Maart 2024
Gronings zonthermiepark showcase van wereldklasse
Eerste grootschalige thermische zonne-energiecentrale voor stadsverwarming
Als vooruitstrevende stad wil Groningen investeren in duurzame warmtebronnen. Het voormalige baggerdepot van Dorkwerd bleek ideaal voor een zontermisch veld. Novar, projectontwikkelaar van grootschalige groene energiesystemen, stapte in een consortium om dit te realiseren.
Een showcase van wereldklasse, dat is een van de benamingen die al aan het project Zonthermiepark Dorkwerd is gegeven. In de meest noordelijke provincie wordt in het tweede kwartaal van dit jaar een van de grootste thermische zonnevelden ter wereld opgeleverd. Het veld levert genoeg warmte op om 2.600 woningequivalenten te verwarmen. En in tegenstelling tot een grootschalig pv-veld belast grootschalige zonthermie het stroomnet niet. Het door de zonnecollectoren opgewarmde water verwarmt de huizen rechtstreeks.
Projectontwikkelaar Novar is samen met TVP Solar en K3 eigenaar van zonthermiepark Dorkwerd. Het consortium nam in het voortraject het hele omgevingsproces, de vergunningsaanvragen en de financiering voor zijn rekening. De investering van 24 miljoen euro was mogelijk dankzij onder meer een 25-jarige afnameovereenkomst met het publieke warmtenet WarmteStad, de SDE+-regeling en de prestatiegarantie die de Zwitserse collectorfabrikant TVP Solar afgaf ter dekking van operationele risico’s gedurende vijftien jaar. Na de oplevering dit voorjaar zijn de partners verantwoordelijk voor het onderhoud van de faciliteit en de levering van warmte aan warmteleverancier WarmteStad, die voor het transport en de aansluitingen zorgt. De overdracht gebeurt met warmtewisselaars en pompen in een technische ruimte waar de aanvoer- en retourleiding van WarmteStad binnenkomt.
48.000 m2 aan zonnecollectoren
Verantwoordelijk voor de geproduceerde warmte zijn de geavanceerde MT-Power v4 hoogvacuüm flatpanel zonnecollectoren van TVP Solar, met een totaal oppervlak van 48.000 m2. Elke collector weegt 53 kg, inclusief 1,4 l vloeistof. Ondanks de beperkte vloeistofinhoud kunnen deze collectoren veilig werken onder een maximale operatiedruk van 16 bar en bij een temperatuur tot 180˚. Met een royaal apertuuroppervlak van 1,84 m2 leveren de collectoren een piekvermogen van 1,4 kW per paneel bij een temperatuur van 80˚. Overigens produceren de panelen met een bereik tot 180˚ in praktijk 90˚. Dat is gelijk aan de distributietemperatuur van het warmtenet; hoger gaat ten koste van de performance, lager koelt het warmtenet feitelijk af. Totaal zijn de collectoren jaarlijks goed voor 25 GWh aan warmte.
Totaal zijn de collectoren jaarlijks goed voor 25 GWh aan warmte
Nauwkeurige controle en aansturing
Het park is uitgerust met een geavanceerd Siemens Scada-systeem voor nauwkeurige controle en aansturing. Het systeem wordt onder druk gezet door een Presscon-stikstofsysteem, dat is voorzien van twee grote expansievaten voor optimale veiligheid. Om de warmteoverdrachtsvloeistof effectief door het park te pompen, worden meerdere 30 kW Lowara-distributiepompen ingezet. Als er een teveel aan warmteproductie dreigt, treden twee skids met dry coolers op als beveiliging, ondersteund door een 37 kW distributiepomp. Een opslagtank van 21 m hoog fungeert als dagbuffertank om bijvoorbeeld ook ‘s nachts warmte te kunnen leveren. Deze tank van 6.000 m3 is vervaardigd uit staal en bevat drie niveaus, waarvan warmte uit de tank gehaald kan worden. De tank is geïsoleerd met 20 cm Rockwool om warmteverlies te minimaliseren.
In totaal ligt er 48.00 m2 aan MT-Power v4 hoogvacuüm flatpanel zonnecollectoren van TVP Solar in zonthermiepark Dorkwerd.
Landschappelijke inpassing
‘Er zit vanuit technisch perspectief eigenlijk geen maximum aan de omvang van een zonthermisch veld’, stelt Bas Bolomey, business developer Warmte bij projectontwikkelaar Novar en betrokken bij het Groningse project. ‘Het is bijna lineair: hoe meer panelen, hoe meer warmte. Maar uiteraard is ook de landschappelijke inpassing een factor om rekening mee te houden.’ Het perceel dat Novar tot haar beschikking had, was 22 hectare groot. Na een uitvoerige afstemming besloot het consortium om 12 hectaren te gaan gebruiken voor de panelen, buffertank en het technische gebouw. De overige 10 hectare wordt ontwikkeld tot park en natuur. Daarvoor hebben ecologen, imkervereniging ‘Bij-o-divers’ en bewoners samen nagedacht over de inrichting van de natuur in het totale gebied. Bolomey: ‘Dat heeft een rijk ecologisch inpassingsplan opgeleverd, op basis waarvan wij een aantal aanpassingen hebben gedaan. Het park is nu op draaipalen gebouwd, waardoor er minder beton gebruikt hoeft te worden en er meer ruimte is voor bloem- en kruidenrijk grasland.’
‘Wij kunnen over de seizoenen heen onze warmte direct kwijt aan WarmteStad’
Fossielvrije warmte
Het project is ook in andere opzichten bijzonder. Zo voedt WarmteStad, het publieke warmtebedrijf van de gemeente Groningen en het Waterbedrijf Groningen, het warmtenet met meerdere, zo duurzaam mogelijke bronnen. Met als doel om in 2035 alle warmte geheel fossielvrij te produceren. De combinatie van meerdere bronnen, inclusief het zonthermisch veld Dorkwerd, is relatief nieuw in Nederland. Het enige vergelijkbare project in ons land is het Zoneiland in Almere Noorderplassen West. Daar zorgen 520 zonnecollectoren voor een tiende deel van de geleverde warmte van 2.350 huishoudens. Het leeuwendeel van de stadswarmte komt echter uit een gascentrale in Diemen (waar ook elektriciteit wordt geproduceerd) en twee hulpkrachtcentrales in Almere voor momenten van piekvraag. In Groningen betrekt warmtebedrijf WarmteStad haar warmte niet alleen van het zonthermiepark, maar ook uit middentemperatuur WKO, warmte uit de WarmteCentrale Zernike en restwarmte van datacenters. De schaal van het project is volgens Bolomey uniek. ‘Het is bij zo’n eerste grootschalige thermische zonne-energiecentrale voor stadsverwarming even zoeken met elkaar. Maar in alles blijkt het commitment van Warmtestad om dit op deze manier op te zetten.’
Een 6.000 m3 opslagtank van 21 m hoog fungeert als dagbuffertank om ook ‘s nachts warmte te kunnen leveren.
Voorrang op levering
De productie van warmte met zonthermische collectoren fluctueert uiteraard door het jaar heen. Bolomey: ‘De datacenters leveren een basislast aan warmte van ongeveer 20 tot 30 graden. De bijdrage van de collectoren varieert. In de zomer voorzien we in zeventig tot tachtig procent van de huidige warmtevraag, in de winter ligt dat onder de vijf procent. In principe kunnen wij over de seizoenen heen onze warmte direct kwijt aan WarmteStad. Er is namelijk afgesproken dat wij voorrang op de levering hebben ten opzichte van andere warmtebronnen. Wij produceren immers hoogwaardige warmte van 90˚. Het is zonde om die in de grond af te koelen naar 20 tot 30˚ om vervolgens weer op te waarderen. In de zomer gaat de lage temperatuurwarmte van de datacenters naar de WKO.’
Randvoorwaarden
Een succesvol project kent volgens hem een drietal belangrijke randvoorwaarden. ‘Op de eerste plaats telt de beschikbaarheid van een locatie van voldoende omvang om de business case rond te krijgen. Daarnaast moet de vraag in het warmtenet voldoende zijn om het voor een eigenaar van een zonthermiepark interessant te maken. Zo kun je voor een warmtenet met bijvoorbeeld maar vijfhonderd woningen geen groot zonthermiepark aanleggen. En het helpt enorm als je in de zomermaanden niet-benutte restwarmte op kunt slaan in een seizoensopslag die in de winter dan beschikbaar is.’
Toekomst van zonthermie
‘Zonthermie is een kapstokbegrip waar verschillende technieken onder vallen: zonneboilers, PVT-panelen, parabolische spiegels, en de vacuüm vlakkeplaatzonnecollectoren die we nu in Groningen hebben toegepast’, vertelt Bolomey. ‘Wat betreft dit laatste type beschikt de nieuwe generatie over aanzienlijk hogere rendementen dan tien jaar geleden. Het is moeilijk om te zeggen waar het plafond ligt, maar ik geloof zeker dat het rendement nog verder omhoog zal gaan. Daarnaast verwacht ik dat Nederland nog heel veel warmtenetten gaat bijleggen. Er zijn er nu ongeveer driehonderd, en de voorspellingen van onder meer TNO en CE Delft gaan uit van een groei naar zo'n zeshonderd richting 2030.’ Stiekem denkt Bolomey dat zonthermie een belangrijke bron zal worden voor het voeden van die warmtenetten. Belangrijker bijvoorbeeld dan geothermische bronnen. Geothermie is ingewikkelder, het vooronderzoek is vaak kapitaalintensief en dan nog is het onzeker hoe groot die bron uiteindelijk zal zijn. Terwijl ik in een half uur een redelijk solide berekening kan maken van de warmte die een zonthermisch veld gaat opleveren. Dat zorgde ervoor dat we met WarmteStad een vaste prijs hebben kunnen afspreken voor de warmte die wij leveren.’
Aanleg zonneparken aan banden
Wat in Groningen kan, kan niet overal, geeft Bas Bolomey van Novar toe.
De beschikbaarheid van grond is een belangrijke voorwaarde. En hoewel de zonne-energiecentrale een jaarlijks gemiddeld zonne-/thermisch rendement van 52 procent gaat halen met een minimale landbezetting per geproduceerde eenheid energie, worden er sinds 1 januari van dit jaar geen vergunningen meer verleend voor de aanleg van nieuwe zonneparken op landbouw- en natuurgronden. Dat blijkt uit de brief ‘Aangescherpte voorkeursvolgorde zon’ die minister De Jonge in oktober 2023 naar de Kamer stuurde. In principe dan, want er zijn weer wat uitzonderingen: als de landbouwgronden volgens het bestemmingsplan bijvoorbeeld een woonbestemming krijgen, of als aanleg de netcongestie helpt verminderen – iets wat tegenwoordig bijna voor heel Nederland geldt, denkt Bolomey.