Vijver als zonnecollector
In de binnenstad van 's Hertogenbosch wordt door Essent Infra Solutions een omvangrijk project ontwikkeld met opslag van warmte en koude voor kantoren en appartementen. Een zonnecollector in de vorm van een vijver helpt mee om de balans tussen warmte en koude in evenwicht te krijgen. Begin 2004 zijn er in het kader van een Europees onderzoek ook enkele brandstofcellen geplaatst.
Projectbeschrijving
Direct ten westen van het Centraal Station in s Hertogenbosch ontstaat een heel nieuwe gebied met moderne kantoren, scholen en woonappartementen: het Paleiskwartier. Binnen enkele jaren moet hier 180.000 m2 aan vloeroppervlak in kantoren en 35.000 m2 in andere gebouwen gerealiseerd worden en worden er ook nog 1.600 appartementen gebouwd. Een deel van de nieuwe kantoren is al in bedrijf genomen. De verwarming van kantoren en appartementen wordt op een bijzondere manier gedaan, evenals de koeling van de kantoren s zomers. Men maakt hier gebruik van seizoenopslag van warmte en koude in de bodem in waterhoudende zandlagen. Dit principe is al meerdere malen in Nederland toegepast, maar opmerkelijk in het Paleiskwartier zijn omvang en integratie van verschillende gebruikers op het systeem. Bijzondere details zijn ook een zonnevijver voor opvang van warmte en gelijktijdig gebruik s zomers van het systeem voor koeling en voor levering van warm tapwater.
In de zomer wordt koel water opgepompt uit de waterhoudende zandlaag, dat gebruikt wordt voor airconditioning van de kantoren. Dit water wordt vervolgens een eind verderop weer geïnjecteerd in de zandlaag. De temperatuur van het water is dan hoger door het gebruik als koelwater en ook door de warmte uit de zonnevijver. In de winter wordt deze waterstroming omgekeerd. Het opgewarmde water wordt dan opgepompt en toegevoerd aan warmtepompen. Deze halen de warmte uit het bodemwater en brengen het op een hogere temperatuur, waardoor het geschikt wordt voor aangepaste verwarmingsinstallaties. Het door de warmtepompen tot ca. 8 °C afgekoelde water wordt weer geïnjecteerd in de bodem en blijft daar tot het s zomers weer onttrokken wordt als koelwater.
In totaal komen er vijf warme en vijf koude bronnen in het Paleiskwartier.
Door de seizoenopslag wordt sterk bespaard op energieverbruik van koelmachines voor de airconditioning. Ook op het energieverbruik voor verwarming kunnen besparingen bereikt worden afhankelijk van de temperatuur van het CV-water.
Begin 2004 zijn in enkele appartementsgebouwen ,in het kader van veldtesten in een Europees project door de Gasunie, brandstofcellen geplaatst. De brandstofcellen zijn ontwikkeld door Vaillant. De brandstofcellen produceren schone stroom uit aardgas. De warmte van de cellen wordt gebruikt voor de opwarming van tapwater. Een reformer in de brandstofcelunit scheidt waterstofgas uit het aardgas af. Het waterstofgas levert bij reactie met zuurstof electriciteit.
Milieuvoordelen
Opslag van koude in de bodem levert belangrijke besparingen op ten aanzien van het gebruik van energie voor airconditioning. In plaats van het elektriciteitsverbruik van koelmachines, is er voor het grootste deel van de koudeproductie alleen het verbruik van de pompen. Daarmee wordt fors bespaard op de emissie van het broeikasgas CO2
De warmtepompen, voor het op bruikbare temperatuur brengen van de warmte, gebruiken gewoonlijk elektriciteit. Een elektrisch aangedreven warmtepomp heeft ongeveer 1 kWh elektriciteit nodig om 3 kWh warmte te leveren in dergelijke systemen. Bedacht moet worden, dat deze elektriciteit meestal met veel verlies in centrales wordt geproduceerd. Een gunstig effect op het verbruik van energie en de emissie van CO2 is sterk afhankelijk van de wijze, waarop deze elektriciteit wordt geproduceerd en ook enigszins van de afstand waarover deze moet worden getransporteerd.
De brandstofcellen in het Paleiskwartier leveren electriciteit met een rendement van circa 30 %. Door de warmte van het proces te benutten is het totaalrendement ongeveer 85 %. De rookgassen van de brandstofcel bevatten CO2 en waterdamp, maar nauwelijks verzurende stoffen of andere bijproducten. De schone rookgassen zijn een belangrijk milieuvoordeel van de brandstofcel.
Aandachtspunten
Voor toepassing van seizoenopslag van energie moet onderzocht worden of er geschikte waterhoudende zandlagen aanwezig zijn. Voor het verkrijgen van een vergunning is het meestal nodig dat er op jaarbasis een sluitende energiebalans is. Er moet evenveel warmte worden onttrokken als er warmte wordt geïnjecteerd. De energiebalans is afhankelijk van de toepassing. In koelprocessen voor de industrie moet vaak s winters worden gekoeld met buitenlucht of koeltorens om de balans te krijgen. Bij verwarming van woningen zoals in het Paleiskwartier is juist een tekort aan warmte.
Bij gebruik van elektrische warmtepompen is een combinatie met decentrale opwekking van elektriciteit zoals bij wkk te overwegen om energiebesparing te bereiken. Een alternatief is toepassing van een gasgestookte warmtepomp, die ca. 30% zuiniger is dan een H.R.-ketel.
Het verwarmingssysteem in de gebouwen moet aangepast zijn op de lagere temperaturen, die een warmtepomp kan leveren. Een warmtepomp levert maximaal water van ca. 60 °C, maar presteert beter naarmate deze temperatuur lager wordt.
Schema zomersituatie
Schema wintersituatie
Brochure Warmtenetwerk 2010
In de tweede helft van 2010 heeft stichting Warmtenetwerk een aantal interessante congressen, excursies en workshops in het vooruitzicht: