Van ondergelopen steenkoolmijn naar circulaire stadsverwarming

Nu de gaskraan wordt dichtgedraaid, zijn nieuwe innovatieve energiebronnen nodig om onze huizen, kantoren en overige gebouwen te verwarmen. Een van die nieuwe energiebronnen is het circulaire stadverwarmingsnet van Mijnwater B.V. Wat begon als een manier om grondwater in mijnen te gebruiken om gebouwen in Heerlen te verwarmen en te koelen, groeide uit tot misschien wel het meest innovatieve stadverwarmingsnet in Europa.

WeLLDesign ontwikkelt voor Mijnwater industrieel te produceren componenten waarmee de woningen die op Mijnwater worden aangesloten snel kunnen worden aangepast. Het doel is om de arbeid in en aan de woning tot een minimum te beperken. Daartoe worden installatieunits, verlaagde plafondsystemen voor leidingdoorvoer, installatiewanden, etc. op basis van een platformbenadering ontwikkelt. Zo nodig worden in een constructiehal bij WeLLDesign een op een modellen en prototypen gebouwd en getest.

Toen eind jaren zestig de steenkoolmijnen in Zuid-Limburg werden gesloten, vulden de mijngangen zich met grondwater dat door aardwarmte op natuurlijke wijze werd opgewarmd. In 2003 vatte de gemeente Heerlen het plan op om in het kader van duurzame energiewinning een aantal proefboringen in de mijnen te doen. Al snel bleek dat het mijnwater gebruikt kon worden om gebouwen op een duurzame manier te verwarmen en te koelen. Heerlen begon met dit principe een succesvol initiatief: het Mijnwaterproject. Er werden vijf bronnen geboord die via een hoofdleiding met elkaar verbonden zijn om water aan en af te voeren. In de stad Heerlen werd 50.000m² aan vloeroppervlakte in gebouwen aangesloten op deze eerste mijnwaterenergiecentrale ter wereld.

 

Een grootsere aanpak
Het gemeenteproject ontwikkelde verder tot een maatschappelijke onderneming: Mijnwater B.V. ‘Toen het gemeenteproject doorontwikkelde tot onderneming was het de vraag wat er met het mijnwater en het leidingstelsel moest gebeuren. Er was een aantal gebouwen op aangesloten, maar om het concept succesvol te maken moest het veel grootser aangepakt worden’, legt Herman Eijdems, innovatiemanager van Mijnwater B.V., uit. Mijnwater B.V. moest de energie bovengronds slimmer gaan benutten.

 

Van mijnwater naar stadsnetwerk
‘We hebben een nieuw soort stadsverwarmingsnetwerk opgezet, misschien wel het meest innovatieve thermische energienetwerk in Europa’, glundert Eijdems. Mijnwater B.V. ontwikkelde het eerste stedelijke leidingnetwerk in Europa, waarmee zowel warmte als koude wordt geleverd aan de aangesloten klanten. Wanneer een gebouw gekoeld wordt, levert dit tegelijk restwarmte terug aan het netwerk en andersom. Met het stadsverwarmingsnetwerk wordt de kringloop van warmte- en koudelevering aan gebouwen gesloten. De energie wordt uitgewisseld via ondergrondse kelders waarin de warmtewisselaars en pompen staan. Het water in de mijnen fungeert nu meer als grote thermische batterij dan uitsluitend als groene energiebron. Bij de aangesloten gebouwen kan zo de CO2-uitstoot met 65% gereduceerd worden. Op deze manier voorzag het bedrijf in 2018 al 200.000m² aan gebouwoppervlakte van verwarming, warm water en koeling.

 

Aanbod en vraag
Het stadsverwarmingsnetwerk van Mijnwater B.V. is gebaseerd op drie principes: het is vraaggericht, circulair en er kan energie in worden opgeslagen. ‘Ten eerste sluit het aanbod aan op de vraag. Stel dat het buiten 5 graden is en het in een gebouw 20 graden moet zijn, dan moet je 15 graden toevoegen. Als je gas verbrandt, maak je een vlam van 1000 graden om een gebouw 15 graden op te warmen. Om verspilling van al die energie tegen te gaan, gebruiken wij daarvoor alleen bronnen die kouder zijn dan 50 of 60 graden. Een warmtepompinstallatie zorgt ervoor dat de gebruiker precies de energie krijgt die hij vraagt.’

