Toekomstbestendige warmte(-koude)netten in Nederland: de impact van opslag op het bredere energiesysteem

Naar schatting hadden in 2023 ongeveer 515.000 woningen en andere gebouwen een aansluiting op een warmte(-koude)net. De Nederlandse overheid wil graag dat dit aantal sterk toeneemt. Europese en Nederlandse wetgeving schrijft voor dat de broeikasgasuitstoot van warmte(-koude)netten in 2050 nul is. Dat kan door deze te voeden met hernieuwbare bronnen.

Door de bronnen van warmte(-koude)systemen te verduurzamen, wordt opslag van warmte en koude steeds belangrijker om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen. Dit hebben we uitgebreid besproken in deel 3 van deze serie artikelen. Daarnaast kan opslag nog meer voordelen bieden voor zowel warmte(-koude)systemen als elektriciteitssystemen, zie figuur 1. Hier gaat dit artikel verder op in.

De eerste negen onderdelen van figuur 1 geven aan op welke manier de toevoeging van opslag van warmte en/of koude impact heeft op een warmte(-koude)systeem.

Balancering vraag en aanbod

Het aanbodprofiel van hernieuwbare warmte komt niet overeen met de vraag naar warmte. Opslag kan helpen om vraag en aanbod bij elkaar te brengen. Dit punt is al uitgebreid besproken in deel 3 van deze serie.

Optimalere dimensionering

Omdat de vraag naar warmte (en koude) niet stabiel is, wordt een warmte(-koude)systeem niet altijd maximaal benut. Er wordt immers tijdens de bouw gedimensioneerd op de piekvraag naar warmte, waardoor het systeem (met name de bronnen) buiten de piekvraag om overgedimensioneerd is. Door het uitvlakken van de vraag naar warmte kan een warmte(-koude)systeem optimaler worden gedimensioneerd. Het opslaan van warmte op momenten waarop het aanbod van warmte hoger is dan de vraag helpt namelijk om de pieklast en de middenlast in te vullen. Kortetermijnopslag doet dit op dag- en weekbasis (zie figuur 2) en seizoensopslag op jaarbasis. Als hiervan gebruik wordt gemaakt, is – afhankelijk van de configuratie van het totale systeem – minder geïnstalleerd piekvermogen nodig. Dit scheelt investeringskosten (maar daar staan investeringskosten voor opslag tegenover). Uiteraard moet het systeem wel in staat zijn om de piekvraag op te vangen in het geval van onderhoud aan of storingen van de opslag.

Minder slijtage

Omdat de vraag naar warmte en koude niet stabiel is, moet een deel van een warmte(-koude)systeem steeds harder en zachter worden gezet om de gewenste hoeveelheid warmte of koude te kunnen leveren. Dat is niet optimaal en draagt bij aan snellere slijtage van sommige onderdelen en soms ook aan een verhoogde kans op storingen, bijvoorbeeld bij geothermiebronnen. Het toevoegen van een intradaybuffer zorgt ervoor dat de grootste schommelingen worden uitgevlakt, waardoor de systemen stabieler kunnen draaien. Dit maakt het systeem robuuster en verhoogt de levensduur van onderdelen ervan.

Lagere operationele kosten door minder inzet piekinstallaties

Toevoeging van warmte(-koude)opslag aan een warmte(-koude)systeem zorgt ervoor dat de piekinstallaties minder hoeven worden ingezet. Omdat dergelijke installaties nu doorgaans op aardgas draaien, scheelt dit kosten voor brandstof en emissierechten. Om aan de wettelijke eisen te kunnen voldoen, moeten piekinstallaties uiteindelijk volledig emissievrij zijn. Dat kan bijvoorbeeld door een CO₂-arm gas zoals groen gas of groene of blauwe waterstof te gebruiken, maar deze gassen zijn nu en naar verwachting ook in de toekomst schaars en dus duur. Toevoeging van warmte(-koude)opslag kan de operationele kosten dus verlagen. Bovendien werkt een systeem doorgaans efficiënter als het een groter deel van de tijd draait op (bijna) maximaal vermogen.

