Duurzame ondernemers, overheden, en kennisinstellingen werken met man en macht aan het verduurzamen van Nederland. Maar tot nu toe zagen zij een energiebron met grote potentie voor het versnellen van de energietransitie over het hoofd: zonthermie.
Met een aardgasvrij en CO2-neutraal Groningen als doel, durfde een groep innovatieve ondernemers het wel aan om deze nieuwe techniek op grote schaal uit te rollen. Gebiedsontwikkelaar K3, ontwikkelaar van groene energiesystemen Novar – voorheen Solarfields – en leverancier TVP Solar vormen het team van gedreven pioniers. Op het voormalig baggerdepot van K3 in Dorkwerd, dichtbij Groningen, verrijst het grootste zonnewarmtepark van Nederland. Met een oppervlakte van 12 hectare en een capaciteit van 25 Gigawatt uur (GWh) per jaar, het op drie na grootste van de wereld.
Het zonthermiepark zal duurzame warmte leveren aan het warmtenet van het Groningse duurzame nutsbedrijf WarmteStad. ‘Daarmee kunnen we zo’n 2500 à 2600 huishoudens en bedrijven in Noordwest Groningen volledig van warmte voorzien’, vertelt Project Director Emile Janssens van Novar enthousiast.
De warmte van de zon, direct of indirect, benutten. En daarmee gebouwen verwarmen en voorzien van warm tapwater. Het klinkt zo simpel. En zo begon het aan het eind van de negentiende eeuw ook. Pioniers in de Verenigde Staten vulden zwartgeverfde vaten met water, waarna de zon de rest van het werk deed. Inmiddels is het een volwassen en uitermate innovatieve techniek. Een bewezen technologie die zonnestraling omzet in warmte. Maar wat het nog interessanter maakt, is het enorme rendement. Vooral als je het afzet tegen andere technologieën voor hernieuwbare energie. Met de huidige zonnecollectoren is de jaarlijkse energieopbrengst per vierkante meter drie keer zo hoog als bij het immens populaire PV -Photo Voltaic-, waarbij je zonlicht omzet in elektriciteit.
In Nederland staan 9.6 miljoen gebouwen. Van woningen tot industrie. De warmtevraag die daaruit voortvloeit, bedraagt meer dan de helft van ons totale energieverbruik. Die warmte zou dus heel goed van de zon kunnen komen. En toch liggen de Nederlandse daken niet vol met zonnecollectoren, stookt de industrie nog massaal aardgas, en draaien onze warmtenetten voornamelijk op verbrandingsinstallaties. In de duurzame energiemarkt domineren PV, windparken en biomassa. Deze populariteit laat weinig ruimte voor nieuwe, nu nog kleinere oplossingen. Met een marktaandeel van 0,04 procent van het finale energieaanbod in Nederland, speelt zonnewarmte op dit moment geen enkele rol van betekenis. En daarmee is het zonthermiepark in Dorkwerd uniek in Nederland. Maar ook daarbuiten. Landen in Europa passen zonthermie relatief weinig toe. Denemarken, Griekenland, Italië, Spanje en Duitsland vormen daarop een uitzondering.
Hoewel het idee achter de techniek van zonthermie al heel lang bestaat, is de huidige technologie nog redelijk nieuw en daarmee onbekend. Ervaringsdeskundigen kunnen een belangrijke rol spelen in het verspreiden van kennis. Onder beleidsmakers en subsidieverstrekkers, installateurs, duurzame ondernemers, en de industrie.
Initieel wilden ook K3 en Novar een zonnestroompark ontwikkelen op het oude baggerdepot in Dorkwerd. ‘Maar toen bleek dat het duurzame nutsbedrijf WarmteStad een warmtenet zou aanleggen, kwamen we al snel tot de conclusie dat zonthermie de allerbeste oplossing was voor dit mooie, maar niet optimaal benutte gebied’, vertelt Janssens. De aanwezigheid van het warmtenet van WarmteStad, en de mogelijkheid om warmte tijdelijk op te slaan in een buffervat direct naast het zonnewarmtepark, loste voor het team van zonnewarmtepark Dorkwerd het seizoenseffect op. Een van de uitdagingen bij zonthermie. Want bij kolen- of gascentrales, kun je eindeloos aan de knoppen draaien. Maar veel hernieuwbare energiebronnen zet je niet simpelweg aan of uit.
