Warmtebronnen van nu en straks: het Amsterdamse bronnenboek

BRONNENBOEK AMSTERDAM - WARMTEVRAAG EN -AANBOD IN BEELD Geachte lezer, Amsterdam moet ook in de toekomst leefbaar zijn voor iedereen die hier woont, werkt of de stad bezoekt. Om die leefbaarheid te garanderen, hebben landen wereldwijd met elkaar afgesproken om actie te ondernemen tegen klimaatverandering. Amsterdam draagt daaraan bij door de CO2-uitstoot drastisch terug te dringen, met 95% in 2050. Eén van de manieren om onze uitstoot te verminderen, is door de stad helemaal aardgasvrij te maken. Daarvoor hebben we nog tot 2040 de tijd. Maar dat betekent niet dat we achterover kunnen leunen. Gelukkig zijn al veel Amsterdammers bezig met het verduurzamen van hun huis en zoeken naar alternatieven voor aardgas. Maar om de deadline van 2040 te halen, moeten we met veel meer woningen en kantoren tegelijk aan de slag. Dat vraagt om inzicht in welke alternatieve, duurzame warmtebronnen er zijn in de stad. Dat inzicht kunt u opdoen in dit Amsterdamse Bronnenboek. In het Amsterdamse Bronnenboek staat welke bronnen de stad tot haar beschikking heeft voor het verwarmen en koelen van gebouwen, en welke bronnen we nu en in de toekomst kunnen inzetten. Hoewel er nog onzekerheid is over (met name) de beschikbaarheid van aardwarmte, ziet het ernaar uit dat er voldoende alternatieve duurzame bronnen beschikbaar zijn. De kunst zit hem komende jaren in het zo goed mogelijk beschikbaar maken van al deze bronnen. Het Bronnenboek is een momentopname. Niet alleen omdat technieken volop in ontwikkeling zijn, maar óók omdat ons denken over duurzame warmte aan verandering onderhevig is. Ik hoop dat u met dit boek kennis en inspiratie opdoet voor het bouwen aan de stad van morgen. Marieke van Doorninck, Wethouder Ruimtelijke Ordening en Duurzaamheid

INHOUDSOPGAVE Leeswijzer en afkortingenlijst Uitgangspunten warmte Conclusies Amsterdamse Bronnenboek

4 5

Warmtevraag - wonen Warmtevraag niet-wonen

8 10 12 14 18 20

Bestaande bronnen die HT/MT-warmte leveren Toekomstige bronnen die HT/MT-warmte leveren Conclusie bronnen met HT/MT-warmte

22 23 26 28

Groei van de Amsterdamse warmtevraag: het aansluittempo van woningen moet omhoog Een integraal warmtesysteem

De Amsterdamse warmtevraag Bronnen met hoge/midden temperatuurwarmte

Bronnen met lage temperatuurwarmte Bestaande bronnen met LT-warmte: Datacenters Toekomstige bronnen met LT-warmte: Datacenters Overige huidige en toekomstige bronnen met LT-warmte Mogelijk toekomstig aanbod van LT-warmte Conclusie bronnen met LT-warmte

Bronnen met zeer lage temperatuurwarmte Bestaande en potentiĂŤle bronnen met ZLT-warmte Bestaande en potentiĂŤle bronnen met ZLT-warmte: WKO Mogelijk toekomstig aanbod van ZLT-warmte Conclusie bronnen met ZLT-warmte

32 33 36 38 40 41 42 44 46 48 49 3

LEESWIJZER Het Amsterdamse Bronnenboek geeft inzicht in de verschillende (duurzame) warmtebronnen die de stad Amsterdam tot haar beschikking heeft. Het Bronnenboek is gemaakt voor de “Themastudie Warmte en Energie” (geïnitieerd vanuit het programma Ruimte voor de Stad). Daarnaast is het een op zichzelf staande inventarisatie die gebruikt wordt voor de verschillende andere warmtestudies in de stad namelijk, de Transitievisie Warmte (TVW) en de Regionale Energie Strategie (RES). In dit boek staan alleen de collectieve mogelijkheden voor warmte in Amsterdam. Losse duurzame warmtebronnen, zoals een stand-alone warmtepomp (individueel) of individuele Solar Heating systemen, zijn dus niet opgenomen. Het doel van dit Bronnenboek is om inzichtelijk te maken welke warmtebronnen aanwezig zijn voor het verwarmen van de gebouwde omgeving, rekening houdend met de verschillende temperatuurniveaus. Met deze inventarisatie vergroten we de kennis rondom de inzet van de verschillende warmtebronnen. En alvast een tipje van de sluier: Amsterdam heeft veel duurzame warmtebronnen; de kunst is om slimme combinaties te maken tussen de warmtevraag en het warmteaanbod. De scope is de gebouwde omgeving, inclusief niet-wonen functies zoals kantoren, voorzieningen en bedrijven. De industriële warmtebehoefte valt buiten de scope van dit onderzoek. Het boek start met de uitgangspunten warmte en de conclusies en is vervolgens opgebouwd uit de volgende vier hoofdstukken: Hoofdstuk 1 gaat over de warmtevraag: inzichtelijk is gemaakt hoe groot de huidige én toekomstige vraag naar warmte is, voor zowel wonen als niet-wonen. Daarnaast is berekend wat de warmtevraag is voor het nog te bouwen “programma wonen en niet-wonen” van de gemeente Amsterdam. In de scenario’s is toekomstige energiebesparing (isolatie e.d.) niet meegenomen.

AFKORTINGEN AEB

Afval Energie Bedrijf (bedrijfsnaam)

AEC

Afval Energie Centrale (fabriekstype)

BENG

Bijna Energie Neutraal Gebouw: wetgeving bouwbesluit met betrekking tot energieprestaties

Hoge-temperatuur 70°C (retour) - 90°C (aanvoer)

HWC

Hulpwarmtecentrale

Lage-temperatuur 20°C (retour) - 40°C (aanvoer)

Midden-temperatuur 40°C (retour) - 70°C (aanvoer)

MWe

Megawatt elektrische energie

MWth

Megawatt thermische energie

Hoofdstuk 4 gaat in op zeer lage temperatuurwarmte (ZLT <20°C): In dit hoofdstuk is inzichtelijk gemaakt wat de potentie is van collectieve warmtewinning uit oppervlaktewater (TEO), afvalwater (TEA) en drinkwater (TED). Daarnaast wordt er inzicht gegeven in de huidige inzet van WKO-systemen en het toekomstige potentieel hiervan.

PBL

Planbureau voor de Leefomgeving

Peta Joule (energie eenheid)

PVT

Fotovoltaïsch-termische zonnepanelen

SDE

Stimuleringsregeling duurzame energieproductie

DISCLAIMER

STEG

Stoom- en Gascentrale (fabriekstype)

TEA

Thermische energie uit afvalwater (ook wel riothermie)

TED

Thermische energie uit drinkwater

TEO

Thermische energie uit oppervlaktewater

WEQ

Woningequivalent: energie vergelijkingseenheid voor 1 woning

WKK

Warmtekrachtkoppeling

WKO

Warmte Koude Opslag

WOS

Warmteoverdrachtstation

ZLT

Zeer lage-temperatuur <20°C

Het tweede hoofdstuk gaat over bronnen die hoge en midden temperatuur warmtenetten voeden (90-40°): Welke HT en MT bronnen heeft Amsterdam tot haar beschikking? Hierbij is gekeken naar de bestaande bronnen (zoals de Afvalenergiecentral (AEC) en Stoom en Gascentrale (STEG) en de toekomstige ontwikkeling hiervan, de hoeveelheid energie die deze bronnen opwekken en waar deze in de stad liggen. Daarnaast wordt inzicht gegeven in de potentie voor nieuwe bronnen, zoals geothermie en biomassa, die HT en MT netten kunnen voeden. Hoofdstuk 3 gaat over lage temperatuurwarmte (LT 40-20°C): In dit hoofdstuk is inzicht gegeven in de bestaande LT bronnen (zoals datacenters), de hoeveelheid energie die deze bronnen opwekken, waar ze in de stad liggen en hoe we ze in de toekomst kunnen inzetten. Het hoofdstuk schenkt specifiek aandacht aan potentiële groeiscenario’s van datacenters in Amsterdam.

Het Amsterdamse Bronnenboek is in 2019 gepubliceerd. De publicatie bevat slechts een momentopname van de huidige inzichten over beschikbare warmte en koude voor gebiedsontwikkeling. Ondanks dat deze publicatie door onder andere Waternet, Dutch Data Center Association (DDA) Vattenfall en Westpoort Warmte (WPW) is gevalideerd, kan zij onjuistheden of gedateerde informatie bevatten. Er kunnen geen rechten worden ontleend aan deze publicatie. Voor nadere informatie kunt u contact opnemen met: energietransitie@Amsterdam.nl

UITGANGSPUNTEN WARMTE HT-warmtenet

aanvoer >90˚C retour 70˚C >> Voor industrie, oude woningen en in hoofdtransportleidingen

Vraag: Direct inzetbaar in hele gebouwde omgeving zonder aanvullende isolatie, geschikt voor industriële toepassing. Aanbod: Bij voorkeur voeden met bronnen van 120-60 ˚C. ‘Oppiepen’ (warmer maken) van bronnen (10-40 ˚C) met een warmtepomp is mogelijk maar kost verhoudingsgewijs veel elektriciteit. Aangezien HT bronnen vaak moeilijk te verduurzamen zijn (AEC, STEG) is het raadzaam de vraag naar HT warmte zoveel mogelijk te beperken tot daar waar het echt noodzakelijk is.

MT-warmtenet

aanvoer 70˚C retour 40˚C >> Direct inzetbaar voor verwarming en tapwater

Vraag: Direct inzetbaar in gebouwde omgeving met bouwjaar >1990 (energielabel A-D) voor ruimteverwarming en tapwater. Voor oudere gebouwen is isolatie nodig, tot bij voorkeur label B/C. Aanbod: Bij voorkeur voeden met bronnen van 120-60˚C. Bronnen van 10-40˚C kunnen opgepiept worden naar 70˚C met behulp van een warmtepomp. MT warmte is toepasbaar in gebouwen van ieder bouwjaar.

LT-warmtenet

aanvoer 40˚C retour 20˚C >> Direct inzetbaar voor verwarming, opwaarderen tapwater

Vraag: Voor nieuwbouw en zeer goed geïsoleerde woningen direct inzetbaar voor verwarming. Voor tapwater moet het water elektrisch opgewaardeerd worden (>55˚C) in verband met het gevaar voor legionellabesmetting. Deze temperaturen zijn ook geschikt voor bestaande bouw van na 1990 mits goed geïsoleerd (label A). Daarnaast is LT warmte bruikbaar in utiliteitsgebouwen zoals kantoren en scholen. Aanbod: Het meest efficiënt is om het net te voeden met LT-bronnen (zoals datacenters), die dichtbij de warmtevraag liggen (in verband met distributieverliezen). Warmte uit aquathermie of WKO’s kan worden opgewaardeerd voor toepassing in een LT warmtenet.

ZLT-warmtenet (en bronnet) aanvoer < 20˚C >> Inzetbaar voor koeling, opwaarderen verwarming en tapwater Vraag: Nieuwbouwwoningen, kantoren en bedrijven hebben een (aanzienlijke) koelvraag. In ZLT-netwerken, zoals bronnetten, worden WKO’s en ZLT-bronnen (zoals oppervlaktewater, afvalwater) ingezet. Voor verwarming en tapwater moet worden opgewaardeerd. Aanbod: Amsterdam is rijk aan lokale bodem- en oppervlaktewaterbronnen. De warmte uit deze bronnen wordt met warmtepompen opgewaardeerd tot 40-50 ˚C zodat de warmte geschikt is voor ruimteverwarming. De warmtepompen kunnen in individuele huizen geplaatst worden of collectief in de wijk.

WARMTEAANBOD - samenhang Dit figuur is een schematische weergave van de relatie tussen de temperatuur van de bron, de hoeveelheid elektriciteit die moet worden toegevoegd voor gebruik in een woning/gebouw, de schaal van de bron en het systeem dat bij de bron ontwikkeld kan/moet worden.

Temperatuur

Laag

Schaal van systeem

Hoog

Groot

Voorbeeld AEC: de afvalenergiecentrale is een hoge temperatuurbron. Deze produceert op grote schaal (rest)warmte uit het afvalverbrandingsproces. Deze bron levert 70-40°C warmte aan de aangesloten woningen en bedrijven. Er is minimale toevoeging van elektriciteit nodig (alleen voor de pompen en regelinstallaties etc).

AEC/STEG

Voorbeeld datacenter: een datacenter produceert (rest)warmte van +/30°C. Er zijn verschillende typen datacenters in Amsterdam, per datacenter produceren ze minder restwarmte dan de industriële warmtebronnen zoals de AEC. De warmte uit datacenters moet op wijk- of gebouwniveau elektrisch worden opgewaardeerd om het tapwater (en soms ook voor ruimteverwarming) op de juiste temperatuur te krijgen. Dit vraagt extra elektrische energie.

