Zo werkt een duurzame warmte-oplossing met restwarmte uit datacenters

Datacenter

De inzet van restwarmte uit datacenters staat bekend als een duurzame strategie richting een aardgasvrije gebouwde omgeving. Wat zijn de mogelijkheden, opgaven en succesfactoren? André Schiltmans, senior business ontwikkelaar bij infraspecialist Firan, geeft antwoord op de veelgestelde vragen over duurzame oplossingen met restwarmte van datacenters.

De leden van de Dutch Datacenter Association (DDA) stellen de warmte die in datacenters ontstaat als gevolg van het stroomverbruik gratis ter beschikking aan de gebouwde omgeving. In ruil voor de restwarmtelevering ontvangt het datacenter de koudestroom retour, die wordt gebruikt voor koeling. De warmteruil verbetert de energie-efficiëntie van de sector en geeft een impuls aan de energietransitie, aldus de DDA.

“Het is over het algemeen duurzaam te noemen om restwarmte uit industriële processen te hergebruiken. Dat geldt zeker voor veel datacenters: de warmte ontstaat door processen die gebruik maken van elektriciteit. Hoe duurzamer de stroom, hoe duurzamer de restwarmte”, reageert André Schiltmans, senior business ontwikkelaar van Firan. Ongeveer tachtig procent van de datacenters die zijn aangesloten bij de DDA gebruikt stroom uit duurzame bronnen. Volgens de DDA is 86 procent van het stroomverbruik van Nederlandse datacenters groen.

Datacenters voor duurzame warmtenetten

De verdere verduurzaming van het elektriciteitsverbruik van datacenters verbetert het zogenoemde equivalent opwekrendement (EOR) van een warmtenet met restwarmte uit de digitale sector. Het EOR verwijst naar de hoeveelheid fossiele energie die gebruikt wordt om de warmte via het net te leveren. Datacenters die draaien op groene stroom leveren als bron daarom een positieve bijdrage aan de EOR – en daarmee aan de duurzaamheid – van warmtenetten.

“Het groeiende gebruik van datacenterwarmte betekent ook dat het aandeel duurzame bronnen dat beschikbaar is voor de Nederlandse warmtetransitie toeneemt. Dat is een positieve ontwikkeling, omdat de inzet van alternatieven zoals biomassa regelmatig onderwerp van discussie is”, voegt Schiltmans toe.

In lijn met de landelijke ambities uit het Klimaatakkoord om de gebouwde omgeving in 2050 aardgasvrij en CO2-neutraal te verwarmen, stimuleert de Nederlandse overheid de inzet van restwarmte. Zo wordt in de toekomstige Warmtewet naar verwachting een ophaalrecht opgenomen, waarmee energiebedrijven nieuwe mogelijkheden krijgen om restwarmte te benutten voor stadsverwarming. In ieder geval wordt restwarmte binnen de normering voor Bijna Energieneutrale Gebouwen (BENG), die met ingang van 2021 geldt voor alle nieuwbouw in Nederland, geclassificeerd als hernieuwbare energie. Schiltmans: “Projectontwikkelaars hoeven dan door het gebruik van datacenterwarmte geen of minder compenserende maatregelen, zoals zonnepanelen, te nemen om toch aan de duurzaamheidseisen te voldoen.”

Van warmtenet tot wko

Een analyse van Nederland ICT en RVO onderscheidt twee hoofdroutes om het potentieel van datacenters als aardgasvrije warmtebron te benutten.

  1. Bestaande bouw

    Allereerst is de restwarmte inzetbaar voor warmtenetten voor de collectieve verwarming van de bestaande bouw. Een warmtepomp kan de lage temperatuur warmte opwaarderen tot de juiste temperatuur voor de ruimteverwarming en het tapwater.

  2. Nieuwbouw

    Daarnaast ligt de toepassing in nieuwbouwwoningen voor de hand. Het gaat daar immers om goed geïsoleerde woningen die aardgasvrij worden ontwikkeld en met een lage temperatuur warmtenet direct kunnen voldoen aan de warmtevraag.

