Een betaalbaar en betrouwbaar energie-systeem is een vereiste voor het functi-oneren van moderne maatschappijen enontwikkelde economie?n. Het energiesys-teem voorziet in de energiebehoefte vanbedrijven en huishoudens. Energie wordtingezet voor een veelheid aan essenti?le toe-passingen, waaronder productieprocessen,transport, verwarming en koeling, verlichtingen ICT. Ongeveer 20% van de energie die inNederland wordt verbruikt, wordt benut voorhet produceren van laagwaardige warmte.Dat wil zeggen dat de temperaturen waar hetom gaat beneden de 100 graden Celsius lig-gen en er geen sprake is van overdruk. Dehelft van de vraag naar laagwaardige warmtekomt van de 7,5 miljoen Nederlandse huis-houdens. De utiliteitsbouw is goed voor ruim40% en de landbouw, vooral de glastuin-bouw, voor een kleine 10%.Bijna 90% van de huishoudens verstookt omte voorzien in warmte aardgas in een hr-ketel,5% gebruikt hout- of gaskachels of een warm-Verduurzaming vanverwarming vereistintegrale aanpakIn Nederland worden grote hoeveelheden aardgas verbruikt voor hetverwarmen van woningen en kantoren. Dit leidt tot een forse uitstoot vanbroeikasgas. Het verduurzamen van verwarming is daarom een belangrijkspeerpunt van het energie- en klimaatbeleid, dat moet leiden tot een kli-maatneutrale energievoorziening in 2050. Bij het verduurzamen van deverwarming van bestaande woningen verandert al snel ook de energiedra-ger voor het verwarmingssysteem. Als gevolg daarvan komt ook de energie-infrastructuur in beeld. Daarom moet er verder gekeken worden dan dewoning groot is.Tekst Iris van Beuzekom, TU Eindhoven,Michiel van Dam, Enexis en Han Slootweg,Enexis en TU Eindhovenproductie14 Energie+ nr 4 december 2016tepomp en 5% is aangesloten op een warmte-net. Ook in de utiliteit wordt veel gebruikgemaakt van aardgas voor verwarming. Bijpanden met een grote behoefte aan warmte,zoals ziekenhuizen en zwembaden, wordtsoms Warmte Kracht Koppeling (WKK) toege-past. Het rendement daarvan is hoger isomdat warmte en elektriciteit tegelijkertijdworden geproduceerd; in verreweg de meestegevallen wordt echter ook in de utiliteitgebruik gemaakt van gasgestookte verwar-mingsketels.Trias energeticaHet verbranden van aardgas en andere fos-siele brandstoffen leidt tot uitputting vanschaarse hulpbronnen en heeft een negatieveinvloed op het klimaat. Nationaal en internati-onaal wordt daarom sterk ingezet op de ver-duurzaming van het energiesysteem. Dezeverduurzaming verloopt in een drietal stap-pen, die bekend staan als de Trias Energetica:1. Energie besparen: energie die niet wordtverbruikt, hoeft ook niet te worden gepro-duceerd.2.Energie duurzaam produceren: duurzameenergieproductie leidt niet uitputting vannatuurlijke hulpbronnen en ook niet tot uit-stoot van broeikasgas.3.Energie-effici?ntie bevorderen en uitstootbeperken: als het gebruik van fossielebrandstoffen onvermijdelijk is, dan dient ditzo effici?nt mogelijk te gebeuren en dientde uitstoot zoveel mogelijk te wordenbeperkt, bijvoorbeeld door gebruik temaken van CO2-afvang en -opslag.Gezien de grote hoeveelheden aardgas dieworden verbruikt voor het produceren vanlaagwaardige warmte voor verwarming vanwoningen en andere gebouwen is het ver-duurzamen van verwarming een belangrijkespeerpunt van het Nederlandse energie- enklimaatbeleid. Wanneer de drie genoemdestappen van de trias energetica worden toe-gepast op het verwarmen van woningen, danvalt op dat er de laatste jaren en decennia veelaandacht besteed is aan het bevorderen vande energie-effici?ntie, terwijl er ook de nodigeaandacht is voor energiebesparing, maar datduurzame energie bijna niet wordt ingezetvoor het