Datacenter

Voorbeeld TEO - aquathermie: lokale warmtebronnen zoals oppervlaktewater bieden warmte van 8-20°C (seizoensafhankelijk). De hoeveelheid energie die uit oppervlaktewater kan worden gehaald voor het gebruik in een warmtenet is aanzienlijk kleiner dan bij de industriële bronnen. Maar oppervlaktewater is op heel veel plekken in Amsterdam beschikbaar. Deze warmte moet wel voor het gebruik van zowel ruimteverwarming als tapwater elektrisch worden opgewaardeerd. Ook kan deze bron in koudevraag voorzien

TEO - Aquathermie Hoog Laag

Voorbeelden

Elektriciteit die moet worden toegevoegd

Klein

WARMTEVRAAG - samenhang PROGRAMMA

WARMTE

Aandeel wonen

Laag

Hoog

Tapwatervraag

Laag

Groot

IJburg - woonwijk Middentemperatuur: Stadswarmte

Minervahaven - werkgebied

Hoog

Hoog Laag

Aandeel utiliteit

Klein

Koelingsvraag

Zeer lage temperatuur: WKOâ&#x20AC;&#x2122;s / bronnetten

Ruimteverwarming 7

Conclusies Amsterdamse Bronnenboek

Warmte (TJ)

Er is genoeg warmte, de infrastructuur ontbreekt.. Bronnen: Bestaand

WKO potentieel

60000

Potentieel

In beide groeiscenarioâ&#x20AC;&#x2122;s van de gebiedsontwikkeling zijn er voldoende warmtebronnen om de bestaande en nieuwe stad (zowel wonen als niet-wonen) te verwarmen. In een hoog groeiscenario met een lage ontwikkeling (beschikbaarheid) van warmtebronnen ontstaat er mogelijk een tekort aan warmtebronnen.

MT TEO potentieel (15.000 TJ)

50000

PVT (2.300 TJ)

40000

Om Amsterdam in 2040 aardgasvrij te maken, moeten er meer dan drie keer zo veel aansluitingen per jaar worden gemaakt (van +/- 7.000 naar 25.000 WEQ, energievergelijkingseenheid voor 1 woning). Vooral in de bestaande stad betekent dit dat het tempo omhoog moet om de ambitie te realiseren. Zie bladzijde 10.

WKO bestaand (880 TJ) Retour (150 TJ)

Datacenter groei (7.880 TJ)

Datacenter (535 TJ) BIOMASSA (3.100 TJ)

30000 Groei wonen hoog (3.888 TJ) Groei wonen laag (1.152 TJ)

20000

Orgaworld (75 TJ)

Op dit moment ontbreekt in grote delen van de stad infrastructuur voor een collectieve warmtevoorziening.

ULTRA DIEPE GEOTHERMIE (5.800 TJ)

Op korte termijn is er voldoende HT- en MT-warmte beschikbaar (STEG / AEC). Voor de toekomst zijn deze bronnen ontoereikend. Hiervoor moeten nieuwe duurzame, betaalbare en toekomstbestendige warmtebronnen (zoals geothermie) worden ontwikkeld en aangesloten.

2004-2020 (1.629 TJ) 1946-2004

GEOTHERMIE (11.500 TJ)

(4.979 TJ)

WKO potentieel

< 1946

(5.324 TJ)

10000 Groei NW hoog (458 TJ) Groei NW laag (191 TJ)

AEC (5.800 TJ)

TEO (2.300 TJ)

STEG (5.600 TJ)

Datacenter groei (1.580 TJ) BIOMASSA (800 TJ) GEOTHERMIE (1.400 TJ) AEC (1.100 TJ) STEG (940 TJ)

Warmteaanbod scenario hoog

Warmteaanbod scenario laag

Kantoren (4.218 TJ)

Winkels / bedrijven (2.035 TJ)

Voorzieningen (2.118 TJ)

Conclusie:

Warmtevraag wonen en niet-wonen

WKO bestaand (760 TJ) Retour (30 TJ) PVT (460 TJ)

Datacenter (107 TJ)

De gebiedsontwikkeling is (door de hoge isolatiegraad van de gebouwen) het vliegwiel om nieuwe bronnen zoals datacenters en aquathermie te ontsluiten en andere netwerken als LT- en ZLT- netwerken en bronnetten te ontwikkelen.

Orgaworld (75 TJ) 9

Groei van de Amsterdamse warmtevraag: het aansluittempo van woningen moet omhoog * De warmteprognose is exclusief de impact van de isolatieopgave. De verwachting is dat de totale warmtevraag dankzij isolatiemaatregelen gaat dalen, ondanks de groei van de nieuwbouw

30.000

25.000.. Huidige totale warmtevraag 20.000

Energievraag % 11.932 TJ 100% 1.152 TJ +10% 3.888 TJ +33%

Warmtevraag (TJ)

Woningen (aantal) % Bestaand 431.250 100% Groei laag 100.000 +23% Groei hoog 225.000 +52%

Niet-wonen (m2) % Bestaand 18.830.000 100% Groei laag 941.600 +5% Groei hoog 2.260.000 +12%

Energievraag % 8371 TJ 100% 191 TJ +2% 458 TJ +4%

Warmteaanbod hoog (60.000 TJ)

Warmtevraag 2040 hoog Warmtevraag 2040 laag

Noodzakelijk aansluittempo 25.000 WEQ per jaar (indien alles met warmtenetten verwarmd)

15.000

Warmteaanbod laag (12.800 TJ)

Verhoogd aansluittempo 10.000 WEQ per jaar Huidig aansluittempo 7.500 WEQ per jaar

10.000

5.000 Huidige gebruik stadswarmte 0

WEQ = woning equivalent = 35 GJ per jaar

2020

2025

2030

2035

2040

GRIJS: In het grijs is de totale warmtevraag en toename daarvan zichtbaar. Deze groeit van 20 PJ naar 25 PJ. ROOD: Afhankelijk van de ontwikkeling van de warmtebronnen is er in 2040 12,8 PJ warmte beschikbaar of 60 PJ warmte. Een bronnenstrategie is nodig om keuzes te maken in het type warmte dat Amsterdam inzet voor haar opgave. BLAUW: Momenteel worden er jaarlijks 6.000-7.500 WEQ-woningen op het stadswarmtenet aangesloten. Dit kan worden verhoogd naar 10.000 WEQ-aansluitingen per jaar. Echter, er zijn jaarlijks 25.400 WEQ-aansluitingen (op een collectief warmtesysteem) nodig om in 2040 alle Amsterdamse gebouwen aardgasvrij te maken. 10

Warmtebronnen in relatie tot gebiedsontwikkelingsprojecten

Een integraal warmtesysteem Op de kaart staan de verschillende warmtebronnen van Amsterdam. Bij iedere bron staat een korte toelichting. Lijnen maken inzichtelijk hoe warmtebronnen verbonden worden met een warmtenet.

bouwstenen

energie

gebouwen Maakt gebruik van aardgas.

Maakt in hoge of lage mate gebruik van elektriciteit.

Woningen (goed geïsoleerd): De mate van isolatie is bepalend voor het type warmtebron dat toegepast kan worden. Voor goed geïsoleerde woningen (gebouwd >2004) zijn alle type warmtebronnen geschikt mits de technische installaties hierop toegerust zijn.

Levert (naast warmte) ook elektriciteit aan de aangesloten gebouwen of het elekticiteitsnetwerk.

Woningen (slecht geïsoleerd): Slecht geïsoleerde woningen kunnen vaak alleen op hogeen middentemperatuur systemen worden aangesloten omdat radiatoren anders niet voldoende warmte kunnen afgeven.

Heeft geen voorziening voor koude.

Kantoren: Kantoren hebben een warmtevraag én een aanzienlijke koelingsvraag (15-40%). Hierdoor ligt het voor de hand om (nieuwe) kantoren aan te sluiten op lage temperatuursystemen zoals aquathermie en WKO omdat die koeling leveren.

koeling

Bedrijven (incl. winkels): Winkels en bedrijven hebben een warmteen koudevraag (15-30%). Zij hebben minder tapwater nodig dan woningen en het is raadzaam om maatwerk te leveren door naar de specifieke vraag van de gebruiker te kijken.

temperatuur primair hoofdtransportnetwerk

secundair transportnetwerk

distributienetwerk 200ºC stoomnet 120ºC hoofdtransport netwerk 90ºC hoog temperatuurnetwerk 70ºC midden temperatuurnetwerk 40ºC laag temperatuurnetwerk 18ºC zeer laagtemperatuur netwerk - bronnet warm zeer laagtemperatuur netwerk - bronnet koud 8ºC regeneratie- of backup-netwerk.

Een integraal warmtesysteem - bouwstenen toelichting per onderdeel

bouwstenen bronnen

1 centrale opwekking

installaties Thermische energie uit oppervlaktewater (TEO): Bij TEO, ook wel aquathermie genoemd, wordt in de zomer het oppervlaktewater (+/- 18°C) gebruikt voor de levering van warmte en in de winter voor koude (+/- 8°C). Er moet wel (elektrisch) worden ‘bij gepiept’ om in de woning de juiste temperatuur te krijgen. Een TEO wordt dan ook bijna altijd met een WKO gecombineerd. TEO kan ook worden gebruikt voor het in balans brengen van WKO’s. Thermische energie uit drinkwater (TED): Bij TED wordt de drinkwaterleiding benut om warmte (+/- 18°C) of koude (+/8°C) te leveren. TED kan ook worden gebruikt voor het in balans brengen van WKO’s. Thermische energie uit afvalwater (TEA): Bij TEA, ook wel riothermie, wordt de warmte (10-20°C) uit het afvalwater, de douche, wasmachine, afwasmachine en gootsteen teruggewonnen. Deze warmte kan ook bij de rioolwaterzuivering (RWZI) worden gewonnen. TEA kan ook worden gebruikt voor het in balans brengen van WKO’s. Warmte- en koudeopslag (WKO): WKO is een techniek waarmee warmte (+/- 15°C) en koude (+/8°C) wordt opgeslagen in de bodem. In de winter koud water voor gebruik in de zomer; in de zomer warm water voor gebruik in de winter. Elektrische warmtepompen brengen het water tot de gewenste temperatuur. Met deze techniek zijn besparingen van 95% op koeling en 40-50% op verwarming mogelijk.

Datacenter restwarmte: datacenters produceren restwarmte tussen de 25°C en 35°C. Dit is een bijproduct van het koelen van de servers die continu draaien. Nu wordt de restwarmte vaak in de lucht uitgestoten. Maar de warmte kan ook geleverd worden aan lokale warmtenetwerken of aan het stadswarmtenetwerk. Met een industriële warmtepomp wordt de temperatuur opgevoerd naar 70-90°C. De restwarmte van datacenters kan ook worden gebruikt voor het in balans brengen van WKO’s.

Warmtepomp: Een warmtepomp verwarmt of koelt (elektrisch) lucht of water. Hoe groter het verschil tussen de gevraagde temperatuur en geleverde temperatuur, hoe meer (elektrische) energie er toegevoegd moet worden. Warmtepompen zijn inzetbaar voor een woning, een gebouw of een wijk. Warmteoverdrachtstation (WOS): Een WOS is een warmtewisselaar waar warmte van een bepaalde vloeistof (of iets anders) overgebracht wordt op een andere vloeistof (of iets anders). Bijvoorbeeld: water van 120°C uit het hoofdtransportnet wordt via de WOS teruggebracht naar 70°C en overgebracht op het distributienetwerk van woningen. Een grote WOS bedient meerdere wijken. Een kleine WOS, een regelkamer, levert warmte aan 200-300 woningen.

Hulpwarmtecentrales (HWC): Hulpwarmtecentrales, de zogenaamde ‘piekketels’, zijn aardgasgestookte installaties die een piek in de vraag opvangen of als back-up dienen voor andere warmtebronnen. Het aantal draaiuren ( vollasturen) is met gemiddeld 5-15% van de totale warmteproductie beperkt tot de extreem koude dagen. Er zijn grootschalige en kleinschalige HWC’s. Warmteopslag: In de zomer kan warmte opgeslagen worden in grote onder- of bovengrondse ‘thermosflessen’. Met deze seizoensopslag kan de piekvraag worden verkleind.

Warmtekrachtkoppeling (WKK): Een WKK levert gelijktijdig warmte en kracht (elektriciteit). De kracht komt van een brandstofcel, verbrandingsmotor of gasturbine en wordt gebruikt voor het aandrijven van een elektriciteitsgenerator. WKK’s zijn geschikt voor het produceren van hoge temperaturen warmte (>90°C) en leveren warm water, stoom en hete lucht. Zie ook 2E.

De energievoorziening van Amsterdam is centraal georganiseerd. Vanuit een beperkt aantal bronnen wordt alle hoge en midden temperatuur warmte aan het stadswarmtenetwerk geleverd. In de toekomst kunnen centrale warmtebronnen en biomassa ingezet worden. De verwachting is echter dat de energie vooral van decentrale bronnen als datacenters en oppervlaktewater komt.

De Stoom-en-Gas-centrales (STEG) in Diemen en de Hemweg kunnen zowel elektriciteit als warmte produceren. In Diemen staan de Diemer 33 (1995) en Diemer 34 (2012) die gecombineerd 700 MW-e en 440 MW-th produceren. Deze STEG leveren warmte aan Almere en Amsterdam en hebben een opslag reservoir van 22.000 m3. De Hemweg 9 (2013) heeft een vermogen van 435 MW-e en kan vanaf 2020 260 MW-th warmte leveren. Het Afval Energiebedrijf Amsterdam (AEB) produceert elektriciteit, warmte en stroom uit huishoudelijk en bedrijfsafval. De zes verbrandingslijnen (1993 en 2007) van het Afval Energiebedrijf (AEB) hebben een maximale capaciteit van 155 MW-e of 150 MW-th. Uitbreiding naar 200 MW-th is mogelijk met behulp van warmtewisselaars.

2 hoog/midden temperatuur Amsterdam heeft twee warmtenetten die ongeveer 60.000 woningen van warmte voorzien. Het west-netwerk wordt door bronnen in de haven gevoed (AEB) en het oost-netwerk door de Diemercentrale. Het stadswarmtenetwerk levert hoge temperatuur warmte van 90°C aan slecht geïsoleerde woningen en midden temperatuur warmte van 70°C aan modernere en beter geïsoleerde woningen.

