Ga door naar hoofdcontent
ArtikelenRealisatie van aardgasvrije wijken versnellen met GIS

Realisatie van aardgasvrije wijken versnellen met GIS

Donderdag 1 oktober 2020Afbeelding Realisatie van aardgasvrije wijken versnellen met GIS

Inzet van geaggregeerde open GIS data in combinatie met bouwfysische simulatie model versnelt inzage in de technische en economische haalbaarheid van duurzame warmtescenario’s voor aardgasvrije gebieden en versoepelt de communicatie met de betrokken stakeholders.

In het Nederlandse klimaatakkoord is afgesproken dat 7 miljoen woningen en 1 miljoen gebouwen van het aardgas af moeten. Aardgas wordt in Nederlandse woningen gebruikt voor ruimteverwarming, warm tapwater en om te koken. Er zijn meerdere alternatieven voor aardgas als bron van warmte, bijvoorbeeld een warmtepomp, een warmtenet, waterstof, groen gas of infraroodpanelen. De vraag is welke duurzame vervanger van aardgas financieel het meest aantrekkelijk is. Naast de energienota spelen de kosten voor bijvoorbeeld woningisolatie, installatieaanpassing in de woning, elektriciteitsnetverzwaring en/of warmtenet aanleg een rol.

De investerings- en onderhoudskosten komen bij verschillende stakeholders te liggen zoals de bewoner, de eigenaar van de woning, de (regionale) netbeheerder voor elektriciteit en aardgas en het warmtebedrijf. Elk van deze stakeholders hebben hun eigen belangen en beslissen op een andere manier over de te maken kosten.

Warmtescenario

Een warmtescenario omvat een (renovatie) concept voor zowel het bovengrondse vastgoed als de ondergrondse (energie) infrastructuur. Per scenario wordt bepaald of een duurzame vervanger technisch haalbaar is, wat daarbij de financiële verplichtingen voor de verschillende stakeholders zijn en hoe hoog de uiteindelijk totale kosten voor de maatschappij worden. Door scenario’s met elkaar te vergelijken krijgen betrokkenen inzicht in welke oplossing technisch haalbaar is, financieel verantwoord is en een breed draagvlak heeft.

Het aantal woningen in een warmtescenario beïnvloed de haalbaarheid. Schaalgrootte kan voordelig zijn, waarbij hoge investeringskosten verdeeld worden over een groot aantal woningen. Schaalgrootte kan ook nadelig zijn, bijvoorbeeld vanwege de vele verschillende type woningen in het gebied.

Figuur 1 – Procesflow van TOMAHAWK waarin GIS data de bron vormt voor warmtescenarioberekeningen.

Onderzoeksproject TOMAHAWK

In 2019 hebben EnergyGO en Geodan, samen met projectpartners Economic Board Utrecht en de Provincie Utrecht, met subsidie vanuit het TKI Urban Energy het onderzoeksproject TOMAHAWK uitgevoerd waarin deze automatiseringsslag is ontwikkeld. Hierbij is veelvuldig gebruikt gemaakt van open geografische data. TOMAHAWK rekent voor een warmtescenario iedere individuele woning in een geselecteerd gebied bouwfysisch door. Daarbij wordt o.a. de warmtevraag, de jaarlijkse energienota en de (eventuele) kosten van de renovatie van de woning bepaald. Daarna worden de kosten voor het verwijderen of vervangen van de aardgasleidingen, het eventueel verzwaren van het elektriciteit en/of de aanleg van een warmtenet doorgerekend.

Impact op de warmtevraag

In veel aardgasvrije oplossingen worden woningen geïsoleerd. Om een goede indicatie te hebben van de impact op de warmtevraag van de isolatie, is het noodzakelijk een nauwkeurig beeld te hebben van de verschillende bouwfysische elementen van een woning, zoals het oppervlak van de verschillende geveldelen, raam/kozijn partijen, dakvlakken en vloer. Deze informatie is vrijwel niet (direct) beschikbaar.

Open GIS data biedt hierin de uitkomst. Door de basisadministratie gebouwen (BAG) te combineren met de hoogtekaart ANH3 is een ‘3D-model’ van de woning te vormen, waarbij de verschillende gebouwelementen te identificeren zijn, samen met het oppervlak, de (windrichting)oriëntatie en de hellingshoek. Deze twee GIS datasets zijn daarnaast gebruikt om het woningtype te bepalen, bijvoorbeeld een appartementsgebouw, rijtjes- of vrijstaande woning.

