Aardgasloze huizen? Alleen zinvol als het hele energiesysteem mee verandert

Nederland heeft zich ten doel gesteld om de CO2-uitstoot in de bebouwde omgeving met 80 procent te reduceren in 2050. Om dat doel te behalen, heeft de regering besloten dat woningen in de toekomst niet of nauwelijks meer zullen worden verwarmd met aardgas.

Op 8 maart van dit jaar werd hiervoor door 31 gemeenten een eerste stap gezet met de ondertekening van een “Green Deal aardgasvrije wijken”. Onder andere de gemeenten Utrecht, Amsterdam en Rotterdam wijzen in de komende twee jaar de eerste wijken aan die van het gas af worden gehaald. In de komende jaren en decennia zullen er nog vele volgen. Een operatie zonder weerga in Nederland “aardgasland”.

Klimaatdiscussie

In de klimaatdiscussie over het terugdringen van de CO2-uitstoot gaat het meestal over elektriciteitsopwekking (groene stroom en het sluiten van kolencentrales) en over transport (elektrische auto’s). Maar verwarming is minstens zo’n belangrijke bron van energieverbruik. 38 procent van de Nederlandse energievraag is voor verwarming – ook daar moet iets gebeuren. De helft van de energie die voor verwarming wordt gebruikt komt voor rekening van woningen.

'De transitie naar aardgasloze verwarming is verre van simpel'

Volgens Energietrends, een statistische publicatie van Energie Centrum Nederland (ECN) en de elektriciteitssector, wordt 93 procent van de woningen in Nederland verwarmd met een gasgestookte ketel. Daarmee zorgt het verwarmen van woningen voor bijna 10 procent van de totale Nederlandse uitstoot van broeikasgassen.

Eind 2016 presenteerde de regering de Energieagenda. De agenda schetst het beleid na 2023 dat moet leiden tot een vrijwel CO2-neutrale economie in Nederland in 2050. Hierin worden twee belangrijke maatregelen genoemd om de CO2-uitstoot in woningen terug te brengen. Ten eerste moeten gebouwen beter worden geïsoleerd, zodat de totale warmtevraag af neemt. Ten tweede zal aardgas als warmtebron vervangen moeten worden door alternatieve warmtebronnen die minder CO2-uitstoten.

Op dit moment heeft iedere woning nog recht op een aansluiting op het gasnetwerk. Dit recht zal verdwijnen en er komt een recht op een warmte-aansluiting voor in de plaats. Geen enkele nieuwbouwwoning zal dan nog een aansluiting op aardgas krijgen.

Losgekoppeld van het gas

Daarnaast moeten de bestaande 7 miljoen woningen geleidelijk worden losgekoppeld van het gas. Daarvoor moeten vanaf nu ieder jaar zo’n 170.000 bestaande woningen van het gas af. Gemeenten krijgen hierbij een belangrijke rol. Per wijk, per blok of zelfs per woning zal er gekeken moeten worden naar wat de beste alternatieve warmtebron is.

“De vertrouwde op aardgas gestookte HR-ketel zal de komende 35 jaar grotendeels verdwijnen”, zegt Jörg Gigler, directeur van het Topconsortium Kennis en Innovatie (TKI) Gas. Dit is een door de overheid ingesteld platform, waar tweehonderd bedrijven en instellingen bij zijn aangesloten, en dat als doel heeft projecten rondom het verduurzamen van de gasvoorziening te ondersteunen.

Om te laten zien hoe we in 2050 dan wél gaan verwarmen, verwijst Gigler naar de KVGN (Koninklijke Vereniging van Gasfabrikanten in Nederland). De KVGN vertegenwoordigt de gassector in Nederland en heeft begin dit jaar een visie gepresenteerd waarin wordt aangegeven hoe Nederland los kan komen van zijn aardgas-verslaving.

Zoals te zien is in de grafiek, schetst KVGN een beeld waarbij in 2050 40 procent van de warmtevraag verdwenen is door isolatie. 10 procent van de warmtevraag wordt geleverd door een ketel, 15 procent door een elektrische warmtepomp, 15 procent door een hybride warmtepomp en 20 procent door warmtenetten. De warmtenetten zullen verwarmd worden door geothermische warmtebronnen (6 procent) en restwarmte (14 procent).

Maar hoe effectief zijn de alternatieven in het reduceren van de CO2-uitstoot? Hoe duur zijn ze – en wordt er voldoende CO2 bespaard als de visie van de KNVG gerealiseerd wordt?

Ondergronds

De elektrische waterpomp onttrekt in de zomer warmte uit het huis om deze ondergronds op te slaan. In de winter onttrekt de warmte pomp door middel van een buizensysteem de lage-temperatuurwarmte weer uit de ondergrond. Als de warmtepomp is aangesloten op groene stroom, stoot de woning geen CO2­ uit. Maar dat betekent wel dat die groene stroom beschikbaar moet zijn. Dat is nog niet zo eenvoudig te realiseren.

Door het gebruik van de pomp neemt de elektriciteitsvraag in de woning toe. Uitgaande van 40 procent energiebesparing, zal voor enkel het verwarmen van de woning en bij een gemiddeld rendement de elektriciteitsvraag per woning toenemen met 1700 kilowattuur. Dat is ruim 50 procent extra. Daar naast zal de elektriciteitsconsumptie verder toenemen door de vraag naar elektriciteit voor koken en warm water.

Als die extra stroom geleverd wordt door groene stroom, dan is er geen extra CO2-uitstoot. In Nederland wordt op dit moment maar weinig groene stroom opgewekt, zo’n 12 procent van de totale productie is groen. Ruim 80 procent van de elektriciteit komt uit fossiele bronnen zoals kolen en aardgas en de overige 8 procent komt uit kernenergie en andere bronnen.

Als de stroom voor de elektrische warmtepomp wordt geleverd door grijze stroom dan levert dat een CO2-uitstoot op van ruim 925 kilo per huishouden per jaar. Dat is in dit geval een besparing van slechts 40 procent ten opzichte van verwarmen met een CV ketel. Om elektrische warmtepompen effectief in te zetten zal dus nog fors moeten worden geïnvesteerd in de beschikbaarheid van groene stroom.

Kosten

Elektrische warmtepompen hebben een aantal andere nadelen. De investeringskosten liggen hoog, de prijs van een warmtepomp inclusief de installatie van lage temperatuur radiatoren ligt tussen de € 9.000 en  € 19.000. Daar komt bij dat een elektrische warmtepomp alleen toe te passen is in een goed geïsoleerd huis. Door de lage temperatuur die de elektrische warmtepomp levert, blijft het in een slecht geïsoleerd huis koud.

Een hybride warmtepomp onttrekt warmte uit de buitenlucht. Door middel van druk wordt de temperatuur verhoogd naar 40 tot 60 graden Celsius. Omdat de temperatuur van de buitenlucht in de winter vaak te laag is, wordt de warmtepomp in de winter ondersteunt door een ketel.

De hybride warmtepomp, is met een aanschafprijs van € 4.000 tot € 8.000 een stuk goedkoper dan zijn elektrische evenknie. Het rendement hangt echter sterk af van de temperatuur van de buitenlucht. Als die temperatuur onder de 12 graden Celsius komt, wat in Nederland regelmatig gebeurt, wordt de pomp veel minder efficiënt en moet er gas worden bijgestookt. Gemiddeld is dit tussen 20 procent en 50 procent.

Hoeveel CO2 bespaard kan worden met een hybride warmtepomp hangt deels af van hoeveel groene of grijze stroom wordt gebruikt, en deels van het type gas dat wordt bijgestookt. Bij gebruik van groen gas of duurzaam geproduceerde waterstof is ook de hybride warmtepomp CO2 neutraal. Maar als er 50 procent aardgas wordt bijgestookt en de warmtepomp gebruik maakt van elektriciteit, dan is de uitstoot ongeveer 1.200 kilo CO2 per jaar. Dat is slechts een besparing van 20 procent.

De emissiereductie die behaald kan worden met een hybride warmtepomp blijft dus beperkt als er niet ook wordt geïnvesteerd in groene stroom en duurzame alternatieven voor aardgas.

Ketel

KVGN-scenario’s laten zien dat in 2050 nog een-zesde van de overgebleven warmtevraag wordt geleverd via een ketel, in woningen die onvoldoende geïsoleerd zijn waardoor een elektrische warmtepomp niet interessant is.. Daarnaast zijn ze vaak ongeschikt voor een aansluiting op een warmtenet omdat ze te ver afstaan van andere bouw, of omdat de grond onder de woningen vol ligt met andere leidingen. Gigler schat in dat in 2050 qua ordegrootte nog 1 miljoen woningen van de 7 miljoen woningen in Nederland gas nodig zullen hebben, waarschijnlijk in combinatie met een hybride warmtepomp.

Op dit moment is slechts 0,2 procent van het Nederlandse gasverbruik groen

Zowel de gewone gasketels als de hybride warmtepompen maken dus nog gebruik van gas. Gigler verwacht dat dit in 2050 grotendeels groen gas zal zijn. De ambitie van de gassector is om zoveel mogelijk groen gas of waterstof aan te bieden. In landelijke gebieden kan er gebruik gemaakt gaan worden van lokaal geproduceerd biogas.

Om dat te kunnen realiseren moet de productie van groen gas echter wel flink worden opgeschaald. Op dit moment is slechts 0,2 procent van het Nederlandse gasverbruik groen.

Naast groen gas verwacht Gigler dat in 2050 waterstof een belangrijk duurzaam alternatief voor aardgas zal zijn. Dit kan worden geproduceerd door via elektrolyse elektriciteit om te zetten in waterstof. Dergelijke “groene” waterstof wordt in Nederland echter nog niet of nauwelijks geproduceerd. De waterstof die nu wordt gebruikt in industriële processen komt veelal uit aardgas. Ook hiervoor zijn dus nieuwe investeringen nodig.

Warmtenet

Het vierde en laatste alternatief voor de gasgestookte ketel is een aansluiting op een warmtenet, ook wel stadsverwarming genoemd. Hierbij is het van belang wat voor soort bron er wordt gebruikt voor de verwarming. Dit kan restwarmte zijn van een elektriciteitscentrale, een fabriek of afvalverbrandingsinstallatie, maar ook een geothermische warmteput. Het grote voordeel van stadsverwarming ten opzichte van een warmtepomp is dat huizen niet per sé goed geïsoleerd hoeven te zijn.

Bestaande warmtenetten leveren een warmte van ongeveer 90 graden Celsius aan huishoudens. Doordat een deel van de warmte verloren gaat in het warmtenet, moeten warmtebronnen 110 graden Celsius aan warmte kunnen leveren. Warmtebronnen die dat kunnen zijn bijvoorbeeld: een biomassa gestookte ketel, een afvalverbrandingsinstallatie, een wkk (levert warmte en elektriciteit (kracht)), een geothermische warmteput en restwarmte uit de industrie. Als woningen beter worden geïsoleerd, kan de temperatuur van het warmtenet dalen en dan kunnen ook warmtebronnen met een lagere temperatuur, zoals ijsbanen of datacentra warmte leveren.

Wat de kosten betreft, de overheid stelt ieder jaar een maximum prijs op voor warmte. Bij het vaststellen van de maximum prijs wordt er gekeken naar wat het verwarmen van een huis met aardgas zou kosten. Hierdoor zou het verwarmen met een warmtenet niet duurder mogen zijn dan het verwarmen met gas.

De emissiereductiewinst die kan worden behaald met warmtenetten hangt af van de bron die wordt gebruikt. Uit onderzoek van CE Delft uit 2016 blijkt dat een warmtenet 45 procent tot 70 procent CO2 bespaart ten opzichte van een gasketel. De grootste besparing vindt plaats met warmtebronnen als restwarmte uit de industrie  of geothermie. De laagste CO2-reductie vinden we bij gasgestookte wkk;s, waarbij warmte een bijproduct is van elektriciteit.

Warmtenetten hebben echter ook zo hun nadelen en beperkingen. Ten eerste kan niet iedereen zomaar worden aangesloten op een warmtenet. Dit hangt af van de beschikbaarheid van warmte en de afstand tussen de warmtebron en de afnemers.

‘’De transportverliezen in warmtenetten zijn een aandachtspunt als transport over grotere afstanden noodzakelijk is. De warmtebron en de warmteafname moeten bij voorkeur relatief dicht bij elkaar staan om efficiënt warmte te kunnen leveren”, zegt Gigler. “In Zuid-Holland is het heel erg logisch dat er wordt nagedacht over een groot warmtenetwerk omdat er veel restwarmte beschikbaar is vanuit de Rotterdamse haven en omdat de bebouwingsdichtheid hoog ligt. Voor veel andere delen van Nederland kan dat anders zijn. Hier moet misschien gekeken worden naar andere oplossingen.‘’

Afhankelijkheid

Een ander nadeel is dat er een lange termijn afhankelijkheid kan ontstaan van de warmteleverancier. Dit kan problemen opleveren als een bedrijf verhuist of failliet gaat. Daarnaast heeft restwarmte als nadeel dat het een secundair product is. Dat kan een probleem vormen op het moment dat er wel een warmtevraag is maar het primaire proces niet draait. Deze beperkingen kunnen deels worden opgeheven als er meerdere warmtebronnen kunnen worden aangesloten op een net.

Gigler stelt dat het langetermijnbestaansrecht van warmtenetten vooral afhangt van het potentie van geothermie in de regio. ‘’Er zouden alleen nieuwe warmtenetten moeten worden aangelegd in regio’s waar op termijn geothermische warmtebronnen in de warmtevraag kunnen voldoen.”

Dat zou voorkomen dat er een lock-in op fossiele warmtebronnen plaats vindt. Waar in Nederland geothermieputten geslagen kunnen worden, wordt onder andere door IF technology onderzocht. 

Emissiereductie

Wat kunnen we hier nu uit concluderen? Stel dat er vanaf vandaag inderdaad 170.000 woningen per jaar van aardgas afgehaald worden en dat de warmte-alternatieven worden ingezet zoals de KVGN schetst. En stel, dat we daarnaast in de komende 35 jaar allemaal in ons huis gaan investeren en daarmee bijna de helft van onze warmtevraag weg isoleren. Dan nog is het niet zeker dat de ‘’aardgasloze wijken’’ leiden tot de 80 procent CO2-emissiereductie waar de overheid op hoopt.

In de onderstaande figuur worden de eerder besproken emissiereductie-potentiëlen weergegeven. De totale emissiereductie hangt af van de beschikbaarheid van groen gas, waterstof en groene stroom. Alleen als alle warmtepompen op groene stroom draaien en er voldoende groen gas of waterstof beschikbaar is als brandstof voor de hybride warmtepompen en ketels zijn we zeker dat de transitie naar aardgasloos wonen tot het gewenste resultaat leidt.

De transitie naar aardgasloze verwarming is dus verre van simpel. Maatwerkoplossingen zijn nodig – en vooral: additionele investeringen in duurzame elektriciteitsproductie, waterstof en groen gas.

Dit artikel is geschreven door Eline van den Ende, het verschijnt ook op de Engelstalige website Energy Post.

Foto: Aleksandr Markin/Shutterstock