Amsterdam heeft veel oude en historische gebouwen. Deze woningen zijn veelal voor 1946 gebouwd en door de beperkte isolatie alleen te verwarmen met 90°C warmte.

Hulpwarmtecentrales, ook wel piekketels genoemd, zijn aardgasgestookte installaties die de piekvraag opvangen of als back-up dienen voor andere warmtebronnen. Het aantal draaiuren (vollasturen) is met gemiddeld 5-15% van de totale warmteproductie beperkt tot de extreem koude dagen. Omdat de inzet van piekketels duurder is dan het gebruik van restwarmte uit basislastbronnen (zoals de AEC en STEG) worden deze alleen ingezet als de basislastbronnen onvoldoende warmte kunnen leveren. De bestaande gasketels draaien op aardgas maar kunnen omgebouwd worden naar ketels die op andere duurzamere brandstoffen zoals waterstof, biogas en bio-olie opereren. De temperatuur die de bron levert is flexibel. Van 120°C voor het primaire distributienet tot lagere temperaturen voor wijknetwerken.

Biomassa wordt door vergassing of verbranding biobrandstof. Biomassa verbranden is niet per definitie duurzaam. Dit is afhankelijk van de herkomst van de biomassa en de gehanteerde rekenregels ten aanzien van de uitstoot van fijnstof en CO2.

In de ondergrond zit warmte en geothermie maakt hiervan gebruik. Geothermie op meer dan twee kilometer diepte levert warmte van 60 tot 80°C. Diepe geothermie gaat meer dan vier kilometer de grond in en levert warmte van meer dan 120°C. Een geothermiebron heeft een levensduur van 15-30 jaar. Wat geothermie kan betekenen voor Amsterdam weten we (nog) niet omdat de bodem van Amsterdam nog niet voldoende in kaart is gebracht.

Nieuwbouw woningen en - bedrijven kunnen op het stadswarmtenetwerk (70-40°C) worden aangesloten. In de zogenaamde ‘concessiegebieden’ zijn hierover dwingende afspraken gemaakt tussen de gemeente, energiepartijen en vastgoedbezitters/ontwikkelaars. De Amsterdamse gemeenteraad heeft haar voorkeur uitgesproken voor het aansluiten van nieuwbouwwoningen op lage temperatuur warmte.

In Amsterdam staan veel datacenters. Allen produceren restwarmte (25°C-35°C) die nu de buitenlucht wordt ingeblazen. De restwarmte van datacenters kan benut worden op het stadswarmtenetwerk (70-90°C). Een lokale bron krijgt hiermee een stedelijk bereik. De restwarmte moet wel met een (elektrische) warmtepomp in temperatuur worden verhoogd. Industriële warmtepompen zijn dan het meest efficiënt.

Amsterdam heeft decentrale netwerken die met een WKK worden aangedreven. De WKK’s leveren warmte aan de woningen die op het lokale netwerk zijn aangesloten. De productie van warmte en elektriciteit als basislast, is veelal duurder uit WKK’s dan uit grote centrale bronnen. Daardoor worden momenteel veel lokale WKK installaties vervangen door een aansluiting op het stadswarmte- en het elektriciteitsnetwerk. Wel kan een WKK een rol spelen als piekvoorziening.

Er zijn nog onbekende bronnen, technieken en installaties die mogelijk in de toekomst een rol spelen in de warmtetransitie, bijvoorbeeld synthetische gassen als waterstof.

3 lage temperatuur 3A

In dit lage temperatuurnetwerk wordt warmte van een datacenter door een centrale warmtepomp (elektrisch) verwarmd tot 65-70°C. De centrale warmtepomp bedient een wijk en heeft daarmee mee een schaalvoordeel. Alleen het tapwater (+/- 40% van de warmtevraag) hoeft verwarmd te worden tot 70°C en ruimteverwarming tot 40°C. Het stadswarmtenetwerk kan in deze situatie als piekvoorziening dienen.

In dit lage temperatuurnetwerk wordt op gebouwniveau restwarmte uit een datacenter door een warmtepomp (elektrisch) verwarmd. Tot 55°C voor tapwater en tot 40°C voor ruimteverwarming. De lokale warmtepompen zijn minder efficiënt dan centrale warmtepompen maar voorzien beter in de lokale warmtevraag en er is geen warmteverlies door transport.

In de ondiepe ondergrond heerst een constante temperatuur van 10°C. Elke 1.000 meter neemt de temperatuur met 30°C toe. Deze duurzame bron kan op termijn aanvullend zijn op, of vervangend zijn voor datacenter (rest)warmte.

4 zeer lage temperatuur 4A

Deze woningen worden voorzien van warmte (+/- 18°C) uit het bronnet via een centrale warmtepomp. Zowel het tapwater als ruimteverwarming wordt centraal tot 55°C verwarmd. Zo wordt er een LT netwerk gecreëerd dat wordt gevoed door ZLT bronnen.

Deze woningen hebben een warmtepomp op gebouw- of zelfs woningniveau. Vanuit de WKO bronnen worden koude (+/- 8°C) en warmte (+/- 18°C) naar het gebouw of de woning gestuurd. Hier is een vier-pijps leidingennetwerk nodig om zowel de warmte als koude aan- en af te voeren.

Het is ook mogelijk om slechter geïsoleerde woningen aan te sluiten op zeer lage temperatuurbronnen. Dan is veel aanvullende energie nodig om warmte te leveren voor tapwater en ruimteverwarming. Hybride systemen kunnen uitkomst bieden. Door bijvoorbeeld een gasgestookte ketel en warmtebron te combineren (zoals een warmtepomp, WKO of aquathermie). Ongeveer 70-80% van de warmte wordt door de warmtebron geleverd en 20-30% door de gasketel.

Bij een bronnet wordt er op gebouwniveau gebruik gemaakt van een (collectief) warmtepompsysteem. De warmte wordt opgeslagen in WKO systemen en is afkomstig uit verschillende zeer lage temperatuur bronnen als oppervlaktewater, rioolwater of collectieve gesloten bronnen. Het koude of warme water wordt in de woning gebruikt voor onttrekking van koeling of warmte met behulp van een warmtepompsysteem.

5 autonoom 5A

Een bodemlus is een gesloten systeem dat vaak op kleinere schaal (enkele woningen) wordt toegepast. In een geboorde put laat men een vloeistof (glycol) door U-vormige pijpen vloeien. De vloeistof neemt de warmte van de diepe grondlagen op en wordt weer naar boven gepompt. Een warmtepomp verhoogt de temperatuur voor tapwater en ruimteverwarming.

Een WKO kan op kleine schaal (woning of gebouw) worden ingezet. Een WKO bron heeft veel ruimte nodig in de ondergrond en overschrijdt al snel de grenzen van de kavel. Als meerdere partijen een WKO willen, dan kan er interferentie tussen WKO’s ontstaan. Met het aanwijzen van een interferentiegebied of vaststellen van een bodemenergieplan kan de ondergrond worden geordend.

Houtpelletkachels verstoken geperste biomassa. Deze techniek kan eenvoudig in een woning of gebouw worden toegepast maar heeft nadelen voor het milieu (CO2 uitstoot) en de volksgezondheid.

Een luchtwater warmtepomp is een omgekeerde airconditioningsunit. Buitenlucht wordt verwarmd of gekoeld tot de gewenste temperatuur. Deze individuele warmtepompen hebben als nadeel dat ze veel stroom verbruiken en geluid produceren. Voor grootschalige toepassing zijn ze dan ook niet heel geschikt.

De Amsterdamse warmtevraag

WARMTEVRAAG - per woning Globale jaarlijkse warmtevraag per woning

Precentage totale warmtevraag (%)

*verschilt per woningtype 100 90 80

Verwarming

De warmtevraag in een woning bestaat uit tapwater (warm water voor de douche en keuken) en ruimteverwarming (via afgiftesystemen zoals vloerverwarming of radiatoren). Door de uitstekende isolatie van nieuwbouwwoningen en de warmere zomers ontstaat er in toenemende mate een vraag naar koeling.

Koeling

60 50 40 30 20

Tapwater

10 jan

Functie

feb

mrt

apr

mei

jun

jul

aug

sep

okt

Benodigde temperatuur

Ruimteverwarming > 40 - 90 °C Tapwater > 55 - 65 °C Koeling < 18 °C

nov

dec

Benodigde voorziening

(afhankelijk van isolatie) > HT(90°), MT(70°) of LT(40°) warmtenet of lokaal opwaarderen (legionella preventie) > HT(90°) of MT(70°) warmtenet of lokaal opwaarderen (in nieuwbouwwoningen) > ZLT warmtenet, bronnet, lokale ZLT bronnen of lokaal produceren

WARMTEVRAAG - ontwikkeling Bij het inschatten van de warmtevraag hebben we te maken met verschillende variabelen: het aansluittempo, het tempo van de nieuwbouw en de energievraag van de aan te sluiten woningen. Er zijn twee scenario’s doorgerekend om gevoel te krijgen bij de bandbreedte van de toekomstige vraag:

Aansluittempo bestaande stad

Scenario HOOG In het hoge scenario wordt de maximale bandbreedte weergegeven. Het aansluittempo van woningen (op warmtenetten) in de bestaande stad is hoog (op basis van praktijkcijfers), de hoeveelheid (warmte)energie gevraagd per woning is hoog en Amsterdam groeit tot 2040 met 225.000 woningen en bijna 2.3 miljoen m2 kantoren, bedrijven en voorzieningen.

Hoog

Groot

Hoog

25.400 per jaar

60 kWh/m²/jaar

225.000 in 2040 2,3 mln m²

6.000 per jaar

40 kWh/m²/jaar

100.000 in 2040 1 mln. m²

Klein

Laag

Warmtevraag Groei van de stad nieuwbouwwoning gebiedsontwikkeling Grote vraag Scenario hoog

Scenario LAAG In het lage scenario wordt de minimale bandbreedte weergegeven. Het aansluittempo van woningen (op warmtenetten) in de bestaande stad is lager , de hoeveelheid (warmte)energie (op basis van BENG) gevraagd per woning is lager en Amsterdam groeit tot 2040 met ‘slechts’ 100.000 nieuwbouwwoningen en bijna 1 miljoen m2 kantoren, bedrijven en voorzieningen. Aansluittempo bestaande stad: in 2040 moet Amsterdam aardgasvrij zijn. Hier is 20 PJ (warmte)energie voor nodig. Vooralsnog zijn in Amsterdam de warmtenetten een belangrijk alternatief voor het gas. Dit betekent dat we jaarlijks 25.400 WEQ op warmtenetten moeten aansluiten. Momenteel worden er 6.000-7.500 woningen per jaar aangesloten. Energievraag van de woning: Vanaf 2020 is er nieuwe wetgeving (bouwbesluit: BENG) waarin voorgeschreven staat hoeveel energie een woning mag gebruiken. De normen die worden gesteld in de BENG 2015 zijn streng en vormen de ondergrens (40 kWh/m2/jaar). Praktijkcijfers van woningen die conform BENG zijn ontwikkeld, laten soms hogere gebruikscijfers zien (60 kWh/m2/jaar). Deze vormen de bovengrens. Voor de bestaande stad worden gegevens gehanteerd van het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL). Groei van de stad: In het programma Ruimte voor de Stad wordt de groei van Amsterdam tot 2040 geprognosticeerd. Het aantal woningen varieert van 100.000-225.000 en het aantal m2 kantoren, bedrijven en voorzieningen tussen de 1.0 - 2.3 miljoen. 16

Laag

Kleine vraag Scenario laag

Warmtevraag Amsterdam (van 2018 naar 2040)

20,3 PJ

25 PJ

Warmtevraag (TJ)

*exclusief besparing uit isolatieopgave, exclusief industriĂŤle warmtebehoefte

30000

Groei hoog

25000

(3888 TJ)

Groei laag (1152 TJ)

20000

Totale toename warmtevraag Amsterdam (tot 2040)

Bestaand Wonen

2004-2020

(11.932 TJ)

(1.629 TJ)

1946-2004

15000

1-4 PJ

(4.979 TJ)

< 1946

10000

(5.324 TJ)

Groei laag (191 TJ)

Toename energievraag nieuwbouw wonen (tot 2040)

Groei hoog (458 TJ)

Bestaand Niet-wonen (8.371 TJ)

Kantoren (4.218 TJ)

5000 Winkels / bedrijven (2.035 TJ)

0,2-0,5 PJ

Voorzieningen

(2.118 TJ)

Bestaand (20.300 TJ)

Groei laag (21.650 TJ)

Groei hoog (24.650 TJ)

Toename energievraag nieuwbouw niet-wonen (tot 2040) 17

WARMTEVRAAG - wonen Verbruik volgens PBL

BESTAANDE STAD Historische woongebouwen <1946

kWh/m2

Totaal Ruimteverwarming Koeling Tapwater

112.3 kWh 94.7 kWh .. kWh 17.6 kWh

= 404 MJ = 100 % = 341 MJ = 84 % = 0 MJ = .. % = 63 MJ = 16 %

Totaal Ruimteverwarming Koeling Tapwater

96.8 kWh 79.3 kWh .. kWh 17.5 kWh

= 349 MJ = 100 % = 286 MJ = 82 % = 0 MJ = .. % = 63 MJ = 18 %

Totaal Ruimteverwarming *Koeling 90- <20°C Tapwater

99.1 kWh 69.6 kWh 13.9 kWh 15.6 kWh

= 27.3 MJ = 251 MJ = 50 MJ = 56 MJ

Ongeïsoleerd, enkelglas en geen spouwmuur Geschikt voor:

