District cooling werkt net als stadsverwarming, maar dan voor koeling. Vanuit een centraal punt wordt koel water de wijk ingeleid van waaruit het verspreid wordt over verschillende panden om deze te koelen. Wanneer het water al begint op een, van nature, lage temperatuur, wordt ook wel gesproken van free cooling. Zo kost het minder energie om de gewenste temperatuur te bereiken.  

Van warmtenetten bestaan al veel voorbeelden. Recent schreef Warmte365 bijvoorbeeld over een ziekenhuis dat werd verwarmd met restwarmte uit een datacentrum. District (free) cooling werkt volgens hetzelfde principe. Beginnen met een temperatuur die zo dicht mogelijk ligt bij de gewenste eindtemperatuur. 

Door gebruik te maken van een natuurlijke bron met een lage temperatuur en een centrale distributie kost district cooling minder energie om te koelen waarmee het tevens zorgt voor een lagere CO2-uitstoot. 

Van het Midden-Oosten tot de Zuidas
Het zal niet verbazen dat het Midden-Oosten en Afrika als grootste markt geldt voor district cooling. Landen met een natuurlijke behoefte aan koeling, zowel voor residentiële als zakelijke toepassingen. De grootte van de globale markt wordt verschillend ingeschat. Deze bedroeg in 2018 rond de 20 miljard dollar, met een verwachte jaarlijkse groei van 7 procent volgens Transparancy Market Research. 

Markets and Markets bracht dit jaar een rapport uit waarin de globale marktwaarde over 2021 geschat werd op 931 miljoen dollar. De jaarlijks verwachte groei werd geschat op 3,4 procent tot 2027. 

In een land als Nederland zal de noodzaak voor District Cooling misschien minder voor de hand lijken te liggen als stadsverwarming. Hoewel het aantal hittegolven toeneemt, is voor de meeste woningen ventilatie nog steeds de enige vorm van koeling. Zakelijk is de behoefte aan koeling veel groter. Denk alleen al aan datacentra en de enorme warmte die deze afgeven en de ruimte die plaatselijke koelsystemen innemen. 

Bovendien hebben uitgerekend Scandinavische landen het voortouw genomen in Europa. Ook ons, niet zo tropische, Nederland heeft projecten lopen, gebruik makend van district cooling. 

Een mooi voorbeeld is het project dat in 2005 werd gestart in de Amsterdam Zuidas door Nuon. Voor dit project werd koud water uit de Nieuwe Meer gebruikt om de kantoorpanden te koelen. De inzet van het koele water betekende een reductie in CO2-uitstoot van 75 procent ten opzichte van normale koelmethoden volgens Nuon. 

Water met een temperatuur van 6 tot 8 graden Celsius wordt uit de Nieuwe Meer gepompt. Dit gebeurt op een diepte van 30 meter waar het water altijd koud blijft. Het water wordt geleid naar een verdeelstation. Daar koelt het de leidingen met water die naar de klant lopen. Klanten zoals het hoofdkantoor van de ABN AMRO, KPN en Eurocenter.

Extra geholpen door een koel-compressor komt dit water in de leidingen koel aan bij deze gebouwen. Daar wordt het geleid naar de inpandige leidingen. De leidingen met koel water lopen door het gebouw en koelen zo de omgevingslucht met behulp van warmtewisselaars. 

Het opgewarmde water wordt weer terug geleid naar het verdeelstation waar het weer wordt gekoeld door het water uit het meer. Het nu opgewarmde water uit het meer wordt hier weer naar teruggeleid. Het water uit het meer bereikt dus niet de klant. 

Koelkracht 
Nuon bouwde het koelstation met behulp van een subsidie van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat van 900.000 euro. De totale investering bedroeg zo’n 25 miljoen euro. ABN AMRO was de eerste klant met een geschat jaarlijkse behoefte aan koeling van 9,6 megawatt.

