Opslag – Page 2 – Weblog Bernard Gerard

Statenfractie SP brengt werkbezoek aan Kempisch Bedrijvenpark

Ik heb voor de Statenfractie van de SP op 23 september 2022 een werkbezoek georganiseerd aan het Kempisch Bedrijvenpark (KBp) in Hapert (gemeente Bladel). Het gesprek ging over hoe de tijdens de aanleg de duurzaamheidsaspecten van het KBp vorm hadden gekregen, hoe dat bestuurlijk georganiseerd is, en in hoeverre de aanpak overdraagbaar is op andere bedrijventerreinen.
De website van het KBp is https://www.kempischbedrijvenpark.com/ .

Werkbezoek SP-fractie in Provinciale Staten aan Kempisch Bedrijvenpark dd 23 sept 2022

Het KBp is een bedrijventerrein in de zware milieucategorie t/m 4.2. Het bestemmingsplan is 170 hectare bruto, waarvan 69 hectare netto voor de industrie. Daarnaast zijn er wegen en is er nieuwe natuur en waterberging en (buiten het eigenlijke industriële gedeelte) 1,5 hectare woningbouw.

Het plan verscheen ongeveer 15 jaar geleden op de tekentafel als gemeenschappelijke WGR-constructie van de gemeenten Bladel, Bergeijk, Reusel- de Mierden en Eersel (gelegen in de deelregio De Kempen van de RES-regio Zuidoost-Brabant). Nu onlangs het laatste industriële perceel verkocht is, gaat het beheer over naar de gemeente Bladel.
Het terrein is nadrukkelijk opgezet ten behoeve van de regionale maakindustrie, vaak bestaande bedrijven die (zoals Diffutherm) op de bestaande locatie niet meer te handhaven waren. Men heeft distributiedozen buiten het gebied weten te houden.

Bij de aankoop van een kavel verplicht een onderneming zich om toe te treden tot een beheerstichting. Het belang van een gezamenlijke aanpak van energie-, klimaat- en circulariteitszaken werd tijdens het werkbezoek met nadruk benoemd.

Het KBp ligt bijvoorbeeld in een rampgebied van het elektriciteitsnetwerk. Het is een van de gebieden in Nederland waar geen nieuwe aansluitingen meer mogelijk zijn, hooguit kleinere tussentijdse aanpassingen. Pas in 2030 is een verzwaring van het trafostation in Hapert voorzien. Daardoor liggen er op veel bedrijfsdaken zonnepanelen die nu niet kunnen worden aangesloten. Bij andere panden staat de constructie het gewicht van zonnepanelen niet toe. Daar valt soms wel wat aan te doen, maar die investering loont niet als je als bedrijf zelf weinig stroom nodig hebt, en je het niet naar buiten toe kunt afzetten.

Energiehubconcept Kempisch Bedrijvenpark

Het KBp heeft ingenieursbureau Tebodin om een plan gevraagd hoe men het elektriciteitsprobleem in eigen beheer kan oplossen of op zijn minst verbeteren. Er is veel dak, maar ook veel industriële- en transportvraag. Het zou een hub kunnen worden in het Energielandschap de Kempen, georganiseerd rond een nog vast te stellen juridische constructie waarin de bedrijven, de gemeente en de provincie. In een discussie hierover vroeg de SP-fractie of die rechtsvorm bijvoorbeeld ook een overheids-NV zou kunnen zijn. Een interessante gedachte om mee te nemen, vond men.

Een dergelijke aanpak zou tot op zekere hoogte standaardiseerbaar (en dus overdraagbaar) zijn. De aanpak van het energiesysteem is breder toepasbaar, maar de meer specifieke kenmerken zijn vaak te individueel om naar elders te transplanteren.