 

Gesloten kringloop
Er gaat vaak veel energie verloren als gebouwen verwarmd en gekoeld worden, legt Eijdems uit. Wanneer een gebouw gekoeld wordt, staat er bijvoorbeeld een grote ventilator op het dak waar warme lucht uitkomt. ‘Als we de energie uit die warme lucht opvangen en hergebruiken, hoeven we theoretisch maar een derde van de oorspronkelijke energie van buitenaf toe te voeren. Daarom sluiten wij die kringloop. Als we warmte leveren, dan komt er koude terug. Dat gebruiken we om te koelen. Het Arcus College in Heerlen draait bijvoorbeeld op de warmte van het datacentrum van pensioenfonds APG.’

 

Overtollige energie opslaan
Tot slot kan Mijnwater B.V. elektriciteit opslaan in gebouwen en onder de grond. ‘Stel dat er veel elektriciteit opgewekt wordt doordat het hard waait en de zon schijnt. Met een warmtepomp kun je die energie als warmte opslaan in de gebouwen en het water. Als de zon dan niet meer schijnt, kun je die warmte gebruiken.’

 

Geen uitvinding, maar een ontdekking
‘Het grappige is dat we eigenlijk helemaal geen spannende innovaties gebruiken’, vertelt Eijdems. ‘Warmtepompen, buizen en opslagkelders zijn technieken die al 50 jaar of langer bestaan. Maar we hebben de verschillende onderdelen op een nieuwe manier aan elkaar gekoppeld. We hebben niets uitgevonden, maar we hebben iets heel moois ontdekt.’ Mijnwater kan ook in andere voormalige mijngebieden gebruikt worden om gebouwen te verwarmen en koelen. Daarnaast kan het hybride stadsverwarmingsnetwerk dat Mijnwater B.V. heeft ontwikkeld waarmee energie (warmte en koude) wordt uitgewisseld, in plaats van slechts geleverd, in theorie in alle steden worden toegepast.

 

Vooruitkijken: we moeten hard groeien
Die ontdekking wordt door de regio omarmd. PALET (Parkstad-Limburg Energie Transitie, een samenwerkingsverband van acht Zuid-Limburgse gemeenten) stelde Mijnwater B.V. ten doel dat in 2040 alle gebouwen in de gemeenten op het stadsverwarmingsnetwerk van Mijnwater B.V. aangesloten moeten zijn. ‘Onze doelstelling is niet om winst te maken, maar om maximaal te verduurzamen. Dat betekent dat we elke vijf jaar 25.000 woningen moeten aansluiten. Dat is een enorme opgave, waarvoor we extreem snel moeten groeien.’

 

Aanpassingen in alle woningen
Dat is een uitdaging voor het bedrijf, aangezien elke woning die aangesloten wordt op het netwerk aangepast moet worden. ‘Normaal gesproken begint stadsverwarming bij een grote centrale en wordt vanuit dat punt de hele stad bediend. Bij ons staat bij elke eindgebruiker een kleine warmtepompinstallatie. Voor benodigde gebouwaanpassingen gaan we in gesprek met woningcorporaties. Soms vragen mensen: “Moeten we dan in ál die woningen aanpassingen doen?” Ja, dat moet wel. Een energietransitie is nogal veelomvattend. Maar ons stadsverwarmingsnetwerk benut het laaghangend fruit op zowel gebieds- als gebouwniveau. Daardoor zijn de woningaanpassingen veel goedkoper dan bij andere manieren om van het aardgas af te komen.’ Daarbij worden alle benodigde componenten zodanig ontwikkeld dat zij industrieel vervaardigd kunnen worden. Daar ligt de expertise van WeLLDesign.

Haalde Mijnwater B.V. vroeger nog energie uit het mijnwater, nu fungeert het water in de mijnen slechts nog als reservevoorraad. Mijnwater is een nieuw soort stadsverwarmingsnetwerk, dat door de ontwikkeling van het eerste zelfstandig leidingnetwerk in Europa zowel warmte als koude kan leveren aan de aangesloten klanten. Wanneer een gebouw afkoelt, blijft er restwarmte over en andersom. Met het netwerk van Mijnwater B.V. worden deze restwarmte en restkoude uitgewisseld via ondergrondse kelders waar warmtewisselaars en pompen staan.

Bij de aangesloten gebouwen kan zo de CO2-uitstoot met 65% gereduceerd worden. In 2018 voorzag het bedrijf al 800.000m² gebouwen op deze manier van verwarming en koeling. De regio omarmd met PALET (Parkstad Limburg Energie Transitie), het stadsverwarmingsnetwerk van Mijnwater B.V. dat als doel heeft in 2040 alle gebouwen in de acht gemeenten op het stadsverwarmingsnet aangesloten te hebben. In de komende vijf jaar zijn dat zo’n 25.000 woningen.