Warmtenetten: Slim omspringen met klimaatneutrale energie

Een warmtenet is precies wat u en ik er ons bij voorstellen: een netwerk van ondergrondse leidingen voor het transport van warmte én – verrassend misschien – tegenwoordig ook koude. Die warmte en koude kunnen zowel centraal als decentraal geproduceerd worden, liefst op een hernieuwbare manier. En afhankelijk van het type warmtenet kan de eindgebruiker de warmte rechtstreeks benutten voor de verwarming of het sanitair. Achter die ogenschijnlijke simpliciteit van een warmtenet schuilt heel wat technisch vernuft en vooral ook innovatie om de warmtenetten nog efficiënter, veelzijdiger en modulair te maken. Specialisten Hartwin Leen, procesingenieur-bestuurder bij Kelvin Solutions, en Patrick Berré, division manager Energies & Water bij Denys gidsen ons door de recente ontwikkelingen in warmtenetten.

Generatie na generatie efficiënter

De warmtenetten die we vandaag in ons land ontwikkelen en aanleggen, zijn netten van intussen al de vierde of vijfde generatie. De eerste warmtenetten uit de negentiende eeuw waren bedoeld voor stoomtransport. “Efficiëntie was toen nog niet belangrijk”, schetst Hartwin Leen. Ook voor de tweede generatie warmtenetten, voor het transport van warm water, was dat zo. “Die bewustwording kwam er ten tijde van de oliecrisis in de jaren ’70. Sindsdien zijn de warmtenetten veel efficiënter dankzij een isolatiepakket. De meeste warmtenetten in ons land vandaag zijn van deze derde generatie. Ze transporteren water met een temperatuur van rond de 90°C en de productie van dat warm water gebeurt met een WKK-systeem of op basis van restwarmte, niet langer met steenkool of stookolie. Onder impuls van de klimaat- en energie-uitdagingen van deze eeuw kwam er de afgelopen jaren een vierde generatie warmtenetten. Ze werken op lage temperaturen, typisch tussen 60 en 40°C, die wordt geproduceerd met behulp van restwarmte uit de industrie of van hernieuwbare energie. Nieuw vanaf deze generatie is de mogelijkheid om verschillende bronnen gelijktijdig te benutten op basis van een slimme sturing en zelfs om koude te transporteren”, vertelt Hartwin Leen.

Zoeken naar kostenoptimaal warmtenet

Recent zien we een evolutie naar de vijfde generatie, waarbij er eigenlijk geen sprake meer is van een warmtenet, maar van een energienet of bronnet. Hartwin Leen daarover: “In zo’n energienet worden verschillende primaire bronnen aan elkaar gekoppeld om basisenergie te leveren. Die energie wordt via het leidingennet naar de eindgebruiker getransporteerd en daar decentraal opgewaardeerd tot de nodige temperatuur. Dat biedt het voordeel dat je geen zwaar geïsoleerd leidingennet meer nodig hebt. Daar tegenover staat dat de diameter van de leidingen groter wordt en dat iedere gebruiker een eigen warmtepomp moet hebben. Het schaalvoordeel is dus beperkter. De concrete praktijksituatie zal uitwijzen welk type warmtenet het meest aangewezen is: een van de vierde, een van de vijfde generatie of een combinatie van beiden.”

Een warmtenet kan op zich overal aangelegd worden. De hamvraag is echter of het economisch rendabel is. “Een warmtenet is pas zinvol wanneer je de energie op een kostenoptimale manier kunt transporteren, een zo kort mogelijke afstand dus. Een warmtenet vraagt immers een grote investering in het distributienet en de pompen. Die verdient de beheerder terug via het leveren van warmte aan de eindgebruiker. Elke meter aan leidingennet, vertegenwoordigt een investering. De verhouding warmte per lopende meter is bijgevolg het kengetal om te bepalen of de investering in een warmtenet zinvol is. Doorgaans is dat het geval in stadskernen, op industriegebieden met een grote warmteproducent, maar soms ook in landelijke kernen met een grote warmtedichtheid”, licht Hartwin Leen toe.

