In de Veenendaalse wijk Groenpoort wordt een warmtecentrale gebouwd die 930 nieuwe woningen van CO2-neutrale warmte gaat voorzien. Buiten de piektijden van het elektriciteitsnet gaan de warmtepompen aan en wordt de geproduceerde warmte opgeslagen in een buffer.

Door centrale warmtepompen te combineren met grootschalige warmteopslag kan er goedkope en duurzame warmte aan de wijk geleverd worden. Want op momenten dat er veel groene – vaak goedkope – stroom beschikbaar is, gaan de warmtepompen aan en zetten ze stroom om in warmte. De warmte op dat moment niet gebruikt wordt, gaat de buffer in en kan op een ander (piek)moment gebruikt worden.  

Het project in Veenendaal wordt uitgevoerd in opdracht van DEVO (Duurzame Energie Veenendaal-Oost), het lokale energiebedrijf van Veenendaal-Oost. Via dit warmtebedrijf is de gemeente Veenendaal eigenaar van het project. Het energiesysteem van deze wijk is ontworpen door Linthorst. Dat bedrijf werkt al sinds 2010 aan een nieuw energieontwerp.

Volgens directeur Gijs Linthorst betekent duurzame energie dat het niet alleen van een duurzame bron afkomstig is, maar dat het ook op het moment wordt afgenomen dat die energie beschikbaar is. Volgens hem moeten het moment van productie en het moment van afname dus veel meer overeenkomen.

“Onze visie is gericht op flexibiliteit en duurzaamheid, en wat duurzaamheid betekent. Want de markt in Nederland gaat ervan uit dat van het gas af gaan en naar all-electric overstappen al duurzaam is, maar als de wind niet waait of de zon niet schijnt ben je die elektriciteit alsnog met kolen of met gas aan het opwekken. Dus vandaar ook de strategie met flexibiliteit.”

Warmtebuffer
De warmtepompen gaan aan op momenten dat er veel groene stroom beschikbaar is. Die warmte wordt opgeslagen in een grote ondergrondse buffer die is ingegraven onder een sportveld in de wijk. Die buffer ligt ongeveer een meter onder de grond en kan 1500 kuub warm water opslaan. In de winter kan die buffer voor zo’n twee of drie dagen warmte leveren en ’s zomers voor wel twee weken, vertelt Linthorst.

“Die warmtepompen zijn groot genoeg, dus ook als het minus 10 of minus 15 graden Celsius is, om warmte te leveren. Sterker nog, als het minus 15 graden Celsius is en de buffer zit vol, dan kan dagenlang de warmtepomp uit. Dus ook hartje winter is er flexibiliteit.” Om die flexibiliteit te kunnen bieden, hebben de warmtepompen een hoog vermogen, zodat ze in de winter in korte tijd genoeg warmte kunnen produceren op de momenten dat er duurzame stroom beschikbaar is.

“Het gaat met name om windenergie. Want de grootste warmtevraag is in de winter, en dan is de minste zoninstraling. Dus de buffergrootte is ook met name gebaseerd op historische data over de beschikbaarheid van windenergie. Het gebeurt bijna nooit dat je een week lang een forse onderbreking van windenergie hebt. Dus onze verwachting is dat we met een weekbuffer bijna het hele jaar op groene stroom kunnen draaien.”

In de eerste instantie werd voor warmteopslag gekozen uit financiële- en duurzaamheidsoverwegingen, maar gezien de problemen met netcongestie is het tegenwoordig ook de enige mogelijkheid om een aansluiting te krijgen op het elektriciteitsnet. Relatief eenvoudig verkreeg het project een niet-vaste aansluit- en transportovereenkomst: “’s ochtends vroeg tijdens de piek mogen we de warmtepompen niet aanzetten, en ook niet ’s avonds in de avondpiek. Dan mogen we alleen de transportpompen van het net gebruiken”, vertelt Linthorst.

