Warmtestad werkt aan een digital twin om ingewikkelde combinaties van warmtebronnen in hun warmtenet inzichtelijk te maken. Zo kunnen die bronnen zo efficiënt mogelijk worden benut.
WarmteStad is in 2014 opgericht door de gemeente Groningen en Waterbedrijf Groningen, eigenlijk als gevolg van marktfalen. Er was namelijk geen warmtebedrijf die de warmtetransitiekar in Groningen wilde trekken. De gemeente was daardoor zelf aan zet en vond een geschikte partner in het Waterbedrijf Groningen, een nutsbedrijf dat bovendien al buizen legt en water transporteert.
Op dit moment zijn de warmtenetten, anders dan het beheer van het elektriciteitsnet, vooral in handen van commerciële bedrijven. Een door een nutsbedrijf uitgebaat warmtenet, zoals in Groningen, is niet zo gangbaar. Toch ziet Theo Venema, business developer bij WarmteStad, een renaissance van het publieke, zoals hij dat noemt. “Steeds meer gemeenten zeggen: we gaan het toch maar zelf doen, anders halen we onze doelen niet. Destijds bij de overstap van kolen naar elektriciteit en gas stapte de overheid ook in. Eigenlijk is dit een mooie herhaling van de geschiedenis.”
Simulatie
De digital twin wordt vaker toegepast binnen de watersector, want ook daar worden ze geconfronteerd met complexe vraagstukken over ontwikkeling, winning en samenstelling. “Het is een complete simulatie van je fabriek en je proces”, vertelt Venema. KWR, het bedrijf dat de digital twin maakt, is een onderzoeksinstituut dat grotendeels wordt gefinancierd door de Nederlandse waterbedrijven, waaronder het Waterbedrijf Groningen. “KWR en het waterbedrijf waren onderdeel van hetzelfde netwerk en wisten zo van elkaar wat ze kunnen. Dat maakt dat je elkaar snel kunt vinden. We vroegen of ze de digital twin die ze voor vraagstukken in de drinkwatersector hebben gemaakt niet ook konden toepassen op warmte.” Dat kon. Die digital twin wordt nu ontwikkeld. Eind 2023 worden de eerste resultaten verwacht.
Waterbedrijven richten zich volgens Venema steeds meer op de energietransitie, aangezien die invloed heeft op hun eigen waterleidingen en waterwinning. Met aquathermie of riothermie kunnen waterbedrijven zelf ook een rol spelen in de transitie. “KWR zit aan tafel bij landelijke energieprogramma’s, dus zij zijn goed gehecht in die transitiewereld. Het is een mooie intermediair tussen de landelijke programma’s en wat wij hier in Groningen nodig hebben.”
Denkvermogen
Het is voor het eerst dat een digital twin in de warmtesector wordt toegepast, maar wellicht niet voor het laatst. Alle warmtebedrijven zijn volgens Venema bezig met de verduurzaming van de netten. “Je wil die duurzame bronnen zowel economisch als qua duurzaamheid zo optimaal mogelijk inpassen, maar dat is een enorme puzzel. Per energiebron tel ik al tien verschillende parameters. Bij ons warmtenet gaan we vijf verschillende energiebronnen inzetten en al die verschillende parameters gaan elkaar ook nog beïnvloeden. Dat gaat je normale lineaire denkvermogen te boven.” Toch moeten de verschillende bronnen op de een of andere manier goed met elkaar in balans worden gebracht. Dat zijn vraagstukken die ook andere warmtebedrijven tegenkomen.
De digital twin maakt het mogelijk allerlei scenario’s te bedenken en door te laten rekenen. Het helpt de opties en afwegingen transparant te maken. Het mooie van een warmtenet is dat je er allerlei warmtebronnen op kan aansluiten. “Als er een opraakt, kun je een andere toevoegen. Door meerdere bronnen slim te combineren kun je een lock-in voorkomen zodat bepaalde keuzes zich later niet tegen je keren, bijvoorbeeld omdat je bijvoorbeeld een grote biomassacentrale hebt gebouwd en de samenleving dat niet meer duurzaam vindt. Het maken van de juiste keuzes begint bij een doordacht bronnenbeleid.”
Leveringszekerheid
Een aantal jaren geleden bleek geothermie geen optie te zijn in Groningen en is WarmteStad overgestapt naar de strategie van meerdere duurzame warmtebronnen. Met de digital twin heeft WarmeStad een tool waarmee die bronnen zo efficiënt mogelijk kunnen worden benut. “Het zou natuurlijk zonde zijn als we in de zomer veel warmte uit zonthermie hebben en die niet wordt ingezet omdat we ook restwarmte hebben. Daar moet je technische oplossingen voor bedenken zodat je die warmte kunt opslaan, maar dan heb je nog geen besturing uitgedacht, dus welke warmte ga je dan eerst gebruiken en in welke volgorde ga je die warmte gebruiken? Door al die parameters waarover ik het eerder had, is dat enorm ingewikkeld.”
De digital twin biedt een goede kopie van het gedrag van de warmtecentrale die kan voorspellen wat er in het echt gebeurt wanneer je de regeling verandert, zonder het risico op leveringsonderbrekingen. “Je kunt niet tegen je klanten zeggen dat het systeem zich anders gedroeg dan verwacht en ze tien dagen geen warmte hebben.”
Samenwerking
Media 2024 moet het onderzoek afgerond zijn. WarmteStad heeft die informatie tegen die tijd echt nodig om keuzes te maken. “We krijgen bijvoorbeeld vragen van burgercollectieven die warmte willen produceren en aan ons leveren. Als het een klein initiatief is, dan kan dat wel, maar als ze met een grotere centrale komen, moeten we wel begrijpen wat dat voor impact heeft. Daarom zijn we ontzettend enthousiast over dit onderzoek, want meer inzicht hebben we echt nodig.”
De ontwikkeling van de digital twin is mede mogelijk dankzij een subsidie van Rijksdienst Voor Ondernemend Nederland (RVO) in het kader van Demonstratie van Energie en Klimaatinnovatie (DEI+). WarmteStad en KWR delen de bevindingen publiekelijk, om zo het inzicht in het functioneren van ondergrondse warmteopslag en inzet van meerdere warmtebronnen te vergroten. Zo kunnen andere warmteprojecten in Nederland gebruik maken van de resultaten en geleerde lessen. “De opgave is zo groot dat we elkaar ook wel nodig hebben. Samenwerking is zeker nodig om die opgave te realiseren.”