MJ/m2

90-70°C

In Amsterdam (2018) Woningen

Energieverbruik

191.400 Units**

1.479 GWh

13.171.900 m2

5.324 TJ

Geisoleerde woongebouwen 1946-1991 Spouwmuur en enkel-/dubbelglas 1992-2004 Geïsoleerd, spouwmuur en dubbelglas Geschikt voor:

90-40°C

187.900 Units

1.383 GWh

14.278.000 m2

4.979 TJ

51.900 Units

453 GWh

4.567.600 m2

1.629 TJ

Goed geisoleerde woongebouwen 2004-2020 Goed geïsoleerd, spouwmuur en dubbelglas Geschikt voor:

= 100 % = 70 % = 14 % = 16 %

Energievraag - BESTAANDE STAD TOTAAL:

431.250 Units = 32.017.500 m2

3.315 GWh = 11.932 TJ * Door CE Delft gehanteerd bij woningen met energielabel B of hoger ** Woningen met onbekend bouwjaar in deze categorie toegevoegd *** 1 kWh = 0.0036 GJ

WARMTEVRAAG - wonen GEBIEDSONTWIKKELING Nieuwbouw woongebouwen >2020

(80 m2 BVO = 65 m2 GBO = 1 woning) Totaal Goed geÃ¯soleerd, spouwmuur Ruimteverwarming en dubbelglas Tapwater Geschikt voor: Koeling

LAAG - O.b.v. BENG**

HOOG - Praktijkcijfers***

kWh/m2 40 kWh 17 kWh 15 kWh 8 kWh

kWh/m2 60 kWh 25 kWh 25 kWh 10 kWh

MJ/m2 = 144 MJ = 61 MJ = 54 MJ = 29 MJ

= = = =

% 100 % 42.5 % 37.5 % 20.0 %

= = = =

MJ/m2 216 MJ 90 MJ 90 MJ 36 MJ

= = = =

% 100 % 41.7 % 41.7 % 16.6 %

Groeiscenario LAAG: 100.000 woningen Groeiscenario HOOG: 225.000 woningen

Energievraag - GEBIEDSONTWIKKELING Woningbouwscenario LAAG

100.000 Units

Warmtevraag LAAG

40 kWh per m2/jaar

Woningbouwscenario HOOG

225.000 Units

60 kWh per m2/jaar

Warmtevraag HOOG

320 GWh

1080 GWh

>> 3888 TJ

1152 TJ

* 1 kWh = 0.0036 GJ ** Cijfers gehanteerd door Greenvis in Amstelkwartieren *** Cijfers gehanteerd door Overmorgen in Havenstad 19

WARMTEVRAAG - niet-wonen BESTAANDE STAD* Verbruik per m2

Voorzieningen

Gebiedsontwikkeling Totaal in Amsterdam Verbruik per m2

m2 4.210.000 210.500 505.200

Totaal 139.7 kWh =503 MJ* = 100 % Ruimteverwarming 108.9 kWh =392 MJ* = 78 % Tapwater 5.6 kWh = 20 MJ* = 4 % Koeling 25.3 kWh = 91 MJ* = 18 %

58.1 kWh =209 MJ**= 100 % 42.8 kWh = 154 MJ**= 74 % 6.7 kWh = 24 MJ**= 11 % 8.6 kWh = 31 MJ**= 15 %

Bestaand

2118 TJ

Groei Laag

44 TJ

Groei Hoog

106 TJ

Units m2 Huidig: 28.000 7.400.000 Groei laag (5%): 370.000 Groei hoog (12%): 888.000

Totaal 76.4 kWh = 275 MJ* = 100 % Ruimteverwarming 65.6 kWh =236 MJ* = 86 % Tapwater 1.1 kWh = 4 MJ* = 1 % Koeling 9.7 kWh = 35 MJ* = 13 %

47.2 kWh = 170 MJ**= 100 % 31.1 kWh = 119 MJ**= 70 % 1.1 kWh = 4 MJ**= 2 % 13.1 kWh = 47 MJ**= 28 %

Bestaand

Units m2 Huidig: 9.880 7.223.000 361.100 Groei laag (5%): 866.800 Groei hoog (12%):

Totaal 162.2 kWh =584 MJ* = 100 % Ruimteverwarming 136.9 kWh =493 MJ* = 84 % Tapwater 1.1 kWh = 4 MJ* = 1 % Koeling 24.2 kWh = 87 MJ* = 15 %

64.4 kWh =232 MJ** = 100 % 40.3 kWh =145 MJ** = 62 % 1.1 kWh = 4 MJ** = 2 % 23.1 kWh = 83 MJ** = 36 %

Bestaand

Units Huidig: 2.330 Groei laag (5%): Groei hoog (12%): Winkels en bedrijven

2035 TJ

Groei Laag

63 TJ

Groei Hoog

151 TJ

Kantoren

Energievraag - TOTAAL - niet-wonen

18.833.000 m2 >>

2325 GWh >>

8371 TJ

Groei LAAG

941.600 m2 >>

53 GWh >>

191 TJ

Groei HOOG

2.260.000 m2 >>

127 GWh >>

458 TJ

Bestaande stad

4218 TJ

Groei Laag

84 TJ

Groei Hoog

201 TJ

* PBL cijfers o.b.v. landelijke gemiddelden ** Cijfers op basis van BENG *** 1 kWh = 0.0036 GJ 20

De Amsterdamse gebouwde omgeving per bouwperiode

BRONNEN MET HOGE/MIDDEN TEMPERATUURWARMTE WELKE BRONNEN HEEFT AMSTERDAM DIE HOGE EN MIDDEN TEMPERATUURWARMTE KUNNEN LEVEREN? EN WAT IS HET TOEKOMSTIGE POTENTIEEL?

In woning Oude aansluitingen (aanvoer-retour): 90-70˚C Nieuwe aansluitingen (aanvoer-retour): 70-40˚C

Temperatuur in leiding

In transportnet 130˚ 120˚ 110˚ 100˚ 90˚ 80˚ 70˚ 60˚ 50˚ 40˚ -20˚

Aanvoer temperatuur Retour temperatuur -10˚

0˚

10˚

20˚

30˚

Temperatuur buiten

Direct inzetbaar voor

Tapwater

Direct inzetbaar voor

Verwarming

Voor tapwater en verwarming is minimale inzet van elektriciteit nodig (alleen pompenergie): 22

Amsterdamse HT/MT warmtebronnen: - STEG - Stoom-en gascentrales (≈ 120˚) - AEC - Afvalenergiecentrale (≈ 120˚) - Vergisting biomassa (≈ 120˚) - Verbranding biomassa (≈ 120˚) - Geothermie (2- 4km diep: 60-120˚) - Diepe geothermie ( > 4 km diep: >120˚)

Bestaande bronnen die HT/MT-warmte leveren STEG-centrale (stoom- en gascentrale)

Ontwikkelbeeld (indicatief) Diemercentrale 33 en 34

De Diemercentrale bestaat uit twee STEG-warmte-krachtcentrales. De Diemen 33 (sinds 1995) heeft een elektrisch vermogen van 266 MW en een thermisch vermogen van 180 MW. De Diemen 34 (sinds 2012) heeft een maximaal elektrisch vermogen van 435 MW en een thermisch vermogen van 260 MW. Deze centrale levert warmte aan Almere. Daarnaast heeft de Diemercentrale een 22.000 m3 reservoir voor de opslag van warm water. De energiecentrale Hemweg bestaat uit twee elektriciteitscentrales. De nieuwe gasgestookte Hemweg 9 (sinds 2013) heeft een maximaal elektrisch vermogen van 435 MW. Deze centrale levert nog geen warmte maar kan vanaf 2020 260 MW warmte leveren. De kolengestookte Hemweg 8 (sinds 1994) levert geen warmte voor het stadswarmtenetwerk.

Vermogen: 180 + 260 MW Energie: 3.500 TJ****** Temperatuur: 120°C Inzet: Basisbelasting

Vermogen: 260 MW

*** WPW/NUON: De 500 MW van Diemen 34 en Hemweg 9 draaien op momenten met weinig zon en wind, z’n 3.000 uur per jaar

Energie: 1.200 TJ***

Laag: 940 TJ

Temperatuur: 120 graden Inzet: NOG NIET AANGESLOTEN

*** WPW/NUON: De 500 MW van Diemen 34 en Hemweg 9 worden alleen ingezet als piekvoorziening , ongeveer 500 uur per jaar

Vermogen: 180 MWe + 150 MWth

Diemen 34, Hemweg 9 ombouwen naar biogas/H2, maximaal operationeel In bedrijf op momenten met weinig zin of wind (3.000 vollasturen) Centrales dienen alleen als piekketels op koude dagen (500 vollasturen)

Energie

AEB - afvalenergiebedrijf Energie: 1.200 TJ (2018)** Temperatuur: 120-95°C Inzet: Basisbelasting

Tijd

Hoog: 5.800 TJ Theoretisch: 13.800 TJ **

Op basis van 480 MW en 8.000 vollasturen

Potentieel:

Op basis van 200 MW en 8.000 vollasturen

5.800 TJ **

** Nuon/WPW: op basis van een installatie van 200 MW met 8.000 vollasturen.

Laag: 1.100 TJ

** Nuon/WPW: Net als in Kopenhagen wordt de AEC een wintervoorziening, afval wordt het gehele seizoen opgeslagen voor piekmomenten (1.000 vollasturen).

Gemiddelde jaarlijkse groei warmtelevering: 100 TJ per jaar extra (jaarlijkse netwerk groei van 3000-4000 WEQ)

Vergisting Biomassa (Orgaworld)

Orgaworld

In de centrale van Orgaworld wordt voedsel-, keuken-, supermarkt afval en industrieel restwater sinds 2011 verwerkt. Naast de meststoffen die hieruit worden gewonnen wordt hier de 5.5 MWth en 5.5 MWe geproduceerd.

Vermogen: 4 MW

Het vergisten van biomassa vindt nu op kleine schaal plaats bij Orgaworld. Hier wordt organisch materiaal van bedrijven vergist. De potentie van vergisting is groter. Dit vraagt om de inzameling van mest, GFT, reststromen uit de akker- en bosbouw. Ook kan huishoudelijk organisch afval worden verbrand in de biomassacentrales.

Hoog: 5.600 TJ

Potentieel: 15.000 TJ ** Praktisch: 5.600 TJ ** Pieklast: 940 TJ **

AEC (Afvalenergiecentrale)

De warmte is restwarmte van het verbranden van afval en heeft een CO2-uitstoot van 13 kg per GJ. De CO2-uitstoot per GJ vanuit AEB wordt bepaald door de elektriciteitsderving. AEB kan door warmtelevering iets minder stroom leveren. De derving wordt ingevuld door de landelijke elektriciteitsmix. Het vergroenen van de landelijke stroomproductie leidt dus tot verlaging van de CO2-uitstoot van warmte vanuit AEB. Verder wordt er gewerkt aan het afvangen van de CO2 uit het afval verbrandingsproces.

Tijd

Hemwegcentrale 9

De STEG centrales stoten per GJ warmte 32 kg CO2 uit. De elektriciteit- en warmteproductie zal in 2050 nagenoeg CO2 vrij moeten zijn. De STEG-centrales zullen hun CO2 moeten gaan afvangen, de productie vergroenen (waterstof/biogas of iets dergelijks) of alleen als hulpwarmtecentrale als piekvoorziening warmte leveren.

Het Afval Energiebedrijf Amsterdam (AEB) heeft zes verbrandingslijnen voor afval. De vier lijnen uit 1993 hebben een ketelcapaciteit van 300 MW. De twee HRC-lijnen (hoogrendementcentrale) uit 2007 hebben een ketelrendement van 180 MW. De door de ketels geproduceerde stoom wordt omgezet in stroom en warmte. De maximale elektrische capaciteit is 155 MW. Voor de warmte-uitkoppeling is 150 MW aan warmtewisselaars beschikbaar. Deze wordt op korte termijn uitgebreid naar 200 MW. De zes verbrandingslijnen zijn tot 2030 volgeboekt om afval te verbranden vanuit Nederland en naburige landen. Het AEC werkt aan projecten voor stoomlevering in het havengebied.

Energie

Facts (huidig)

Energie

Achtergrond

Energie: 75 TJ*** Temperatuur: 120°C Inzet: Basisbelasting Potentieel: 200 TJ **

Totaal potentieel biogas Amsterdam (TJ/jaar)

Praktisch:

Huidige output van Orgaworld

75 TJ **

Tijd

Gelijk: 75 TJ** Capaciteit van de installatie blijft gelijk.

* ** *** **** ***** ****** *******

Bron: Routekaart Amsterdam (TU Delft) en Energieatlas Bron: Input van de Nuon en het AEC Bron: Interpretatie bron *, **, *****, ****** en ****** Bron: Jaarverslag 2016 AEC Bron: Roadmap Nuon en input WPW/Nuon Bron: Grand Design warmte MRA en TNO bronnenlijst Bron: Warmteatlas van het RVO

Installaties in het stadswarmtenetwerk Piekketels

HWC HvA**

Vermogen: 20 MW Energie: .. MJ Temperatuur: 120-70°C

Vermogen: 2.5 MW Energie: .. MJ Temperatuur: 120-70°C

HWC Diemen**

HWC OK**

Omdat de inzet van piekketels duurder is dan het gebruik van restwarmte uit basislastbronnen (zoals nu de AEC en STEG), worden deze enkel ingezet om de leveringszekerheid te borgen als de basislastbronnen onvoldoende warmte kunnen leveren. De bestaande gasketels draaien op aardgas maar kunnen omgebouwd worden naar een duurzamere brandstof zoals waterstof, biogas of bio-olie. De temperatuur die de bron levert is flexibel. Van 120°C voor het primaire distributienet tot lagere temperaturen voor wijknetwerken. De hulpwarmtecentrales stoten CO2 uit. Het westelijk warmtenet produceert 26 kg CO2 per GJ warmte, terwijl de bron (AEC) ongeveer 13 kg CO2 per GJ uitstoot.

