Hoe het werkt
Hoe het werkt
Thermonet is een zeer-lagetemperatuur-warmtenet, kortweg ZLT-net, en dus geen warmtenet in de klassieke zin. Er komt geen heet water uit de leiding en er staat geen centrale ketel. Wat er ligt is een leiding op bodemtemperatuur; de warmte wordt per woning gemaakt.
De vijf onderdelen
Over de bron: naast bodemlussen kunnen ook bronnen met restwarmte op het net worden aangesloten, bijvoorbeeld een koelinstallatie, een supermarkt, een sporthal, een datacenter of een bedrijfspand. Die tillen de temperatuur in het net een paar graden op, en elke graad scheelt: de warmtepompen halen er een extra hoog rendement uit.
Over het net: dit is een zeer-lagetemperatuur-warmtenet, kortweg ZLT-net, internationaal een warmtenet van de vijfde generatie (5GDHC). De eerste vier generaties brachten steeds minder heet water van een centrale installatie naar de woningen. De vijfde generatie draait het om: het net vervoert geen warmte, maar is een gedeelde bron op bodemtemperatuur waaruit elke woning met een eigen warmtepomp haalt wat hij nodig heeft, en waaraan hij in de zomer warmte teruggeeft. Omdat het water ongeveer zo warm is als de grond eromheen, verliest het net onderweg vrijwel niets en hoeven de leidingen niet geïsoleerd te worden.
Over de buitenunit: Dezelfde drie voordelen als op de startpagina gelden hier. Het rendement blijft ook bij vorst op peil, omdat de bron onder de straat het hele jaar ongeveer tien graden is. De unit is klein en stil, zonder ventilator en zonder koelribben, en daardoor ook zonder ontdooicyclus en met nauwelijks onderhoud. En hij past ook waar een luchtwarmtepomp niet past, want hij heeft geen vrije luchtstroom nodig en kan ergens weggewerkt worden.
De bron: de bodem onder de straat
Een paar meter onder het maaiveld merkt de bodem weinig van de seizoenen. Aan het oppervlak schommelt de temperatuur tussen vorst en dertig graden, maar op zo'n tien meter diepte is het het hele jaar ongeveer tien graden: het gemiddelde van alle dagen en nachten bij elkaar. Dieper wordt het langzaam warmer, ongeveer drie graden per honderd meter. De bodemlussen van Thermonet zitten in die stabiele laag.
Die stabiliteit is geen oneindige voorraad. In de winter onttrekken de warmtepompen warmte aan het water in het net, en de bodemlussen halen die uit de grond eromheen. De bodem rond een lus koelt daardoor een paar graden af. In de zomer gaat het andersom: bij koelen gaat de warmte uit de huizen de bodem in, en warmt die weer op.
De bodem herstelt zich ook zelf. Van boven komt zon- en regenwarmte langzaam de grond in, van onderen een klein beetje aardwarmte, en vanuit de omgeving stroomt warmte toe naar de plek die kouder is geworden. Dat gaat traag, maar het gaat het hele jaar door.
Samen is dat niet altijd genoeg om winter en zomer sluitend te maken. Daarom wordt de bron ruim ontworpen, en kan het net worden geregenereerd met een externe bron: restwarmte van een koelinstallatie, supermarkt, sporthal, datacenter of bedrijfspand, of een collector die in de zomer zonnewarmte oogst. Die brengt in de zomer extra warmte in het net, zodat de bodem de winter in gaat met een volle voorraad. Hoeveel regeneratie een wijk nodig heeft, hangt af van de bodem en van de verhouding tussen verwarmen en koelen, en wordt per wijk berekend.
De bodem als bron
Hoe de warmtepomp werkt
Het principe is dat van een koelkast, maar omgekeerd: warmte verplaatsen van een koude plek naar een warme. In de buitenunit zitten een circulatiepomp, een warmtewisselaar en een compressor; de binnenunit brengt de warmte in huis.
De onderdelen van de warmtepomp
Waarom het rendement hoger ligt
Een warmtepomp moet het verschil overbruggen tussen de temperatuur van zijn bron en die van zijn afgifte. Hoe kleiner die stap, hoe minder elektriciteit hij nodig heeft.
Een luchtwarmtepomp moet op een koude dag ruim vijftig graden overbruggen. Een Thermonet-warmtepomp ongeveer dertig. Indicatief betekent dat een rendement rond de vijf in plaats van rond de drie. Het verschil tussen bron en afgifte is twintig graden; de machine zelf overbrugt er dertig, omdat een warmtewisselaar aan beide kanten een paar graden verschil nodig heeft.
Eerlijk over deze cijfers. De rendementen van rond de drie en rond de vijf zijn thermodynamisch berekend, zonder ontdooiverliezen en zonder de energie van ventilator en pompen. Met die verliezen erbij komen beide getallen iets lager uit, maar het verschil wordt eerder groter dan kleiner: ontdooien en een ventilator heeft alleen de luchtwarmtepomp, en de pomp van het bronnet kost weinig. De cijfers zijn daarom niet één op één te vergelijken met de seizoensrendementen uit een productbrochure, die over een heel jaar zijn gemiddeld en niet over een koude dag gaan.
De temperatuurstap en wat die kost
Koeling is geen bijzaak
Waar een airco warmte de straat in blaast en elektriciteit kost, koelt Thermonet vrijwel gratis via dezelfde leiding. Die warmte gaat bovendien de bodem in en komt in de winter deels weer van pas. De uitwisseling loopt dus in de tijd, via de grond.