Betere benutting hernieuwbare energiebronnen

Opslag van warmte zorgt niet alleen voor minder inzet van piekketels, maar ook voor een betere benutting van hernieuwbare warmtebronnen. In de zomer kan een warmtebron, bijvoorbeeld geothermie, vaak meer warmte leveren dan op dat moment nodig is. De winning van geothermie wordt in die periode dan ook teruggeschroefd. Maar als dit aanbodoverschot wordt opgeslagen en in de winter wordt gebruikt, wordt de bron beter benut, zie figuur 3. Dit kan leiden tot een betere businesscase.

Ook tijdelijke overschotten aan hernieuwbare elektriciteit kunnen met behulp van warmteopslag (deels) worden benut, waardoor wind- en zonneparken minder vaak hoeven te worden afgeschakeld en hun businesscase verbetert. Bovendien is daardoor uiteindelijk minder geïnstalleerd vermogen nodig om de volledige energievraag te verduurzamen.

Lagere CO₂-uitstoot

Een verminderde inzet van aardgasgestookte piekketels vanwege opslag van hernieuwbare warmte leidt tot minder CO₂-uitstoot. Dit is belangrijk omdat warmte(-koude)systemen de komende jaren steeds minder CO₂ per geleverde hoeveelheid warmte mogen uitstoten (zie artikel 1 uit deze serie).

Lagere operationele kosten door lagere transportkosten elektriciteitsnet

Zoals uitgelegd in deel 2 van deze serie, verbruiken veel hernieuwbare warmtebronnen relatief veel elektriciteit omdat de temperatuur van die bronnen moet worden opgewaardeerd met behulp van een warmtepomp. Dit geldt met name voor aquathermie, aerothermie en bodemenergie en is ook bij lagetemperatuurrestwarmte het geval. Daarnaast kan elektriciteit één op één worden omgezet in warmte met behulp van een elektrische boiler. Warmte(-koude)systemen die draaien op hernieuwbare warmtebronnen en gebruik maken van centrale warmtepompen of centrale boilers hebben daarom aanzienlijke elektriciteitsaansluitingen nodig.[1] Grootverbruikers van elektriciteit[2] betalen transportkosten aan hun netbeheerder. Die kosten zijn afhankelijk van de grootte van de aansluiting, het gecontracteerde vermogen (kWcontract) en het feitelijk afgenomen maximale vermogen (kWmax). Met name die laatste is erg bepalend: hoe meer elektriciteit er in korte tijd wordt afgenomen van het net, hoe hoger de transportkosten. Toevoeging van warmteopslag (en een energiemanagementsysteem) aan een warmte(-koude)systeem kan ertoe leiden dat elektriciteitsaansluiting, kWcontract en kWmax kleiner zijn dan in een systeem zonder opslag, waardoor de transportkosten lager zijn. Dit is extra interessant omdat de transporttarieven de afgelopen jaren sterk zijn gestegen en naar verwachting blijven stijgen.[3]

Soms (snellere) aansluiting op elektriciteitsnet mogelijk via alternatief transportrecht

Vanwege de congestieproblemen op het Nederlandse elektriciteitsnet kunnen grootverbruikers in veel gevallen geen nieuw of extra transportvermogen contracteren. Dit kan de ontwikkeling van een nieuw warmte(-koude)net of de verduurzaming van bestaande netten in de weg staan. Soms is het toch mogelijk om nieuw of extra transportvermogen te verkrijgen, mits de grootverbruiker een zogenaamd alternatief transportrecht contracteert. Hierbij maken de grootverbruiker en de netbeheerder afspraken over hoe zwaar en wanneer de klant het elektriciteitsnet mag belasten. Er zijn verschillende soorten alternatieve transportrechten, maar vrijwel altijd is de strekking dat de klant het elektriciteitsnet tijdens de spitsuren (doorgaans tussen 6.00 en 9.00 uur ’s ochtends en tussen 17.00 en 21.00 uur ’s avonds) minder of niet mag belasten.

Warmteopslag als vorm van flexibiliteit helpt of is zelfs expliciet nodig om überhaupt nog transportvermogen te kunnen contracteren bij de netbeheerder. Door bijvoorbeeld ’s nachts of ’s middags alvast meer warmte te produceren (waar dus vaak ook elektriciteit voor nodig is) en deze te bufferen, kan deze warmte tijdens de momenten met de piekvraag naar warmte – die vaak samenvalt met de spits op het elektriciteitsnet – worden geleverd zonder op dat moment het elektriciteitsnet zwaar te belasten. Om dit ook in de winter te kunnen doen, is relatief dure seizoensopslag nodig. Daar staat tegenover dat alternatieve transportrechten goedkoper zijn dan ‘gewone’ transportrechten.