Er zijn inmiddels verschillende manieren ontwikkeld om de restwarmte uit datacenters in te zetten voor duurzame en aardgasvrije warmte-oplossingen voor woningen en andere gebouwen. Schiltmans: “De warmte is uitkoppelbaar naar een lage temperatuur warmtenet en er is uitwisseling met warmte-koude-opslagsystemen mogelijk. Een andere toepassing is de inzet bij modulaire warmtesystemen die zijn toegerust op het toekomstige gebruik van restwarmte uit datacenters.” De modulaire warmtesystemen van Firan starten vanuit een centraal wijkproductiestation met een hybride installatie met collectieve luchtwarmtepompen. De basismodule, die al geschikt is voor clusters van 400 tot 800 woningen, is stapsgewijs opschaalbaar tot een voorziening voor grotere gebieden. Alle buurten met centrale wijkproductiestations zijn dan onderling te schakelen en te verbinden met grootschalige netten in de omgeving, waaraan lokaal beschikbare bronnen zoals restwarmte uit datacenters worden toegevoegd.

Gegarandeerde warmte

“Een groot voordeel van datacenters als bron is dat daarmee gegarandeerd gedurende het hele jaar grote hoeveelheden restwarmte met een stabiele temperatuur beschikbaar zijn, en de warmte relatief eenvoudig uitkoppelbaar is naar een warmtenet”, aldus Schiltmans. “Het potentieel van bijvoorbeeld thermische energie uit oppervlaktewater is ook groot, maar daarbij is altijd opslag nodig. De temperatuur van het water is namelijk in de winter – als de warmtevraag van woningen het grootste is – juist het laagste.” Daarnaast leveren datacenters temperaturen van 30 tot 40°C, en aquathermie doorgaans tot 25°C, waardoor er meer energie nodig is om de gewenste aflevertemperatuur te realiseren.

Inmiddels worden er op verschillende plekken in Nederland al projecten gestart en ervaringen opgedaan met lage-temperatuur-warmtenetten met datacenters als bron. In Amsterdam hanteert de gemeente het uitgangspunt dat voor nieuwbouwprojecten en vernieuwbouw lage-temperatuur-warmtenetten de voorkeur hebben. Daarbij wordt nadrukkelijk gekeken naar het potentieel van datacenterwarmte. Zo vindt onderzoek plaats naar de ontwikkeling van een publiek warmtenet met onafhankelijk netbeheer voor het gebied Amstel III in Amsterdam Zuid-Oost, waarvoor een datacenter restwarmte levert. In de wijk Middenmeer hebben bewoners het initiatief genomen om een coöperatief warmtenet te ontwikkelen met een nabijgelegen datacenter als bron. Daarmee zouden 1.600 tot 5.000 woningen in de buurt Middenmeer Noord van duurzame warmte worden voorzien.

Samenwerking als succesfactor

Een grote uitdaging bij de toepassing van datacenterwarmte in de gebouwde omgeving heeft te maken met samenwerking, zegt Schiltmans. “Er moet een lokale warmteketen worden georganiseerd, van de bron tot en met de leveranciers. Alle betrokken partijen maken daarvoor onderling afspraken over taken, verantwoordelijkheden en financiën. Datacenters willen graag de restwarmte kwijt, en gemeenten en woningcorporaties zijn op zoek naar aardgasvrije warmte-oplossingen. Uiteindelijk moeten we komen tot een sluitende businesscase met een voor alle partijen verantwoorde investering. De aanleg van transport- en distributieleidingen voor de wijk, plus de aansluitingen op gebouw- en woningniveau, brengen veel kosten mee.”