De bestaande grondwater koeleenheid werd vervangen door de installatie van Nuon die een piekvermogen van 76 megawatt zou moeten opleveren in 2012. Gepland was om een piekvermogen van 100 gigawattuur te bereiken. 

In 2010 werd het project uitgebreid met een nieuwe koudecentrale in Amsterdam Zuidoost. Deze installatie maakte gebruik van water dat gekoeld werd in de Ouderkerkerplas op een diepte van 45 meter. Dit water werd gekoeld tot 5 á 6 graden Celsius voordat het in Zuidoost gebouwen koelde waaronder De Johan Cruijf Arena en de Endemol Studios.  

Het vermogen van deze centrale was 60 megawatt. De geschatte besparing aan CO2 per jaar was 7,2 miljoen kilo volgens de gegevens van Vattenfall. 

Besparing district cooling
De grootste kosten voor district cooling zijn voor de aanleg van het distributiesysteem. Daarmee is het systeem vooral geschikt voor dichtbevolkte gebieden en gebouwen. 

Producent DESMI heeft in Denemarken waterpompen geleverd voor district cooling-projecten in Denemarken waarbij gebruik wordt gemaakt van zeewater als bron. De producent schat de efficiëntie van district cooling in op tussen de 40 en 60 procent hoger dan die van traditionele koelsystemen. 

Een van de grote producenten van in district cooling gebruikte warmtewisselaars schat de besparing voor klanten op 45 procent, ten opzichte van individuele koelsystemen. Voor verschillende projecten worden uiteenlopende besparingen genoemd variërend van 20 tot 50 procent.

Of dit leidt tot besparingen in energieverbruik is ook afhankelijk van het gedrag van de eindgebruiker. In China zijn veel district cooling-projecten in dicht bevolkte woonwijken. Hier blijkt het energieverbruik in veel gevallen juist gestegen te zijn. De hogere efficiëntie heeft gezorgd voor compenserend gedrag van bewoners. Mensen die vaker, langer of meer ruimtes van de woning koelen nu het tot een lagere rekening leidt. Ook wel het rebound effect genoemd. 

Hoe efficiënt is district cooling?
De besparingen van district cooling in het algemeen zijn afhankelijk van veel verschillende omstandigheden waaronder de bereikte efficiëntie. Met name de starttemperatuur van het water en de mate waarin deze warmte kan opnemen van de omgevingslucht beïnvloeden de efficiëntie. Deze opname gebeurt vooral door middel van warmtewisselaars. 

Een case study in Gothenburg Zweden geeft inzicht in enkele van de uitdagingen. In dit onderzoek werd gekeken hoe succesvol de warmte van de aangesloten gebouwen werd opgenomen door het systeem. Dit werd vooral beoordeeld door het verschil in temperatuur van de ingaande stroom met koel water en de teruglopende stroom van opgewarmd water, de T-delta.

In dit systeem moest water met een temperatuur van 8 graden Celsius worden aangevoerd terwijl de retourtemperatuur 10 graden Celsius hoger moest liggen. De T-delta bleek echter te variëren tussen de 6 en 8 graden Celsius waaruit geconcudeerd kon worden dat het systeem niet optimaal warmte opnam uit de omgeving van de klanten.  

De mogelijke oorzaken waren onder andere een te lage temperatuur bij aanvoer door deelstations, de snelheid waarmee het water wordt aangevoerd en beperkte standaarden voor de gebruikte systemen in de gebouwen van de eindgebruiker.

World cooling
In de jaren '70 groeide de academische interesse voor de mogelijkheden van district cooling in de VS. Meerdere onderzoeken verschenen naar de efficientie en mogelijke besparingen in energie, kosten en CO2-uitstoot. Tien jaar later volgende zakelijke interesse. Profiterend van efficientieslagen in het warmtenet werden ook de businesscases voor district cooling aantrekkelijker. 

Huidige ontwikkelingen doen ons weer met hernieuwde interesse naar deze projecten kijken. In een vervolg op dit artikel zal dan ook dieper ingedoken worden op enkele van deze projecten.