Totale kosten niet altijd lager

Of de financiële voordelen van warmteopslag opwegen tegen de extra kosten, is sterk afhankelijk van de configuratie van het totale warmte(-koude)systeem en het type opslag. Uit gesprekken die RaboResearch met spelers uit de warmtemarkt heeft gevoerd, komt naar voren dat het integreren van een intradaybuffer in een nieuw warmte(-koude)systeem eigenlijk altijd van toegevoegde waarde is en tot lagere totale systeemkosten leidt. Ook voor bestaande systemen is dit vaak het geval.

Dit geldt echter niet voor de meeste typen seizoensbuffers, die – los van WKO’s – nog nauwelijks worden toegepast in Nederland. Dit komt onder meer doordat de investeringskosten van deze technieken nog te hoog zijn (en de technieken niet altijd bewezen). Bovengrondse seizoensopslagtechnieken zijn goedkoper, maar vereisen zeer veel ruimte die doorgaans lastig te vinden is.

[1] Voor het gebruik van geothermie zijn grote pompen en soms ook warmtepompen nodig, maar de elektriciteit die daarvoor nodig is, wordt vaak ter plekke opgewekt met warmtekrachtkoppelingen (WKK’s) die worden gevoed met aardgas dat als bijvangst met het warmtewater omhoog wordt gehaald.

[2] Klanten met een elektriciteitsaansluiting groter dan 3x80 ampère.

[3] Bron: Netbeheer Nederland (2024). Investeringsprognoses tot 2040: nettarieven blijven stijgen. Investeringsprognoses tot 2040: nettarieven blijven stijgen | Netbeheer Nederland.

Het laatste onderdeel van figuur 1 geeft aan op welke manier de toevoeging van opslag van warmte en/of koude impact heeft op elektriciteitsnetten. Dit punt wordt verder toegelicht.

Warmte(-koude)systemen hebben elektriciteit nodig om te kunnen functioneren. Er moet bijvoorbeeld water worden rondgepompt van en naar de gebouwen die de warmte (en koude) afnemen. Daarnaast is voor CO₂-arme warmteproductie elektriciteit nodig.[4] Afhankelijk van het type warmtebron kan het benodigde elektrische vermogen fors zijn. Dit geldt bijvoorbeeld voor warmteproductie met elektrische boilers en warmtepompen. Zoals gezegd overlapt de piekvraag naar warmte in veel gevallen met de piekbelasting van het elektriciteitsnet.

Lagere belasting van het elektriciteitsnet

De impact van een warmte(-koude)systeem op het elektriciteitssysteem en de alsmaar groeiende congestieproblemen hangt van veel dingen af. Bijvoorbeeld van het type warmtebron en het benodigde elektrische vermogen, het warmteverlies bij transport en distributie, of er individuele warmtepompen nodig zijn of niet en of het warmte(-koude)systeem een elektriciteitsaansluiting heeft op een middenspanningsnet (MS-net) of een laagspanningsnet (LS-net).[5] Daarnaast speelt mee hoe slim het warmte(-koude)systeem wordt aangestuurd.

In het algemeen geeft warmteopslag mogelijkheden om warmte(-koude)systemen slimmer en elektriciteitsnetbewuster aan te sturen, door de vraag naar warmte deels te verschuiven naar dalmomenten. Dit leidt tot een minder zware belasting van het elektriciteitsnet tijdens piekmomenten. Hierbij is het wel belangrijk dat het systeem ook daadwerkelijk elektriciteitsnetbewust is ingeregeld en niet enkel reageert op elektriciteitsprijzen. Vaak zijn de elektriciteitsprijzen hoog tijdens de ochtend- en avondpiek, waardoor het warmte(-koude)systeem automatisch een prijsprikkel heeft om de warmteopslag niet op die momenten aan te vullen. Maar het kan ook voorkomen dat elektriciteit tijdens de ochtend- en avondpiek juist erg goedkoop is, bijvoorbeeld omdat het op dat moment hard waait en windturbines veel stroom produceren. Als men juist dan extra warmte produceert om de buffers mee te vullen, levert dit een extra grote belasting van het elektriciteitsnet op. Het is dus belangrijk dat de warmteopslag (ook) reageert op (prijs)prikkels die gerelateerd zijn aan de beschikbare capaciteit op het elektriciteitsnet, of dat er bijvoorbeeld vaste afspraken zijn over de maximale belasting van het elektriciteitsnet tijdens piekmomenten.

