Energie over de bedrijfsgrenzen heen

De meest voordelige manier om het energieverbruik op bedrijfsniveau  in te vullen, hangt sterk af van bedrijf tot bedrijf. Voor elk verbruiksprofiel kan steeds naar de meest optimale techniek gezocht worden, zoals een WKK, het gebruik van biomassa, een PV-installatie of vergisting etc. In een aantal gevallen is het echter ook interessant om buiten het bedrijf naar energie(warmte) verbruikers te zoeken.

Door de aanleg van een warmtenet tussen verschillende nabijgelegen bedrijven, kan het bedrijf dat warmte over heeft meer goedkopere energie produceren en de bedrijven die warmte nodig hebben deze energie  aankopen. Een warmtenet kan (en moet) dus een win-win  zijn voor alle aangesloten bedrijven.

Enkele voorbeelden waar warmtenetten interessant kunnen zijn:

• Restwarmte uit een vergistingsinstallatie naar bedrijf met warmtevraag
• Restwarmte uit industrie naar bedrijf met warmtevraag
• Besparing door schaalvergroting: WKK of biomassa zijn vaak niet interessant voor een bedrijf omdat de investering te zwaar doorweegt in de prijs per MWh. Door samen en dus meer energie uit de installatie te verbruiken zal de investering kost per MWh sterk afnemen.

Wat is een warmtenet

Via een warmtenet kan warmte of koude getransporteerd worden over een relatief lange afstand (tot enkele km). Voor het transport van deze warmte zijn er in verschillende maten en gewichten voorgeïsoleerde buizen in PE en staal beschikbaar. Grote circulatiepompen pompen het warme water rond van bron –welke best centraal gelegen is- naar afnemer(s). Op ieder afnamepunt wordt een afleverset voorzien. Afhankelijk van het gewenste vermogen kan er gekozen worden om een voorgemonteerde afleverset (tot ± 250kW) te gebruiken of afleversets die ter plaatse worden samengesteld (tot enkele MW). 

Omdat de opstellingsruimte voor een afleverset vaak ongeveer overeenkomt met de plaats van een conventionele warmte opwekker zal een warmtenet in vele gevallen gebruikt kunnen worden ter  vervanging van een bestaande installatie. Hierbij moet men wel rekening houden met zaken als kritische warmtelevering, kwaliteit van de installatie en watertemperaturen.

Daar waar de nodige aanpassingen op bedrijfsniveau dus redelijk beperkt blijven, ligt de grootste aanpassing bij de aanleg van een warmtenet bij het plaatsen van het buizennetwerk. 

Voor de aanleg van een warmtenet moet er dus heel wat ruimte voorzien worden. Eens de buizen onder de grond liggen zorgen deze slechts voor een zeer beperkte hinder (opgelet met diepe grondbewerkingen). De open ruimte die beschikbaar is op het platteland bied dus ook veel kansen voor het toepassen van warmtenetten.

In steden is de aanleg van warmtenetten relatief duur omdat hier rekening gehouden moet worden met de ondergrondse infrastructuur, verkeer en weginfrastructuur. Bovendien zal het warmtenet in steden steeds op openbare eigendommen aangelegd moeten worden.
Als aangesloten bedrijven met hun eigendommen aan elkaar grenzen, en dus geen openbare domeinen moeten worden doorstoken, zal dit de kosten sterk drukken. De kost per lopende meter warmtenet op het platteland kan om die reden een stuk lager liggen dan in een stedelijke omgeving.

Kosten van een warmtenet

Met de steun van de provincie Antwerpen heeft Thomas More Kempen –Kenniscentrum Glastuinbouw een studie uitgevoerd  naar de technische en economische haalbaarheid van warmtenetten in glastuinbouwconcentratie gebieden (2016). In deze studie werden warmtenetten ontworpen voor specifieke toepassingen in de glastuinbouw. Het cijfermateriaal uit deze studie kan niet 1 op 1 overgenomen worden voor andere warmtenetten op het platteland, omdat de warmtevraag op glastuinbouwbedrijven veel hoger is dan in andere landbouwbedrijven. Uit de studie kan wel volgende resultaten gedestilleerd worden die interessant zijn voor warmtenetten in het algemeen:

Investeringskost leidingen

De eerste belangrijke kost bij een warmtenet is de investeringskost voor de leidingen. Deze hangt enerzijds sterk af van het gekozen materiaal (PE of staal) en anderzijds van de diameter. Voor grote vermogens krijgt staal de voorkeur vanwege de beschikbare diameters en technische eigenschappen die garant staan voor een langere levensduur.  Bij de stalen leidingen kan je bij de meeste merken kiezen tussen 3 isolatie diktes waarbij serie1 de minste isolatie heeft en serie de meeste. Figuur 1 geeft een overzicht van de investeringskost van de leidingen per serie en per diameter

Figuur 1: De kostprijs van voorgeïsoleerde buizen afhankelijk van de isolatiegraad.