Een deel van de kaders voor een nieuw bedrijventerrein ligt wettelijk vast, bijvoorbeeld in het Bouwbesluit. Dat verplicht tot Aardgasvrij bouwen (Gaswet sinds juli 2018), -Bijna Energie Neutrale Gebouwen (BENG) en Milieuprestatie Gebouw (MPG).
De Wet Milieubeheer definieert een Energiebesparingsplicht en CO2 reductiemaatregelen voor industrie.

Andere onderwerpen kennen een grotere beleidsvrijheid. Er is bijvoorbeeld gekozen voor een gesloten grondbalans (voor elke bult op het terrein ligt elders op het terrein een kuil) en voor waterbeheer (elke druppel water wordt opgevangen en blijft op het terrein) en ecologische inpassing die aansluit op recente opvattingen (bijvoorbeeld een brede ecozone aan de westkant, waar woonbebouwing ligt).

Men probeert ook de bereikbaarheid te verduurzamen in de geest van zoals dat bij de provincie bedoeld wordt. Er liggen plannen voor een snelfietsroute naar Eindhoven (duurt alleen lang) en het KBp heeft op eigen kosten een bushalte aangelegd – maar helaas is inmiddels de bus wegbezuinigd.

Al met al een goed en informatief werkbezoek.

Er blijft overigens het nodige te wensen over. De KBp-presentatie beschrijft een methode, maar geen eindambitie. Je vindt niet terug dat het bedrijventerrein in bijvoorbeeld 2040 klimaatneutraal wil zijn (de huisvestende gemeente Bladel wil dat in 2040 bereikt hebben). Mogelijk hebben de afzonderlijke bedrijven voor zichzelf een dergelijke ambitie, maar als je dat steekproefsgewijze opzoekt vind je die niet bij bijvoorbeeld VDL, Diffutherm, CoTrans transport, maar je vindt een goed verhaal bij het grafische bedrijf Moeskops
Wat je verder ook mist (maar dat lijkt me wel moeilijk) is een verhaal over scope 1-2-3 ambities.

De meeste afbeeldingen hierboven komen uit de getoonde presentatie. Die is hier te vinden.

Presentatie-KBP-duurzaamheid-DEF Download

Voor meer achtergrond, zie Gezamenlijk gespreksverslag Brainport Development – Milieudefensie op 21 jan 2022 en van daar af verder terug.

Moderne warmtenetten

Inleiding
Uiteindelijk moet de Nederlandse gebouwde omgeving van het aardgas af. Voor een deel van die gebouwde omgeving kan een warmtenet de oplossing zijn.

Warmtenetten worden wisselend gewaardeerd.
Op microniveau wisselt de kwaliteit en de prijsstelling van net tot net, en daarmee de waardering.
Op macroniveau zijn de reëel bestaande warmtenetten in praktijk meestal door de Authoriteit Consument en Markt gecontroleerde monopolies, wat vragen oproept en individualistische kritiek. Warmtenetten kunnen fors de uitstoot van broeikasgassen terugdringen, maar in hoeverre dat werkelijk gebeurt, is van net tot net verschillend.

Anderzijds zijn warmtenetten, met name in dichtbebouwde wijken, een belangrijk hulpmiddel. Zaken als geothermie, aquathermie, restwarmtebenutting en seizoenopslag van warmte zijn alleen in combinatie met een warmtenet mogelijk.

Binnen Nederland wordt veel onderzoek naar betere warmtenetten gedaan in wisselwerking met TKI Urban Energy. TKI Urban Energy is een aparte afdeling binnen de grotere eenheid Topsector Energie ( https://www.topsectorenergie.nl/ ), en dat is weer een samenwerkingsverband van overheden, kennisinstituten (bijv. universiteiten en TNO en NWO) en bedrijven. Zeg maar ‘toegepast onderzoek in de polder’. Het is een publieke rechtspersoon.

Ik heb er al eens eerder over geschreven, bijvoorbeeld op https://www.bjmgerard.nl/handleiding-warmtenetten-ontrafeld-van-tki-urban-energy/ .

