Zo kunnen we restwarmte van datacenters optimaal benutten volgens Equinix en Firan

Datacenters hebben een groot potentieel om betrouwbare warmte te leveren aan lokale warmtenetten. Toch zijn er nog nauwelijks grootschalige projecten met deze warmtebron. Hoe worden warmtenetten met restwarmte uit datacenters een succes? Datacenterbedrijf Equinix en warmtenetwerkbedrijf Firan delen de expertise en lessons learned van de koplopers.

“Datacenters zijn zeer interessante warmtebronnen in een warmte-infrastructuur. Ze bieden een stabiele toevoer van warmte en zijn door de exponentiële digitale groei, één van de meest toekomstbestendige sectoren,” schreef de Dutch Data Centers Association (DDA) in 2017 in een open brief. De brancheorganisatie van datacenters in Nederland geeft in de brief ook aan de energietransitie te willen versnellen en de restwarmte uit datacenters in dat kader gratis ter beschikking te stellen.

Pionieren

“Datacenters zijn relatief nieuwe spelers op de warmtemarkt”, aldus André Schiltmans, als businessontwikkelaar bij warmtenetwerkbedrijf Firan betrokken bij warmtenetten met diverse bronnen, waaronder restwarmte uit datacenters. “Daar komt bij dat datacenters restwarmte met een temperatuur van 25 tot 30 graden leveren en dat stelt speciale eisen aan het bijbehorende concept, als je er bijvoorbeeld woningen mee wilt verwarmen. Daarom bevindt bijna elk project met restwarmte uit datacenters in Nederland zich nu in feite nog in een pioniersfase.”

Het is echt pionieren, zegt ook Michiel Eielts, Managing Director van Equinix Benelux. Equinix is met meer dan tweehonderd datacenters in 26 landen één van de wereldwijde marktleiders op het gebied van datacenterdiensten en interconnectiviteit. De datacenters, die Equinix beheert voor bijvoorbeeld aanbieders van clouddiensten, zoekmachines, digitale media, banken en overheden, behoren tot de energiezuinigste in hun soort. Toch produceren de servers nog altijd veel warmte. De koelsystemen van Equinix voeren de restwarmte, oplopend tot ongeveer tien of twintig megawatt per datacenter, nu nog af naar de buitenlucht.

“Er zijn wel op kleine schaal projecten en pilots met restwarmte uit datacenters, maar we willen de warmte op veel grotere schaal gaan benutten voor de aardgasvrije verwarming van woningen en ander vastgoed”, voegt Eielts toe. “In bijvoorbeeld Amsterdam Zuidoost heeft Equinix clusters van datacenters die we allemaal op een warmtenet zouden willen aansluiten. De gemeente Amsterdam samen met Equinix en Firan onderzoeken inmiddels in het nieuwe woon-werkgebied Amstel III, gelegen tussen de Johan Cruijff ArenA en het Amsterdams Medisch Centrum, de ontwikkeling van een lagetemperatuurnet dat gebruik maakt van restwarmte van meerdere nabijgelegen datacenters van Equinix.” In de wijk Middenmeer in de Amsterdamse Watergraafsmeer verkent de buurtcoöperatie MeerEnergie de mogelijkheden om tot een warmtenet voor en door bewoners te komen, waarbij vijfduizend bestaande woningen worden aangesloten op een nieuw warmtenet met warmte van het datacenter van Equinix op het Amsterdam Science Park.

Gebieden rond datacenters

Op allerlei plekken in heel Nederland staan datacenters en de digitale industrie groeit gestaag. Datacenters komen dan ook steeds vaker in beeld als betrouwbare leveranciers van warmte, die via een warmtenet kan worden getransporteerd naar afnemers. Daarmee hebben datacenters de potentie om een belangrijke rol te spelen in de warmtetransitie. De meer dan tweehonderd datacenters in Nederland zouden volgens een berekening van Greenvis in totaal 1.300 megawatt aan warmte kunnen leveren aan een miljoen huishoudens.

Schiltmans noemt de ontwikkeling van warmtenetten in de directe omgeving van datacenters een voor de hand liggende route. “In algemene zin zijn warmtenetten het meest interessant in stedelijke gebieden, omdat daar de woningdichtheid het grootst is en er dus de meeste afzet van warmte is te verwachten. Juist de gebieden in de nabijheid van het datacenter – denk aan maximaal enkele kilometers in de omgeving – zijn het interessants om aan te sluiten op een net. Warmte verplaats je bij voorkeur over niet al te grote afstanden.” Het transport over grote afstanden gaat namelijk gepaard met een verlies aan temperatuur, en verhoogt de kosten voor de distributie van de warmte.

De DDA pleit er om die reden ook voor om in eerste instantie warmteprojecten te ontwikkelen rond bestaande datacenters op campussen. Zo is het datacenter van NLDC op de High Tech Campus in Eindhoven al aangesloten op het warmtenet van het bedrijventerrein, en maakt een faculteitsgebouw van de Universiteit van Amsterdam op het Science Park  gebruik van restwarmte uit de warmte-koude-opslagsystemen (WKO’s) van het nabijgelegen datacenter van Equinix.

Bestaande bouw en nieuwbouw

Volgens een rapport dat Berenschot in 2018 maakte in opdracht van Nederland ICT en de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland ligt de inzet van restwarmte uit datacenters vooral voor de hand in de collectieve bestaande bouw en de nieuwbouw. Op plaatsen met een hoge dichtheid aan flats, kantoren en zwembaden liggen relatief veel kansen om de aanleg van een nieuw warmtenet, waarmee grote investeringen zijn gemoeid, te realiseren. In nieuwbouw is doorgaans sprake van goed geïsoleerde woningen, met een warmtevraag waaraan datacenters met hun lagetemperatuurwarmte prima kunnen voldoen. Daarnaast wordt er bij de gebiedsontwikkeling rond nieuwbouwwijken idealiter direct rekening gehouden met de aanleg van een warmtenet. Op die manier hoeft het lagetemperatuurnet met restwarmte uit datacenters niet te concurreren met het aardgasnet, of gekoppeld te worden aan een hogetemperatuurnet.

“In de basis is de restwarmte van datacenters het meest geschikt om te gebruiken als lagetemperatuurbron: het is mooi als er niet al te veel aan de temperatuur hoeft te worden opgewaardeerd, bijvoorbeeld met een warmtepomp”, legt Schiltmans uit. De opwaardering kan plaatsvinden met een warmtepomp op wijkniveau, of via apparaten binnen de betreffende gebouwen. In Middenmeer is gekozen voor de eerste optie: een Duurzame Energie Centrale met een collectieve warmtepomp gaat ervoor zorgen dat de restwarmte naar de juiste temperatuur wordt gebracht. Vervolgens komt de warmte terecht in de leidingen in de wijk om de verschillende huishoudens te voorzien van verwarming en warm tapwater.

Complexe netwerken

Een systeem van warmte-uitwisseling bij datacenters bestaat in essentie uit leidingwerk, pompen, warmtewisselaars en de ondergrondse leidinginfrastructuur voor warmte en koude. “Het lijkt misschien eenvoudig om een leiding van A naar B te leggen, maar het netwerk moet goed zijn afgestemd op de toekomstige warmtevraag”, benadrukt Eielts. “Je wilt voorkomen dat de keuzes die je nu maakt bij de aanleg van de infrastructuur mogelijke ontwikkelingen in de toekomst in de weg staan. Hoeveel aansluitingen zijn er in het gebied mogelijk? Hoeveel warmte en welke temperatuur hebben de afnemers nodig, nu en in de toekomst? Daar moet je vroegtijdig realistische scenario’s voor maken.”

Naast de technische complexiteit van een warmtenet met datacenterwarmte spelen er ook organisatorische uitdagingen. “De complexiteit van de ontwikkeling en realisatie van een warmtenet met restwarmte uit datacenters ligt vooral in de vorming van een keten: een warmtebron, distributeur, een partij die de warmte kan opwaarderen, een leverancier en de aan te sluiten klanten,” aldus Eielts. “In een project zoals in de Watergraafsmeer, waar tachtig procent van de betrokken woningen eigendom is van particuliere woningbezitters, ligt een belangrijke uitdaging in het creëren van maatschappelijk draagvlak. De bewonerscoöperatie MeerEnergie zet zich daar in om de particuliere eigenaren te enthousiasmeren voor de aansluiting op het nieuwe warmtenet.”

Lokale kansen

Er zijn veel datacenters te vinden rond Rotterdam, Groningen, Eindhoven en in de metropoolregio Amsterdam. Maar ook in de Eemshaven in Groningen en in Wieringermeer in Noord-Holland is de sector goed vertegenwoordigd. Datacenters zijn doorgaans gevestigd in stedelijke gebieden met een goede (internet)infrastructuur. De gratis restwarmte van de DDA-leden is dan ook niet voor de Warmtetransitie Visie van elke gemeente in ons land een haalbare kaart.

“In gemeenten met een datacenter in de buurt ligt het voor de hand om een nieuw net te realiseren, dat is afgestemd op de randvoorwaarden om de restwarmte te kunnen benutten”, vertelt Schiltmans op basis van de ervaringen van Firan. “Vooral in nieuwbouwwijken kunnen we dan een lagetemperatuurnet ontwikkelen dat het datacenter optimaal verbindt met afnemers van de restwarmte. We ontwerpen en realiseren het concept op maat, specifiek voor de omgeving waarin het aanbod en de vraag van warmte en koeling bestaan. We kijken naar wat er in de omgeving aan bronnen beschikbaar is, nu en op de lange termijn, zodat er onafhankelijke warmtenetten ontstaan die open staan voor meerdere bronnen en leveranciers.”

Warmteruil

“Datacenters hebben voortdurend koeling nodig, en als een datacenter een onderdeel is van een warmtenet ontstaat hierbij echt een win-win: het datacenter heeft namelijk koeling nodig, en in de omgeving bestaat een warmtevraag”, zegt Schiltmans. “De restwarmte van het datacenter levert warmte voor de buurt en het afgekoelde water fungeert als koude voor het datacenter. Op die manier heeft iedereen baat bij een warmteruil en rendeert de collectieve infrastructuur van het warmtenet optimaal.”

De energieketen van de toekomst

Datacenters worden steeds energiezuiniger, verandert dat de toekomstige mogelijkheden voor warmtelevering? Eielts is ervan overtuigd dat datacenters betrouwbare warmteleveranciers blijven. “Laten we niet vergeten dat nieuwbouw steeds energiezuiniger wordt en op termijn zelfs energieneutraal zou kunnen worden, waardoor de warmtevraag afneemt. Een nieuwe woning heeft nu gemiddeld nog maar vijfentwintig procent van de warmte nodig die een woning uit de jaren vijftig, zestig of zeventig verbruikt. Daar komt bij dat de digitale economie de komende decennia zeker doorgroeit, door ontwikkelingen in bijvoorbeeld  Internet of Things, Machine Learning, Artificial Intelligence en zelfrijdend vervoer. Datacenters worden energie-efficiënter, maar dat zal de warmteproductie die ontstaat door de exponentiële vraag naar servercapaciteit niet compenseren. Datacenters hebben daardoor alles in zich om een belangrijk onderdeel te worden van energieketens van de toekomst.”