Naast de leidingkost (die bestaat uit de kosten voor een rechte leiding vermenigvuldigd met een factor voor bochten en T stukken) is ook het grondwerk en de installatie kost een belangrijke factor. Hoe kleiner de leiding diameter hoe lager de kost voor het grondwerk. Daarnaast is ook de beschikbare werkruimte zeer belangrijk. Hoe meer ruimte hoe lager de kosten voor grondwerk en installatie. Men houdt best rekening met een strook van ±10à 15m om vlot te kunnen werken.

Investeringskost aansluitunits

Een tweede belangrijke investering zijn de aansluitunits die nodig zijn op ieder bedrijf.  Het is zeer moeilijk om hier een algemene kost te bepalen. De kost hangt immers niet enkel af van het vermogen maar ook van de inpassingsmogelijkheden per bedrijf. Op basis van de berekeningen die gemaakt werden voor de glastuinbouw bedrijven kunnen we stellen dat een aansluitunit ± 11,6€/kW kost voor vermogens tussen 2 en 5MW.

Warmteverlies in de buizen

De buizen die in een warmtenet gebruikt worden zijn standaard voor-geïsoleerd. Ondanks de isolatie zal er toch een deel van de warmte verloren gaan. De dikte van de buizen wordt  enerzijds bepaald door de diameter, en anderzijds de gradatie van isolatie. Bij de meeste leveranciers van voor-geïsoleerde stalen buizen kan men kiezen uit 3 gradaties van isolatie. Welke isolatie economisch de meest interessante is hangt af van de benodigde leidingdiameter en de kostprijs van de warmte. 

Figuur 2: De totale kost van de leiding rekening houdend met de investering en warmteverlies

In figuur 2 zie je dat bij een diameter van 50 mm serie 1 (minste isolatie) het meest interessant is als de prijs voor de warmte onder de 30€/MWh ligt. Vanaf de prijs boven 30€/MWh ligt zal serie 3 de meest interessante zijn. Bij de grotere diameters (DN250) zal serie 1 steeds de meest interessante keuze zijn, tenzij de prijs per MWh warmte stijgt boven de 50€/MWh.

Energie verlies door pomp energie.

Een niet te onderschatten werkingskost voor een warmtenet is de energie die nodig is om het verwarmingswater rond te pompen. Het energieverbruik van een pomp wordt bepaald door de snelheid waarmee het water door de leidingen stroomt. De hoeveelheid energie die nodig is om de warmte rond te pompen hangt sterk af van  de snelheid waarmee het water door de leidingen stroomt. Bij dimensionering van de leidingen wordt  de snelheid  best onder de 2m/s gehouden. Indien de snelheid groter wordt  zal het drukverlies stijgen waardoor ook de pomp energie zeer sterk toeneemt. Indien de ontwerpsnelheid veel kleiner genomen wordt zullen de leidingdiameters groter worden waardoor de investeringskost en warmteverliezen stijgen.  In Figuur 3 is voor de berekende case het samenspel van investering en pompenergie weergegeven. 

Figuur 3: De investeringskost versus werkingskost bij verschillend watersnelheden

Gebruik van een warmtenet/verdeling van de kosten

De verschillende participerende partijen in het warmtenet dienen af te spreken hoe de kosten worden verdeeld. In de warmtenetten die in steden en op industriële installaties worden uitgevoerd, worden zware contracten opgesteld met afname verplichtingen e.d. Op basis van de garanties en verplichtingen wordt er dan een prijs per MWh energie afgesproken die vergelijkbaar is met de prijs per l stookolie, of m³ gas. Wanneer een warmtenet aangelegd wordt tussen een “beperkt” aantal (landbouw)bedrijven hoeft men de verdeling van de kosten misschien niet te doen volgens de huidige methode van afname verplichtingen en garanties maar kan men de mosterd gaan halen bij machine-ringen. In plaats van gezamenlijk te investeren in landbouw machines kan het nuttig zijn om binnen een bepaald gebied gezamenlijk te  investeren in energie.

Duurzaam alternatief voor uw energievraagstuk.

Basisregel blijft: warmte die je niet verbruikt is het voordeligst. Warmte die door derden niet wordt benut en/of goedkoper kan geproduceerd worden, kan uw energievraag eenvoudiger en goedkoper maken. Een concrete invulling geven aan mogelijke warmte-uitwisseling is dan ook zeer belangrijk. Met de rekentool ontwikkeld voor de glastuinbouw (i.o. de provincie Antwerpen) kan op een duidelijke wijze beeld gegeven worden aan voorliggende en toekomstige initiatieven rond warmtenetten in de agrarische sector.  

Thomas More, Kenniscentrum Energie
Bert De Schutter (bert.deschutter@thomasmore.be)
Herman Marien (herman.marien@thomasmore.be)