Afbeelding uit Lund, H., Werner, S., Wiltshire, R., et al. (2014) 4th Generation District Heating (4GDH): Integrating Smart Thermal Grids into Future Sustainable Energy Systems. Energy, 68, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.02.089

Eerdere generaties warmtenetten
Wie op zichzelf interessante deelterreinen als bij voorbeeld restwarmte, aquathermie en dergelijke achter zich laat en naar de architectuur van het grotere geheel abstraheert, kan de ruim een eeuw oude geschiedenis van de warmtenetten indelen in generaties. Zie bovenstaande afbeelding die erg kleine lettertjes heeft, dus enige uitleg.

De 1^ste generatie draaide op kolenafval en stuurde hete stoom via betonnen pijpen uit en nam heet water terug. De warmteopslag is voor korte periodes.
De 2^de generatie stookte kolen of olie, al dan niet via Combined Heat and Power (CHP). De P staat voor stroom en de Heat gaat als water onder druk (>100°C) naar buiten en als heet water terug. De warmteopslag is voor korte periodes.
De 3^de generatie bouwt voort op de 2^de en voegt biomassa, restwarmte en zonthermie (systemen die zonnewarmte oogsten) toe. Het water gaat onder de 100°C naar buiten en hoeft dus niet meer onder druk. Het komt met een middentemperatuur terug. De warmteopslag is voor korte periodes.
De meeste Nederlandse netten zijn ongeveer generatie-3.
Een standaard CV-installatie in een huis is een tot op het bot uitgeklede generatie-3 inrichting die op gas draait en een district ter grootte van één huis heeft.
De 4^de generatie voegt aan de derde weer meer toe: invoer van overtollige stroom (via het waterkokersysteem), restwarmte van datacenters, geothermie, een begin van tweerichtingverkeer (warmte de supermarkt in voor de ruimteverwarming, en warmte de supermarkt uit uit de koelvakken – uitgaande warmte heet het aanbieding van koeling).
Uitgaande warmte is ca 50 a 60°C en retourwarmte rond de 25°C
Naast een warmteopslag voor korte periodes is er een seizoenopslag.

Nederlandse warmtenetten zijn als regel nog niet aan generatie-4 toe. Daarom bespreek ik dat nu niet in detail, omdat dit verhaal over de opvolger gaat (generatie 5) en daar toch hetzelfde moet worden uitgelegd. De meeste bestaande Nederlandse warmtenetten gaan van 3 naar 5 springen (is de bedoeling).

Generatie-5 – netten
De research van TKI Urban Energy gaat over deze 5G-netten. In het Engels heet ‘stadsverwarming’ ‘District Heating’ en daarom wordt in het volgende als jargon de afkorting 5GDH gebruikt. Als er een C bij staat (dus 5GDHC) staat die voor ‘Cooling’. Dat is eigenlijk dubbelop, want een 5G-netwerk gaat per definitie al over koeling.

Thermodynamisch kun je overigens geen koeling leveren (dat is speektaal), maar alleen warmte onttrekken. Een losse airco levert dus geen koeling aan de woning, maar onttrekt warmte uit de woning en dumpt die in de lucht in de straat waardoor alle mensen die geen airco hebben het warmer krijgen. Airco’s in de zomer versterken het Heat Island-effect.
Ongereguleerde plaatsing van airco’s is anti-sociaal, maar dat is een ander verhaal.

Een blauwe pijl de ene kant op is dus eigenlijk een rode pijl de andere kant op.