Een aardgasvrije oplossing met restwarmte uit datacenters vereist een complexe belangenafweging, benadrukt Schiltmans. “Naast duurzaamheid spelen daarbij ook de kosten voor het concept, de uitkoppelbaarheid van de bron en de beschikbaarheid van producenten én afnemers mee. Datacenters zijn als betrouwbare leveranciers van duurzame warmte een belangrijke sleutel tot succes. Maar voor de ontwikkeling van een warmtenet is ook een garantie nodig dat er in de omgeving voldoende vraag naar de warmte is – en het helpt als deze zo veel mogelijk gebundeld is, zodat er clusters van woningen kunnen worden aangesloten.” In wijken met veel gespikkeld bezit – een combinatie van corporatiewoningen en particuliere huishoudens – is zo’n gebundelde vraag moeilijker te realiseren dan in buurten met bijvoorbeeld overwegend sociale woningbouw, of grote afnemers zoals zwembaden en scholen. “Daarbij zijn de visie en drijfveer van een gemeente, woningcorporatie of energiecoöperatie om gebruik te maken van restwarmte uit datacenters een doorslaggevende factor om het ontwikkeltraject van de grond te krijgen.”

Drie aanvliegroutes

“Elke oplossing voor een aardgasvrije warmtevoorziening moet natuurlijk aansluiten bij de lokale situatie. De passende inzet van datacenterwarmte is daarom afhankelijk van de specifieke situatie. Er zijn dan verschillende aanvliegroutes om concreet aan de slag te gaan”, legt Schiltmans uit.

  1. Technisch

    “Allereerst spelen er technische vraagstukken. Is er sprake van bestaande bouw, vernieuwbouw of nieuwbouw? Welke temperatuur is er nodig? De temperatuur waarop datacenters restwarmte afleveren is afhankelijk van factoren zoals de koeling die er plaatsvindt en de warmte die wordt geretourneerd.”

  2. Financieel

    “De tweede denkrichting start met financiële afwegingen. Het gaat dan om inzichten in de kosten voor uitkoppeling, transport- en distributienetwerken en de aanpassingen in de woning.”

  3. Governance

    Tot slot noemt Schiltmans vraagstukken rond de governance van de warmte-oplossing. “Hoe komen de betrokkenen tot afspraken om het gewenste warmteconcept te ontwikkelen, realiseren en exploiteren? Hoe zorgen we dat het aanbod en de vraag van warmte in balans zijn? Hoe regisseert de gemeente de samenwerking tussen publieke en private partijen?”

De energietransitie versnellen

Datacenters worden nogal eens gezien als energieslurpers. Maar nieuwe technologische ontwikkelingen, zoals verbeterde koeling, zorgen voor toenemende energie-efficiëntie. In combinatie met de verduurzaming van het stroomverbruik levert de sector een significante bijdrage aan de energietransitie, stelde DDA-directeur Stijn Grove onlangs in een artikel in de Volkskrant. Internationale cijfers laten al zien dat de energie-efficiëntie en verduurzaming van de sector wereldwijd snel toenemen, en datacenters daarmee als een drijvende kracht achter de klimaatdoelstellingen fungeren.

Met onze groeiende afhankelijkheid van ICT neemt het aantal datacenters in Nederland de komende jaren naar verwachting toe. De mogelijkheid om een nuttige bestemming te vinden voor de restwarmte uit de digitale industrie wordt dan alleen maar actueler.

“Datacenters kunnen een spilfunctie vervullen als duurzame bron voor warmtenetten en andere collectieve warmte-concepten voor een aardgasvrije en CO2-neutrale gebouwde omgeving”, blikt Schiltmans vooruit. “Er liggen in beginsel mogelijkheden voor toepassing in lage én hoge temperatuur warmtenetten, en in de bestaande bouw én nieuwbouw. De grote uitdaging is nu om slim gebruik te maken van het actuele en toekomstige potentieel van datacenterwarmte in Nederland – en zo samen de energietransitie te versnellen.”

André SchiltmansSr. BusinessontwikkelaarMeer over André

Meer weten?

Firan helpt lokale partijen met de realisatie van open en onafhankelijke warmte infra.

Datacenter Equinix

Whitepaper: De ontwikkeling van een warmtenet

Vul uw gegevens in en ontvang de whitepaper ‘De ontwikkeling van een warmtenet’ per e-mail.

  • Dit veld is bedoeld voor validatiedoeleinden en moet niet worden gewijzigd.