Een zonnecollector zet zonlicht om in warmte. Dit in tegenstelling tot een PV-paneel, ook wel zonnepaneel. Dat zet zonlicht namelijk om in elektriciteit. Langs de zonnecollectoren loopt een vloeistof. Meestal water, al dan niet in combinatie met een antivriesmiddel. Deze vloeistof, warmt op een zonnige dag op tot meer dan 90 graden Celsius. Het zonnewarmtesysteem slaat deze duurzame warmte op in een buffertank. En vervolgens leidt het de warmte richting het warmtenet.
In Nederland schijnt de zon vooral in de zomer en veel minder in de winter. Zonnewarmte is om die reden vooral interessant voor warm tapwater. Dat gebruik je immers ook in de zomer. Maar ruimteverwarming heb je voornamelijk nodig in de winter. En juist dan is er minder zonnewarmte beschikbaar. Met grootschalige warmteopslag kun je overtollige warmte tijdelijk opslaan en gebruiken op een moment dat er wel vraag naar is. Wanneer je een warmtesysteem voedt met een hernieuwbare warmtebron, zoals zonthermie, moet je vraag en aanbod optimaal op elkaar laten aansluiten. Zo kun je duurzame warmtebronnen efficiënt inzetten en kosten voor warmtelevering beperken.
De panelen die Novar gebruikt voor het zonnewarmtepark in Dorkwerd zijn uitermate innovatief en hebben een hoog rendement, omdat ze vacuüm geïsoleerd zijn. Janssens: ‘Hierdoor is het warmteverlies tussen de ingestraalde zon en de vloeistof die erlangs loopt minimaal. En dat zorgt voor een veel hogere opbrengst per paneel, dan wanneer je zou kiezen voor een standaard zonnecollector. Het was het Zwitserse TVP Solar, inmiddels ook aandeelhouder in het project, dat deze state-of-the-art zonnecollector produceerde. ‘Ze wisten ons te overtuigen met de data uit hun eigen onderzoek. Ze hebben tien jaar uitvoerig getest vanuit een eigen weersimulatiestation in Italië. Alles geprobeerd om de panelen kapot te krijgen. Met hagel, met stenen. Onderzocht wat het met de opbrengst doet, als het paneel veroudert. Uiteindelijk was dit het beste en meest duurzame systeem.’
Je zou verwachten dat zonthermie niet rendabel is, omdat de zon in Nederland te weinig schijnt. Maar de zonnewarmte van Dorkwerd is voldoende voor 25 procent van alle warmte die de ruim 10.000 (toekomstig) aangeslotenen verbruiken. Janssens: ‘We leveren in de zomer maximaal 93 graden Celsius. In de winter, met slecht weer, regen en wind, temperaturen van tien graden onder nul, is de temperatuur van het water alsnog tussen de 75 en 85 graden Celsius. Want deze panelen leveren met het minste geringste zonnestraaltje genoeg warmte voor hoge temperaturen. Om tot de afgesproken temperatuur te komen, implementeerden we een hittebuffer in het systeem. Een buffervat gevuld met 6000 kubieke meter water, om warmte in op te slaan.’ ‘Een van de grote voordelen van zonthermie, is dat wij geen last hebben van netcongestie’, vertelt Janssens opgetogen. ‘Want wij leveren geen elektriciteit, maar warmte. En daarmee kan een project als dat van ons significant bijdragen aan de duurzaamheidsdoelstellingen van een gemeente of provincie.’
‘Een van de grootste voordelen van zonthermie, is dat wij geen last hebben van netcongestie’.
De aanleg van een zonnepark is ook een kans om de natuurwaarde van het terrein te verhogen. Dat staat in de gedragscode Zon op Land. Maar ecologie is voor de aandeelhouders in dit project ook een speerpunt. Samen met ecologen, de imkervereniging, overheden en de omgeving ontwikkelden zij een ecologisch inrichtings- en beheerplan voor de gehele locatie. Van het 24 hectare grote baggerdepot is 12 hectare bestemd voor zonthermie. Onder beheer van de provincie krijgt de overige 12 hectare een volledig ecologische inrichting. Diersoorten als de rietzanger, poelkikker, waterspitsmuis en otter krijgen een habitat waarin ze goed gedijen. Het ene soort heeft schoon water, waterplanten, en flauwe oevers nodig, het andere ruigtes en rietvegetaties. Ook tussen en om de panelen is voldoende ruimte voor flora en fauna.
