De opkomst van datacenters en hun hoge energiebehoefte heeft geleid tot een toename van restwarmteproductie. Deze warmte, die vroeger vaak gewoon afgevoerd werd, wordt nu steeds vaker ingezet als duurzame bron voor stadswarmte. Het gebruik van restwarmte uit datacenters biedt niet alleen een oplossing voor het probleem van energieverlies, maar draagt ook bij aan de energietransitie en de duurzame verwarming van woningen en bedrijven. In dit artikel bespreken we de huidige toepassingen, uitdagingen en toekomstige mogelijkheden van restwarmte uit datacenters in de context van stadswarmteprojecten.
Introductie
Datacenters zijn essentieel voor de digitale infrastructuur van huidige maatschappijen. Ze verwerken enorme hoeveelheden gegevens en zijn daarom afhankelijk van constante elektriciteitsvoorziening en koeling. Tijdens het functioneren produceren ze aanzienlijke hoeveelheden restwarmte, meestal tussen de 30 en 40 graden Celsius. In plaats van deze warmte te verwaarlozen, wordt ze steeds vaker ingezet als duurzame bron voor het verwarmen van gebouwen.
Deze ontwikkeling is ook ingebed in de bredere ambities van Nederland en andere landen om de gebouwde omgeving CO2-neutraal en aardgasvrij te maken. De combinatie van datacenters als warmtebron en stadswarmteprojecten biedt nieuwe mogelijkheden voor energieopwekking, -transport en -verdeling. In dit artikel geven we een overzicht van de technieken, projecten en voordelen van het gebruik van restwarmte uit datacenters, evenals de uitdagingen die op dit gebied nog aan de orde zijn.
Technieken voor het gebruik van restwarmte uit datacenters
Er zijn verschillende manieren om restwarmte uit datacenters te gebruiken voor stadswarmte. De keuze voor een bepaalde methode hangt af van factoren zoals de afstand tussen het datacenter en de afnemers, de temperatuur van de restwarmte, en de infrastructuur die beschikbaar is. Hieronder bespreken we de belangrijkste technieken.
Aansluiting op warmte-koude infrastructuur
Een van de meest voorkomende methoden is het aansluiten van datacenters op bestaande of nieuwe warmte-koude infrastructuur. Deze infrastructuur bestaat vaak uit warmtenetten die warmte transporteren via een lauw-water-ring. Door deze ring kunnen bedrijven en gebouwen warmte onttrekken of toevoeren, afhankelijk van hun behoefte.
In Eindhoven, bijvoorbeeld, maakt NorthC Datacenters gebruik van deze methode op de High Tech Campus. Hier wordt restwarmte via een warmtenet naar andere locaties gebracht, zoals het gerenoveerde hoofdkantoor van pensioenuitvoerder APG en een scholencomplex. Deze oplossing maakt gebruik van WKO-systemen (Warmte Koude Opslag) om pieken in de warmtevraag op te vangen. Deze systemen slaan overschotwarmte op voor later gebruik, wat de efficiëntie van het net verhoogt.
Directe levering aan omgeving
Een andere aanpak is het directe transport van warmte vanuit het datacenter naar de omgeving. Dit kan bijvoorbeeld via een open loop gebeuren, waarbij warm water vanaf het datacenter naar afnemers wordt geleid. Dit type oplossing is geschikt voor gebieden waar het mogelijk is om een directe verbinding te leggen tussen het datacenter en de afnemers.
In Aalsmeer, bijvoorbeeld, werkt NorthC Datacenters aan een project waarbij restwarmte wordt gebruikt voor de verwarming van een zwembad, een nieuwe sporthal, een scholencomplex, een tuinder en in de toekomst ook woningen. De warmte wordt via een open loop transporteerbaar en vervolgens met een warmtepomp opgewaardeerd tot de benodigde temperatuur.
Indirecte restwarmtebenutting
Sommige datacenters gebruiken indirecte methoden voor de benutting van restwarmte. Een voorbeeld hiervan is het gebruik van bodemenergiesystemen (WKO-systemen) om warmte uit het datacenter te onttrekken en via een gescheiden systeem te verweren. Deze methode zorgt ervoor dat de warmtebron en de afnemer fysiek gescheiden zijn, maar toch via hetzelfde geohydrologische systeem verbonden.
