Seizoensopslag van warmte – technische mogelijkheden

124 200140 - Systeemstudie energie-infrastructuur Zuid-Holland - December 2020

D.3 Seizoensopslag van warmte – technische mogelijkheden

De flexscenario’s maken gebruik van seizoensopslag van warmte. Hierbij worden (tijdelijke) overschotten van warmte in de zomer opgeslagen zodat dit gebruikt kan worden in de winter. Gevolg hiervan is dat warmtebronnen en warmtenetten efficiënter benut en gedimensioneerd kunnen worden. Ook maakt dit het mogelijk om bijvoorbeeld restwarmte, geothermie, zonthermie en power-to-heat in te zetten in warmtenetten.

In de scenario’s leidt dit tot de volgende opslagbehoefte op jaarbasis:

— Regionale Sturing: 3.500 GWh;

— Nationale Sturing: 2.500 GWh;

— Europese CO2-sturing: 2.200 GWh;

— Internationale Sturing: 1.500 GWh.

Een concreet voorbeeld van hogetemperatuuropslag (HTO) wordt gerealiseerd bij ECW in Middenmeer

(https://iftechnology.nl/kennisbank/hto-een-sleutelrol-in-de-energietransitie/, https://www.heatstore.eu/national-project-netherlands.html) (IF Technology, 2020; HEATSTORE, lopend). Deze opslag is ongeveer 10-20 GWh groot. Als we aannemen dat een opslag typisch 15 GWh groot is zullen dus 100-250 van dergelijke HTO’s nodig zijn om de behoefte van de flexscenario’s te voorzien. Zeer grote opslagsystemen van

~100 GWh worden ook niet uitgesloten voor de toekomst, maar concrete ervaring met dit formaat projecten ontbreekt.

Het totale opslagpotentieel voor Zuid-Holland is nog niet gekwantificeerd. Maar er zijn wel recente onderzoeken die richting geven:

— HEATSTORE onderzoeksprogramma, ECW demonstratieproject,

https://www.heatstore.eu/national-project-netherlands.html, (HEATSTORE, lopend);

— Potentieel geothermie in Zuid-Holland, IF Technology, 2016. https://www.zuid-holland.nl/publish/pages/17660/potentieelgeothermieinzh.pdf (IF Technology, 2016).

— Statenbrief “Resultaat studie Potentie Geothermie Zuid-Holland, 2016”.

https://staten.zuid-holland.nl/DMS_Import/Statencommissie_Duurzame_Ontwikkeling/2017/Duurzame_Ont wikkeling_22_maart_2017/Bespreekstukken/Investeringsstrategie_Warmteparticipatiefo nds_en_subsidieregeling_lokale_initiatieven_energietransitie_Zuid_Holland_2017/Stuknr _581212025.org

— Toekomstperspectief bodemenergie Zuid-Holland (GS Zuid-Holland, 2016), CE Delft, Tauw, 2017,

https://staatvan.zuid-holland.nl/wp-content/uploads/2017-06-23_DEF_rapport_Toekomstperspectief_bodemenergie_ZH_Tauw_CEDelft.pdf) (Tauw; CE Delft, 2017).

In Figuur 54 is bijvoorbeeld een resultaat van het WINDOW- (TNO, 2020) Geological model, shallow subsurface temperature model and potential maps for HT-ATES in the Netherlands.

WINDOW-research programme. WINDOW - WarmingUp) getoond waar de potentie van de ondergrond voor hogetemperatuurwarmteopslag is onderzocht. Deze kaart laat mogelijk interessante en geschikte ondergrond zien waarbij de groene gebieden het meest interes-sant lijken. Voor de gele en rode gebieden zijn een of meerdere barrières gevonden die nader onderzoek vergen. Een voorbeeld hiervan zou een proefboring kunnen zijn om de ondergrond beter te kunnen karakteriseren.

Ook hebben TNO en IF Technology in 2018 (Hoge temperatuur opslag warmtenet Zuid-Holland, IF Technology, TNO, 2018) (IF Technology; TNO, 2018) voor Zuid-Holland gerekend aan mogelijkheden van HTO. In deze studie zijn verschillende locaties en varianten uit-gezocht ten behoeve van een mogelijk warmtenet in Zuid-Holland. Deze en eerdere studies

125 200140 - Systeemstudie energie-infrastructuur Zuid-Holland - December 2020

hebben aangetoond dat de ondergrond in Zuid-Holland in veel gebieden mogelijkheden biedt om HTO te realiseren.

