Zonnewarmte biedt mogelijkheden om (bestaande) warmtenetten te verduurzamen. In Groningen gaat Zonthermiepark Dorkwerd over het jaar bezien 25% van de warmtevraag van het warmtenet leveren. 

Voor zijn bedrijf Solarfields, ontwikkelaar van zonneparken, is zonthermie nieuw. Voor Nederland is het dat op deze schaal ook. Nu de bouw Zonthermiepark Dorkwerd van start is, ziet Jan Martijn Buruma, directeur Storage, Hydrogen & Smart Grids mogelijkheden voor meer toepassingen in Nederland. 

Waarom zonnewarmte – collectoren dus – in dit geval een betere optie is dan een weide vol pv-panelen? “Platgeslagen: als je warmte wil leveren – en zeker wat hogere temperaturen, waar veel oude stadswarmtenetten op draaien – dan kun je dat veel beter met zonthermie doen dan met pv, waarbij je een warmtepomp nodig hebt om water naar de juiste temperatuur te brengen. Want daar heb je – even heel hoog over – vier keer zoveel oppervlakte aan panelen voor nodig. Het is daarom efficiënter om dit met zonthermie te doen.”

Nog een belangrijke reden dat Buruma toekomst ziet voor een dergelijk systeem: het belast het elektriciteitsnet niet. En daarbij: verwarmen op lagere temperaturen vereist – zeker bij oudere woningen – het terugdringen van de warmtevraag. 

Buffertank van 6000 kuub
Zonthermiepark Dorkwerd wordt aangelegd op een oud baggerdepot. Het perceel heeft een oppervlakte van 12 hectare. De 24.000 collectoren beslaan daarvan 4,8 hectare en gaan zonnewarmte opwekken voor het warmtenet van Warmtestad, dat warmte levert aan 10.000 huishoudens en bedrijven in Groningen. Andere betrokken partijen zijn gebiedsontwikkelaar K3 en zonnecollectorleverancier TVP Solar. De collectoren verwarmen het water tot 85 graden. “De collectoren zijn vacuümcollectoren met een hoog rendement”, zegt Buruma.

Het warme water gaat eerst door een geïsoleerde buffertank van 6000 kuub (20 meter in diameter en 20 meter hoog). Deze kan voor een paar dagen warm water opslaan. “Dat is nog niet de oplossing voor het seizoen”, zegt Buruma. “De oplossing daarvoor is hier door het overtollige water in een Aquifer Thermal Energy Storage (ATES) te stoppen. In feite een groot wko-systeem, waarbij warm water in een put wordt gepompt en er in de winter weer uit wordt gehaald. Daarbij is altijd sprake van rendementsverlies, dus dat water moeten we met een warmtepomp weer op de juiste temperatuur brengen, maar het is wel een efficiënte manier om het seizoensverschil te overbruggen.”

Kwart warmtevraag
Met zonthermie kan straks gemiddeld over het jaar bezien 25% van de hele warmtevraag van het warmtenet van Warmtestad worden ingevuld. Daarbij geldt dat in de zomer 100% van de warmtevraag kan worden geleverd – in feite is er dan enkel een vraag naar warm tapwater. In de winter zal het gaan om 5 tot 10%. “Voeg je vormen van opslag toe, dan kan dat over het jaar bezien 40 tot 50% van de warmtevraag zijn”, zegt Buruma. “Er is dus naast zonthermie wel altijd nog een andere bron nodig. Een grotere seizoensopslag zou ook kunnen, maar dat is economisch niet efficiënt.”

Overigens, zo vervolgt Buruma, door de verwachte groei van het warmtenet zal de ATES voor het zonthermiepark op den duur niet meer nodig zijn. “WarmteStad zal er andere vormen van restwarmte in opslaan.” De ATES wordt gebouwd door WarmteStad zelf, het project waar SolarFields bij is betrokken omvat het collectorveld en de dagbuffer.

TNO: groot zonneveld financieel aantrekkelijk
Dat zonthermie kansen biedt voor warmtenetten werd onlangs ook belicht in het webinar De Businesscase van zonnewarmte van TKI Urban Energy (Webinar: De Businesscase voor zonnewarmte | Topsector Energie). TNO rekende in opdracht van RVO en TKI Urban Energy verschillende scenario’s door en presenteerde de resultaten en conclusies. In het onderzoek zijn twee opties voor toepassing van zonthermie bij een warmtenet doorgerekend.

Een groot zonnewarmteveld met lage zonnefractie – optie 1 – is financieel aantrekkelijk, concluderen de onderzoekers. Zij rekenden de businesscase door voor een zonnewarmteveld van 50.000 m2 met een kleine dag-/nachtopslag, gekoppeld aan een groot warmtenet. Een typisch scenario voor een stad, zo licht onderzoeker Corry de Keizer in het webinar toe. 

De zonnefractie – het aandeel zonnewarmte in de totale energiemix – is relatief klein (7-20%). Dit betekent dat alle door de zonnecollectoren opgewerkte warmte nuttig kan worden gebruikt. De temperatuur van het warmtenet is 70 graden (50 graden retour). Bij een kostprijs van 300 euro per m2 en een opbrengst van 400 kWh per m2 is de prijs (LCoE) dan 5,2 eurocent per kWh. “Dat is gunstig in vergelijking met alternatieven, zeker in vergelijking met aardgas”, aldus De Keizer in het webinar. Zonder SDE++-subsidie komt dit bedrag op 7,2 cent per kWh.

Seizoensopslag
De tweede door TNO onderzochte businesscase betreft een klein zonnewarmteveld (2300 m2) met een seizoensopslag voor een klein warmtenet (70 woningen). De zonnefractie is hier 80%, de overige energie wordt gegenereerd met de warmtepomp. De kosten hiervan zijn 18,5 cent per kWh. 

TNO ziet bij dit concept evenwel kansen voor kostenverlagingen door innovaties en schaalvergroting. Belangijker nog: de buffer die een grote seizoensopslag biedt voor het energienetwerk. “Iets dat we misschien in ons toekomstige energienetwerk erg veel nodig hebben”, zegt De Keizer. “Want hiermee voorkom je dat het elektriciteitsnetwerk heel veel wordt gebruikt. Dit kan leiden tot mogelijk lagere elektriciteitsnetaansluitingen.” Waarbij volgens De Keizer ook aangemerkt moet worden dat de kosten voor toekomstige uitbreiding van de netcapaciteit onzeker zijn. 

Op de foto:

• Impressie van Zonthermiepark Dorkwerd.