Verwarmen van een woonwijk
Aardgas voor verwarmen woningen
De huidige gasvoorraad wordt niet efficiënt gebruikt. Gas wordt voor een groot deel ingezet om woningen te verwarmen. Deze voorziening is ontstaan in een tijd dat gas nog als een minderwaardige energiebron werd gezien. De gedachte in die tijd was dat het gas zo snel mogelijk opgemaakt moest worden. In Nederland bood het verwarmen van woningen en bedrijfsgebouwen een goede mogelijkheid voor het gebruik van het gas. Daarvoor werd in hoog tempo een gasnet aangelegd. De waardering voor gas veranderde echter later. Nu is gas een belangrijke en een relatief schone vorm van energie. Het resultaat is echter wel dat we in Nederland nu een gasinfrastructuur hebben die geen recht doet aan de kwaliteit van het aardgas.
Voor het verwarmen van woningen wordt aardgas ingezet in cv-ketels en daar gebruikt voor het verwarmen van water. Dit gebeurt op zich met een relatief hoog rendement van ongeveer 90%. Toch wordt de kwaliteit van het aardgas hier niet ten volle benut. Een hoogwaardige energiedrager in de vorm van aardgas, dat verbrand bij temperaturen boven de duizend graden, wordt omgezet in een zeer laagwaardige energiedrager: namelijk warm water van 20 oC. Door het koppelen van de elektriciteitsvoorziening aan het verwarmen van woningen kan de woning veel efficiënter verwarmd worden. Hoe dit uitpakt bij de energievoorziening van een woonwijk wordt in het onderstaande voorbeeld geïllustreerd.
Vergelijking verwarmen woningen met een cv-ketel of met stadsverwarming
Uitgegaan wordt van een woonwijk van 1000 woningen. In het eerste geval wordt de woning op de gebruikelijke manier van warmte wordt voorzien met een cv-ketel. In dit geval wordt dus gas en elektriciteit, afkomstig van een elektriciteitscentrale, aan de woningen geleverd. In het tweede geval wordt uitgegaan van stadsverwarming; het aardgas wordt in een warmtekrachteenheid eerst omgezet in elektriciteit. De warmte van relatief lage temperatuur die daarbij overblijft wordt gebruikt voor het verwarmen van woningen. In dit voorbeeld is uitgegaan van een warmtekrachtinstallatie bestaande uit een gasmotor en een hulpketel. De gasmotor verzorgt de basislast van de warmte terwijl de hulpketel de piekvraag voor zijn rekening neemt. In dit geval wordt dus warmte en elektriciteit aan de woningen geleverd. De warmtevraag van woningen is groter dan de elektriciteitsvraag. De warmtekrachteenheid produceert meer elektriciteit dan nodig is voor de woonwijk. Deze extra geproduceerde elektriciteit wordt teruggeleverd aan het net en wordt in mindering gebracht op het energieverbruik van de woonwijk. Het resultaat met betrekking tot het totale energieverbruik en de totale emissie wordt in de figuur gegeven.
Bij het verwarmen van de woningen met een cv-ketel gebruikt de woonwijk in totaal 146 TJ aan primaire energie met een emissie van 9152 ton kooldioxide. Hierbij is er vanuit gegaan dat de elektriciteit met een gemiddelde Nederlandse elektriciteitscentrale wordt geproduceerd en de afvalwarmte wordt geloosd op het oppervlaktewater. In de woningen wordt 73 TJ (2,3 Mm3) aardgas gebruikt voor verwarmen en koken en 30 TJ (7,9 GWh) aan elektriciteit voor de voeding van allerlei huishoudelijke apparatuur. In de tweede situatie wordt de kwaliteit van het aardgas beter benut door er eerst elektriciteit van te maken in een warmtekrachteenheid. De totale energievraag daalt nu naar 132 TJ. Daarvan wordt 70 TJ aan warmte gebruikt voor de verwarming van woningen en 32 TJ (8,5 GWh) aan elektriciteit voor het voeden van de elektrische apparatuur. De elektriciteitsvraag is iets groter en de warmtevraag iets kleiner dan in het eerste geval omdat nu onder andere elektrisch wordt gekookt. Het grote verschil met de eerste situatie is dat er nog veel elektriciteit overblijft die voor andere doeleinden kan worden aangewend. Uiteindelijk komt de emissie in deze situatie neer op 7113 ton kooldioxide. Met andere woorden de emissie aan kooldioxide is met 22% afgenomen ten opzichte van de eerste situatie.
Dit is een voorbeeld van het gunstige effect van het koppelen van energieketens zoals dat bij stadsverwarming gebeurd. Het koppelen van de opwekking van elektriciteit met het verwarmen van woningen leidt bij stadsverwarming tot een aanzienlijke energiebesparing en tot een aanzienlijke reductie van de CO2-emissies ten opzichte van het verwarmen van woningen met een cv-installatie.