verwarmen van woningen.Voor het besparen van energie die nodig isvoor verwarming door betere isolatie, is denodige aandacht. Bijna 90% van de woning-voorraad is geheel of gedeeltelijk voorzienvan dubbel glas; slechts iets meer dan dehelft is echter voorzien van muur- of vloeriso-latie, dus hier kunnen nog flinke stappen wor-den gemaakt. Als het gaat om verbetering vande energie-effici?ntie geldt dat in het jaar2000 nog minder dan 40% van de huizen eenhr-ketel had, maar dat dit inmiddels is opgelo-pen tot 90%. Hr-ketels zijn zo'n 20% effici?n-ter dan conventionele ketels, zodat ook hierflink wat energie wordt bespaard. Het gebruikvan duurzame energie voor verwarming, dederde stap van de Trias Energetica, is echterzeer beperkt. Meer dan 95% van de woningenwordt verwarmd met aardgas, en de fractieduurzaam geproduceerd groen gas in hettotale aardgasverbruik is nog verwaarloos-baar. In het licht van de beleidsdoelen en denoodzaak tot verduurzaming van het energie-systeem is de vraag hoe duurzamer kan wor-den voorzien in de warmtebehoefte vanwoningen daarom van groot belang.WarmtepompOm grotere slagen te kunnen maken op hetvlak van het verduurzamen van verwarmingvan woningen door alle stappen van de TriasEnergetica in te zetten, zijn ingrijpender maat-regelen nodig dan het vervangen van oudereketels door hr-ketels en isoleren. Er moet wor-den overgestapt op andere technologie enandere energiedragers. Een voor de hand lig-gende oplossing is de elektrische warmte-pomp, die in nieuwbouwhuizen al steedsmeer toegepast wordt. Elektriciteit is eenenergiedrager die relatief makkelijk duur-zaam geproduceerd kan worden uit zon ofwind. En het verplaatsen van warmte tegen denr 4 december 2016 Energie+ 15natuurlijke richting in, dus van een omgevingmet een lagere temperatuur naar een omge-ving met een hogere temperatuur, kost min-der energie dan het produceren van warmte.De benodigde warmte kan via diverse technie-ken uit de buitenlucht of bodem wordengehaald, eventueel met hergebruik van venti-latielucht. Een elektrische warmtepompdraagt dus bij aan energiebesparing en aanverduurzaming ? mits aangedreven metgroene stroom. Bij voorkeur in combinatiemet zonnepanelen lijkt de elektrische warm-tepomp daarom voor nieuwbouw de besteoplossing voor duurzaam verwarmen.Hoewel er onder de streep met een warmte-pomp energie bespaard wordt, neemt hetelektriciteitsverbruik met een factor 2 tot 3toe. In nieuwbouwsituaties is dit niet zo'npunt. Het elektriciteitsnet wordt door de net-beheerder nieuw aangelegd en de meerkostenvan de vereiste extra netcapaciteit zijn relatiefbeperkt en worden deels gecompenseerddoordat er geen gasnet nodig is. In bestaandesituaties is dit echter heel anders. Zowel hetelektriciteits- als het gasnet zijn reeds aange-legd. Het vergroten van de netcapaciteit vanhet elektriciteitsnet en het buiten gebruik stel-len en eventueel amoveren van het gasnet zijndan duur. De rekening daarvoor belandt via detarieven van de netbeheerder bij alle klantenen dus niet uitsluitend bij die klanten die over-stappen naar een warmtepomp. Daarnaastgeldt dat het niet altijd eenvoudig is om eenwarmtepomp in bestaande bouw toe te pas-sen. De aanwezige radiatoren zijn vaak nietgeschikt en het installeren van lagetempera-tuurverwarming vergt forse bouwkundigeingrepen. De uitdaging om in bestaande situa-ties het gasverbruik voor verwarming terug tedringen, is dus veel groter dan voor nieuw-bouwsituaties. Omdat er logischerwijs veelmeer bestaande woningen dan nieuwbouw-woningen zijn, vormt dit echter niettemin eenbelangrijk aspect van de verduurzaming vanverwarming.WarmtenettenNaast de elektrische