Vermogen: 175 MW Energie: .. MJ

Vermogen: 10 MW Energie: .. MJ

Temperatuur: 120-70°C

HWC Arena**

HWC Borneo & Java**

Vermogen: 20 MW Energie: .. MJ

Vermogen: 14 MW Energie: .. MJ

Temperatuur: 120-70°C

Naarmate het stadswarmtenetwerk groeit zullen er meer piekinstallaties (of opwaardering van bestaande locaties) worden ontwikkeld. Er wordt gewerkt aan een koppeling tussen het oostelijk (Nuon) en westelijk (Westpoortwarmte WPW) stadswarmtenetwerk middels een HWC.

HWC Wenkenbach**

Booster ZuiderAmstel**

Hoog: .. TJ**

Vermogen: 10 MW Energie: .. MJ

Vermogen: 69 MW Energie: .. MJ

De piekketels draaien 15% van de tijd door een koude buitentemperatuur, hoge vraag en/of ter vervanging van basisbronnen.

Temperatuur: 120-70°C

WOS - Warmteoverdrachtstation

WOS Bullewijk**

Warmte van een warmtebron wordt via een ondergronds leidingnetwerk getransporteerd naar een warmteoverdrachtstation. Het overdrachtstation doseert de juiste hoeveelheid water, brengt het naar de gewenste temperatuur en transporteert het water via een netwerk naar de afnemer. Het ‘gebruikte water’ uit de retourleiding stroomt terug naar het overdrachtstation. Deze kan het water vervolgens opnieuw opwarmen.

Vermogen: 100 MW Energie: .. MJ Temperatuur: 120 graden

AEC

90 80 70 60 50 40 30 20 10 feb

mrt

apr

mei

jun

jul

aug

sep

okt

Tijd

WOS Gaasperplas**

nov

2040

Laag: .. TJ**

De piekketels draaien 5% van de tijd door een gunstige buitentemperatuur, lage vraag en/of door toegenomen capaciteit van basisbronnen.

Gebiedsontwikkeling en modernere stad op 70°C uit het stadswarmtenetwerk

Bron: AEC

Vermogen: 80 MW Energie: .. MJ Temperatuur: 120 graden

Oudbouw en historische stad op 90°C uit het stadswarmte netwerk

70-40 graden WOS

g a er

m te

90-70 graden

WOS

te k

tw ne

Temperatuur: 120 graden

Vermogen: 50 MW Energie: 3.600 m3 (ochtendpiek en kortstondige onderbrekingen)

ur tu

AEC bufferstation**

WOS

120-90 graden

dec

Energie

jan

o l ve ka

Diemen bufferstation**

ijk

Temperatuur: 120 graden

ing ien orz p) kvo cku pie (ba

Vermogen: 200 MW Energie: 22.000 m3 = +/- 70.000 WEQ

Omdat warmteproductie en de afname van warmte niet altijd op elkaar aansluiten, kan warmte worden opgeslagen. Zowel bij de Diemercentrale als bij het AEC zijn er warmtebuffers ontwikkeld. Grote hoeveelheden water van +/- 120°C worden in grote thermosflessen onder druk opgeslagen. Deze buffers kunnen ingezet worden om pieken in warmtevraag op te vangen of extra capaciteit bij verminderde productie te bieden. Dit verhoogt de flexibiliteit en effectiviteit van warmtebronnen en vermindert de CO2-uitstoot. Zo kan de 22.000 m3 grote warmtebuffer van de Diemercentrale ruim 70.000 woningen 8-16 uur lang van warmte voorzien. Bij de in ontwikkeling zijnde hulpwarmtecentrale in Schinkel wordt een buffer van 3.600 m3 ontwikkeld. Ook op wijk-, gebouw- of woningniveau zijn er mogelijkheden voor de opslag van warmte.

STEG

100

Warmteopslag / buffers

Precentage totale warmtevraag (%)

HWC BP**

Amsterdam heeft twee grootschalige WOS-installaties, beide staan in Zuidoost en voeden het stadswarmtenetwerk. Daarnaast zijn er bijna 200 kleinschalige Warmteoverdrachtsstations. Deze worden ook wel regelkamers genoemd. Deze regelkamers voorzien 200-300 woningen van de juiste hoeveelheid warmte op de juiste temperatuur.

Warmtemix in 2018

Hulpwarmtecentrales (HWC)

Het huidige Amsterdamse HT en MT-warmtenet (2017)

rijgen bij de bandbreedte van de toekomstige vraag

Bron: Vattenfall GIS database 25

Toekomstige bronnen met HT/MT-warmte (diepe) Geothermie

(diepe) Geothermie

Geothermie haalt warmte uit de ondergrond. Per 100 meter wordt de ondergrond 3°C warmer. Diepe geothermie is meer dan 2 km diep en levert hoge temperatuur warmte van >60-80°C. Een bron gaat ongeveer 15-30 jaar mee. In Den Haag is een geothermiebron midden in de stad gerealiseerd, die warmte levert aan omliggende buurten. Voor de berekening van de energieopbrengsten van diepe geothermie zijn bestaande geothermiebronnen als referentie gebruikt (Green Well: nemokennislink.nl)

Vermogen: 10-20 MW Energie: 288-576 TJ****** Temperatuur: 60-80°C COP: 20 Potentieel: onbekend

Vermogen: 10-20 MW Energie: 288-576 TJ****** Temperatuur: 80-120°C COP: 20

Geothermie is een majeure, schone en toekomstbestendige bron. Er is aanvullend onderzoek naar de diepe ondergrond nodig om de beschikbaarheid beter te duiden.

*** Interpretatie: 20 doubletten in Amsterdam van 20 MW

Potentieel: onbekend

*** Interpretatie: 5 doubletten in Amsterdam van 10 MW

Bodem geschikt: 5.800 TJ

*** Interpretatie: 5 doubletten in Amsterdam van 40 MW

Biomassacentrale AEC (2020) Vermogen-th: 25 MW

Biomassa (13 kg/GJ CO2) wordt gezien als een transitiebron die fossiele brandstoffen (deels) kan vervangen tot er volledig schone alternatieven op grote schaal worden toegepast. Daarnaast is de hoeveelheid biomassa schaars, De Amsterdamse installaties openen in 2022.

Temperatuur: 120°C Inzet: HEAT ONLY

x 2.000-4.000 m2

Bodem minder geschikt: 0 TJ

Technisch winbare warmte met rendementsverliezen

Energie uit biomassa wordt opgewekt door verbranding. Vaak moet de biomassa eerst vergast of vergist worden tot een biobrandstof voor de verbranding. Biomassa bestaat uit allerlei organische materialen. Biomassa is verantwoordelijk voor ruim 60% van de duurzame energie geproduceerd in Nederland. Niet alle biomassa is duurzaam geproduceerd, duurzame biomassa is schaars. In Nederland zal er in 1 2050 hooguit 200 PJ aan biomassa worden verzameld. De Amsterdamse installaties zijn voor 12 jaar vanuit de Stimuleringsregelingen duurzame energie (SDE) gesubsidieerd.

0-5 x

Ultra diepe geothermie

Tijd

Theoretisch potentieel diepe ondergrond Amsterdam

Verbranden biomassa

x 2.000-4.000 m2

Bodem minder geschikt: 1.400 TJ

Energie

(ultra) Diepe geothermie

Geothermie haalt warmte uit de ondergrond. Per 100 meter wordt de ondergrond 3°C warmer. Ultra diepe geothermie levert uit meer dan 4 kilometer diepte warmte van >120°C. Het kan tevens elektriciteit opwekken door met stoom generatoren aan te drijven. Een bron gaat ongeveer 15-30 jaar mee. Voor de berekening van de energieopbrengsten van (ultra) diepe geothermie zijn bestaande geothermiebronnen als referentie gebruikt (Green Well: nemokennislink.nl)

(diepe) Geothermie

Bodem geschikt: 11.500 TJ

Theoretisch potentieel diepe ondergrond Amsterdam

Ultra diepe geothermie (UDG)

5-20 x

Tijd

Technisch winbare warmte met rendementsverliezen

Geothermie is een majeure, schone en toekomstbestendige bron. Er is aanvullend onderzoek naar de diepe ondergrond nodig om de beschikbaarheid beter te duiden.

Ontwikkelbeeld (indicatief) Energie

Facts

*** Interpretatie: 0 doubletten in Amsterdam

Energie

Achtergrond

Vermogen-e: 8 MW Energie-th: 720 TJ** Temperatuur: 120°C

Biomassa Diemercentrale Vermogen-th: 120 MW Energie-th: 2.625 TJ**

Biomassa centrale

Tijd

Hoog: 3.100 TJ

*** Extrapolatie: Biomassa is tesamen met geothermie een basislastvoorziening en draait op 6.000 vollasturen die door de SDE gesubsidieerd zijn.

Laag: 800 TJ ***** Extrapolatie: Biomassa is een pieklastvoorziening met 1.500 vollasturen per jaar.

Potentieel: 4.200 TJ ** Praktisch: 3.100 TJ ** Piek: 800 TJ **

Op basis van 8.000 vollasturen per jaar Op basis van 6.000 vollasturen per jaar (SDE subsidie) Op basis van 1.500 pieklasturen per jaar

bron: Planbureau voor de Leefomgeving * ** *** **** ***** ******

Bron: Routekaart (TU Delft) en Energieatlas Bron: Input van Vattenfall en het AEB Bron: Interpretatie bron * en ** Bron: Extrapolatie o.b.v. TNO gegevens Bron: Extrapolatie van PBL biomassa gegevens Bron: Green Well: 10 MW, bron: kennislink

Mogelijk toekomstig aanbod van HT/MT-warmte 40000

35000

35000 30000

Vraag hoog

30000

Warmteaanbod totaal (TJ)

25000

BIOMASSA (3.100 TJ)

DIEPE GEOTHERMIE (5.800 TJ)

10000 5000 0 Tijd

Hoog

2020

2025

2030

2035

2040

Aanbod HT laag

4.700 TJ

4.605 TJ

4.510 TJ

4.415 TJ

4.320 TJ

Aanbod HT hoog

4.700 TJ

11.490 TJ

18.290 TJ

25.080 TJ

31.880 TJ

Laag

20000

Wat is hier voor nodig:

PotentiÃ«le bronnen

GEOTHERMIE (11.500 TJ)

Bestaande bronnen

Om voldoende HT warmte beschikbaar te hebben, moeten er keuzes gemaakt worden hoe bronnen worden ingezet en welke bronnen nodig zijn.

15000

De AEC en de STEG kunnen een grote rol spelen in de voorziening van HT warmte. Deze bronnen zijn niet CO2- of aardgasvrij.

Orga (75 TJ)

10000 AEC (5.800 TJ)

5000 STEG (5.600 TJ)

15000

Warmtevraag

25000

Vraag laag

20000

BIOMASSA (800 TJ) GEOTHERMIE (1.400 TJ) AEC (1.100 TJ) STEG (940 TJ)

Warmteaanbod scenario hoog

Geothermie is potentieel een belangrijke duurzame HT warmtebron. Het is nog onbekend of de Amsterdamse ondergrond geschikt is voor geothermie. Orga (75 TJ)

Warmteaanbod scenario laag 27

CONCLUSIE BRONNEN MET HT/MT-WARMTE

Totale warmtevraag: Het aanbod van bronnen wordt groter en diverser in de toekomst. Naast de huidige HT bronnen zullen lokale LT en ZLT bronnen een grotere bijdrage leveren aan de totale warmtevraag van Amsterdam.

Het stadswarmtenetwerk: Er is momenteel meer aanbod van HT warmte dan er wordt gevraagd. De uitbreiding van het stadswarmtenetwerk is van belang voor het behalen van de doelen van een aardgasvrije stad. De warmtetransitie is in belangrijke mate een ontwikkelingsopgave van het netwerk.

Bronnenstrategie: Bronnen zijn niet statisch maar dynamisch. Zo kan een AEC veel/weinig afval verbranden en warmte, elektra en stoom produceren. Een bronnenstrategie is nodig waarin wordt aangegeven welke bronnen voor Amsterdam belangrijk zijn en welke rol deze hebben in de warmtevoorziening.

Warmte op de juiste plek: Om warmte te kunnen krijgen op de plek waar het nodig is, is naast de bron ook het netwerk van belang. Oe betaalbaarheid, duurzaamheid, openheid en toekomstbestendigheid van het warmtesysteem spelen een rol. Door politieke keuzes te maken, kan richting worden gegeven aan de warmtetransitie.

Groene bronnen: Fossiele bronnen worden uitgefaseerd om de doelen van het Klimaatakkoord te behalen. De wijze waarop deze vergroening plaatsvindt, is nog onduidelijk. Dat betekent dat in de warmtetransitie een divers palet aan bronnen, fossiel en groen, naast elkaar zullen bestaan.

CONCLUSIE: Nieuwbouw 1. Door de hoge isolatiegraad van nieuwbouwwoningen zijn er diverse warmtesystemen toepasbaar. De gebiedsontwikkeling kan als vliegwiel voor de ontsluiting van nieuwe bronnen dienen, zoals datacenters en aquathermie. Hier zijn nieuwe warmtenetwerken voor nodig. 2. De nieuwbouw heeft geen hoge/middentemperatuur (90-70째C) warmte nodig, maar kan met lage (40째C) of zeer lage (<20째C) temperatuurwarmte worden gevoed door passende bronnen. Dit kan zolang er een passende oplossing voor tapwater is (zoals lokaal opwaarderen). 3. Een warmtesysteem heeft een significante impact op onder andere de elektriciteitsvraag en het gebruik van ruimte in een gebied. Een afweging tussen verschillende systeemopties vindt plaats volgens het Amsterdamse afwegingskader; open, betaalbaar, duurzaam en toekomstbestendig.

CONCLUSIE: Bestaande stad 1. Het isoleren van de gebouwde omgeving is belangrijk om het energieverbruik terug te dringen (minimaal energielabel B). 2. Uitwisselbaarheid: Een MT netwerk van 70-40째C maakt het mogelijk andere bronnen (zoals datacenters) in te koppelen, een groot deel van de bestaande woningvoorraad aan te sluiten (met enige vorm van isolatie) en direct warmte voor het tapwater te leveren. 3. Warmte op de juiste plek - het versneld uitrollen van het HT/MT-netwerk is nodig om de ambitie Amsterdam aardgasvrij in 2040 te realiseren. De Transitie Visie Warmte (2020) brengt in beeld wanneer en op welke plek HT/MT warmte-infrastructuur ontwikkeld moet worden. 29

Inspiratie: mogelijke strategie voor een snellere uitrol van het hoge temperatuur stadswarmtenetwerk

Sleutelprojecten: Dit zijn gebiedsontwikkelingsprojecten die een rol spelen in de ontwikkeling van het hoge temperatuur stadswarmtenetwerk. De nieuwbouwwoningen hoeven niet aangesloten te worden op de stadsverwarming. maar er moet wel een leiding worden gelegd of ruimte worden gereserveerd. Op deze strategische plekken wordt een verbinding naar achterliggende wijken voorzien die in de toekomst aangesloten moeten/kunnen worden op het stadswarmtenetwerk. Werk-met-werk maken: Op veel verschillende plekken in de stad wordt gewerkt aan de opwaardering van de openbare ruimte. Straten krijgen een nieuwe inrichting zonder dat er rekening gehouden wordt met toekomstige (warmte) energie-infrastructuur. Als er nu in de planvorming geen rekening wordt gehouden met warmteleidingen, moet dat in de toekomst tegen meerkosten worden gedaan. De Oranje Loper is een voorbeeld van een opwaarderingsproject waarbij wel direct rekening gehouden wordt met toekomstige (warmte) energie-infrastructuur. Innovatie: De Amsterdamse kademuren krijgen een grote onderhoudsbeurt. Deze opgave biedt een kans voor verduurzaming van de binnenstad. Het reserveren van ruimte voor buizen en leidingen voor elektriciteit, warmte en/of andere energiedragers, is essentieel. Warmtecorridors: Een warmtecorridor is een leiding die een nieuw stuk stad ontsluit voor warmte uit het stadswarmtenetwerk. De rode lijnen geven mogelijke warmtecorridors weer.

Inspiratie: mogelijke strategie, het Amsterdamse hoofdwarmtenetwerk *ligging leidingen indicatief

Hoofdnetwarmte: Het hoge temperatuur stadswarmtenetwerk groeit momenteel. Dit gebeurt stapje voor stapje: telkens wordt gekeken of de kosten van nieuwe leidingen en installaties opwegen tegen de opbrengst van de nieuwe aansluiting. Om Amsterdam in 2040 aardgasvrij te hebben, is een versnelling van dit proces noodzakelijk.

BRONNEN MET LAGE TEMPERATUURWARMTE In woning aanvoer: retour:

Amsterdamse bronnen met LT-warmte 40°C 20°C

Elektrisch boosten voor

Tapwater

Direct inzetbaar voor

Verwarming

Voor tapwater en verwarming is inzet van elektriciteit nodig:

- Datacenters (≈ 20-35˚C) - Retourleiding (van HT/MT- netwerk ≈ 70-40˚C) - PVT (≈ 40-50˚C)

Bestaande bronnen met LT-warmte: Datacenters

Typologieën datacenters Een datacenter is een gebouw waarin servers data verwerken. Hier is een aanzienlijke hoeveelheid elektriciteit voor nodig. De servers en koelmachines produceren restwarmte die kan worden benut in warmtenetten. De oppervlakte aan serverruimte wordt ook wel ‘white space’ genoemd. Single-tenant: Eén eigenaar (gebouw en/of servers), 53% van de datacenters in de Metropoolregio Amsterdam zijn single tenant datacenters. Multi-tenant: Meerdere gebruikers, hoge interconnectiviteit, 47% van de datacenters in Metropoolregio Amsterdam zijn multi-tenant datacenters. Hyperscale datacenters: Wereldwijd opererende internetbedrijven, lage grondkosten, voldoende goedkope elektriciteit, nabij overzeese internetkabels. Deze liggen buiten de metropoolregio. Energieverbruik en PUE Datacenters verbruiken ongeveer 3,6% van de wereldwijde elektriciteit. In Nederland alleen al 1.247 MW (2016). De Power Usage Effectiveness (PUE) is een meting die het totale energieverbruik afzet tegen de energie die wordt gebruikt voor de IT-middelen. Hiermee wordt de efficiëntie van een datacenter geduid. De modernste datacenters in Amsterdam zijn ontwikkeld met een PUE van 1,2 (1,0 voor de servers, 0,2 voor de koeling). In Beijing en de VS zijn datacenters met een PUE hoger dan 1,5 niet meer welkom. De groei van de datacenters in Amsterdam wordt gereguleerd. Vestigingsbeleid datacenters In de afgelopen jaren groeide het aantal datacenters in de regio Amsterdam fors. Vanuit het nationaal economisch perspectief worden datacenters van groot belang geacht. Het doel is om de bereikte positie in de regio vast te houden en te versterken, zoals ook vastgesteld in de Nationale Datacenter Strategie (2019). Het faciliteren van de groeibehoefte van datacenters in de regio Amsterdam is een flinke uitdaging, mede in relatie tot de overige opgaven van de stad en de energietransitie. Hierom heeft de gemeente Amsterdam in juli 2019 een voorbereidingsbesluit genomen. Op dit moment wordt gemeentelijk vestigingsbeleid opgesteld en wordt een regionale datacenterstrategie opgesteld. De keuzes hierin bepalen de omvang van de potentie voor het benutten van de restwarmte. De in deze studie genoemde LT-restwarmte uit datacenters is dus indicatief. Het potentieel aan restwarmte vanuit datacenters zou beduidend lager kunnen uitkomen. Warmte De output temperatuur van een datacenter ligt tussen de 25 en 35 graden. Deze warmte wordt nu afgegeven aan de buitenlucht. Uit gegevens van de Dutch Data Center Association (DDA) blijkt dat bijna alle datacenters technisch geschikt zijn om hun warmte te leveren aan een warmtenet. Er is een aanname dat 90% van de datacenters klaar is voor warmtelevering. Er zijn al diverse datacenters die op kleine schaal warmte leveren, zoals op het Sciencepark in Oost-Watergraafsmeer. In de gebiedsontwikkeling lopen er initiatieven om restwarmte van datacenters in te zetten voor de gebouwde omgeving. Vragen om uit te zoeken Er is nog geen duidelijk beeld van de wijze waarop het gebruik van datacenterrestwarmte moet worden georganiseerd. De datacentersector ziet energieleverantie niet als haar core business. Wie investeert in het netwerk, de aansluitingen en eventuele boosters? Welke partijen nemen een rol in de exploitatie en beheer?

Stekkenbergweg

1 Luttenbergweg

2 Luttenbergweg

3 Schepenbergweg

4 Kuiperbergweg

5 Lemelerbergweg

6 Kollenbergweg

7 Keienbergweg

8 Stekkenbergweg

Level3 Amsterdam

Amstel(5)

FLAP-steden De belangrijkste datacentermarkten in Europa zijn de FLAP-steden (Frankfurt, Londen, Amsterdam en Parijs ). Op dit moment is het cluster van datacenters in de regio Amsterdam de grootste van Europa. Dit komt door de goede connectiviteit, ligging ten opzichte van concentraties van inwoners in noordwest Europa en het stabiele investeringsklimaat. Afgelopen decennium is er een jaarlijkse groei van 18% geweest en naar verwachting zet deze groei door.

Zuidoost (9)

Achtergrond datacenters Vermogen: 2.5 MW* Restwarmte: 8 TJ** White Space: 502 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Equinix AM1 Vermogen: 1-10 MW*** Restwarmte: 42 TJ** White Space: 2.700 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Duivendrechtse kade

10 Paul van Vlissingenstraat

Equinix AM2

Paul van Vlissingenstraat

Vermogen: 1-10 MW*** Restwarmte: 58 TJ** White Space: 3.700 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Equinix AM5

Van der Madeweg

Vermogen: 1-10 MW*** Restwarmte: 94 TJ** White Space: 6.000 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Equinix AM7

H.J.E. Wenckebachweg

Vermogen: 1-5 MW*** Restwarmte: 53 TJ** White Space: 3.400 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Equinix AM11

Joan Muyskenweg

Vermogen: 5-10 MW*** Restwarmte: 131 TJ** White Space: 8.320 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Equinix AM6 Vermogen: 5-10 MW*** Restwarmte: 94 TJ** White Space: 6.000 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Digital Realty Trust NL Vermogen: 1-10 MW*** Restwarmte: 111 TJ** White Space: 7.063 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

euNetworks Vermogen: 1,5 MW* Restwarmte: 12 TJ** White Space: 758 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Colt Vermogen: 1-5 MW*** Restwarmte: 20 TJ** White Space: 1.263 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Digital Realty Trust Vermogen: 1-10 MW*** Restwarmte: 63 TJ** White Space: 4.000 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Verizon Vermogen: 1-5 MW* Restwarmte: 20 TJ** White Space: 2.500 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Verizon Vermogen: 0-5 MW* Restwarmte: 20 TJ** White Space: 2.500 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Datacenter.com Vermogen: 10-20 MW* Restwarmte: 78 TJ** White Space: 5.000 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Century links Vermogen: 5-10 MW* Restwarmte: 65 TJ** White Space: 4.169 m2*** Temperatuur: +/- 30°C*** * ** ***

Vermogen: 1-10 MW*** Restwarmte: 173 TJ** White Space: 11.000 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Digital Realty Trust NL

Vermogen: 1-10 MW*** Restwarmte: 82 TJ** White Space: 5.225 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Interxion Science Park

Vermogen: 1-5 MW*** Restwarmte: 28 TJ** White Space: 1.800 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Nikhef

Vermogen: 1-5 MW* Restwarmte: 20 TJ** White Space: 1.263 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Kabelweg

23 Gyroscoopweg

24 Gyroscoopweg

25 Naritaweg

26 Gyroscoopweg

Zuid (3)

27 Luchtvaartstraat

20 Johan Huizingalaan

Colt Telecom Vermogen: 1-5 MW*** Restwarmte: 11 TJ** White Space: 742 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Ontwikkelbeeld (indicatief)

Vermogen: 1-5 MW* Restwarmte: 42 TJ** White Space: 2.700 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Equinix AM8

Vermogen: 20+ MW*** Restwarmte: 631 TJ** White Space: 40.000 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Vermogen: .. MW Restwarmte: .. TJ White Space: .. m2 Temperatuur: +/- 30°C

Tijd

Vermogen: 0,85 MW* Restwarmte: 53 TJ** White Space: 3.400 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Hoog: 535 TJ

Digital Realty Trust / Gyrocenter

Laag: 107 TJ

Vermogen: 1-5 MW* Restwarmte: 48 TJ** White Space: 3.065 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

**** 20% van alle datacenters nabij ontwikkelgebieden stellen restwarmte beschikbaar. 80% van de datacenters doet dat niet vanuit technische, juridische of andere beweegredenen.

Digital Realty Trust / ATOS Vermogen: 1-5 MW* Restwarmte: 34 TJ** White Space: 2.200 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

**** 100% van alle datacenters nabij ontwikkelgebieden stellen restwarmte beschikbaar voor de gebiedsontwikkelingsprojecten.

Potentieel: 1.720 TJ ** Praktisch: 620 TJ **** Haalbaar: 535 TJ ******

Vermogen: 1-5 MW* Restwarmte: 11 TJ** White Space: 750 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Warmteprofiel (indicatief) Energie

Warmte vraag uit de stad

Interxion AMS-1 / AMS-4 Vermogen: 1-5 MW* Restwarmte: 8 TJ** White Space: 510 m2*** Temperatuur: +/- 30°C***

Warmte aanbod uit datacenter Jaar Jan

Datacenters veranderen met grote regelmaat van eigenaar en naam. Het kan zijn dat de namen van de hier weergegeven datacenters niet meer actueel zijn.

Feb

Apr

Mei

Jun

Jul

Aug

Sept

Okt

Nov

Dec

Datacenters produceren restwarmte als bijproduct van het koelen van de servers. Deze servers draaien vrij constant. Echter is de noodzaak voor het koelen van de servers op een koude winterdag lager dan op een warme zomerdag. In de winter wordt dus minder restwarmte geproduceerd dan in de zomer. De stad heeft juist een lagere warmtebehoefte in de zomer dan in de winter. Om de restwarmte van datacenters volledig te benutten is een vorm van warmteopslag en/of warmtebuffering nodig.