Rome wasn’t built in one day. En daar kunnen de partners in dit project goed over meepraten. Want de kop is eraf. Er wordt gebouwd. Als alles meezit, neemt WarmteStad het zonthermiepark eind 2023 in gebruik. Maar dat ging zeker niet zonder slag of stoot. Al in 2017 startte de plannen voor een zonne-energiepark op het voormalig baggerdepot in Dorkwerd. Daarmee duurde het ruim zes jaar voordat de eerste schep de grond in ging. Het is een complex project. En daarmee een enorme uitdaging. Niet alleen de techniek was nieuw en uniek. Het was ook de eerste keer dat een privaat zonnepark warmte ging leveren aan een publiek warmtenet. Samenwerking tussen publiek en privaat, betekent automatisch een veel intensievere samenwerking met de overheid. Meer betrokken partijen. Veel stakeholders.
Onbekendheid voor een case als deze bij subsidieverstrekkers, banken, en verzekeraars. ‘Dit betekende dat iedereen continu water bij de wijn moest doen. En of men alsjeblieft versie 18.8 van hetzelfde document nog een keer zou willen bekijken? We moesten oneindig veel projectplannen delen en toelichten. En soms moesten we een deelproject in gang zetten, zonder dat we zeker wisten of de financiering wel rond was.’ Janssens kan er nu gelukkig om lachen. ‘Er waren steeds genoeg redenen om te denken: we stoppen ermee. Maar we waren intrinsiek gemotiveerd. Incasseren, adopteren, en doorgaan. Waar we ook tegenaan liepen. We hielden constant the big picture voor ogen.’
‘Ik durf te zeggen dat wij hier als projectontwikkelaar en als aandeelhouders enorm veel ervaring mee hebben opgedaan. Het project is inmiddels rendabel. Al was winstgevendheid geen bedreigende factor voor realisatie van het park. De businesscase is echter marginaal’, stelt Janssens. ‘Maar dat komt vooral door de complexiteit van dit specifieke project. Je zult bij een nieuw project toch weer maatwerk moeten toepassen.’ Vooral de aanwezige infrastructuur is cruciaal. ‘Je moet je warmte kwijt kunnen. Stel dat je in the middle of nowhere een hele nieuwe woonwijk bouwt met een zonthermiepark. Dan leg je in een keer de infrastructuur ondergronds neer. Maar bij bestaande wijken een warmtenet implementeren, is een stuk uitdagender. Zowel logistiek als financieel.’
Volgens TNO is er wel degelijk een goede businesscase voor zonnewarmte in Nederland. Eind 2022 presenteerde TNO de onderzoeksresultaten, waarna ze concludeerden dat zonnewarmte een belangrijke rol kan spelen in de transitie naar een duurzame warmtevoorziening. Ook de kosten ten opzichte van gas gaan voor de eindgebruiker drastisch omlaag. Zonnewarmte in warmtenetten zonder seizoensopslag is nu al interessant. Dat biedt dus enorm perspectief in de uitrol van zonnewarmte.
Voor het enorme projectteam van zonthermiepark Dorkwerd was het een behoorlijke uitdaging. Maar het resultaat was het absoluut waard. Zonthermie is een nieuwe, innovatieve, maar bewezen techniek. Drie keer efficiënter dan het PV-systeem, waar de daken vol mee liggen. Zonnewarmte kan een belangrijke rol spelen in de aanzienlijke warmtevraag, die meer dan de helft van het finale energieverbruik uitmaakt. Zonthermie verdient een plek tussen de nu nog grotere duurzame energie-oplossingen. Kennis en nog meer innovatie is elementair voor het succes.
Dit artikel verscheen eerder op topsectorenergie.nl.
De energietransitie begint met een kennismaking. Plan direct een gesprek in of neem contact met ons op.
