WarmingUPdate: waar staan we, waar gaan we naartoe?

De aanpak van WarmingUP sluit aan bij de doelstellingen van MMIP; een nieuwe manier waarop de overheid innovaties wil stimuleren, voortkomend uit het Klimaatakkoord. Doel is onder meer het realiseren van duurzame warmte en koude in de bebouwde omgeving. WarmingUP zoomt hierbij in op collectieve warmtesystemen en de kennisontwikkeling die daarbij hoort. Het consortium bestaat uit TNO (penvoerder), Deltares, KWR, universiteiten en hogescholen, provincies, gemeenten, warmtebedrijven, netbeheerders, aannemers en adviesbureaus. De drinkwaterbedrijven en KWR werken in het WarminUP-project ‘Aquathermie’ (onderdeel van  het programma Water in de Circulaire Economie – WiCE) aan ontwikkeling van energie uit drinkwater.

Energietransitie

‘De overheid en warmtesector hebben als missie om de aanleg van collectieve warmtesystemen op te schalen’, begint KWR-onderzoeker Marette Zwamborn met haar toelichting. Zij is één van de thema-coördinatoren van WarmingUP. ‘Van 340.000 woningen die in 2018 op een warmtenet zijn aangesloten, moeten we toe naar 1,1 miljoen woningen in 2030. Daarnaast moeten de warmtesystemen duurzaam zijn. Gekeken wordt naar technieken van geothermie, aquathermie en warmteopslag. Hiermee moet in 2030 een CO2-reductie van 70 procent zijn gehaald, ten opzichte van een gemiddelde cv-ketel in een huishouden uit 2018. Tot slot moet het ontwerpen, aanleggen en beheren van de warmtevoorzieningen natuurlijk kostenefficiënt gebeuren. Om de energietransitie betaalbaar te houden wordt gestreefd naar een jaarlijkse efficiencywinst van 1,5 procent. Dat vraagt veel van de benodigde systeem- en procesinnovaties.’

Zes onderzoeksthema’s

Vertaald naar WarmingUP zijn door het consortium gemeenschappelijke doelen geformuleerd, uitgesplitst naar zes onderzoeksthema’s. Allereerst gaat het om de innovatie en kostenreductie van warmtenetten. Twee thema’s pakken dit bij de kop: het ontwerpen van slimme warmtenetten (thema 1) en de grootschalige en kosteneffectieve aanleg hiervan (thema 2).

De volgende twee doelen van WarmingUP sluiten naadloos aan bij de wens van KWR om waterkennis in te zetten voor de energietransitie. Daarom draagt KWR bij aan de thema’s die hiervoor zijn geformuleerd. Zwamborn: ‘Het gaat erom dat we de technische potentie van duurzame warmte ontsluiten, inclusief het reduceren van kosten en risico’s en het optimaliseren van de technieken. Waar we naar kijken zijn de duurzame bronnen van aquathermie (thema 3) en geothermie (thema 4). En omdat er ook een verschil bestaat tussen vraag en aanbod, gaat het ook om ondergrondse hoge temperatuur warmteopslag (thema 5). Van dit laatste thema is KWR de trekker.’

Ook de invalshoek vanuit de burger en het handelingsperspectief van overheid en marktpartijen hebben aandacht binnen WarmingUP, licht Zwamborn verder toe. Dit heeft alles te maken met de noodzaak dat een zorgvuldige implementatie hand in hand gaat met draagvlak. ‘Thema 6 onderzoekt de sociaal-maatschappelijke inpassing van collectieve warmtesystemen. Misschien wel de belangrijkste uitdaging van de hele warmtetransitie.’

Aquathermie

Over aquathermie (thema 3) geeft Andreas Moerman (KWR) een heldere uiteenzetting. Hij is projectmanager van dit thema binnen WarmingUP. ‘Bij aquathermie hebben we het over warmtewinning uit de omgeving, in dit geval uit oppervlaktewater (TEO), afvalwater (TEA) of drinkwater (TED). KWR richt zich op dit laatste onderwerp. Sommige mensen vragen zich af: zet dat wel zoden aan de dijk? Maar er zijn toch echt al praktijkvoorbeelden die laten zien dat TED werkt en lokaal substantieel kan bijdragen aan de warmtetransitie.’

‘Met drie projecten geven we invulling aan het thema aquathermie. Ten eerste hebben we met data van Brabant Water, Dunea, PWN, Vitens, Waterbedrijf Groningen, Waternet en WML de potentie voor TED zichtbaar gemaakt. Eén blik op de aquathermieviewer en het is duidelijk of er een gerede kans is dat drinkwater een bruikbare bron is om thermische energie uit te halen.’

‘Het tweede aquathermie-project betreft onderzoek naar de effecten ervan, bijvoorbeeld op de microbiologische drinkwaterkwaliteit. Een veelomvattend onderwerp, daarom zijn er drie deelprojecten. KWR onderzoekt in dit project de kwantitatieve effecten van TED op de drinkwaterkwaliteit onder invloed van temperatuur en materiaalgebruik. We optimaliseren de wijze waarop de drinkwatertemperatuur valt te modelleren, als input voor businesscases en effectstudies. En we geven inzicht in mogelijke effecten van grootschalige WKO op de verspreiding van verontreinigingen in de bodem.’

Tot slot geeft Moerman een toelichting op het derde aquathermie-project, dat erom draait een goed beeld te schetsen van de mogelijke technieken. ‘Het eerste rapport is opgeleverd. Hierin staan aquathermiesystemen en bijbehorende kosten overzichtelijk bij elkaar. Een volgend rapport staat in de steigers. Hierin beschrijven we de kennis over het ontwerp en beheer van de systemen. Het is bijzonder nuttig om deze informatie op één plek te ontsluiten.’