* ** *** **** *****

Alle huidige datacenters leveren maximaal restwarmte 90% leveringsgeschikt x 80% vollasturen x 50% vulgraad Alleen datacenters nabij ontwikkelgebieden: Schinkel, Haven-Stad, Amstelstad

Interxion AMS-2

Global Switch

XS4ALL - KPN

Gyroscoopweg

The Datacenter Group Amsterdam

Energie

Equinix AM3 - AM4

Westpoort (6)

Science Park (4)

Bestaande bronnen met LT-warmte: Datacenters

Bron: Grand Design warmte MRA en TNO bronnenlijst Bron: CE Delft: (4,38 MWh/m2/jr), gevalideerd vanuit het MJA3 energie convenant Bron: DDA gegevens, kaart of website van betreffende datacenterbedrijven Bron: Eigen interpretatie: op basis van leveringsgeschiktheid Bron: Eigen interpretatie: op basis van ligging ten opzichte van ontwikkelgebieden

Bestaande datacenters in Amsterdam nabij gebiedsontwikkeling

*Datacenters veranderen met grote regelmaat van eigenaar en naam. Het kan zijn dat de namen van de hier weergegeven datacenters niet meer actueel zijn.

Toekomstige bronnen met LT-warmte: Datacenters Onderbouwing scenario’s groei datacenters

100 MW

Op 31 mei 2018 bracht Stratix in opdracht van de Metropool Regio Amsterdam (MRA) en Amsterdam Economic Board het volgende rapport: ‘Toekomstbeelden datacentra in de Metropoolregio Amsterdam’ uit. Centraal in dit onderzoek stond de vraagstelling ‘Hoe ontwikkelt zich de komende jaren de behoefte aan datacentra en daarmee gepaard gaande vierkante meters en energiebehoefte in de Metropoolregio Amsterdam?’. De tijdshorizon is 2018 tot 2030. In dit rapport worden vier scenario’s gepresenteerd: 1. Amsterdam Datah(e)aven met een voorziene groei van 2 GW in de MRA; 2. Vastlopen op het elektriciteitstekort met een voorziene groei van 200 MW in de MRA en 500 MW daarbuiten; 3. Overaanbod met een voorziene groei van 1 GW in de MRA. 4. #Delete facebook met een voorziene groei van 200 MW in de MRA;

Laag (2030)** Een jaarlijkse groei van + 5.5%* white space

30 MW

t.o.v. 2018 70 MW

In alle scenario’s groeit het aantal datacenters en opgesteld vermogen in Amsterdam. Daarmee groeit ook de hoeveelheid restwarmte. Dat biedt goede kansen om de restwarmte van datacenters te benutten in gebiedsontwikkeling.

200 MW

Groei opgesteld vermogen

100.000 m2

Groei white space

1.577 TJ

Groei restwarmte

500 MW

Hoog (2030)***

Energie

Een jaarlijkse groei van + 15.4%* white space t.o.v. 2018

150 MW

Tijd

Hoog: 7.884 TJ

350 MW

1.000 MW

Groei opgesteld vermogen

500.000 m2

Groei white space

7.884 TJ

Groei restwarmte

*** Amsterdam zet maximaal in op restwarmte uit nieuwe datacenters: 1 GW aan nieuwe datacenters in Amsterdam wordt volledig ingezet in warmtenetwerken.

Laag: 1.577 TJ ** Ruimtegebrek en beperkte beschikbaarheid van elektriciteit beperken de groei van datacenters in Amsterdam tot 200 MW. Deze datacenters worden volledig ingezet in warmtenetten.

* ** ***

Voetnoot: 100% = 109.000 m2 white space (2018) Bron: Stratix scenario 2: lage groei datacenters: 200 MW in Amsterdam Bron: Stratix scenario 3: Hoge groei datacenters: 2 GW (waarvan 50% in Amsterdam)

Bestaande en mogelijk toekomstige datacenters in Amsterdam nabij gebiedsontwikkeling

Overige huidige en toekomstige bronnen met LT-warmte Achtergrond

Ontwikkelbeeld (indicatief)

Facts

PVT (Fotovoltaïsch-thermische zonnepanelen)

De dakruimte is schaars. Daarnaast concureert PVT met PV. Het eigendom van het Amsterdamse daklandschap is versnipperd. Om potentieel van PVT ten volle te benutten, zal een gerichte campagne ingezet moeten worden om voldoende capaciteit te plaatsen.

PVT paneel Vermogen: 255 Watt Energie: 540 MJ Prestatiecoëfficiënt: 3.5 - 5.0 1 Temperatuur: 40-50°C

Praktisch: 4.600 TJ *****

Panelen per jaar

Tijd

1: Dit kan worden geboost tot 70°C

Potentieel: 8.900 TJ *****

32.000 - 85.000

Energie

Een PVT-systeem levert elektriciteit en warmte. Het is in feite een zonnepaneel bovenop een zonnecollector. Het zonnepaneel zorgt voor de elektriciteit en de zonnecollector zorgt voor de warmte. De panelen kunnen warmte van 40-50°C leveren. De warmte wordt in de bestaande bouw voornamelijk ingezet voor warm tapwater. In nieuwbouw kan PVT zowel in ruimteverwarming als in (met booster) tapwater voorzien. Amsterdam heeft 14.000.000 m2 geschikt dakoppervlak. Dat levert maximaal 8.500.000 panelen op, met een nog onbekend potentieel vermogen.

Hoog: 2.300 TJ

Alle daken van Amsterdam vol met PVT-panelen Praktische opbrengst van alle geschikte daken (14 miljoen m2 = 46% van totaal)

* Extrapolatie: 50% van het geschikte Amsterdamse dakoppervlak kan worden belegd met PVT-panelen die 3,5 GJ per woning leveren

Laag: 460 TJ

2.700 - 7.100 Woningen per jaar

* Extrapolatie: 10% van het geschikte Amsterdamse dakoppervlak kan worden belegd met PVT-panelen die 3,5 GJ per woning leveren

Voor het inzetten van de retourleiding voor het tapwater (>65°C i.v.m. legionella) is een booster nodig. Deze kan per woning of op grotere schaal worden georganiseerd. De grotere schaal heeft efficiëntievoordelen. De potentie van de retourleiding is afhankelijk van de netwerkconfiguratie en het aantal aangesloten woningen. Wanneer er meerdere woningen aan de retourleiding zijn gekoppeld, moet de laatste woning in de ‘rij’ nog voldoende warmte uit de leiding kunnen halen. Globaal zal het aantal woningen dat op de retourleiding aangesloten kan worden in de tientallen procenten van het aantal woningen op de aanvoerleiding liggen. LT bronnen, zoals datacenters, worden op de retourleiding aangesloten om de capaciteit te vergroten.**

Bijmengen: MT naar LT

Energie

Cascadering: retourwarmte (geen bron) De hoge temperatuur stadsverwarming heeft nog een temperatuur van rond de 40 graden wanneer deze van de gebruiker in de retourleiding wordt teruggepompt. Hiermee heeft deze retourleiding nog voldoende energie om goed geïsoleerde woningen te verwarmen. Dit principe heet cascaderen. De retourleiding wordt dus een aanvoerleiding voor MT warmte. Daarmee is de retourleiding feitelijk geen bron (zie p.46). Toch wordt deze meegenomen in het bronnenboek omdat bij cascadering het totale net beter wordt benut: meer woningen op dezelfde infrastructuur.

Tijd

Hoog: 150 TJ *** Amsterdam benut maximaal de retourleiding van het stadswarmtenetwerk en mengt warmte bij uit de HT leiding: 50% van de restwarmte uit de retourleiding uit de negen clusters wordt ingezet voor nieuwbouw: 18.600 woningen

Laag:

30 TJ

*** Amsterdam benut minimaal de retourleiding: 10% van de restwarmte uit de retourleiding uit de negen clusters wordt ingezet voor nieuwbouw: 3.700 woningen

Potentieel: Praktisch: Toekomst: bijmengen met LT bronnen zoals datacenters

1.090 TJ *** 630 TJ *** 150 TJ ***

20% van de energiewaarde uit de totale huidige HT output = huidige HT warmte in net 20% van de 90.000 WEQ (2018) aangesloten op het HT netwerk 50% van de energiewaarde van de 37.200 woningen aangesloten op woningen in de gebieden met hoge HT netwerkdichtheid

Aanvoer > 70°C

Retour +/- 40°C

* ** *** **** *****

Bron: Eigen interpretatie / aanname Bron: Greenvis raport: Temperatuur in warmtenetten Bron: Eigen interpretatie + Greenvis raport: Temperatuur in warmtenetten Bron: Bron: Grand Design warmte MRA Bron: Zonatlas

Inspiratie: De potentie van de retourleiding van het stadswarmtenet

Mogelijk toekomstig aanbod van LT-warmte 35000

Potentiele bronnen

35000

Bestaande bronnen

30000

Warmteaanbod totaal (TJ)

25000

30000

25000

Vraag laag

15000 10000 5000 0

Warmtevraag Hoog

Vraag hoog

20000

Tijd

Aanbod MT laag Aanbod MT hoog

Laag

20000

PVT (2.300 TJ)

Retour (150 TJ)

Datacenter groei (7.880 TJ)

PVT (460 TJ) Retour (30 TJ) Datacenter bestaand (107 TJ)

2030

2035

2040

0 TJ

600 TJ

1.200 TJ

1.800 TJ

2.400 TJ

0 TJ

2.700 TJ

5.400 TJ

8.200 TJ

10.900 TJ

Het uitkoppelen van datacenterrestwarmte in nieuwe warmtenetten en/of in het bestaande stadswarmtenetwerk.

5000

2025

Wat is hier voor nodig:

15000

10000

2020

Datacenter bestaand (535 TJ)

Warmteaanbod scenario hoog

Datacenter groei (1.580 TJ)

Warmteaanbod scenario laag

Sturing op het inrichten van het Amsterdamse dakoppervlak ten behoeve van PVT. Om het potentieel van PVT ten volle te benutten zal een gerichte campagne ingezet moeten worden om voldoende capaciteit te kunnen plaatsen. Datacenter restwarmte kan elektrisch worden opgewaardeerd naar een hoge temperatuur 90Ë&#x161;C of midden temperatuur 70Â°C voor gebruik in het stadswarmtenetwerk

CONCLUSIE BRONNEN MET LT-WARMTE 1.

Datacenterrestwarmte: De restwarmte uit datacenters kan worden gebruikt voor zowel de bestaande stad als voor de gebiedsontwikkeling. Bestaande datacenters in (nabijheid van) gebiedsontwikkeling en/of het bestaande stadswarmtenetwerk bieden kansen voor de inzet van datacenterrestwarmte als lokale bron.

Leveringszekerheid: Er kunnen niet altijd garanties voor langdurige levering van warmte worden gegeven door de snelle ontwikkelingen in deze sector en in de techniek. Ook het gemeentelijk beleid is in ontwikkeling, dit kan verandering brengen in hoe we naar de restwarmte uit datacenters kijken.

Warmte op daken: Warmtepanelen (PVT) op het dak kunnen helpen om lokaal warmte op te wekken. Om potentieel van PVT ten volle te benutten zal een gerichte campagne ingezet moeten worden om voldoende capaciteit te plaatsen.

BRONNEN MET ZEER LAGE TEMPERATUURWARMTE In woning aanvoer:

Relevante bronnen met ZLT warmte

<20°C

Elektrisch boosten voor

Tapwater

Elektrisch boosten voor

Verwarming

Voor tapwater en verwarming veel inzet van elektriciteit nodig: Elektriciteit voor

Koude levering

- Thermische energie uit oppervlaktewater (TEO ≈ 20˚C) - Thermische energie uit afvalwater (TEA ≈ 20˚C) - Thermische energie uit drinkwater (TED ≈ 20˚C) - Warmte- en koude opslag (WKO ≈ 15˚C)

Voorbeeld van de bouwstenen van een ZLT-warmtesysteem Een ZLT warmtenet wordt ook wel een ‘bronnet’ genoemd. Een bronnet levert grondwater van een zeer lage-temperatuur aan een woning. Het grondwater wordt door de woning als bron gebruikt om de woning te verwarmen. Met behulp van een in de woning aanwezige warmtepompinstallatie wordt warmte onttrokken. De warmte kan uit een WKO systeem afkomstig zijn maar ook uit andere ZLT-bronnen zoals oppervlaktewater, rivierwater, zeewater (TEO), rioolwater (TEA), drinkwater (TED) of gesloten bronnen. Bron: www.rechtspraak.nl ZLT met warmtepomp op wijkniveau centrale warmtepomp

opslag

ZLT met warmtepomp op woningniveau

e ze

4—

on br

WKO

e ag

rl WKO

tu ra

m te Hybride systeem: +/- 70% warmte en 30% gasketel

WKO

datacenter restwarmte (regeneratie)

TEA - thermische energie uit afvalwater (bron / regeneratie)

ka 4E TEO - thermische energie uit oppervlaktewater (bron / regeneratie)

ijk

TED - thermische energie uit drinkwater (bron / regeneratie)

st 43

Bestaande en potentiële bronnen met ZLT-warmte Oppervlaktewater ‘IJ’ Vermogen: ..MW Energie: > 500 TJ

Buiksloterham demostratieproject

Bron: Waternet en de themastudie nieuwe sanitatie Bron: Interpretatie themastudie nieuwe sanitatie + Koers 2025 Bron: Energieatlas, Amsterdam Zuidoost Bron: CE Delft studie, Nationaal potentieel van aquathermie Bron: Waternet

Laag: 2.300 TJ Alle nieuwbouwwoningen buiten de concessiegebieden benutten oppervlaktewater als bron = 180.000 woningen

Temperatuur: 7 - 25°C Woningbouw (<1,5 km): 52.000

Kostverlorenvaart

Potentieel: 15.000 TJ *****

Vermogen: ..MW

Praktisch:

2.300 TJ ****

Haalbaar:

1.460 TJ ****

Energie: < 100 TJ Temperatuur: 7 - 25°C Woningbouw (<1,5 km): 32.000

Woningen: 500 units Vermogen: .. MW

Theoretische warmtepotentie op basis van rapporten van onderzoeksbureaus (IF technology, Deltares) en Waternet. Voor de totale nieuwbouwopgave wordt warmte uit oppervlakte water onttrokken. Alle nieuwbouwwoningen buiten de concessiegebieden benutten oppervlaktewater als bron.