TKI Urban Energy heeft webinars gegeven over 5G-warmtenetten, en wel op 11 november 2020 en op 05 oktober 2021.
Het webinar van 11 nov 2020, met downloadbaar de daar gegeven presentaties, is te vinden op https://www.topsectorenergie.nl/tki-urban-energy/kennisbank/kennis-duurzame-warmte-en-koude/seminar-vijfde-generatie-warmtenetten .
Het webinar van 05 oktober 2021, met downloadbaar de daar gegeven presentaties, is te vinden op https://www.topsectorenergie.nl/tki-urban-energy/kennisbank/kennis-duurzame-warmte-en-koude/bestaande-warmtenetten-de-vijfde

De afbeeldingen in deze tekst zijn uit deze presentaties, tenzij anders vermeld (die van Lund is door-geciteerd).
De afbeeldingen zijn geschematiseerd, bijvoorbeeld bovenstaande. Je kunt niet onder een douche met lage T-warmte (bijvoorbeeld 25°C) en je hebt ook nog zoiets als Legionella. In alle pijlen horen machines als centrale of decentrale warmtepompen.
Het voordeel van lage T-warmte is dat die warmtepompen op een hogere begin-T kunnen starten en daardoor efficiënter werken.

Een deel van de research kreeg concreet vorm in het project D2Grids (Demand Driven Grids). Dat project loopt van 2018 – 2023 en wordt gefinancierd met Europese Interreg-gelden. Er zijn vijf demonstratielocaties, waarvan Brunssum/Heerlen er een is (i.s.m. de Open Universiteit). Limburg heeft de leiding over het project.
De eigen website van D2Grids (met een onpraktisch lange link) schakelt door naar de website https://5gdhc.eu/ van het onderwerp op Interreg, en binnen die site is de doorkliklink https://5gdhc.eu/5gdhc-in-short/ de meest praktische.

De ‘in short’ link geeft de vijf principes uit bovenstaand schema met meer uitleg en achtergrond weer. Ik plaats als voorbeeld wat de vertaalmachine van de tekst van principe 4 maakt op de ‘in short’ – website.

Een geïntegreerde aanpak van energiestromen
Veel energiesystemen bevatten gesplitste stimulansen, wat betekent dat ze niet optimaliseren op de integrale behoefte over systemen en sectoren heen. Integratie is niet alleen belangrijk om energie te besparen, maar ook om minder te investeren in capaciteiten, zoals het beheer van piekbelastingen. Het doel van dit principe is een 5GDHC-systeem te ontwikkelen dat geïntegreerd is met alle andere energiestromen in een bepaald gebied (elektriciteitsnet, vervoer, industrie, landbouw, enz.) om de optimale efficiëntie van energielevering en -gebruik te maximaliseren.

De volledige, uitgebreidere tekst van de vijf principes is hieronder te vinden.

de-5-principes-van-5GDHC-nl.docx Download

Wetten en praktische bezwaren
5GDHC is een ingewikkeld onderwerp dat op veel beleidsterreinen dingen overhoop haalt. Vragen of het juridisch kan en of het financieel uit kan en of bijvoorbeeld gemeenten de taak aankunnen en of je het personeel ervoor wel kunt vinden zijn terecht. Dat soort onderwerpen kwam uitvoerig in de webinars aan de orde.

Prof. Dr. Saskia Lavrijssen, professor Economic Regulation and Market Governance, Tilburg had in 2020 een bestuurlijk en juridisch verhaal. O.a. over de ontwikkelingen in de Warmtewet. Ik voeg haar presentatie hieronder toe.

5GWN-5.-Saskia-Lavrijssen Download

Ook in 2020 een presentatie van een medewerker van financieel adviesbureau Asper, dat liet zien dat een 5GDHC-netwerk tot een meer gespreide financiering leidt dan een conventioneel warmtenetwerk, dat zijn investeringen vooral vooraan heeft zitten.
Per saldo scheelt het bij bij hem niet veel met de traditionele netwerken, en dan moeten de schaal- en leereffecten nog komen.

De stippellijn is het aantal deelnemers in een niet-aangeduide maat. De blokjes zijn investeringen in een bepaald jaar. De kaatr is slechte indicatief.