In de huidige verhouding tussen zomer en winter brengt de koeling ongeveer tien tot vijfentwintig procent terug van de warmte die er in de winter uit de bodem is gehaald. Dat helpt, maar het is niet genoeg: er gaat nu in de winter meer uit dan er in de zomer in komt. Daarom worden de bodemlussen ruimer aangelegd dan strikt nodig is, zodat de bodem over de jaren niet langzaam afkoelt. Die verhouding ligt niet vast: bij warmere zomers en mildere winters wordt er meer gekoeld en minder verwarmd, en komt de balans vanzelf dichter bij elkaar. Voor de bewoner is de koeling zelf misschien wel het meest merkbare voordeel: een koel huis in zomers die steeds warmer worden, zonder airco.
Het hele jaar door een comfortabele 20 °C.
Verwarmen in de winter, koelen in de zomer
Netcongestie: minder vermogen, slim geschakeld
Het elektriciteitsnet is op veel plekken vol. Een wijk die van het gas af gaat, vraagt op de koudste dag ineens veel meer elektriciteit, en juist dat piekvermogen bepaalt of het net het aankan. Thermonet helpt daar op twee manieren.
Minder vermogen door efficiëntie
Een warmtepomp op het bronnet haalt zijn warmte uit water van tien graden, ook als het vriest. Voor dezelfde warmte heeft hij daardoor ongeveer veertig procent minder elektriciteit nodig dan een luchtwarmtepomp, en hij hoeft niet te ontdooien of bij te stoken met een elektrisch element. Juist op het moment dat het net het zwaarst belast is, vraagt de wijk dus minder vermogen.
Minder pieken door slim aan- en afschakelen
Je wilt niet in de kou zitten, en dat hoeft ook niet. Een vloer met vloerverwarming houdt warmte uren vast, en het net onder de straat is zelf een buffer. Daardoor kan je warmtepomp slim omgaan met het moment: iets meer verwarmen als elektriciteit goedkoop en ruim voorhanden is, bijvoorbeeld midden op een zonnige dag, en even rustiger aan als elektriciteit duur is en het net vol zit. De vloer geeft die warmte in de uren daarna gewoon af, en binnen blijft het 20 °C. Jij merkt er niets van, hooguit dat je rekening lager uitvalt. En omdat niet alle warmtepompen in de wijk tegelijk draaien, dempt de wijk de pieken op het net in plaats van ze te versterken.
Ook hier zijn we eerlijk: het verschil is bescheiden en lost netcongestie niet op. Voor een concrete wijk rekende de netbeheerder uit dat een bronnet met warmtepompen elf extra middenspanningsruimtes vraagt, tegenover dertien voor individuele luchtwarmtepompen. Wat slim schakelen daar nog aan toevoegt, wordt per wijk berekend.
Twee fasen
Bewoners kunnen gefaseerd overstappen. Wie wil, kan in één keer helemaal van het gas af. Maar voor veel bewoners is het aantrekkelijker om eerst een grote stap te zetten tegen beperkte kosten: de verwarming gaat over op het net, en daarmee valt meteen het grootste deel van het gasverbruik weg. Warm water volgt in een tweede fase.
Fase één
Ruimteverwarming
Het grootste deel van het energieverbruik van een woning gaat naar de verwarming, en juist dat is het makkelijkst op te lossen: een warmtepomp op het net en een afgifte op lage temperatuur, meer is het niet. In fase één regelt Thermonet daarom alleen de verwarming. De gasleiding en de cv-ketel blijven in deze fase hangen, en dat is bewust: de ketel maakt het warme water voor douche en kraan, en hij is de reserve voor het geval er iets met de warmtelevering is.
Fase twee
Warm water
Warm tapwater is een kleiner deel van het verbruik, maar lastiger op te lossen. Het moet gebufferd worden in een voorraadvat, dat vat moet ergens in huis staan terwijl de ketel nu vaak op zolder hangt, ver van de badkamer, en het water moet veel warmer worden dan de dertig graden die de verwarming vraagt. De installatie in fase één wordt daarop voorbereid, met ruimte, doorvoeren en elektrische capaciteit, zodat fase twee iets toevoegt in plaats van iets vervangt. Hoe het warme water precies wordt gemaakt, en of dat door hetzelfde apparaat gebeurt of door een tweede, is nog niet besloten. Wat wel vaststaat: elektrisch naverwarmen op grote schaal is onwenselijk, want dat brengt precies de winterpiek terug die we willen vermijden. Pas na fase twee kan de gasaansluiting eraf.
Waar het net past — en waar niet
Voor veel woningen is de echte vergelijking niet die met een luchtwarmtepomp, maar die met de cv-ketel: in compacte rijenbouw en gestapelde bouw is een luchtwarmtepomp vaak geen praktische optie. Daar ligt de meeste waarde van een gedeeld bronnet.
Eén bodemlus voedt een handvol woningen; een net wordt gevoed door een reeks bronnen. Dat is een voordeel — je kunt bronnen bijplaatsen naarmate meer mensen meedoen — maar het betekent ook dat er geen centrale installatie is die de hele wijk in één keer bedient.
Wat we niet beweren
Niet: "dit lost netcongestie op."
Voor een concrete wijk is dit doorgerekend door de netbeheerder: een bronnet met warmtepompen vraagt elf extra middenspanningsruimtes, individuele luchtwarmtepompen dertien. Het scheelt op de piek, en in gebieden met netschaarste kan dat het verschil maken — maar het verschil is bescheiden.
Niet: "geen buitenunit."
Die is er wel. Wel: klein en stil, zonder ventilator, makkelijk weg te werken.
Niet: "altijd goedkoper."
Uit onafhankelijke doorrekeningen blijkt dat individuele warmtepompen op dit moment vaak de goedkoopste directe optie zijn. Over de looptijd is Thermonet gunstiger, omdat een leidingnet decennia meegaat en een machine vijftien jaar.