lab / Energy Transition Natural Accumulator

Studie naar energietransitie ism BNA en Hoorn80

“Vulkanische activiteit voor een stadsstrand lijkt mij een heel interessante discussie opleveren. De ETNA is een iconische toevoeging die een verhaal vertelt. En we hebben goede verhalen nodig.”

Ron Baltussen, Commissie voor Monumenten en Welstand Hoorn

De opgave
De energietransitie staat hoog op de agenda: de overheid wil dat we in 2050 allemaal zijn overgestapt op duurzame energie, zonder CO2-uitstoot. Dat betekent dat we daar nu toch echt aan moeten beginnen. Bedrijventerreinen verbruiken veel energie en zijn daarom belangrijke spelers in deze transitie. Over de technische mogelijkheden is al veel bekend, maar wat nog ontbreekt is een visie op hoe een energiepositief bedrijventerrein er over tien jaar uit kan zien. Een andere ‘missing link’ is de koppeling van deze verduurzaming aan meer ruimtelijke kwaliteit. Want als je dan toch gaat sleutelen aan bedrijventerreinen, doe het dan zo dat je ook meteen een aantrekkelijkere omgeving creëert voor werknemers en bezoekers.

In april 2019 hebben vier multidiscipli­naire ontwerpteams hun tanden in die opgave gezet tijdens een intensieve workshopweek op bedrijven­terrein Hoorn80.

Op uitnodiging van BNA Onderzoek en Hoorn80 werkte  Strikwerda van den Heuvel architecten een week lang aan de vertaalslag van relevante informatie naar concrete plannen. De architecten werden daarbij ondersteund door landschapsarchitecten, stedenbouwkundigen en waterexperts.

ETNA  Energy Transition Natural Accumulator

Energie-eiland in het Markermeer

Stoppen met gas en overstappen op groene stroom: dat betekent dat Hoorn80 tien keer zo veel elektriciteit nodig heeft als nu. Stroom die het liefst ter plekke wordt opgewekt, hernieuwbaar is, en in daluren kan worden opgeslagen voor later gebruik. Twee architecten en twee landschapsarchitecten sloegen de handen ineen en bedachten een ecologische batterij, in de vorm van een stuwmeereiland in het Markermeer: de ETNA. Vanaf  dit ‘vulkanische eiland’ slaat een beloopbaar grid een brug naar de bedrijven aan de oever. De ETNA koppelt nieuwe energie aan nieuwe natuur, presenteert een hightech oplossing als spectaculaire beleving, en nodigt ondernemers uit deel te nemen aan een aantrekkelijk collectief businessmodel.

Gerben Strikwerda
Bram van den Heuvel
van Strikwerda van den Heuvel architecten

Robbert Jongerius
Gijs Rijnbeek
van 3585 Landscape Architects

 

Het begint allemaal met een simpele rekensom

Hoorn80 is met 160 gigawattuur per jaar een grootverbruiker van energie. Tot nu toe vooral van gas: er gaat jaarlijks 11 miljoen kuub gas doorheen. Als Hoorn80 echt van dat gas af wil, is ongeveer het tienvoudige aan stroom nodig. Gebouwen isoleren, warmtepompen aanleggen en overstappen op ledverlichting helpt weliswaar, maar daarna blijft er nog steeds een totale stroombehoefte van 140 gigawattuur per jaar over. Om dat duurzaam te kunnen opwekken, zou je wel 17 km2 aan zonnepanelen nodig hebben, of 21 van de allergrootste windmolens die er zijn. Geen haalbaar energieneutraal verhaal dus voor dit terrein. De ontwerpers rekenden door en onderzochten kansen van de locatie zelf, maar ook van de regio. Wat de transitie wel in één klap mogelijk zou maken, is de aanleg van een geothermiecentrale. Die zou zelfs veel meer gigawattuur produceren dan nodig. En dat levert weer een nieuwe uitdaging op. Om het wisselende aanbod en verbruik van duurzame energie op te kunnen vangen, is er al grote behoefte aan een goed opslagmedium. Een geothermiecentrale met overcapaciteit zou die behoefte nog veel groter maken.