Netbewuste aansturing is doorgaans gemakkelijker wanneer het warmte(-koude)systeem gebruik maakt van grootschalige, centraal opgestelde warmtepompen in plaats van individuele warmtepompen in de woningen. Vanwege de schaarse ruimte op het elektriciteitsnet kan een elektriciteitsnetbeheerder daarom de voorkeur geven aan de ontwikkeling van een warmte(-koude)net dat water aflevert dat meteen geschikt is voor zowel ruimteverwarming als warm tapwater, in plaats van een (Z)LT-net waarbij individuele warmtepompen in de woningen nodig zijn. Dit is bijvoorbeeld het geval in zowel de nieuwbouwwijk Merwede in Utrecht als de nieuwbouwwijk Groenpoort in Veenendaal. In beide gevallen is sprake van beperkte ruimte op het elektriciteitsnet en was een warmtekoudesysteem met individuele warmtepompen geen optie. De systemen die nu zijn ontworpen, kunnen tegelijkertijd warm en koud (tap)water leveren omdat het vier- of zelfs zesbuizensystemen zijn. Ze maken gebruik van hernieuwbare bronnen, grootschalige warmtepompen en warmtekoudeopslag. De energieverliezen zijn iets hoger dan die van een systeem met individuele warmtepompen, maar de belasting van het elektriciteitsnet is lager.

[4] De hoeveelheid benodigde elektriciteit is het laagst bij de productie van hernieuwbare warmte door de verbranding van CO₂-arme gassen of houtige biomassa. Dergelijke verbrandingsketels hebben echter vrijwel altijd ook een beetje elektriciteit nodig, net als een cv-ketel.

[5] Zie voor meer uitleg over de opbouw van het elektriciteitsnet figuur 1 in dit artikel.

Warmte(-koude)netten worden soms gezien als dé oplossing voor de steeds groter wordende netcongestieproblematiek. De praktijk is echter weerbarstiger. In dit deel van het artikel gaan we dieper in op de vraag welk alternatief voor gas de grootste impact heeft op het elektriciteitsnet. Hierbij wegen we warmte(-koude)systemen inclusief opslag af tegen gas in combinatie met een hybride warmtepomp en tegen een volledig elektrische oplossing.

Warmte(-koude)systeem (inclusief opslag) versus gas in combinatie met hybride warmtepomp

Het gebruik van aardgas voor ruimteverwarming en de productie van warm tapwater is het minst belastend voor het elektriciteitsnet, maar daar wil Nederland juist van af. In de tussentijd is het gebruik van aardgas in combinatie met een hybride warmtepomp een manier om het aardgasverbruik te verminderen. Maar hybride warmtepompen met aardgas zijn geen eindoplossing (want de gebouwde omgeving moet aardgasvrij worden). RaboResearch verwacht dat na 2050 een klein deel van de gebouwde omgeving nog steeds een gas in combinatie met een hybride warmtepomp gebruikt, maar dat is dan een CO₂-arm gas zoals groen gas. Deze gassen zijn nu en naar verwachting ook in de toekomst echter schaars en dus duur, waardoor wij verwachten dat toepassing van deze gassen in de gebouwde omgeving meer uitzondering dan regel zal zijn.