Juridisch nieuwe nutsleiding

Typerend voor een warmtenet is ook dat het een gesloten circuit is. “Het warmtenet brengt warm water tot bij de eindgebruiker en neemt koud water opnieuw mee naar de bron. Net zoals het verwarmingscircuit in onze woningen”, duidt Patrick Berré. “Dat betekent dat we twee stalen buizen in de sleuf plaatsen. De diameter van de buizen is afhankelijk van de hoeveelheid te transporteren energie. De buizen isoleren we vervolgens. Het geheel beschermen we tot slot met een kunststof mantel uit PE. Die bescherming is nodig om te vermijden dat er grond- of insijpelend hemelwater de isolatiewaarde in het gedrang brengt of corrosie veroorzaakt. Wanneer zo’n leidingennet goed is aangelegd, heeft het een levensduur van pakweg 50 jaar. Bij de plaatsing respecteren we voor de eisen aan de laswerken de normen die ook gelden voor pijpleidingen. Voor de isolatie moet de ΔT tussen bron en afleveradres gegarandeerd zijn. Dat vraagt het nodige studiewerk om de juiste isolatiedikte te bepalen.”

Het plaatsen van het leidingennet op openbaar domein kan niet zomaar. “Daarvoor is een vergunning nodig. Dat aspect is nog volop in beweging voor warmtenetten”, merkt Hartwin Leen op. “De plaatsing van het nieuwe type nutsleiding is ingrijpend. Je hebt plaats nodig om de leidingen te lassen naast de bouwput, ondergronds is ruimte nodig voor uitzettingsbochten, … Dat heeft impact en leidt tot rechten en plichten voor de beheerder van het warmtenet. Er is nog wat juridische innovatie nodig om dat allemaal mooi in de plooi te laten vallen. Los daarvan moet het leidingennet ook in het KLIP/KLIM-portaal opgenomen worden, net als ieder ander nutssysteem.” Het plaatsen van de leidingen is een lineair proces: sleuf graven, stalen buis plaatsen, isoleren, PE-mantel aanbrengen en sleuf dichtmaken. “Op het platteland brengt dat weinig uitdagingen met zich mee, maar binnenstedelijk is het niet evident. Je kunt de hele stad niet onbeperkt in tijd openleggen. Dat vraagt van ons dus wel wat creativiteit en de inzet van polyvalente ploegen”, pikt Patrick Berré in.

Werk aan de winkel

Niet alleen voor de beheerders van het openbaar domein is een warmtenet een nieuw gegeven, ook voor de aannemers. Want naast specialisten voor het leidingenwerk zijn er nog andere partijen nodig om het concept te realiseren. Denk aan de warmteproductie en -stockage en daarnaast het afleveren van de energie bij de eindgebruiker. En daar is volgens Hartwin Leen best nog wel wat werk aan de winkel. “We zijn het niet meer gewend om op gebouwniveau een collectieve warmte-installatie te plaatsen. We hebben jaren een gasleiding naar ieder appartement gebracht om daar met individuele ketels te werken. Een warmtenet vraagt een andere aanpak. Er moeten leidingen in schachten geplaatst worden, de doorvoeren mogen geen warmte- of koudebruggen vormen, het goed isoleren van de leidingen in de schachten blijkt ook een pijnpunt. Kortom, de HVAC-specialisten die zich aan het verhaal van een warmtenet willen wagen zullen zich hier moet bekwamen. Daarnaast is er het aspect van de slimme energiesystemen. Die vragen om automatisatie, monitoring, regeling … om de mogelijkheden van verschillende hernieuwbare energiebronnen optimaal te benutten. Die technologie en intelligentie moeten we vandaag nog volop ontwikkelen”, aldus Hartwin Leen. Voor het team van Patrick Berré was de switch van een klassieke pijpleiding, een specialisatie van Denys, een relatief kleine stap. “We hadden de nodige mensen en equipment. We hebben ons vooral moeten toeleggen op het nieuwe gegeven van het isoleren van de leidingen. Dat was een haalbare kaart. Intussen hebben we continu zo’n 7 projecten voor warmtenetten lopen in eigen land en de ons omringende landen.”