Zonnewarmte in de winter
Met thermische zonnepanelen en een gemeenschappelijke warmtekoudeopslag is een wijk met redelijk geïsoleerde woningen aardgasvrij te verwarmen. Een zonnewarmtenet-consortium toont dit aan.
Op The Green Village, het openluchtlaboratorium voor duurzame innovatie op de campus, staat een rijtje exact nagebouwde jaren zeventigwoningen met verschillende energielabels. Op de zolder van één van deze Dreamhûsen draait sinds december een proefopstelling. Een paar vaten water fungeren als warmtekoudeopslag. Het is een project van een zonnewarmtenet consortium, waarvan de TU Delft deel uitmaakt. De partijen durven nu al te zeggen dat een wijk met oudere woningen met energielabel B-C aardgasvrij te verwarmen is.
Berekeningen laten zien dat PVT-panelen (zonnepanelen met een ingebouwde radiator) in combinatie met een warmtenet voldoende warmte leveren voor verwarming en tapwater van de woningen. De PVT-panelen leveren daarnaast voldoende elektriciteit voor het extra verbruik van de pompen van het systeem, inclusief de warmtepomp. De overtollige warmte die de panelen van een paar honderd woningen in de zomer oogsten, wordt opgeslagen in een grondwaterlaag. Het zijn de contouren van het zonnewarmtenet, waarmee miljoenen oudere huizen in Nederland klimaatneutraal gemaakt kunnen worden.
Innovatie
PVT-panelen en warmtekoudeopslag in waterlagen zijn bekende technieken in de duurzame warmtetechniek. De innovatie hier ligt in het lage-temperatuur warmtenet, vertelt dr.ir. Ivo Pothof – specialist in warmtenetten bij de faculteit 3mE en bij Deltares.
De ‘afleverset’ is de verzameling apparatuur die een huishouden nodig heeft voor een aansluiting op het vernieuwende lage-temperatuur warmtenet. Het is een kastje met leidingen, pompjes en kleppen, dat ervoor zorgt dat de warmte van het warmtenet en de PVT-panelen optimaal benut wordt. Daarnaast is een warmtepomp nodig met voorraadvat (hoge grijze kast), vier tot zes PVT-panelen en installatiewerk.
De kosten van de gezamenlijke warmtekoudeopslag voor een paar honderd woningen schat Pothof op “een paar duizend euro per huishouden voor twintig tot dertig jaar”. Na installatie zijn de verbruikskosten nul, en blijft alleen onderhoud over en op termijn vervanging van onderdelen.
Goedkoper?
De hamvraag, namelijk of dit warmtenetsysteem goedkoper is dan stoken met een HR-ketel, is misschien niet helemaal eerlijk, maar wel cruciaal voor de realisatie. De vergelijking is niet eerlijk omdat het uitsparen van 1.500 kubieke meter gas per huishouden per jaar (dit is het gemiddelde gasverbruik van een Nederlands huishouden) met het oog op de klimaatdoelstellingen pure winst is. Maar de apparatuur die daarvoor nodig is moet afbetaald worden. Of dat goedkoper of duurder uitvalt dan de maandelijkse gasrekening hangt van de rente af, vertelt Pothof. Bij een rentevoet van 4-5 procent is een huishouden duurder uit. Bij een lage rente van 1,3-1,5 procent juist goedkoper. Zo’n lage rente kan een gemeente regelen via de Bank Nederlandse Gemeenten als de gemeente deel uitmaakt van de uitvoerende woningcorporatie.
Het plan is gemaakt voor de wijk Ramplaankwartier in Haarlem. Zal het daar ook gerealiseerd worden? “Bewoners in die wijk zijn er erg enthousiast over”, vertelt Pothof. “We hopen dat het lukt om een lage rente te realiseren waardoor het aantrekkelijk wordt voor de bewoners. Het basisontwerp ligt er nu en een handleiding die overal toegepast kan worden. Meer dan de helft van Nederland heeft een bodem die erg geschikt is om de zonnewarmte in op te slaan.”
Warmte oogsten
Andere betrokken TU-onderzoekers zijn dr. Sabine Jansen en dr. Saleh Mohammadi, installatie-experts bij de faculteit Bouwkunde en dr.ir. Martin Bloemendal, specialist warmtekoudeopslag bij de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen.
De temperaturen van het zonnewarmtenet, met een warme en een koude leiding, zijn zo ingesteld dat de maximale hoeveelheid warmte van de daken geoogst kan worden. Daarvoor moet de opslagtemperatuur niet te hoog zijn. Anderzijds is bij een hogere temperatuur van het warmtenet het rendement van de warmtepomp wel hoger (COP, coefficient of performance, de verhouding tussen geproduceerde warmte en verbruikte elektriciteit).
Het gekozen optimum ligt in de zomer op 18 graden voor de warme leiding en 11 graden voor de koude. In de winter zijn die waarden 14 respectievelijk 7 graden. De warmtewisselaars hebben een temperatuurverschil van 2 graden, zodat in de winter de warmtepomp aan de ingang 12 graden krijgt aangeboden. De uitgangstemperatuur voor de warmtepomp is 60 graden voor tapwater en 35-55 graden voor de centrale verwarming. Ook hier geldt: hoe lager het temperatuurverschil tussen in- en uitgang, hoe beter het rendement.
Het zonnewarmtenet consortium bestaat uit TU Delft, Deltares, Greenvis, Stichting SpaarGas met gemeente Haarlem, Triple Solar, Fortes Energy Systems, de WarmteTRansitieMakers en ENGIE. Het project is mede mogelijk gemaakt met Topsector Energiesubsidie, TKI Urban Energy, van het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat, referentie TEUE018017 voor Lage temperatuur feed-in zonnewarmtenetten (DeZONNET).