Het webinar van 2020 geeft een presentatie over de Energyhub Aalsmeer. Di beginnende systeem voldoet aan de meeste 5G-principes met een datacenter als hoofdwarmtebron. Men kreeg het betaalbaar met een terugverdientijd van 7 – 11 jaar, afhankelijk van de deelnemer. De financiele overzichten ogen niet dramatisch en het geheel bespaart 380 tonCO₂ per jaar.

Afsluitend
Het is een veelbelovende researchrichting die tot projecten leidt die niet bij voorbaat onuitvoerbaar en onbetaalbaar lijken, maar waar goede, en sterk situatiegebonden, busines-plannen voor gemaakt moeten worden.

Energieopslag in ijzerpoeder – open dag Metalot

De TU/e, het studententeam en Metalot
Er is dringende behoefte aan methodes om hernieuwbaar, dus op gasloze wijze, hoge temperaturen te kunnen bereiken, en dat vereist opslagmethoden.

Een techniek wordt ontwikkeld op o.a. de TU Eindhoven in het studententeam Solid ( https://teamsolid.org/ ).
Bij het project hoort een Visiedocument Iron Power ecosystem, die te vinden is op https://www.metalot.nl/kennisportal/ . Daar staat ook een haalbaarheidsstudie van TNO die voor enkele scenario’s inschat wat het kost per kWh.
Enkele afbeeldingen en beweringen in dit artikel komen uit dit visiedocument.

De concretisering wordt verder aangejaagd door het kenniscentrum Metalot, een samenwerkingsverband van de TU/e, de zinkfabriek Nyrstar, de provincie Noord-Brabant en de gemeente Cranendonck.

Op 21 mei 2022 hield Metalot een Open Dag in zijn pand in Budel. Mijn vrouw en ik hebben er een dagje elektrisch fietsen tegenaan gegooid om daar te gaan kijken. Enkele foto’s komen van die open dag.

Het beginsel
De techniek zit in principe simpel in elkaar.

Zoals alle opslagprocessen, heeft dit proces een voorkant waar de gebruiker zit, en een achterkant die regenereert.

Aan de voorkant van de cyclus gaat fijnverdeeld zuiver ijzer een verbrandingsreactie aan met zuurstof uit de lucht. Het is in feite de alledaagse roestreactie, maar dan extreem versneld omdat het ijzer erg fijn verdeeld is.
De nettoreactie is 4Fe + 3O₂ geeft 2Fe₂O_{3 .}Volgens de tabellenboeken zou dat op basis van zuiver ijzer 14,7MJ/kg opbrengen, maar omdat ijzerpoeder een mengsel van lucht en ijzer is, brengt de reactie in praktijk 7,2MJ per kg ijzerpoeder op. Ter vergelijking: de verbranding van vloeibare waterstof levert per kg 13,3MJ op en van ammoniak 15,7MJ.
De verbranding haalt desgewenst met gemak het smeltpunt van ijzer (1535°C – het ijzer is tijdens het verbrandingsproces vloeibaar). In praktijk hoeft de op te warmen materie zelden warmer te worden dan 1000°C.
Ter vergelijking: de universele gasbrander van de GAMMA haalt volgens de advertentie maximaal 1300°C, een acetyleenbrander om te lassen haalt 3100°C en een gasoven 280°C.

Aan de achterkant moet het ijzeroxide weer omgevormd worden tot zuiver ijzer. Dat gebeurt met waterstof (waarmee dit opslagsysteem dus een van de vele claims op duurzame waterstof is). Er bestaan hiervoor in praktijk drie systemen, waarvan de bespreking hier te ver voert.
Alle opslagsystemen kennen verliezen. Je moet aan de regeneratiekant meer energie toevoeren dan er aan de gebruikskant vrijkomt. In dit geval bij elke 100MJ uit ongeveer 125 tot 140MJ in.