Er is geen open data beschikbaar over het aantal en de grootte van de ramen. Streetviewkaarten zijn door obstructies (bijv. bomen) lastig te analyseren en missen de zij- en achtergevels. Nederlandse woningen volgen echter een vrij standaard ontwerp. Met bouwjaar en muur/woningtype is statistisch het percentage ramen te bepalen, waardoor zowel oppervlak als oriëntatie berekend kunnen worden.

Bewoners spelen een grote rol bij de warmtevraagbepaling. Een jong stel met een fulltimebaan heeft een ander stookgedrag dan een thuiszittend ouder echtpaar. Het CBS biedt geodata op hectarevlakken van de aanwezige demografie, waarmee het stookgedrag is gedefinieerd. Electrische apparaten in de woning, geven warmte af aan de woning. In de wintermaanden helpt deze warmte met het verwarmen van de woning, waardoor de verwarmingsinstallatie minder warmte hoeft te produceren. Voor een warmteontwikkelingsinschatting van apparaten is hiervoor het elektriciteitsgebruik per postcodegebied ingezet. Deze informatie komt als open data vanuit de regionale netbeheerders. De woningen zijn vervolgens met het eigen bouwfysische softwarerekenpakket Energeyes doorgerekend, waarin o.a. de warmtevraag voor ruimteverwarming en tapwater wordt bepaald. Met een aantal woningcorporaties hebben validatiesessies plaatsgevonden.

Kostenposten van infrastructuur

Infrastructuur, zoals elektriciteitskabels, gasleidingen en warmtenetleidingen hebben twee vormen van kostenposten: afstand en niet-afstand gebonden.

Afstandsgebonden kosten zijn kosten voor het aanleggen, vervangen of verwijderen van de kabels en leidingen zelf, waarbij de lengte van de kabels en leidingen, in combinatie met hoeveel capaciteit zij moeten kunnen transporteren, bepaalt wat de kosten zijn. De ligging van elektriciteitskabels en gasleidingen zijn door regionale netbeheerders als open geografische vectordata beschikbaar gesteld. Deze vectordata is gebruikt om per gebied de lengte van de leidingen te bepalen. Niet-afstandsgebonden kosten zijn kosten voor bijvoorbeeld verdeelstations en warmtebronnen. Deze kosten worden alleen beïnvloed door de benodigde capaciteit en niet door lengte of locatie.

Figuur 2 – Vier voorbeelden van afgeleide data uit open GIS bronnen zoals muuroriëntatie, muurzijde, dakdelen en woningtype.

Eindresultaat

Het eindresultaat is een webapplicatie geworden, TOMAHAWK, waar stakeholders zelf mee aan de slag kunnen: gebiedsselectie, uitgangspunten en scenarioselectie. Door te spelen met deze variabelen krijgen gebruikers inzicht in de (on)mogelijkheden van verschillende warmtescenario’s.

Inzicht wordt verkregen door voor elke stakeholder per warmtescenario te berekenen wat het benodigde investeringskapitaal is (CAPEX), de operationele kosten (OPEX) en de totale jaarlijkse kosten zijn, waarbij de investeringen worden afgeschreven over de technische levensduur van de componenten. De totale jaarlijkse kosten van alle stakeholders bij elkaar zijn de maatschappelijke kosten. Daarnaast worden ook de energievraag en CO2-emissies weergegeven.

TOMAHAWK levert een kwalitatieve input voor interne en externe afwegingen. Stakeholders krijgen op deze wijze inzicht in hoe een warmtescenario voor hen en andere stakeholders uitvalt. Uiteindelijk is een warmtescenario alleen haalbaar als deze voor iedereen als aanvaardbaar wordt gezien. Het draagt bij aan open en soepelere gesprekken tussen woningcorporaties, gemeenten, woningeigenaren, en bewoners. Dat wekt vertrouwen en zekerheid. Het wordt gemakkelijker om samen stappen te zetten omdat eventuele discussies over warmtescenario’s eerder in het proces worden gladgestreken.

Inmiddels heeft TOMAHAWK zijn eerste klanten mogen verwelkomen. Daarnaast liggen er ontwerpen om ook sloop en nieuwbouw van woningen en utiliteitsbouw (kantoren, winkels, onderwijs) in de wijken mee te nemen.

Meer informatie en een demo is te vinden op www.tomahawk-energy.nl

Afbeelding voor Bart Roossien

Bart Roossien

Volledige biografie
Afbeelding voor Marcel Elswijk

Marcel Elswijk

Volledige biografie