De grootte van de ondergrondse warmtebel om de HTO geeft inzicht in de ruimtelijke implicaties ondergronds van de opslagbehoefte. Op basis van ondergrondmodellering in eerdergenoemde studies is ruwweg een warmtebel van honderden meters tot wel meer dan een kilometer te verwachten voor middelgrote tot zeer grote HTO-projecten. Dit is

maximaal ongeveer 1 km² per project. Het percentage van het totale oppervlak van Zuid-Holland dat ondergronds wordt ingevuld door HTO-projecten zal daarom niet meer dan een aantal procentpunten bedragen. Het vergt echter wel regie omtrent ruimtelijk inpassing, opdat de HTO-projecten elkaar en andere belangen ondergronds niet of zo min mogelijk moeten interfereren. Uiteraard is draagvlak van HTO-projecten in gebouwde omgeving een belangrijk uitgangspunt dat ook invloed kan hebben op realisatie van het technisch poten-tieel. Een ander aandachtspunt is het totaal aan projecten. De keten van partijen die HTO-projecten kunnen leveren is nog niet klaar om binnen afzienbare tijd en op deze schaal HTO-projecten te realiseren. De realisatietijd is dus een belangrijk aandachtspunt.

Kortom, het is technisch waarschijnlijk mogelijk om de aangenomen opslag te realiseren.

Echter, gezien de omvang van de opslagbehoefte gaat dit om veel projecten wat uit-dagingen oplevert op het gebied van realisatietijd en ruimtelijke inpassing.

Figuur 55 - Potentieelkaart hogetemperatuuropslag Nederland en Zuid-Holland

Bron: (TNO, 2020) Geological model, shallow subsurface temperature model and potential maps for HT-ATES in the Netherlands. WINDOW Research programme. WINDOW - WarmingUp).

126 200140 - Systeemstudie energie-infrastructuur Zuid-Holland - December 2020

E Mobiliteit

Binnen mobiliteit onderscheiden we in deze analyse de volgende modaliteiten:

personenauto’s, bestelauto’s, ov-bussen, vrachtauto’s, treinen, scheepvaart en vlieg-verkeer. Voor wat betreft de energiedragers gaan we per modaliteit uit van de volgende klimaatneutrale opties:

— Wegtransport: elektriciteit, waterstof, CNG/LNG (groengas), biobrandstof (biodiesel).

De verhouding tussen de verschillende energiedragers wisselt per scenario en type voertuig. In sommige scenario’s en sommige voertuigen blijven alleen elektriciteit en waterstof over, in andere scenario’s en voertuigen is er meer een mix.

— Scheepvaart: bioLNG, waterstof en elektriciteit voor de binnenvaart en synfuels, biofuels, waterstof en elektriciteit voor de zeevaart.

— Luchtvaart: synfuels en (hybride)elektrisch voor de korte afstanden in elektriciteitsrijke scenario’s.

Tot slot maken we bij elektriciteit een onderscheid tussen verschillende types laadstation:

private laadstations, publieke laadstations en snellaadstations.

De energievraag van mobiliteit wordt berekend voor de provincie Zuid-Holland als geheel per voertuigtype, energiedrager en laadstationtype. Vervolgens wordt de energievraag verdeeld over de Zuid-Hollandse gemeenten naar rato van het aantal geregistreerde voertuigen van het betreffende voertuigtype, gecorrigeerd voor projecties van inwonertal.

Voor de scenario’s voor mobiliteit op de weg en rail is het mobiliteitsmodel van TNO gebruikt. Het mobiliteitsmodel van TNO is een ruimtelijk technisch-economisch energie-model ontwikkeld voor de provinciale systeemstudie Noord-Holland en nadien verder ontwikkeld en toegepast voor de provinciale systeemstudie Limburg en de studie Scenario’s voor energievraag en energieaanbod en doelstellingen voor de provincie Utrecht. Met het model wordt op basis van gemiddelde gemeentelijke inwonertallen, kilometrages, een inschatting van de energiebehoefte opgesteld. In geval van batterij-elektrische voertuigen wordt verder een inschatting opgesteld van periodiek in vervoersbewegingen (vakantie-perioden, werkweek/weekend, dag/nacht, spits), vervolgens berekend wanneer er hoeveel batterij-elektrische voertuigen aangesloten zijn op het net, de bijbehorende state-of-charge en de veronderstelling dat bij start van de werkdag de batterij volledig geladen moet zijn. In ruimtelijke zin wordt uitgegaan van gelijkmatige spreiding van batterij-elektrische personenauto’s en bestelauto’s over woningen, terwijl batterij-elektrisch busvervoer wordt toegewezen aan bus depots en batterij-elektrisch vrachtverkeer wordt gekoppeld aan bedrijfsterreinen op basis van de Basisregistraties Adressen en Gebouwen data.

Startpunt voor de scenario opbouw voor mobiliteit in de provincie wordt gevormd door II3050 (Berenschot & Kalavasta, 2020) en Tabel 24), maar op verschillende punten wordt hiervan afgeweken op basis van recente studies die specifiek op de provincie zijn gericht.

127 200140 - Systeemstudie energie-infrastructuur Zuid-Holland - December 2020 Tabel 24 – Scenarioveronderstellingen mobiliteit II3050

2050 Reg 2050 Nat 2050 Eur 2050 Int Vrachtvervoer 75% elektriciteit

15% waterstof