Aardgasvrij met zonnewarmte in de winter

Met thermische zonnepanelen, een gemeenschappelijke warmtekoudeopslag en warmtepompen is ook een wijk met minder goed geïsoleerde woningen aardgasvrij te verwarmen.
Dr.ir. Ivo Ponthof bij de huisinstallatie die de PVT-panelen aan het zonnewarmtenet koppelt. (Foto: Sam Rentmeester )

Op The Green Village, het openluchtlaboratorium voor duurzame innovatie op de campus, staat een rijtje exact nagebouwde jaren zeventig woningen met verschillende energielabels. Op de zolder van één van deze huizen draait sinds december een proefopstelling, waarin een paar vaten water als warmtekoudeopslag fungeren. Het is een project van een zonnewarmtenet-consortium, waarvan de TU Delft deel uitmaakt. De partijen durven nu al te zeggen dat een wijk met oudere woningen met energielabel B-C aardgasvrij te verwarmen is.

Zonnewarmtenet

Berekeningen laten zien dat PVT-panelen (zonnepanelen die naast elektriciteit ook warmte genereren uit de zon, red.) in combinatie met een zonnewarmtenet voldoende warmte leveren voor verwarming en tapwater van de woningen. De PVT-panelen leveren daarnaast voldoende elektriciteit voor het extra verbruik van de pompen van het systeem, inclusief de warmtepomp. De overtollige warmte die de panelen van een paar honderd woningen in de zomer oogsten, wordt opgeslagen in een grondwaterlaag. Het zijn de contouren van het zonnewarmtenet, waarmee miljoenen oudere huizen in Nederland klimaatneutraal kunnen worden gemaakt.

Leestip: PVT-systemen: voor- en nadelen

Lage-temperatuur warmtenet

PVT-panelen en warmtekoudeopslag in waterlagen zijn bekende technieken in de duurzame warmtetechniek. De innovatie hier ligt in het lage-temperatuur warmtenet

PVT-panelen en warmtekoudeopslag in waterlagen zijn bekende technieken in de duurzame warmtetechniek. De innovatie hier ligt in het lage-temperatuur warmtenet, vertelt dr.ir. Ivo Pothof, specialist in warmtenetten bij de faculteit 3mE en bij Deltares.

Afleverset, warmtepomp en PVT-panelen

De ‘afleverset’ is de verzameling apparatuur die een huishouden nodig heeft voor een aansluiting op het vernieuwende lage-temperatuur warmtenet. Het is een samenstel met leidingen, pompen en kleppen, dat ervoor zorgt dat de warmte van het warmtenet en de PVT-panelen optimaal wordt benut. Daarnaast is een warmtepomp nodig met voorraadvat (hoge grijze kast), vier tot zes PVT-panelen en installatiewerk.

Kosten van warmtekoudeopslag

De kosten van de gezamenlijke warmtekoudeopslag voor een paar honderd woningen schat Pothof op “een paar duizend euro per huishouden voor twintig tot dertig jaar”. Na installatie zijn de verbruikskosten nul, en blijft alleen onderhoud over en op termijn vervanging van onderdelen.

Goedkoper dan hr-ketel?

De hamvraag, namelijk of dit zonnewarmtenet-systeem goedkoper is dan stoken met een hr-ketel, is misschien niet helemaal eerlijk, maar wel cruciaal voor de realisatie. De vergelijking is niet eerlijk omdat het uitsparen van 1.500 kubieke meter gas per huishouden per jaar (dit is het gemiddelde gasverbruik van een Nederlands huishouden) met het oog op de klimaatdoelstellingen pure winst is.

Investering in apparatuur

Maar de apparatuur die daarvoor nodig is, moet worden afbetaald. Of dat goedkoper of duurder uitvalt dan de maandelijkse gasrekening hangt van de rente af, vertelt Pothof. Bij een rentevoet van 4 – 5 procent is een huishouden duurder uit. Bij een lage rente van 1,3 – 1,5 procent juist goedkoper. Zo’n lage rente kan een gemeente regelen via de Bank Nederlandse Gemeenten als de gemeente deel uitmaakt van de uitvoerende woningcorporatie.

(tekst gaat verder onder foto)

Vier PVT-panelen op dit huis in The Green Village produceren voldoende elektriciteit en warmte om het huis aardgasvrij te verwarmen. (Foto: Sam Rentmeester )

Bodem geschikt voor zonnewarmte opslag

Het plan is gemaakt voor de wijk Ramplaankwartier in Haarlem. Zal het daar ook gerealiseerd worden? “Bewoners in die wijk zijn er erg enthousiast over”, vertelt Pothof. “We hopen dat het lukt om een lage rente te realiseren waardoor het aantrekkelijk wordt voor de bewoners. Het basisontwerp ligt er nu en een handleiding die overal kan worden toegepast. Meer dan de helft van Nederland heeft een bodem die erg geschikt is om de zonnewarmte in op te slaan.”

Warmte oogsten

Andere betrokken TU-onderzoekers zijn dr. Sabine Jansen en dr. Saleh Mohammadi, installatie-experts bij de faculteit Bouwkunde en dr.ir. Martin Bloemendal, specialist warmtekoudeopslag bij de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen.

Maximale hoeveelheid warmte oogsten

De temperaturen van het zonnewarmtenet, met een warme en een koude leiding, zijn zo ingesteld dat de maximale hoeveelheid warmte van de daken kan worden geoogst. Daarvoor moet de opslagtemperatuur niet te hoog zijn. Anderzijds is bij een hogere temperatuur van het warmtenet het rendement van de warmtepomp wel hoger (COP, coefficient of performance, de verhouding tussen geproduceerde warmte en verbruikte elektriciteit).

Rendement warmtepomp

Het gekozen optimum ligt in de zomer op 18 graden voor de warme leiding en 11 graden voor de koude. In de winter zijn die waarden 14 respectievelijk 7 graden. De warmtewisselaars hebben een temperatuurverschil van 2 graden, zodat in de winter de warmtepomp aan de ingang 12 graden krijgt aangeboden. De uitgangstemperatuur voor de warmtepomp is 60 graden voor tapwater en 35-55 graden voor de centrale verwarming. Ook hier geldt: hoe lager het temperatuurverschil tussen in- en uitgang, hoe beter het rendement.

Het zonnewarmtenet consortium

Het zonnewarmtenet consortium bestaat uit TU Delft, Deltares, Greenvis, Stichting SpaarGas met gemeente Haarlem, Triple Solar, Fortes Energy Systems, de WarmteTRansitieMakers en ENGIE. Het project is mede mogelijk gemaakt met Topsector Energiesubsidie, TKI Urban Energy, van het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat, referentie TEUE018017 voor Lage temperatuur feed-in zonnewarmtenetten (DeZONNET).

Tekst: Jos Wassink

Meer artikelen over de energietransitie: