Een primeur: het eerste publieke warmte netwerk dat 2200 huishoudens in Zaanstad verwarmt in plaats van verwarming door fossiele brandstoffen, vraagt om een betrouwbare netwerkoplossing.
Samenvatting
Uitdaging
Het inrichten van een nieuwe generatie stadwarmte oplossing, waarbij de te leveren warmte niet meer van één leverancier afkomt zoals traditioneel het geval was. De warmte voor levering aan huishoudens kan nu worden opgewekt door particulieren met warmtepompen, biomassacentrales en afkomstig zijn als restwarmte uit de industrie. Dit vraagt om een andere benadering van de opzet van de gebruikte besturingen en van het netwerk.
Oplossing
De besturing en het netwerk zijn zo ontworpen dat deze is voorbereid op de situatie dat een individuele afnemer warmte kan afnemen van een warmteleverancier naar keuze. Dit vraagt om een netwerk oplossing die redundantie biedt, te beheren en cyber secure is. Natuurlijk moet ook niet vergeten worden dat ook het fysieke netwerk van buizen en leidingen hierop voorbereid is. Een slimme besturing stemt aan- en afvoer van warmte op elkaar af, waarbij data wordt aangeleverd aan Engie ten behoeve van hun facturatie software.
Resultaat
Het totaal nieuwe concept draagt bij aan een aanzienlijke CO2 reductie en levert warmte op een comfortabele wijze aan de klant. Het redundante glasvezelnetwerk o.b.v. Westermo switches zorgt ervoor dat de procescontrollers en meetsystemen hun werk kunnen doen; betrouwbaar warmte leveren met als primeur: keuzevrijheid in de warmteleverancier.
Zaanstad heeft een nationale primeur: ruim 2200 adressen in de Noord-Hollandse plaats worden vanaf deze winter middels een publiek warmtenet van warmte voorzien. Een groot deel van de warmte wordt nu door de biomassacentrale van Bio Forte geleverd, maar ook de lokale industrie kan binnenkort worden aangesloten op het warmtenet. Process Control sprak met de uitvoerende partijen Qirion (ontwerp en besturing) en MODELEC (industriële datacommunicatie).
Terwijl u dit leest, draait in Zaanstad op een aantal adressen de kachel zonder aardgas. Waar voorheen het gros van deze huishouden een aardgasgestookte CV gebruikte, is dat nu radicaal anders. Een deel van Zaanstad heeft namelijk sinds kort stadswarmte.
Uitbreidingen
Nu is stadswarmte an sich niet iets nieuws, maar toch is het warmtenet in Zaanstad een primeur. Waar alle andere warmtenetten in Nederland in beheer zijn door één partij, die daar als enige gebruik van maakt, is het warmtenet in Zaanstad een publiek warmtenet, waar diverse partijen aan deelnemen, waarbij de diverse rollen van die partijen volledig van elkaar zijn gescheiden. En dat is slim, want in een tijd dat duurzaamheid de grootste uitdaging is geworden, is het verstandig om alle lokale restwarmte te kunnen oogsten en in het netwerk te pompen, los van wie de ‘eigenaar’ van die energie is. Voor de consument is het ook prettig, want die is niet meer afhankelijk van één leverancier. Een publiek warmtenet maakt uitbreidingen in een later stadium mogelijk.
CO2-reductie
In januari 2019 is begonnen met de aanleg van het nieuwe warmtenet. De voorbereidingen zijn uiteraard al veel langer geleden van start gegaan. Diverse partijen zijn nauw betrokken bij het project: een tweetal woningbouwverenigingen en een VVE, de gemeente Zaanstad, Bio Forte (producent duurzame energie), ENGIE (energieleverancier en producent), Firan (realiseert, financiert en beheert energie-infrastructuren) Qirion (ontwerp en besturing) en MODELEC (industriële datacommunicatie).
Zaanstad wil in 2040 klimaatneutraal zijn en het nieuwe warmtenet is een onderdeel van de transitie. Op dit moment wordt het warmtenet gevoed door de biomassacentrale, maar er zijn meer mogelijkheden. Midden in Zaanstad liggen namelijk meerdere industriële complexen, waar onder andere een tapijtfabriek en een producent van zetmeel(half)fabrikaten deel van uitmaken. Deze bedrijven, en andere lokale bedrijven, kunnen in de toekomst restwarmte in het warmtenet gaan pompen, met een aanzienlijke CO2-reductie tot gevolg. Die reductie was voor de gemeente reden om het project te subsidiëren.
Ontwikkeling en engineering
Bij het project zijn nogal wat partijen betrokken, waaronder Qirion. Roland van Eijk, Projectmanager voor het communicatieonderdeel van het project bij Qirion, vertelt: “Bij Qirion Energy Consulting zijn we gespecialiseerd in het ontwerp, de aanleg en het onderhoud van energienetwerken. Dat is dus voor een groot gedeelte elektriciteit en gas en voor een kleiner gedeelte warmte. In Zaanstad hebben we het warmtenet ontworpen en ge-engineerd en hebben we de besturing van dat net gerealiseerd.”
Redundantie
Op dit moment produceert Bio Forte voor ENGIE als enige de warmte voor de afnemers. In de biomassacentrale worden houtsnippers verbrand en daarmee wordt warmte en voor eigen verbruik elektriciteit gegenereerd. De warmte wordt, indien nodig, gebufferd en wordt vervolgens via een netwerk met een warmte-overdrachtstations (WOS) en warmtewisselaars naar de afnemers getransporteerd. Een tweetal gasketels vormt een tweede bron van warmte, voor het geval de vraag groter is dan het aanbod (piekbelasting) en als zekerstelling ingeval de biomassacentrale in storing is.
Te allen tijde
Zodra er zich nieuwe partijen aandienen die warmte willen leveren, kan Qirion zowel werktuigbouwkundig, als netwerk technisch de besturingsapplicatie voor de nieuwe partij bouwen. Carlo de Kinkelder, consultant technische automatisering bij het team Warmte en Energietransitie (Procesbesturing) bij Qirion Energy Consulting, legt uit: “Daar is dus in het ontwerp van het fysieke netwerk van buizen en stations, maar ook in de besturing rekening mee gehouden. We hebben een overkoepelende besturing ontworpen waarmee we het complete net kunnen monitoren en bedienen. Stel dat de biomassacentrale tijdelijk uitvalt, moet er een hulpcentrale opgestart worden. De crux is dus dat je met een aantal verschillende partijen op één netwerk zit en dat de afnemers te allen tijde van warmte moeten worden gegarandeerd. We hebben veel kennis uit andere publieke gas- en elektriciteit kunnen gebruiken in dit project, maar we hebben ook kunnen profiteren van onze ervaring in traditionele gesloten warmtenetten.”
Facturatie
Ook de besturing van het warmtenet werd door Qirion ontwikkeld en bestaat uit regelingen op de WOS, op de warmtewisselaars en de communicatie tussen die stations. “Het is van belang dat de input en de output van warmte op elkaar zijn afgestemd, zodat de warmte die het net wordt ingevoerd ook daadwerkelijk past bij de afname. De geleverde warmte moet daarbij ook worden gemeten voor de facturatie”, legt Van Eijk uit. “In de flats wordt de warmte gemeten, op basis waarvan de facturatie plaatsvindt. Die applicaties zijn door ons ontwikkeld, maar het contact en de facturatie met de klanten en de leveranciers wordt door ENGIE beheerd. Procesmatig zorgen wij dus voor het databeheer, maar de financiële kant wordt door ENGIE gedaan.”
Monitoring
Waar er in een gesloten warmtenet slechts één partij betrokken is bij de opwekking en levering van warmte tot en met de facturatie aan klanten, werkt dat bij een publiek warmtenet anders. De Kinkelder: “Als netbeheerder is het belangrijk om die balans te blijven houden tussen de warmteopwekking en -afname van zo’n netwerk. Bij elektriciteitsnetwerken en gasnetwerken, die doorgaans publiek zijn, is het inmiddels de normaalste zaak van de wereld dat er diverse partijen leveren en nog meer partijen afnemen. Wij hebben dus al die expertise in huis om in zulke netwerken te kunnen werken. Je moet er voor zorgen dat al die verschillende punten met elkaar kunnen communiceren en dat het technisch goed overeind blijft staan. Concreet betekent het dat individuele afnemers warmte moeten kunnen afnemen van één van de leveranciers. En het moet ook allemaal veilig zijn. Het mag niet gebeuren dat een hacker een centrale op hol laat slaan, of een paar duizend mensen in de kou laat zitten. Dat is dus wel wat complexer dan in een gesloten net.”
Management Netwerk
Op een zeker moment in het project werd MODELEC ingeschakeld. Stefan Barten, Sales Engineer bij MODELEC vertelt: “Ik kreeg de vraag van Roland of ik mediaconverters kon leveren, maar wel exemplaren met een hoge mate van security en ook de beschikbaarheid moest zeer goed zijn. Omdat er met glasvezel zou worden gewerkt, dacht men in eerste instantie aan een converter. Omdat er meer punten bleken te zijn waartussen gecommuniceerd moest worden, zijn we toen serieus gaan opschalen. Het leek ons daarom verstandig om met managed netwerk apparatuur te gaan werken die de gevraagde functionaliteit aan boord heeft.”