warmtepomp zijn er ookandere technologie?n om het verbruik vanaardgas voor verwarming van woningen terugte dringen. Allereerst kan worden gedacht aanwarmtenetten. Daarbij wordt via een onder-gronds leidingnet van buitenaf warm wateraan de radiatoren in de woning toegevoerd.Op dit moment betreft het daarbij meestalwarmte die als bijproduct beschikbaar komtbij de productie van elektriciteit in grote elek-triciteitscentrales. Het is namelijk technischonmogelijk om elektriciteit te produceren uitkolen, gas of biomassa, zonder dat daarbijook warmte geproduceerd wordt. Wanneerdeze warmte niet wordt weggekoeld, maarnuttig wordt gebruikt, wordt energiebespaard. Dat geldt ook als het warmtenetwordt gevoed met warmte uit een afvalver-brandingsinstallatie (AVI). Wanneer biomassawordt ingezet voor de productie van elektrici-teit en warmte, bijvoorbeeld door bijstook inkolencentrales, wordt er niet alleen energiebespaard maar wordt de warmtevoorzieningook verduurzaamd. Op een warmtenet datwordt gevoed met restwarmte van een elek-triciteitscentrale zijn vele honderden of dui-zenden woningen aangesloten. Er bestaanook kleinschaliger systemen van enkele tien-tallen tot honderden woningen. De warmtewordt daarbij geproduceerd in een ketelhuisof met een WKK-installatie. In een duurzaamsysteem wordt daarbij lokaal beschikbarebiomassa of biogas ingezet als brandstof.Het voordeel van een warmtenet is dat de tem-peraturen van het water vergelijkbaar zijn metde temperatuur van water uit een cv-ketel,namelijk rond de 80 graden Celsius. Dat maakthet mogelijk om zonder al te ingrijpende maat-regelen de binneninstallatie op het warmtenetaan te sluiten via een warmte-afleverset, dieeen stuk kleiner is dan een cv-ketel. De warm-water- en cv-leidingen moeten daartoe wel vande cv-ketel worden omgeleid naar de warmte-afleverset. De kosten en de impact hiervan zijnafhankelijk van de situatie.Het nadeel van een warmtenet is, dat dit eenextra infrastructuur vormt waarvan aanleg eninstandhouding kosten met zich meebrengen.In nieuwbouwsituaties is dit niet zo'n punt,omdat kan worden afgezien van de aanleg vaneen gasnet en elektrische kooktoestellenkunnen worden toegepast. Het toepassen vaneen warmtenet ligt in nieuwbouwsituatiesechter minder voor de hand, omdat nieuwewoningen goed ge?soleerd kunnen worden.Dat beperkt de behoefte aan warmte enmaakt een warmtenet voor nieuwbouw moei-lijk te exploiteren. In bestaande situaties is dewarmtevraag vaak hoger, maar geldt het-zelfde nadeel dat eerder al werd genoemdvoor elektrische warmtepompen. Er is nieuweinfrastructuur nodig in de vorm van eenwarmtenet en de benutting van het reeds aan-wezige gasnet loopt sterk terug, er wordtalleen nog kookgas geleverd.Een natuurlijk moment voor zo'n omschake-ling kan zich voordoen wanneer het gasnetmoet worden vervangen. Vervanging van eengasnet door een warmtenet is financieel aan-trekkelijker dan het aanleggen van een warm-tenet parallel aan een bestaand gasnet. Zekerwanneer er een ? duurzame - warmtebron inde buurt is, moet deze mogelijkheid wordenoverwogen. Het volledig uitfaseren van hetgasnet is in bestaande gebieden echter nieteenvoudig, omdat bewoners die op gaskoken, worden gedwongen over te stappen opelektrisch koken. Verder is natuurlijk de vraagwat de bewoners nog kunnen met hun over-bodig geworden cv-ketels, die misschien pasenkele jaren oud zijn. Dit alles maakt de over-schakeling van gas op duurzame warmte eenlangdurig en complex traject. In Nederlandwordt hiertoe een eerste poging ondernomenin Tilburg door de gemeente, warmtebedrijfEnnatuurlijk en netbeheerder Enexis.Hybride warmtepompEen veelbelovende technologie