Het onderzoek ging verder dan de cijfers: wat is de kracht van bedrijventerreinen, en van Hoorn80 in het bijzonder? Waar kun je het beste in investeren om zowel economische als maatschappelijke winst te behalen? Het vergt geen diepte-analyse om te zien dat de schoonheid hier niet in het terrein zelf zit, maar in het landschap eromheen. Het Markermeer, de dijk, het polderlandschap en de VOC-stad op steenworp afstand zijn cultuurhistorische trekpleisters. Dat bracht het team tot de volgende stelling: waarom zou je met vereende krachten en een flinke investering een onaantrekkelijk bedrijventerrein aantrekkelijk maken, terwijl je ook kunt aanhaken bij het goede dat daar net buiten al te vinden is?
De vier (landschaps)architecten stellen een oplossing voor die de grote, wisselende behoefte aan groene stroom koppelt aan de kansen van de aantrekkelijke omgeving: de Energy Transition Natural Accumulator, kortweg de ETNA. Een energie-eiland in het Markermeer, dat duurzaam opgewekte energie kan opslaan in een soort stuwmeer: een puur natuur, ‘blauwe’ batterij voor de kust van Hoorn80.

Transitie
Elke m3 gas staat gelijk aan ongeveer 10 kWh energie. Er zal dus
een behoefte zijn aan een nieuw type netwerk om de tienvoudige
belasting ervan aan te kunnen.

Energievraag Hoorn80
De totale energievraag na de transitie en verduurzaming zal
140 GW per jaar bedragen, dat is ongeveer 0,4 GWh per dag.

Duurzame bronnen
Als we Hoorn80 willen voorzien van zonne-energie is 17 km2 aan zonnepanelen nodig. Kiezen we voor windenergie, dan vergt dat 21 kingsize windturbines.

Slechts één geothermiecentrale kan voldoende zijn!

Opslag
De energievraag fluctueert, maar het aanbod is nagenoeg gelijk; daardoor is er behoefte
aan een opslagmedium voor energie.

VISIE & ONTWERP
Trots om aan te haken

Het plan was er bijna veertig jaar geleden al: toen bedacht L.W. Lievense al een energie-eiland in het Markermeer waarin windenergie opgeslagen kon worden tot de stroom weer nodig zou zijn. Het kwam er destijds niet van, maar nu de urgentie hoger is dan ooit, wordt met de ETNA het idee
opnieuw geïntroduceerd in een moderne variant. Het levert een markant eiland op voor de kust van Hoorn80, dat naast een duurzame energiehub ook een publiekstrekker zal zijn: een gebalanceerde mix van hightech innovatie en recreatie.

De ETNA laat het principe van Lievense herleven om pieken en dalen in de groene stroomtoevoer op te vangen. Met de energie die niet meteen nodig is, wordt een stuwmeer op het eiland gevuld met water uit het Markermeer. Het water in dit kunstmatige meer wordt hoger opgestuwd dan het niveau erbuiten.
Zodra de energie op het vasteland nodig is, laat men het opgepompte water weer in het Markermeer stromen via turbines, die stroom leveren aan een transparant netwerk. Een brug naar het bedrijventerrein aan de oever, waar het grid zich vertakt, biedt alle ondernemers de kans om aan te haken – om energie af te nemen, maar ook om bijvoorbeeld restwarmte terug te sturen.

Aardwarmte
Het stuwmeer functioneert dus als een oplaadbare batterij waarin energie wordt opgeslagen. De batterij kan gevoed worden door verschillende bronnen; daarvan is een geothermiecentrale de meest kansrijke. Die kan in de buurt van het bedrijventerrein aangelegd worden, maar de ambitie van dit team gaat verder dan dat: zij willen graag de mogelijkheden
onderzoeken om die centrale op het eiland zelf te realiseren. Het zou immers mooi zijn als bron en opslag verenigd worden in hetzelfde systeem.