Geothermie

In het thema geothermie heeft KWR een bescheiden rol. ‘TNO heeft hierin de leiding’, zegt Zwamborn. ‘KWR voert onderzoek uit naar milieueffecten van geothermie, zoals het modelleren van de verspreiding van brijn in het grondwaterpakket bij het optreden van lekkage.’

Ondergrondse warmteopslag HTO

Een belangrijke rol van KWR in WarmingUP is weggelegd in thema 5, gericht op de ontwikkeling van hoge temperatuur opslag (HTO): het ondergronds opslaan van warmteoverschotten in de zomer om dit vervolgens in de winter te benutten. Zwamborn belicht de vier projecten die hieronder hangen. ‘In een overkoepelend ‘learning by doing’-project integreren we alle ontwikkelde kennis over ondergrondse warmteopslag. Eerst zijn verkenningen voor zeven locaties uitgewerkt. Daaruit zijn drie locaties naar voren gekomen met de grootste kans op succes. Deze gaan we in pilots verder uitwerken, waarbij we heel breed kijken naar de businesscase, juridische haalbaarheid, geohydrologische haalbaarheid, commitment van stakeholders en planning. Omdat we locaties met elkaar konden vergelijken, konden we ook inzichten opdoen over de verwachte kostprijs van de HTO-techniek. Het blijkt dat het opslagvolume hierin een sturende rol speelt.’

‘Vervolgens zijn potentieelkaarten ontwikkeld, waarop te zien is welke gebieden in Nederland het meest geschikt zijn voor HTO. TNO heeft hiervoor de benodigde kennis aangeleverd en verwerkt, waarbij de geohydrologische haalbaarheid op dezelfde manier is beoordeeld als in de eerdergenoemde zeven verkenningen.’

De kennis van KWR komt vooral aan het licht in het project over het ontwerp, het rendement en de effecten van HTO. Het gaat dan om het benutten van informatie uit de drinkwatersector, bodemenergie, geothermie, olie en gas. Bijvoorbeeld kennis over ontwerpnormen van bronnen en het tegengaan van kalkneerslag bij hoge temperaturen. En ook om kennis over de temperatuureffecten in de ondergrond en geochemische effecten. ‘Een totaalpakket dat goed thuishoort bij KWR, dat al jarenlange ervaring heeft met drinkwaterwinning en grondwaterkwaliteit’, aldus Zwamborn.

Ook governance-aspecten van HTO zijn in WarmingUP meegenomen. Zo gaat het laatste project van dit thema over de afwegingskaders voor vergunningen en het opstellen van een juridisch achtergronddocument. Zwamborn: ‘Op dit moment hebben provincies nog geen concrete richtlijnen in handen om zulke vergunningen te kunnen verlenen. Door gezamenlijk de afwegingsaspecten uit te werken, kunnen vergunningverleners met een betere onderbouwing de juridische kaders voor HTO invullen.’

Sociaal-maatschappelijke inpassing warmtenetten

Tot slot het thema over de wijze waarop collectieve warmtesystemen – en de warmtetransitie in algemene zin – kunnen landen in de samenleving en hoe we aan de sociale en institutionele randvoorwaarden voor deze ontwikkelingen kunnen voldoen (thema 6). Als governance onderzoeker bij KWR geeft Nicolien van Aalderen een toelichting op de drie projecten die hierover binnen WarmingUP spelen.

‘In het project over acceptatie van warmtenetten door bewoners neemt KWR het voortouw. Het gaat erom dat gemeenten, woningcorporaties en warmtebedrijven inzicht krijgen in wat belangrijk is voor acceptatie en dat zij handelingsperspectieven krijgen aangereikt hoe dit valt te vergroten. We hebben onderscheid gemaakt tussen de acceptatie door wie en van wat. Het apart belichten van de burger, buurtbewoner en klant, inclusief het type acceptatie dat bij hen hoort, maakt alles al een stuk inzichtelijker. De ontwikkelde handelingsperspectieven monden uit in pilots. Zo wordt het betrokken partijen echt duidelijk op welke manier je bewoners mee kunt laten doen.’

Twee andere projecten binnen het sociaal-maatschappelijk thema gaan over governance-vraagstukken, vertelt Van Aalderen verder. ‘Deze studies ontwikkelen en testen innovatieve samenwerkings- en financieringsmodellen tussen verschillende betrokkenen in de warmteketen – van productie en distributie tot gebruik. En voor gemeenten worden keuzetools ontwikkeld zodat zij in de overstap naar een collectief warmtesysteem ook kunnen kijken naar opschalingsroutes en meekoppelkansen voor de aanleg van andere infrastructuur.’

Resultaat WarmingUP

Dat WarmingUP moet leiden tot duurzamere, betrouwbare en betaalbare collectieve warmtesystemen is evident. Eind 2022 behaalt WarmingUP de finish. Wat is dan het belangrijkste resultaat? ‘WarmingUP levert kennis en inzichten waar de warmtesector en overheden daadwerkelijk mee aan de slag kunnen’, zegt Zwamborn. ‘Bovendien is er nu een ‘community’ ontstaan, waarin betrokken partijen elkaar sneller vinden en begrijpen. Dit moet uiteindelijk leiden tot versnelling in de aanleg van collectieve warmtenetten met duurzame bronnen, op kosteneffectieve wijze en met voldoende draagvlak.’