MWh/a geleverd, waarvan 1.040 MWh/a, of ongeveer 32 %, als hernieuwbare energie wordt geleverd via de zonnethermische systemen. Bovendien moet een deel van de warmte uit hernieuwbare energiebronnen worden gedekt door een pekel/water-warmtepomp, die een nabijgelegen steengroevevijver als warmtebron moet gebruiken. De elektriciteit voor de werking van de warmtepomp zal afkomstig zijn van de aardgasgestookte WKK-eenheid of van het elektriciteitsnet.
CO2-reductie
De haalbaarheidsstudie berekende een jaarlijkse CO2-uitstoot van 457 tCO2/a voor centrale warmtelevering via het lokale verwarmingsnetwerk. Uitgaande van een gedecentraliseerde warmtevoorziening via gascondensatieketels of lucht/water-warmtepompen in 50 % van de aangesloten woongebouwen, wordt 632 tCO2/a geproduceerd. Dit resulteert in een besparing van 175 tCO2/a via het verwarmingsnetwerk.
Energiebesparing / energie-efficiëntie
Voor de haalbaarheidsstudie werd een voorbeeldgebouw gebruikt als basis voor de berekening van de thermische zonnewinsten en de opgelopen verwarmingslasten, volgens de norm van een KfW-Efficiëntiehuis 55 met 370,6 m² bruikbare gebouwoppervlakte en een jaarlijkse primaire energievraag van 35 kWh/m²a.
De gebouwen hebben een hoge energienorm, waardoor een aanvoertemperatuur van 60 °C in het lokale verwarmingsnet mogelijk is (vergeleken met 90 °C in klassieke stadsverwarmingsnetten). Dit leidt tot lagere netwerkverliezen. Bovendien is de extra warmte uit zonnewarmte die in de zomermaanden voor het net beschikbaar is, groter dan de netverliezen van het lokale verwarmingsnet.
In vergelijking met het hierboven beschreven gedecentraliseerde scenario en rekening houdend met het eigen elektriciteitsverbruik van de WKK, heeft het lokale verwarmingsnet een uiteindelijke energievraag van 1.784 MWh/a, wat 281 MWh/a minder is.
Overdraagbaarheid
Potentieel voor duurzame warmtevoorziening in de regio
De koppeling met andere te onderzoeken lokale warmtenetten in de nabije regio is mogelijk en biedt een meerwaarde voor een duurzame warmtevoorziening in de regio. Met soortgelijke structuren in andere gemeenten is overdraagbaarheid haalbaar.
Resultaten
De haalbaarheidsstudie onderzocht de technische en economische haalbaarheid van een “prosumer” lokaal verwarmingsnetwerk in Heek. Deze maakt hoofdzakelijk gebruik van warmtekrachtkoppelingseenheden (WKK), warmtepompen en zonnethermische systemen om warmte te leveren aan de ongeveer 250 vrijstaande en twee-onder-een-kapwoningen die erop zijn aangesloten. In vergelijking met een gedecentraliseerde voorziening van de gebouwen met 50 % aardgascondensatieketels en 50 % lucht/water-warmtepompen, is de uiteindelijke energievraag van het prosumer lokale verwarmingsnet lager dan die van een gedecentraliseerde voorziening. Het verwarmingsnet profiteert van het gezamenlijk gebruik van thermische zonne-energie en het gebruik van WKK-elektriciteit voor de warmtepompen om omgevingswarmte op te wekken.
In de maanden mei tot september kunnen de zonnesystemen een warmteoverschot aan het plaatselijke verwarmingsnet leveren.
Uit de economische analyse blijkt dat de investeringskosten voor het lokale warmtenet weliswaar hoger zijn, maar dat de totale kosten over een periode van 20 jaar ongeveer 30% lager liggen dan de totale kosten van gedecentraliseerde warmtevoorziening, dankzij de lage vraag- en exploitatiekosten.
De CO2-emissies van het lokale verwarmingsnet zijn lager dan die van de gedecentraliseerde warmtevoorziening van de aangesloten gebouwen dankzij het gebruik van zonne- en omgevingsenergie, die kan bijdragen tot de vermindering van het antropogene broeikaseffect en dus tot het afremmen van de klimaatverandering.
Over het geheel genomen is het lokale verwarmingsnet vanuit technisch, economisch en ecologisch oogpunt haalbaar. De totale kosten van het lokale warmtenet zijn de komende 20 jaar lager dan die van een gedecentraliseerde warmtevoorziening, uitgaande van de in aanmerking genomen kerngegevens.
Download
De studie kan hieronder worden gedownload:
Haalbaarheidsstudie
| Kosten: | 17.727,75 € |
| Subsidie: | 7.977,49 € |
| Looptijd: | 01.01.2020 – 01.09.2021 |
Aanvrager
Gemeinde Heek
Bahnhofstraße 60
48619 Heek
www.heek.de
Uitvoerend bedrijf
Bode Planungsgesellschaft
für Energieeffizienz m.b.H.
Kesslerweg 20
48155 Münster
www.bode.ms