Het piekverbruik van de warmtecentrale ligt nu op zo’n 100 kilowatt, dat wordt gebruikt voor de transportpomp en de hulpenergie van de centrale tijdens congestiemomenten. Als de huizen in Groenpoort individuele warmtepompen hadden gehad, had het piekverbruik wel 1,5 megawatt kunnen zijn volgens Linthorst.

Koelen en verwarmen
De warmtecentrale bestaat uit twee grote warmtepompen die samen 3 megawatt leveren. 2 megawatt van een water-water warmtepomp, en 1 megawatt voor een lucht-water warmtepomp. Beide systemen kunnen water tot 70 graden Celsius verwarmen. In de zomer haalt de lucht-water-warmtepomp energie uit de buitenlucht om warmte te leveren, en daarmee wordt het bodem energiesysteem ontlast. Zo kan er maximaal warmte geladen worden, en tegelijkertijd koeling geleverd worden aan de woningen door middel van bodemenergie.

In de winter wordt de warmte weer uit de bodem gehaald door de water-water warmtepomp. Zo houden de twee verschillende warmtepompen het systeem in balans, vertelt Linthorst. “Daarnaast is het ook een stukje back-up, dus als er iets met de bron aan de hand is kan je ook energie uit de lucht halen. Zo ben je niet van één bron afhankelijk.”

Het gebruiken van enkele grote warmtepompen heeft verschillende voordelen ten opzichte van het hebben van individuele warmtepompen in woningen. Het belangrijkste is dat op deze manier de warmtevoorziening centraal kan worden aangestuurd. Daarnaast heb je minder materiaal nodig en heb je minder koudemiddelen nodig, en kan je ook makkelijker duurzame koudemiddelen selecteren. Het derde voordeel is volgens Linthorst dat je bij een grote warmtepomp meer geld kan besteden aan het verbeteren van het rendement, en zo met hetzelfde energieverbruik warmer water kan maken. 

Midden temperatuur warmtenet
“Dat is dus een ander inzicht dan hoe de markt kijkt naar nieuwbouwwoningen: dat je met een lagere temperatuur een hoger rendement kan maken ten opzichte van een 70 graden Celsius net”, volgens Linthorst kan je wel degelijk een hoog rendement behalen met een hoger temperatuur warmtenet. “Als je een centrale warmtepomp neemt, kan die ook een hoog rendement hebben, als de retourtemperatuur maar laag genoeg is.”

Als je een lager temperatuur warmtenet wil, zou je ook in iedere woning een aparte boosterwarmtepomp nodig hebben voor tapwater. Voor de wijk Groenpoort zou je dan bijna duizend extra ‘boosterwarmtepompjes’ nodig hebben, terwijl dat voor het rendement niet uitmaakt volgens Linthorst. “Want wij gebruiken warmtepompen waarbij het rendement meer gebaseerd is op de retourtemperatuur dan op de aanvoertemperatuur. Dus het rendement zou niet zo heel veel verschillen als bijvoorbeeld een aanvoertemperatuur van 40 graden Celsius zouden hebben.” Volgens Linthorst zou alleen het transportverlies iets minder worden als de aanvoertemperatuur lager zou zijn, al zouden ook grotere en dikkere leidingen nodig zijn. 

De techniek die voor het project in Veenendaal gebruikt werd, heeft Linthorst eerder al toegepast in andere wijken, de eerste was in 2017 in Leiden, vertelt Linthorst. “Maar sindsdien maken eigenlijk alle projecten die wij doen gebruik van warmtebuffering en een smartgrid. Dus dat zijn meerdere projecten per jaar.”

Momenteel is Linthorst bezig met het fabriceren van de warmtepompen voor de warmtecentrale in Groenpoort. Aan het eind van dit jaar is de warmtecentrale klaar om de woningen van verwarming en warm tapwater te voorzien, en in 2025 zullen de eerste bewoners intrekken. “De buffer wordt van de zomer ingegraven. We zijn nu aan het prefabriceren en de warmtepomp aan het bouwen, en eind van het jaar moet het af zijn.”