om de warm-tevoorziening van woningen te verduurzamenis de hybride warmtepomp. Dit apparaatbestaat uit een combinatie van een elektri-sche warmtepomp en een gasgestookte hr-ketel. Meestal heeft de elektrische warmte-pomp genoeg capaciteit om de woning teverwarmen. Alleen als het heel koud is,springt de ketel bij. Omdat een warmtepompeffici?nter is dan een hr-ketel kan tot enkeletientallen procenten worden bespaard op deHet aandeel duurzaam geproduceerd gas is nogverwaarloosbaar.productie16 Energie+ nr 4 december 2016energie die nodig is voor de verwarming. Wan-neer de warmtepomp duurzame elektriciteitverbruikt, kan de verwarming van een woningmet een hybride warmtepomp vergaand wor-den verduurzaamd ? zeker als het verbruiktegas ook duurzaam kan worden geproduceerdin de vorm van groen gas.Grote voordelen van deze oplossing zijn hetfeit dat de hybride warmtepomp vrij makkelijkinpasbaar is in een bestaande situatie omdathij kan worden ge?nstalleerd op de plek van dehr-ketel en dat het systeem gebruik maakt vande aanwezige gas- en elektriciteitsinfrastruc-tuur. Een aantal leveranciers biedt ook lossewarmtepompen aan, die kunnen wordengecombineerd met een bestaande hr-ketel,zodat voor de overstap naar een hybridewarmtepomp niet hoeft te worden gewachttotdat de verwarmingsketel aan vervangingtoe is. Verder biedt het feit dat ook met gasverwarmd kan worden, de mogelijkheid om opkoudere dagen door over te schakelen op gas.Daardoor hoeft de capaciteit van de warmte-pomp niet voor deze koude dagen te wordenuitgelegd en blijft het elektriciteitsverbruikbinnen de perken. Ook zijn er dan geen forseinvesteringen nodig om overbelasting van hetelektriciteitsnet op koude dagen te voorko-men.Integrale aanpakVoor het verduurzamen van de verwarmingvan nieuwe en bestaande woningen bestaanverschillende technologie?n. In nieuwbouwsi-tuaties wordt steeds meer gekozen voor eenall-electric oplossing op basis van een elektri-sche warmtepomp. Er hoeft dan geen gasnette worden aangelegd, wat de meerkosten vande vereiste extra capaciteit van het elektrici-teitsnet compenseert. Om dit te bewerkstelli-gen, is het wel van groot belang dat initiatief-nemers en gemeenten tijdig afstemmen metde netbeheerder. Het is in de praktijk voorge-komen dat pas gekozen werd voor een gaslozeoplossing toen de netbeheerder al een gasneten een standaard-elektriciteitsnet had aange-legd. Over kapitaalvernietiging gesproken!In bestaande situaties is de uitdaging om opeen duurzame(re) wijze te voorzien in dewarmtebehoefte vele malen groter. In theorieis overschakelen op een warmtenet dat wordtgevoed met duurzame warmte een goedeoplossing. Een natuurlijk moment daarvoordoet zich voor wanneer het aanwezige gasnetmoet worden vervangen. In de praktijk is zo'nomschakeling echter niet eenvoudig te reali-seren omdat dit veelal bouwkundige ingrepenin de woningen zal vergen, er moet wordenovergestapt op elektrisch koken en mensenmet hun verwarmingsketel blijven zitten.In de praktijk lijken hybride warmtepompendaarom betere perspectieven te bieden op heteffici?nter en duurzamer verwarmen vanwoningen. Nadeel blijft wel dat voor koudedagen aardgas nodig blijft en de verwarmingdus niet volledig wordt verduurzaamd. Omdathet verduurzamen van woningverwarming nietalleen binnen de woning, maar ook daarbuiteninvloed heeft ? op de lokaal aanwezige ener-gie-infrastructuur ? is een integrale aanpakvereist. Zo'n aanpak vergt een tijdige en inten-sieve afstemming tussen eigenaren en bewo-ners van woningen en de netbeheerder. Degemeente lijkt de meest voor de hand liggendepartij om daarin het voortouw te nemen.nr 4 december 2016 Energie+ 17