Vaak wordt aangenomen dat warmte(-koude)systemen het elektriciteitsnet minder zwaar belasten dan (hybride) warmtepompen. Uit een studie van CE Delft blijkt dat dit in gunstige gevallen zo is, maar in ongunstige gevallen niet. Zo kan de netimpact van een HT-warmtenet dat primair wordt gevoed door geothermie (een bron die relatief weinig elektriciteit nodig heeft) en waar HT-OBES[6] aanwezig is ongeveer gelijk zijn aan die van hybride warmtepompen (en zelfs van bodemwarmtepompen).[7]

Maar zelfs als de belasting van een warmte(-koude)systeem op het elektriciteitsnet lager is dan die van hybride warmtepompen, wil dat niet automatisch zeggen dat het elektriciteitsnet niet hoeft te worden verzwaard. Het warmte(-koude)systeem heeft zelf uiteraard ook elektriciteit nodig. Bovendien kan de aanwezigheid van zonnepanelen, laadpalen, thuisbatterijen en airconditioners aanleiding zijn om het elektriciteitsnet te moeten verzwaren. De kans dat de straat alsnog open moet om het elektriciteitsnet te verzwaren, is het grootst in buurten met veel grondgebonden woningen, omdat zij doorgaans vaker en/of meer zonnepanelen, laadpalen en airco’s hebben dan buurten met veel appartementen.

Warmte(-koude)systeem (inclusief opslag) versus volledig elektrische oplossing

De vraag naar ruimteverwarming en warm tapwater kan ook volledig met elektriciteit worden ingevuld, bijvoorbeeld met elektrische kachels, elektrische boilers en warmtepompen. Elektrische kachels en boilers verbruiken veel elektriciteit in korte tijd en belasten het elektriciteitsnet daarom zwaar. Vanuit het perspectief van het elektriciteitssysteem is het gebruik van deze apparaten daarom niet aan te raden. Bovendien is het voor de gebruiker meestal duur om op deze manier warmte te produceren, vanwege het hoge elektriciteitsverbruik.

Warmtepompen zijn er in vele soorten en maten. Ze zijn veel efficiënter dan elektrische boilers en kachels en hebben daardoor minder elektriciteit nodig om evenveel warm tapwater of warmte voor ruimteverwarming te produceren. De exacte impact van warmtepompen op het elektriciteitsnet hangt van veel dingen af, bijvoorbeeld van de gebruikte warmtebron (warmtepompen die energie halen uit de bodem zijn veel efficiënter dan warmtepompen die energie halen uit de buitenlucht), de grootte van de warmtepomp, of er een elektrisch bijstookelement aanwezig is of niet en of de warmtepomp slim wordt aangestuurd. Ook is de zogenaamde gelijktijdigheid van het gebruik van warmtepompen in een wijk relevant. Als alle warmtepompen in een straat tegelijk aan staan, wordt de kabel in de straat en het achterliggende elektriciteitsnet zwaarder belast dan wanneer de gelijktijdigheid lager is.

Adviesbureau Merosch concludeert op basis van beschikbare praktijkgegevens en modelberekeningen dat de belasting van individuele warmtepompen op het elektriciteitsnet aanzienlijk lager is dan in de regel wordt aangenomen. Ze benoemen ook dat warmtenetten die centraal worden gevoed met warmte uit centrale warmtepompen een netbelasting kunnen hebben die gelijk is aan of zelfs hoger is dan individuele warmtepompen.[8] Voor netbeheerders zijn hier echter twee belangrijke kanttekeningen bij te plaatsen. Ten eerste heeft een centraal systeem alleen impact op het MS-net, terwijl individuele warmtepompen zowel het LS- als MS-net belasten. Ten tweede is het geen garantie dat de netimpact van individuele warmtepompen beperkt is. Dat hangt, zoals eerder benoemd, namelijk van veel dingen af. Een goed ontworpen bodemwarmtepompsysteem in een nieuwbouwwoning heeft bijvoorbeeld een veel lagere netimpact dan een overgedimensioneerde lucht-waterwarmtepomp in een bestaande woning. Omdat netbeheerders er niet van uit kunnen gaan dat de impact van individuele warmtepompen altijd beperkt is, zijn de kentallen waar zij mee rekenen aan de conservatieve kant. Voor grote, centrale warmtepompen kunnen netbeheerders afspraken maken over wanneer zij worden ingezet en hoe groot hun netbelasting is, waardoor er meer zekerheid is over de netimpact.

Nederlandse netbeheerders zien dus liever dat (nieuwbouw)wijken op een warmte(-koude)net met buffers worden aangesloten, vanuit de gedachte dat op die manier de belastingpieken op het elektriciteitsnet die warmteproductie veroorzaakt kunnen worden beperkt. Ook vanuit de koudevraag beredeneerd geven netbeheerders de voorkeur aan collectieve warmtekoudesystemen. Zij kunnen namelijk veel efficiënter koude leveren dan airco’s. Airco’s kunnen in het voorjaar en de zomer na zonsondergang problemen opleveren voor het elektriciteitsnet (omdat zonnepanelen op die momenten geen stroom meer leveren). Bovendien worden eenmaal aangeschafte airco’s in de winter vaak ook ingezet als (bij)verwarming. Hierdoor kan de piekbelasting van het elektriciteitsnet in de ochtend en avond in de herfst en winter verergeren. De aanleg van een warmtekoudenet kan dit voorkomen.

Toch moet ook hier weer de kanttekening worden geplaatst dat het aanleggen van een collectief warmte(-koude)systeem geen garantie is dat het elektriciteitsnet in een dergelijke wijk minder zwaar hoeft te zijn dan in een wijk met individuele warmtepompen, omdat dit ook afhangt van het aantal zonnepanelen, laadpalen en thuisbatterijen én of die apparaten slim worden ingezet of niet. Een warmtesysteem dat geen koude levert, lost bovendien de vraag naar koude niet op.

[6] Hogetemperatuur bodemenergiesysteem.

[7] Bron: CE Delft (2025). Warmten(i)et vastgelopen – Analyse naar de netimpact van geothermie en alternatieven voor de gebouwde omgeving.

[8] Bron: Merosch (2024). Meer collectieve aandacht voor het individuele spoor – Kansen en aandachtspunten energietransitie met individuele warmtepompen.

Bestaande en nieuwe warmte(-koude)netten mogen in 2050 geen broeikasgassen meer uitstoten. Daarom moeten de bronnen worden verduurzaamd. Omdat het aanbodprofiel van hernieuwbare warmte niet overeenkomt met de vraag naar warmte, is er een toenemende behoefte aan opslag van warmte (en soms ook van koude) om vraag en aanbod beter op elkaar af te kunnen stemmen. Daarnaast kan opslag bijdragen aan beter gedimensioneerde warmte(-koude)systemen, minder slijtage aan deze systemen, lagere operationele kosten door minder inzet van piekinstallaties, lagere broeikasgasemissies, betere benutting van hernieuwbare energiebronnen, lagere kosten voor het gebruik van het elektriciteitsnet, snellere aansluiting op het elektriciteitsnet in het geval van congestie en aan een lagere belasting van het elektriciteitsnet. Toevoeging van intradaybuffers leidt volgens gesprekken met de markt in veel gevallen tot lagere totale systeemkosten, maar dit geldt lang niet altijd voor seizoensbuffering.

Bestaande wijken hebben grofweg drie alternatieven voor aardgas, namelijk CO₂-arme gassen, individuele warmtepompen en warmte(-koude)systemen. Vaak wordt aangenomen dat die laatste optie de laagste impact op het elektriciteitsnet heeft, maar dat is zeker niet altijd het geval. In het geval dat de netimpact van warmte(-koude)systemen lager is dan die van het alternatief, is het mogelijk dat het elektriciteitsnet (op termijn) alsnog moet worden verzwaard. Dit kan nodig zijn om het warmte(-koude)systeem van voldoende vermogen te kunnen voorzien, of vanwege de aanwezigheid van zonnepanelen, laadinfrastructuur en thuisbatterijen. Warmte(-koude)systemen en warmteopslag zijn dus geen oplossing voor alle congestieproblemen op het elektriciteitsnet. Bovendien is meer (beperkt beschikbaar) personeel nodig als in een gebied een warmte(-koude)net moet worden aangelegd én het elektriciteitsnet moet worden versterkt.

Toch zien netbeheerders doorgaans graag dat een (nieuwbouw)wijk wordt aangesloten op een warmte(-koude)net met centrale warmtepompen en opslag. Dit geeft namelijk meer mogelijkheden om het warmte(-koude)systeem elektriciteitsnetbewust aan te sturen en daardoor belastingpieken op het elektriciteitsnet te beperken. Ook vanuit de koudevraag beredeneerd geven netbeheerders de voorkeur aan collectieve warmtekoudesystemen omdat zij veel efficiënter koude leveren dan airco’s.

Met dank aan

Roald Arkesteijn – Eneco

Tjebbe Vroon – Stedin

Edwin van Vliet – NetVerder