Vragen stellen
Volgens Barten is de samenwerking tussen verschillende partijen in een project als dit minstens zo belangrijk als de technische kant van het verhaal. “MODELEC en Qirion werken al lang samen en dan krijg je een situatie waarin twee partijen elkaar vertrouwen. Als leverancier van netwerkoplossingen kan je zeggen: ‘hier heb je een product wat alles doet wat je nodig hebt, veel succes er mee!’ of je gaat eerst samen heel goed naar het vraagstuk kijken. Ik wil dus met onze opdrachtgever eerst heel goed kijken naar de randvoorwaarden en uitgangspunten, voordat we een oplossing bedenken.”
En dat betekent dus simpelweg heel veel vragen stellen, weet Edward van de Langemeen, Field Application Engineer bij MODELEC: “Je vraagt net zo lang door tot je precies weet wat er van het netwerk wordt verwacht. In dit project waren de specificaties van de datacommunicatie-structuur al vrij compleet, veel completer dan in veel andere gevallen. Maar dan komt de vertaalslag naar de praktijk, want als je goed weet aan welke specificaties het netwerk moet voldoen, is het vervolgens onze taak om die wens te vertalen naar een praktische oplossing.”
Tussen de kastdeur
“We hebben er in dit geval voor gekozen om met een managed netwerk aan de slag te gaan, mede om het te monitoren”, gaat Barten verder. Een interessant voorbeeld daarvan is het monitoren van de conditie van ‘het glas’. “Een patchkabel kan onopgemerkt beschadigd raken tussen de kastdeur of tijdens het patchen bevuild raken, waarbij een installatie weliswaar blijft functioneren, maar op een later moment kunnen er alsnog storingen ontstaan die lastig op te sporen zijn. Door het continue monitoren van de glaswaarden ben je in staat om de oorzaak weg te nemen, of de storing juist proactief te voorkomen.”
Maar ook beschikbaarheid en security zijn in dit project erg belangrijk. “Juist als er veel partijen bij betrokken zijn, moet je daar alert op zijn. Dat betekent dus dat je ongebruikte poorten uitzet, firewalls en encryptie gebruikt, enzovoorts”, legt Van de Langemeen uit. Snelheid van de datacommunicatie was in dit geval ook essentieel. Van Eijk: “Het netwerk moet in staat zijn om grote hoeveelheden data snel en veilig op de juiste plek te krijgen en een uitbreiding van de aanbieders en afnemers moet niet tot vertraging leiden.”
MODELEC heeft het netwerk gebouwd, maar Qirion zal het besturingsnetwerk in de toekomst gaan onderhouden. Van Eijk: “We hebben onze netwerkspecialisten daarvoor door MODELEC laten trainen om die taak te kunnen uitvoeren. Zij zijn nu dus uitstekend op de hoogte op de werking van de apparatuur die MODELEC heeft geleverd.”
Houtje-touwtje
Volgens De Kinkelder is ook de cybersecurity een van de redenen om met MODELEC in zee te gaan. “Iedereen heeft het over cybersecurity, maar vaak laat men toch wel steken vallen. Je krijgt dan te maken met schijnveiligheid door allerlei houtje-touwtje constructies. Ik wist uit ervaring dat ze hier bij MODELEC zeer professioneel mee omgaan. Je moet er ook rekening mee houden dat er bij particulieren nu apparatuur hangt waar diverse mensen bij kunnen. Het moet niet zo zijn dat je op een switch een kabeltje inprikt en dat je dingen kunt zien die niet voor jou bedoeld zijn.”
“Maar daarbij moet het wel werkbaar blijven”, voegt Barten toe. “Het moet niet zo zijn dat je in de auto stapt om een klus te doen om ter plekke tot de conclusie te komen dat je het netwerk daar niet kunt benaderen. Je kunt een netwerk helemaal dichttimmeren, maar dan functioneert zo’n netwerk vaak niet meer. Nu hebben we uitstekende balans tussen security en werkbaarheid.”
Het vakblad Process Control heeft onlangs het artikel gepubliceerd over MODELEC’s samenwerking met Qirion (jaargang 28, 2019 nummer 50-51).
Klik hier om het artikel in pdf-formaat te bekijken