Energieke looproute
Omdat het huidige netwerk niet langer volstaat, wordt een nieuw energienet aangelegd. Dat voorziet niet alleen in de aanvoer van elektriciteit en afvoer van restwarmte, maar draagt ook bij aan bewustwording. Het wordt een transparant, bovengronds grid dat beloopbaar is en laat zien wie wat afneemt en bijdraagt: een vertakt systeem van loopbruggen dat een spectaculaire looproute naar de ETNA vormt. Niet alleen voor werknemers van Hoorn80 die in de lunchpauze een ommetje willen maken, maar ook voor wandelaars uit de omgeving en geïnteresseerden uit het hele land. Onderweg worden zij voorzien van informatie over de energie die onder hun voeten door stroomt.

Toerisme en recreatie
De ETNA met het aangesloten grid van loopbruggen wordt een icoon in het Markermeer, dat een extra beleving toevoegt aan het gebied. Eilanden hebben op zichzelf al aantrekkingskracht, maar dit eiland doet daar nog een positief schepje bovenop. Met de ETNA wordt niet alleen een groene accu, maar ook een natuurgebied aan het Markermeer toegevoegd, met een broedplek voor vogels, een strand voor recreanten, een haventje voor zeilers en een bezoekerscentrum met horeca voor iedereen die het wel eens met eigen ogen wil zien. Het project krijgt een voorbeeldfunctie als het eerst gerealiseerde energie-eiland voor de kust van Noord-Holland.

Businessmodel
Alle bedrijven op Hoorn80 worden uitgenodigd aandeelhouder te worden van de ETNA. De aanleg vergt een investering van ongeveer 40 miljoen euro, die zich met de opgewekte energie collectief laat terugverdienen in circa twintig jaar. Ondernemers die aangehaakt zijn, delen in die winst: zo wordt een tekort op een onaantrekkelijk bedrijventerrein omgezet in een innovatief business model om trots op te zijn.

Vormgeving en schaal
De ETNA is in dit onderzoek ontworpen voor Hoorn80, maar er zijn vele varianten op het idee mogelijk. Zo kan het smart grid zich uitstrekken tot het centrum van Hoorn, de bedrijventerreinen aan de Westfrisiaweg en de bestaande windmolens langs de dijk. Het kan vanuit een as, ring of webstructuur worden vormgegeven en er kunnen allerlei energiebronnen aan gekoppeld worden. Ook het bassin kan verschillende vormen aannemen.

Natuurlijke batterij
Energie opwekken en opslaan in een natuurlijke batterij voor de kust van Hoorn.
De helft van de energievraag kan worden opgeslagen.

IJsseloog
Het IJsseloog is een goed voorbeeld van een kunstmatig eiland met een groene uitstraling. Het IJsseloog bergt verontreinigd slib uit de bodem van het meer.

Hoornse Hop
De ETNA heeft met zijn ligging in de Hoornse Hop diverse koppelkansen zoals: recreatie, toerisme, ecologie, horeca en watersport. Met de ETNA wordt de kwaliteit rondom de Hoornse Hop versterkt.

Het nieuwe netwerk
Het grid en de opslag zijn elementen waarmee we op regionaal niveau ruimtelijke kwaliteit kunnen toevoegen.

Vorm van het grid
Het nieuwe netwerk kan vanuit een middenas, een ring en een web worden vormgegeven. Daarmee kan het plan op elk type bedrijventerrein toegepast worden. Daarnaast is het mogelijk het nieuwe netwerk bovengronds en ondergronds toe te passen.

Grid Hoorn80
Hier is gekozen voor een bovengronds en zichtbaar systeem. Het netwerk is deels beloopbaar gemaakt, zodat werknemers en bezoekers een stukje kunnen gaan wandelen richting de ETNA. Tijdens de wandeling kan men aflezen hoeveel energie wordt geleverd en welke restwarmte wordt teruggestuurd.