Equinix, bijvoorbeeld, gebruikt in Amsterdam een indirecte methode waarbij restwarmte via een WKO-systeem naar de Universiteit van Amsterdam wordt gebracht. Tegelijkertijd haalt het datacenter koude uit een nabijgelegen koude grondwaterbel voor koeltechnische doeleinden. Deze oplossing maakt gebruik van de natuurlijke warmte- en koude-voorraad onder de grond en is daarom zeer efficiënt.
Directe interne levering
In sommige gevallen wordt de restwarmte uit datacenters direct ingezet voor het verwarmen van andere panden binnen het bedrijf. Deze oplossing is vooral relevant in gevallen waar het datacenter en het gebruikte kantoorpand dicht bij elkaar gelegen zijn.
In Hengelo gebruikt Previder een directe interne levering waarbij restwarmte via een gaswarmtepomp wordt opgewaardeerd en vervolgens gebruikt voor het verwarmen van het nabijgelegen kantoorpand van Odin. Hierdoor is het kantoorpand volledig verwarmd zonder het gebruik van extra verwarmingsinstallaties.
Voordelen van het gebruik van restwarmte uit datacenters
Het gebruik van restwarmte uit datacenters biedt meerdere voordelen, zowel op het vlak van duurzaamheid als op het vlak van energie-efficiëntie en kostenbesparing.
Duurzaamheid
De duurzaamheid van de restwarmte uit datacenters hangt direct samen met de duurzaamheid van de elektriciteit die het datacenter gebruikt. Hoe groener de stroom, hoe groener de restwarmte. In Nederland is 86 procent van het stroomverbruik van datacenters groen, volgens de Dutch Data Center Association (DDA). Dit betekent dat de restwarmte van deze datacenters als hernieuwbare energie kan worden ingezet.
Daarnaast draagt het gebruik van restwarmte uit datacenters bij aan de energietransitie en de doelstellingen van het Klimaatakkoord. Het gebruik van restwarmte in warmtenetten helpt bij het verminderen van de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en het verlagen van CO2-uitstoot.
Energie-efficiëntie
Het hergebruik van restwarmte leidt tot een verbetering van de energie-efficiëntie van zowel het datacenter als de afnemers. Door de restwarmte in te zetten voor verwarming, verminderen datacenters hun energieverbruik voor koeling. Aan de andere kant kunnen afnemers inwoningen, scholen of bedrijven profiteren van een betaalbare en duurzame warmtebron.
Het gebruik van warmtepompen in combinatie met restwarmte uit datacenters speelt hierin een belangrijke rol. Deze pompen zorgen ervoor dat de lage-temperatuur warmte uit het datacenter opgewaardeerd wordt naar de benodigde temperatuur voor ruimteverwarming en tapwater.
Kostenbesparing
Door het hergebruik van restwarmte ontstaan minder kosten voor energieproductie en transport. Voor datacenters betekent dit dat ze minder geld hoeven uit te besteden aan koelinstallaties. Voor afnemers betekent het dat ze een duurzame warmtebron kunnen gebruiken die vaak goedkoper is dan aardgas of elektriciteit.
De DDA stelt dat de leden van de associatie de warmte die in datacenters ontstaat als gevolg van het stroomverbruik gratis ter beschikking stellen aan de gebouwde omgeving. In ruil voor de restwarmtelevering ontvangt het datacenter de koudestroom terug, wat de energie-efficiëntie verder verhoogt.
Uitdagingen bij het gebruik van restwarmte uit datacenters
Hoewel het gebruik van restwarmte uit datacenters veel voordelen biedt, zijn er ook een aantal uitdagingen die moeten worden aangepakt om deze oplossing op grote schaal te realiseren.
Infrastructuur en locatie
Een belangrijke uitdaging is het ontbreken van geschikte infrastructuur voor het transport en gebruik van restwarmte. In veel gevallen is er nog geen warmtenet aangelegd dat het datacenter verbindt met de afnemers. Daarnaast kan het transport van warmte over lange afstanden inefficiënt zijn en leiden tot energieverlies.
