Inleiding
Warmte- en koudeopslag is het tijdelijk opslaan van thermische energie zodat deze energie later kan gebruikt kan worden wanneer dat nodig is. Hiervoor wordt meestal water gebruikt in een buffervat of in ondergrondse lagen, maar ook de faseovergangen of thermochemische eigenschappen van materialen kunnen worden benut.
Warmteopslag wordt in uiteenlopende sectoren toegepast, waaronder in individuele woningen en gebouwen, in collectieve warmtesystemen zoals warmtenetten, en in de glastuinbouwsector en industrie.
Naast de toepassing en schaal van een opslagtechniek speelt ook de tijdscomponent een rol: hoe lang moet de warmte of koude opgeslagen worden? Afhankelijk van het type opslag kan de warmte voor een aantal uren, dagen, weken of zelfs voor een heel seizoen worden opgeslagen.
Warmtenetten en warmteopslag
Warmtenetten zijn collectieve warmtesystemen die warmte van één of meerdere bronnen via een netwerk van leidingen naar woningen en andere gebouwen transporteren. In tegenstelling tot de nationale elektriciteits- en gasinfrastructuur worden warmtenetten met name op lokaal of regionaal niveau aangelegd. Dit komt doordat bij transport over grotere afstanden relatief veel warmte verloren gaat.
Op basis van de aanvoertemperatuur worden vier typen warmtenetten onderscheiden:
- Hogetemperatuurwarmtenet (HT, >75 °C);
- Middentemperatuurwarmtenet (MT, 55–75 °C);
- Lagetemperatuurwarmtenet (LT, 30–55 °C);
- Zeerlagetemperatuurwarmtenet (ZLT, 10–30 °C).
Bekijk de Factsheet Warmte van NP RES en het NPLW om meer te lezen over warmtenetten en -bronnen.
Warmte kan worden opgeslagen op het temperatuurniveau dat voor het warmtenet nodig is, bijvoorbeeld in een hogetemperatuuropslag (HTO) voor een HT-warmtenet. Een alternatief is om warmte op een lager temperatuurniveau op te slaan en deze voorafgaand aan levering aan het warmtenet met een warmtepomp op te waarderen tot de benodigde temperatuur.
Optimalisering businesscase warmtenetten
Opslagtechnieken kunnen een positieve bijdragen leveren aan de businesscase van het warmtenetsysteem in zijn geheel. Zo kan warmteopslag het mogelijk maken dat de primaire warmtebron kleiner gedimensioneerd kan worden, waardoor er een minder grote warmtebron nodig is en er daardoor mogelijk ook minder investeringskosten zijn. Ook kan de exploitant van de warmtebron dankzij de warmteopslag gedurende het jaar meer warmte leveren en verkopen, waardoor bijvoorbeeld een duurzame bron beter benut kan worden. Het is daarom slim om het ontwerp van warmteopslag mee te nemen bij de ontwikkeling van nieuwe warmtenetten en -bronnen.
Ook bestaande warmtenetten kunnen baat hebben bij het toevoegen van een warmteopslag aan het systeem. Dit kan echter complexer en duurder zijn dan wanneer warmteopslag vanaf het begin in het ontwerp wordt meegenomen. Zo moet voldoende ruimte beschikbaar zijn en kunnen aanpassingen aan leidingen en regeltechniek nodig zijn om de opslag goed aan te laten sluiten op het bestaande warmtesysteem.
Gemeenten hebben er daarom belang bij om bij de ontwikkeling of uitbreiding van een warmtenet zorgvuldig aandacht te besteden aan de dimensionering van warmtebronnen en opslagtechnieken.
Stakeholders bij warmteopslag
Bij de ontwikkeling en exploitatie van warmteopslag zijn verschillende stakeholders betrokken. Warmtebedrijven beoordelen de businesscase van het aan te leggen warmtenet, nemen investeringsbeslissingen en dragen doorgaans de eindverantwoordelijkheid voor de exploitatie.
De eigenaar van de warmteopslag hoeft daarbij niet dezelfde partij te zijn als de eigenaar van de warmtebron. Omdat warmteopslagen voordelen kunnen opleveren voor de eigenaar van een warmtebron ontstaat er een split incentive en dit kan complexiteit toevoegen. Een recente studie over hogetemperatuuropslag gaat hier verder op in.
Daarnaast spelen gemeenten, provincies en omgevingsdiensten een rol bij de bovengrondse en ondergrondse ruimtelijke inpassing, vergunningverlening en het toezicht op de vorm van opslag. Netbeheerders zijn betrokken via de benodigde elektriciteitsaansluiting. In het Kennisdocument Beleid energieopslag wordt hier uitgebreider op ingegaan.
Aangezien gemeenten een regierol hebben in warmtetransitie, geven we bij elke factsheet aan hoe deze regierol ingevuld kan worden voor de techniek.
Benodigde vergunningen warmteopslag
Voor kleinschalige, individuele warmteopslagsystemen die in een gebouw worden geplaatst, is geen vergunning vereist. Voor systemen die warmte opslaan in bovengrondse bouwwerken, zoals tank thermal energy storage (TTES), of in gesloten ondergrondse circuits, zoals borehole thermal energy storage (BTES), is het college van B&W het bevoegd gezag om een vergunning af te geven.
Voor open bodemenergiesystemen, zoals aquifer thermal energy storage (ATES), is doorgaans de provincie het bevoegd gezag. Bij deze systemen wordt warmte via het grondwater in de ondergrond opgeslagen of aan de ondergrond onttrokken.
Bekijk het Vergunningenoverzicht warmtenetten van NieuweWarmteNu voor meer informatie over de benodigde vergunningen en andere publiekrechtelijke handelingen die nodig zijn voor het realiseren van warmtenetten, -bronnen of -opslag.
Meer lezen over warmteopslag?
Overzicht technieken
Uitleg tabel
Hoe gebruik je deze tabel?
De overzichtstabel geeft inzicht in de technische aspecten van verschillende vormen van warmteopslag. Daarnaast geeft de tabel inzicht in de efficiëntie en belangrijkste randvoorwaarden van verschillende warmtetechnieken zoals de vergunningsplicht of het ruimtebeslag. Deze aspecten zijn met name interessant voor overheden.
Uitleg van de termen
Vermogen
Het vermogen van een warmteopslagtechniek geeft aan hoeveel warmte het systeem per tijdseenheid kan leveren of opnemen en wordt uitgedrukt in megawatt thermisch (MWth). Het vermogen bepaalt daarmee hoe snel de opgeslagen warmte beschikbaar kan worden gemaakt voor bijvoorbeeld een gebouw, warmtenet of industrieel proces.
Een opslagtechniek met een hoog vermogen kan in korte tijd veel warmte leveren en is daardoor geschikt voor het opvangen van pieken in de warmtevraag. Het vermogen moet worden onderscheiden van de opslagcapaciteit: deze geeft aan hoeveel warmte in totaal kan worden opgeslagen, bijvoorbeeld in MWhth.
Temperatuurniveau
Op welke temperatuurniveau wordt de warmte opgeslagen? In de gebouwde omgeving zijn er vier gangbare temperatuurniveaus waarop er warmte wordt geleverd:
- hoge temperatuur- (HT, 75-90 ºC);
- midden temperatuur- (MT, 55-75 ºC);
- lage temperatuur- (LT, 30-55 ºC);
- zeerlagetemperatuurwarmte (ZLT, 10-30 ºC).
In de industrie komt warmteopslag tot zeer hoge temperatuurniveaus voor (tot circa 800 ºC) (TNO, 2025). Deze toepassing van warmteopslag valt buiten de scope van deze factsheet.
Meer lezen over HT-opslag? Deze studies van EBN en IF Technology (2023) en WarmingUP (2022) geven meer informatie over Hogetemperatuuropslag.
Opslagduur
Warmte kan voor uiteenlopende periodes worden opgeslagen, variërend van enkele uren of dagen tot meerdere weken of zelfs seizoenen. Veel warmteopslagtechnieken zijn gericht op seizoensopslag. Immers is het warmteaanbod in de zomer vaak het grootst, terwijl de warmtevraag vooral in de winter optreedt. Andere technieken worden ingezet voor kortdurende opslag om vraag en aanbod van warmte binnen een dag of week op elkaar aan te laten sluiten.
Toepasbaarheid voor warmtebron
De geschiktheid van een opslagtechniek voor een specifieke warmtebron hangt onder meer samen met de benodigde opslagcapaciteit, het ruimtebeslag en de kosten per opgeslagen hoeveelheid warmte.
Opslagtechnieken met een relatief beperkt volume, maar hoge kosten, zoals TTES en PTES, zijn doorgaans minder geschikt voor de opslag van warmte op lage temperatuur. Opslagsystemen met een groter volume, zoals ATES, kunnen hiervoor juist beter toepasbaar zijn. Het ligt daarom bijvoorbeeld niet voor de hand om warmte uit een LT-bron, zoals aquathermie, op te slaan in een TTES-systeem.
Functie opslagtechniek en typische omvang
De functie van de opslagtechniek is afhankelijk van de capaciteit die de techniek kan leveren. Opslagtechnieken met een groter vermogen zoals ATES of PTES worden doorgaans toegepast binnen warmtenetten of op wijk- en buurtniveau. Kleinschaligere technieken, zoals TTES, BTES en PCM kunnen ook worden ingezet voor de warmteopslag van afzonderlijke gebouwen of industriële processen.
Technische realiseerbaarheid vóór 2030
Hierbij wordt aangegeven of een opslagtechniek technisch gezien uiterlijk in 2030 kan worden gerealiseerd als het project op korte termijn van start gaat.
Investeringskosten
Dit zijn de kosten (in €) die nodig zijn om 1 MWh aan opslagcapaciteit te realiseren.
Let op! Opslagcapaciteit kan over de levensloop van een systeem vele malen worden benut. Dit getal geeft dan ook geen beeld van de kosten van opslag zelf. Die zijn afhankelijk van het aantal cycli, levensduur, onderhoudskosten, etc.
Efficiëntie
De efficiëntie, oftewel het rendement, van een warmteopslagtechniek geeft aan welk deel van de opgeslagen warmte op een later moment weer uit de opslag kan worden onttrokken. Het verschil bestaat uit warmteverliezen die optreden tijdens het opslaan, bewaren en onttrekken van de warmte.
Wanneer bijvoorbeeld 100 GJ aan warmte wordt toegevoerd aan een opslagtechniek met een efficiëntie van 80%, kan later 80 GJ worden onttrokken. De overige 20 GJ gaat verloren.
Bovengrondse ruimtelijke impact
We geven aan of de benodigde bovengrondse ruimte van een warmteopslagtechniek beperkt (ATES, BTES, TTES) of juist (zeer) groot (PTES) is.
Randvoorwaarden
De toepasbaarheid van een warmteopslagtechniek kan worden beperkt door juridische, ruimtelijke of technische randvoorwaarden. We geven daarom aan of voor de aanleg en het gebruik van de techniek een vergunning of een melding noodzakelijk nodig is, of er locaties zijn waar de techniek niet toepasbaar is, en of er bijzondere voorwaarden gelden.