HAALBAARHEID
Kansrijk icoon

De ETNA functioneert als een Pomp Accumulatie Centrale (PAC). Al lang worden PAC’s toegepast in landen met natuurlijke hoogteverschillen. Het Spaanse eiland El Hierro is volledig klimaatneutraal dankzij twee waterbekkens in de bergen, waarbij de energie van windmolens en zonne-energie in het water wordt opgeslagen. Het grootste probleem voor de implementatie in Nederland, is het nagenoeg ontbreken van substantiële hoogteverschillen. Tegelijkertijd staan Nederlanders wereldwijd bekend om het efficiënt gebruikmaken van minimale kunstmatige hoogteverschillen om energie op te wekken. De vroegste industrie begon hier langs beekjes, waar het natuurlijke verval van water gebruikt werd om de papieren graanmolens aan te drijven.

De kapitaalinvestering en de beheerskosten van nieuwe centrales als de ETNA en soortgelijke PAC’s zijn relatief laag. Het economische voordeel van de ETNA is dat elektriciteit
niet in de piekuren gekocht hoeft te worden, maar tegen een gemiddelde of lage prijs. Er is zelfs de mogelijkheid om elektriciteit ’s nachts goedkoop te ‘oogsten’ en overdag duur te verkopen. Een extra reden om te kiezen voor een PAC zijn de gevolgen van de energietransitie voor het bestaande elektriciteitsnet. Door de verschuiving van gas naar elektriciteit zal het huidige net veel meer elektriciteit moeten gaan leveren aan de bedrijven. Omdat het hier niet op berekend is, zal het volledig op de schop moeten, met nieuwe bredere kabels, verdeelstations en een nieuw hoogspanningsnetwerk.

De ETNA is een principieel milieuvriendelijk systeem. De meeste centrales in Nederland draaien op fossiele brandstoffen als kolen, olie en gas. Zelfs biogascentrales – het meest milieuvriendelijke alternatief – werken op biomassa die veelal vanuit Canada naar Nederland wordt verscheept.
Bovendien is de energie die in de ETNA wordt opgeslagen vrijwel direct leverbaar en zijn aanpassingen aan onregelmatigheden in energievraag en -aanbod goed mogelijk. Het systeem is eenvoudig te bedienen en biedt bedrijfszekerheid.*

Kortom: de ETNA is een kansrijke oplossing voor de energietransitie van de 21e eeuw. Het energie-eiland is een betrouwbare, milieuvriendelijke energiebuffer. Het presenteert een
aantrekkelijk collectief businessmodel en biedt kansen voor de natuur en recreatie in de regio. De ETNA kan de trots van Hoorn80 worden en een icoon voor de haven van Hoorn.

*Bron: Naar een integraal kustbeleid via bouwen met de natuur,
R.E. Waterman 1980-2008

 

Aanpak vanuit collectieve kracht

De toekomstschetsen die uit de werkweek zijn voortgekomen, beschrijven welke nieuwe vormen van energie gebruikt zouden kunnen worden, hoe dat eruitziet, en welke verbeteringen dit oplevert voor de publieke ruimte en de verbindingen met de omgeving. Hoorn80 is gebruikt als voorbeeld, omdat hier nu al meters worden gemaakt met de energietransitie. Maar de duurzame plannen die voor dit terrein zijn gemaakt, zijn ook bedoeld om andere bedrijventerreinen te inspireren.

Alle ontwerpvoorstellen zijn anders, maar er is ook een grote gemene deler: dat is de collectieve aanpak. Samenwerken aan een duurzamere toekomst in plaatselijke of regionale energiecoöperaties komt in alle plannen voor, en wordt ook door de experts die bij deze studie waren betrokken, genoemd als een sleutel tot succes.

De studie krijgt in het najaar doorwerking: Bedrijventerrein Hoorn80 wil samen met de betrokken ontwerpers nadenken over een integrale energievisie voor het terrein.

De studie was een gezamenlijk initiatief van BNA Onderzoek, Kortman duurzame gebiedsontwikkeling, gemeente Hoorn, Parkmanagement Hoorn, werd mede gefinancierd door de provincie Noord-Holland, Atelier X (ministerie van BZK) en de Hoornse Ondernemers Compagnie, en werd mede mogelijk gemaakt door Schneider Electric, Deen Supermarkten en MOOI Noord-Holland.