Daarnaast is de locatie van datacenters vaak niet ideaal voor het directe gebruik van restwarmte. In sommige gevallen zijn er geen afnemers in de buurt die de warmte kunnen gebruiken. In andere gevallen is de warmtevraag van de afnemers niet groot genoeg om het gebruik van restwarmte rendabel te maken.
Regulering en samenwerking
Het gebruik van restwarmte uit datacenters vraagt om samenwerking tussen verschillende partijen, zoals datacenters, energiebedrijven, gemeenten en afnemers. Deze samenwerking is niet altijd eenvoudig en kan leiden tot vertragingen of miscommunicatie.
Een voorbeeld hiervan is het project in Hollands Kroon, waar het plan om restwarmte te gebruiken voor de glastuinbouw niet doorgevoerd kon worden omdat de tuinders al gebruikmaakten van geothermie. Dit laat zien dat het succes van een project afhankelijk is van de behoefte en bereidheid van de afnemers.
Daarnaast zijn er ook reguleringsspecifieke uitdagingen. Het opnemen van een ophaalrecht in de toekomstige Warmtewet zou energiebedrijven nieuwe mogelijkheden bieden om restwarmte te benutten voor stadsverwarming. Dit is echter nog in ontwikkeling en moet nog worden uitgewerkt.
Technische beperkingen
Technisch gezien is het gebruik van restwarmte uit datacenters beperkt door de temperatuur van de warmte. De meeste datacenters produceren restwarmte op temperaturen tussen de 25 en 40 graden Celsius, wat lager is dan de temperaturen die nodig zijn voor ruimteverwarming in woningen en bedrijven. Dit betekent dat de warmte vaak moet worden opgewaardeerd met warmtepompen, wat extra kosten en energie kost.
Daarnaast moet de warmte ook worden aangepast aan de behoeften van de afnemers. In sommige gevallen kan het nodig zijn om extra installaties aan te leggen, zoals warmtepompen of buiswerk, wat de kosten verder verhoogt.
Toekomstige ontwikkelingen
De toekomst van restwarmte uit datacenters lijkt veelbelovend. In Nederland en andere landen wordt steeds meer aandacht besteed aan het gebruik van deze warmte als duurzame bron voor stadswarmte. De combinatie van groene elektriciteit, warmtenetten en slimme technologieën zoals WKO-systemen maakt het mogelijk om restwarmte efficiënt en duurzaam te gebruiken.
Een belangrijke ontwikkeling is het opnemen van restwarmte in de normering voor Bijna Energieneutrale Gebouwen (BENG). Sinds 2021 wordt restwarmte in deze normering geclassificeerd als hernieuwbare energie. Dit betekent dat projectontwikkelaars minder compenserende maatregelen, zoals zonnepanelen, hoeven in te zetten om aan de duurzaamheidseisen te voldoen.
Daarnaast wordt er in Nederland gewerkt aan het uitbreiden van warmtenetten die gebruik maken van restwarmte uit datacenters. In Amsterdam, bijvoorbeeld, wordt onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van een publiek warmtenet met onafhankelijk netbeheer voor het gebied Amstel III, waarbij een datacenter restwarmte levert. In Middenmeer wordt een coöperatief warmtenet ontwikkeld met een nabijgelegen datacenter als bron, waarbij 1.600 tot 5.000 woningen van duurzame warmte zouden kunnen worden voorzien.
Conclusie
Het gebruik van restwarmte uit datacenters biedt een veelbelovende oplossing voor de energietransitie en de duurzame verwarming van de gebouwde omgeving. Door deze warmte te hergebruiken in warmtenetten, kunnen datacenters hun energieverbruik verlagen en afnemers in woningen en bedrijven profiteren van een betaalbare en duurzame warmtebron.
De toepassing van restwarmte uit datacenters vraagt echter om samenwerking, infrastructuur en slimme technologieën. Hoewel er al veel projecten zijn gestart en ervaringen opgedaan zijn, zijn er nog steeds uitdagingen op het gebied van locatie, regulering en technische beperkingen.
Toekomstige ontwikkelingen zoals het opnemen van restwarmte in de BENG-normering en het uitbreiden van warmtenetten bieden hoop op een bredere inzet van deze duurzame warmtebron. Voor zowel datacenters als afnemers is het belangrijk om in te zetten voor samenwerking en innovatie om de voordelen van restwarmte volledig te benutten.