Benchmarktabel met andere opslagmechanismes

Voor- en nadelen en klimaat en milieu en waar de waterstof gemaakt wordt
Het systeem heeft eigenlijk weinig nadelen

het systeem legt een claim op hernieuwbare waterstof
het systeem heeft omzettingsverliezen zoals alle opslagsystemen
Het voornaamste fysieke nadeel is dat ijzerpoeder zwaar is (pakweg 3kg/liter) en vast is (wat moeilijk te verenigen is met subtiele kleppensystemen), en dat het systeem groot is. Je moet er geen vliegtuig op willen laten vliegen.
Het systeem is vooral geschikt voor statische en drijvende toepassingen, zoals een stoomketel (zie het eerdere verhaal over een experiment bij Bavaria op https://www.bjmgerard.nl/roestbier/ ), of bijvoorbeeld voor de backup van een stadsverwarming, of op een boot.
Het ijzerpoeder is fijn stof in de grootte-categorie van 20 – 50µm (grof stof), maar het is bedoeld als gesloten systeem. Voor de zekerheid zit er ook een HEPA-filter op, maar het is de bedoeling dat dat niet nodig is (o.a. omdat het in een mum van tijd vol zit als het wel nodig is).

Moeilijk in te schatten, maar mogelijk om en nabij neutraal, is de prijs per MWh.
Mede op gezag van TNO noemt het Visiedocument voor hete stoom uit ijzer dat geregenereerd is in Saoedi-Arabië, verscheept naar Rotterdam en verder, en toegepast op industrieterrein Moerdijk, all-in op ca 9 cent/kWh. Waterstof met de pijplijn uit Saoedi_Arabië of waterstof uit de Noordzee (waarna in beide gevallen regeneratie in Nederland) komen ook op ongeveer dat bedrag.
Het Visiedocument meent dat het ETS de aardgasprijs ook zal opjagen tot ongeveer 9 cent/kWh.
Maar in de politieke omstandigheden van dit moment is elke prijsaanname van aardgas een slag in de lucht.

Tijdens de Open dag sprak inleider Managing Director Langereis van Metalot over transport naar en vanuit Australië. Dat om praktische redenen: Australië heeft een hoop woestijn waar je waterstof kunt maken, en heeft al een ertsoverslagstructuur (en geen geopolitieke problemen). Maar Spanje of Griekenland (als men in de EU zelfvoorzienend wil zijn) of Marokko zou in principe ook kunnen.

*De mondiale waterstofprijs volgens het IEA, op basis van zon en wind op het land, op de lange termijn*

Voordeel is

dat het systeem simpel werkt (o.a. omdat het bij normale luchtdruk werkt),
simpel transporteert. Het is een stuk eenvoudiger om het roestpoeder naar de waterstof te brengen dan andersom.
De grondstof is ongevaarlijk, ruim beschikbaar en gaat in beginsel onbeperkt lang mee
De eigenlijke kern van het systeem is per definitie klimaatneutraal als de waterstof met duurzame stroom wordt vervaardigd.
Om de eigenlijke kern heen zitten voorzieningen (met een modieuze term ‘ecosysteem’ genoemd) die (nog) niet klimaatneutraal zijn. Bulkcarriers verbruiken verrassend weinig energie, maar wat ze gebruiken is nog fossiel.
Een lading ijzerpoeder moet eerst geprepareerd worden, en dat gaat ook nog via fossiel.
Al met al brengt een GJ via de ijzerpoederroute, all-in, momenteel 11kg CO₂ de lucht in (waarvan het meeste voor rekening van de boot). Voor aardgas is dat 56kg.
In theorie kunnen de aanpalende voorzieningen teruggebracht worden tot bijna 0kg CO₂ .
De verbranding loost geen zwaveloxide (zit niet in de brandstof)
De verbranding produceert ultra-weinig stikstofoxiden (onder andere omdat het bij atmosferische druk is). De emissiefactor is 10gr NO_x/GJ (een Euro6-diesel op een gewone buitenweg zit ergens rond de 330gr/GJ

De Open Dag
Inhoudelijk is hierboven alles al wel verteld. Nog wat foto’s.