Tijd

Energie: 1 TJ*

Hoog: 170 TJ

Temperatuur: 10-20°C

** 50% van alle aangewezen projecten buiten de consessiegrenzen worden aangesloten op nieuwe sanitatiesystemen.

Potentieel: 2.000 TJ * alle Amsterdammers

Woningen: 8.500 woningen

Laag: 27 TJ

Vermogen: .. MW

* Buiksloterham en Strandeiland (fase 1+2) worden aangesloten op het TEA nieuwe sanitatiesysteem. Totaal 8.500 woningen.

Praktisch: 1.000 TJ * Het afvalwater uit de nieuwe sanitatie kansgebieden

Strandeiland

Energie: 13 TJ*

Sanquin Vermogen: ..MW

Het afvalwater van

Haalbaar:

340 TJ ** Alleen de nieuwe sanitatie kansgebieden buiten de concessiegebieden

Temperatuur: 18-22°C

Energie: .. TJ Temperatuur: .. °C Inzet: ..

Plantage de Sniep (Diemen) * ** *** **** *****

Oppervlaktewater gaat voor zowel de bestaande stad als de gebiedsontwikkelingsopgave een rol spelen

Vermogen: ..MW

Thermische energie uit afvalwater (TEA)

Thermische energie uit drinkwater (TED)

Hoog: 15.000 TJ

Amstel+Weespertrekvaart Energie: < 100 TJ

In Amsterdam wordt per jaar 60 miljoen m3 drinkwater geconsumeerd. De ene helft van het jaar is hier koude uit te winnen en de andere helft van het jaar warmte. Voor warmte is er een potentie van 0,5 PJ, voor koude 0,9 PJ.

Tijd

Temperatuur: 7 - 25°C Woningbouw (<1,5 km): 110.000

Volgens Waternet en de CE Delft studie voldoen alle Amsterdamse wijken aan de locatiecriteria om aangesloten te worden op TEO systemen. De grotere rivieren zoals het IJ hebben een onttrekkingscapaciteit van > 0,5 PJ. De grotere watergangen, zoals de trekvaarten, bieden energie tot 0,1 PJ. Deze watergangen zijn geschikt voor de aansluiting van grootschalige gebiedsontwikkeling. Het praktisch potentieel van oppervlaktewater wordt in de Energieatlas berekend op 0,39 PJ warmte en 0,25 PJ koude. Meer recentere studies zijn aanzienlijk positiever en gaan uit van de onttrekking van 40-60% (tot 15 PJ) van de totale warmtevraag en 100% van de koudevraag van de gebouwde omgeving uit oppervlaktewater.

Amsterdamse huishoudens voegen jaarlijks meer dan 2 PJ warmte toe aan afvalwater, via de douche, wasmachine, afwasmachine en gootsteen. Ongeveer de helft hiervan verdwijnt via de riolering in de ondergrond. Hiervan is 0,75 PJ terug te winnen. Dit kan via douchewarmtewisselaars in huis, warmtewisselaars in het riool, of warmtewisselaars bij de afvalwaterzuivering, samen ook wel riothermie genoemd. Met de teruggewonnen warmte uit afvalwater van drie huizen kan één nieuwbouwhuis weer volledig verwarmd worden. De warmteterugwinning wordt nog beter als warm en koud afvalwater gescheiden blijven. Bijvoorbeeld koud wc-water in het ene riool, en het warme water in een ander riool. Dit is een vorm van ‘Nieuwe Sanitatie’. Bijkomend voordeel is dat het wc-water geconcentreerd ingezameld wordt. wc-water kan eenvoudig direct vergist worden en benut voor de productie van biogas.

Energie

Ontwikkelbeeld (indicatief)

Energie

Thermische energie uit oppervlaktewater (TEO) Met een pomp wordt in de zomer warm oppervlaktewater door een warmtewisselaar geleid. Daar wordt de warmte overgedragen op grondwater uit de koude bron van een WKO. De opgenomen warmte wordt opgeslagen in de warme bron van de WKO. 's Winters wordt het warme grondwater weer opgepompt. Een warmtepomp draagt de warmte op de gewenste temperatuur over aan een verwarmingscircuit. We onderscheiden collectieve systemen met een centrale warmtepomp, en individuele systemen met een warmtepomp in huis.

Facts

Energie

Achtergrond

Vermogen: ..MW Energie: .. TJ Temperatuur: ..°C Inzet: ..

Tijd

Hoog: 50 TJ * 50% van de winbare warmte/koude wordt benut in Amsterdam

Laag: 10 TJ * 10% van de winbare warmte/koude uit drinkwater wordt benut in Amsterdam

Potentieel: 500 TJ * Theoretische warmte in Amsterdams drinkwater Praktisch: 250 TJ * Winbare warmte / koude in Amsterdams drinkwater Haalbaar:

0 TJ *** Geen praktische inzetbaarheid met huidige technologie

Kansen voor energie uit oppervlakte-, afval- en drinkwater in Amsterdam

Bestaande en potentiële bronnen met ZLT warmte: WKO Achtergrond

Ontwikkelbeeld (indicatief)

Strikt genomen is WKO geen bron maar een opslagmedium. Het woord ‘bron' wordt in deze context gebruikt als "well" of "source" (Engels) omdat het systeem uit één of meerdere koude en warme putten (tot de watervoerende bodemlaag) in de ondergrond bestaat. Een leidingstelsel verbindt de bronnen met elkaar. Zo kan het grondwater van de ene bron naar de andere worden gepompt. De warmtewisselaar haalt energie uit het langsstromende grondwater. Het gaat meestal om een diepte van ca. 200 meter.

Energie

WKO - bestaand

Tijd

Hoog: 760 TJ

In de winter voorziet een WKO-systeem een gebouw van warmte. Hiervoor wordt de warmte gebruikt die in de zomer in de ondergrond is opgeslagen. Hiervoor worden elektrische warmtepompen gebruikt. Het gekoelde water van de winter wordt opgeslagen in de koude bron en kan in de zomer worden ingezet ter verkoeling van het gebouw. In de praktijk zijn met deze techniek besparingen van 95% op koeling en 40-50% op verwarming mogelijk. Een WKO kan voor een enkele woning worden aangelegd, maar ook voor een compleet woonblok. Een groter formaat brengt schaalvoordelen met zich mee. Een WKO slaat warmte/koude op in de ondergrond en fungeert in zekere mate als een batterij voor energieopslag.

* De Amsterdamse open bodemsystemen leveren voor 640 TJ aan energie op 596 plekken in de stad. Daarnaast leveren 112 gesloten bodemsystemen aanvullend 120 TJ (indicatief ) aan energie.

Laag:

640 TJ

* De Amsterdamse open bodemsystemen leveren voor 640 TJ aan energie op 596 plekken in de stad. het is niet duidelijk hoeveel gebouwen hierop aangesloten zijn.

Het is in Nederland niet toegestaan om zonder vergunning grondwater op te pompen. De website: WKOtool.nl is te raadplegen bij vragen over een eventuele vergunningplicht. Wanneer er meerdere WKO-bronnen dicht bij elkaar in de ondergrond zitten, is interferentie mogelijk waarbij de bronnen elkaars temperatuur negatief kunnen beïnvloeden. In interferentiegebieden worden de locaties van de bronnen met elkaar afgestemd, zodat er geen of minimale interferentie tussen de warme en koude bronnen optreedt. Het realiseren van een thermische balans bij WKO-systemen is belangrijk. Als de warmteen koudebehoefte van de aangesloten gebouwen ongeveer gelijk zijn, dan is de WKO in balans. De warmtevraag = koudeaanbod en koudevraag = warmteaanbod. Als de warmtevraag over het jaar hoger is dan de koudevraag (bv in woningen), dan is regeneratie van de warmtebron nodig. Er kan dan warmte uit andere (thermische energie)bronnen worden toegevoegd. Als de koudevraag hoger is dan de warmtevraag (bv. bij kantoorgebouwen) dan moet de koudebron aangevuld ofwel geregenereerd worden met een externe koudebron. De koppeling van meerdere WKO bronnen zorgt voor een betere balans en uitwisseling van energie.

Uit de Amsterdamse ondergrond kan een gebied met een diameter van 5 km gemiddeld 20.000-25.000 TJ per jaar aan energie worden gewonnen. Hiermee is Amsterdam zeer geschikt voor WKO-bronnen. De stad is (voor deze studie) onderverdeeld in vijf capaciteitsgebieden. De energie uit de ondiepe ondergrond is 100.000-125.000 TJ. Binnen deze gebieden is er een maximale plancapaciteit van 283.000 nieuwbouwwoningen. Als deze allemaal gebouwd zouden worden, vertegenwoordigt dat een energiebehoefte van 2.292 TJ. Dat is slechts ongeveer 2% van de beschikbare capaciteit van de bodem.

Energie

WKO - praktisch en potentieel

Tijd

Hoog: 2.300 TJ ***** Alle nieuwbouwwoningen in Amsterdam worden aangesloten op een bodembron met WKO.

Laag:

460 TJ

***** 20% van de nieuwbouwwoningen in Amsterdam worden aangesloten op een bodembron met WKO.

* ** *** **** *****

Bron: Grand Design warmte MRA en TNO bronnenlijst Bron: Interpretatie TNO bronnenlijst Bron: Energieatlas, Amsterdam Zuidoost Bron: CE Delft studie, Nationaal potentieel van aquathermie Bron: Interpretatie *,***, **** en Koers 2025

Potentieel: 125.000 TJ **** Praktisch: Haalbaar:

108.000 TJ *** 2.300 TJ *****

Totaal warmte-koude opslagcapaciteit van de de Amsterdamse ondiepe ondergrond. Technisch winbare energie na rendementsverliezen door andere reductiefactoren. De totale warmtevraag van de gehele plancapaciteit voor nieuwbouwwoningen (283.000).

WKO-gebieden en bestaande open en gesloten bodemsystemen in Amsterdam

Mogelijk toekomstig aanbod van ZLT-warmte 40000

ZLT POTENTIEEL nagenoeg eindeloos

35000 30000

Warmteaanbod totaal (TJ)

35000

30000

25000

Vraag laag

20000 15000 10000 5000 0

Warmtevraag Hoog

Vraag hoog

25000

Tijd

Aanbod ZLT laag Aanbod ZLT hoog

2030

2035

2040

2.040 TJ

2.740 TJ

3.440 TJ

760 TJ

5.140 TJ

9.520 TJ

13.900 TJ

18.280 TJ

Wanneer inzetten op ZLT:

TED (50 TJ) TEA (170 TJ)

Zeer lage temperatuurwarmte is extra relevant wanneer de koelingsvraag hoog is, zoals bij kantoren.

15000 Potentiële bronnen Bestaande bronnen

TEO (15.000 TJ) 10000

TED (10 TJ) TEA (27 TJ)

5000

WKO potentieel (2.300 TJ)

2025 1.340 TJ

Laag

20000

2020 640 TJ

TEO (2.300 TJ)

WKO bestaand (760 TJ)

Warmteaanbod scenario hoog

Warmteaanbod scenario laag

WKO potentieel (460 TJ) WKO bestaand (640 TJ)

WKO-‘bronnen’ zijn een vorm van warmte en koudeopslag en kunnen goed gecombineerd worden met andere bronnen zoals datacenters.

CONCLUSIE BRONNEN MET ZLT-WARMTE 1.

Oneindig: ZLT-warmte is er nagenoeg oneindig. Het energiepotentieel van de lucht, het water en de bodem is eindeloos. De beperkende factor is of we het kunnen ‘oogsten’ en hoeveel toegevoegde (elektrische) energie er nodig is om de warmte geschikt te maken voor ruimteverwarming, tapwater en koeling.

Warmte- en koudeopslag: WKO-‘bronnen’ zijn een vorm van warmteen koudeopslag waarbij de warmte wordt gewonnen in de zomer en wordt opgeslagen voor de winter. Een WKO dient binnen een tijdsbestek van enkele jaren in balans te zijn. Hiervoor kan het nuttig zijn om de WKO te regenereren met bronnen, zoals TEO/datacenter. Indien meerdere WKO’s worden gekoppeld, eventueel inclusief een regeneratie bron, wordt een ZLT-netwerk gerealiseerd, ook wel bronnet genoemd.

Kleinschalig: ZLT-warmte is op bijna alle plekken in de stad verkrijgbaar uit het water, de lucht of de bodem. ZLT-warmte kan eenvoudig op woning, gebouw of wijkniveau worden ontwikkeld en past goed bij de veelal gefragmenteerde gebiedsontwikkeling in Amsterdam.

Elektriciteit: Om ZLT-warmte te gebruiken wordt er elektrische energie gebruikt om het water te verwarmen tot 40˚C voor ruimteverwarming en 55˚C voor tapwater. Bij de keuze voor ZLT-bronnen en netwerken moet er goed worden gekeken naar de impact op het elektriciteitsnetwerk.

Colofon Dit is een publicatie van Ruimte en Duurzaamheid, Gemeente Amsterdam, 2019 Auteur: Tim Ruijs Vormgeving en kaartmateriaal: Tim Ruijs, Anna van den Berg, Alan Dekker Validatie: Dutch Data Center Association, Waternet, WPW/Vattenfall, Citydeal