Beslissingsondersteunende tool voor transitie naar aardgasvrije wijken
Editie: 30 - Shifts in the Real Estate Industry
Published on: 23 mei 2023
Integratie van de winst-, hedonistische en normatieve aspecten in een kosten-batenanalyse
Bestaande gebouwen zijn verantwoordelijk voor 30% van de CO2-uitstoot wereldwijd en voor 16% in Nederland (CBS, 2020). Dit moet de komende jaren drastisch omlaag om een geplande omslag te maken naar een klimaatneutrale energiehuishouding in 2050. Eén van de grote uitdagingen hierbij is het verbeteren van de verwarmingssystemen van koopwoningen. 84% Van de Nederlandse woningvoorraad wordt nog steeds verwarmd met aardgas en 57,4% van de Nederlandse woningen zijn koopwoningen (CBS, 2021a; CLO, 2020). De beslissing om te upgraden moet door de woningeigenaren worden genomen. De aanzienlijke kosten van de alternatieve verwarmingssystemen samen met het gebrek aan goed inzicht in de voordelen verminderen vaak de bereidheid om te upgraden. Deze studie wil een holistisch inzicht geven in de financiële, technische en sociale effecten van upgrades van verwarmingssystemen voor individuele huiseigenaren en clusters van huiseigenaren. De studie is uitgevoerd voor twee belangrijke alternatieven voor aardgasverwarming: all-electric en warmtenet. Meer specifiek is er in dit onderzoek een beslissingsondersteunend instrument ontwikkeld om huiseigenaren in woonclusters te faciliteren in hun overgang van aardgas naar een duurzamere verwarmingstechniek, waarbij de uitvoering wordt geoptimaliseerd en rekening wordt gehouden met de winst (financieel), hedonische (comfort gerelateerde) en normatieve (milieu) aspecten.
Methodologie
Het onderzoeksdoel is in drie stappen bereikt. Eerst is er een beperkte kosten-batenanalyse (BKBA) uitgevoerd die de kosten en baten van de alternatieve verwarmingstechnieken voor een individuele huiseigenaar over de tijdshorizon 2020-2050 evalueert en vergelijkt. De BKBA volgt de algemeen geaccepteerde KBA-methodiek (Romijn & Renes, 2013), maar dan alleen toegepast op de kosten en baten van de individuele woningeigenaar. De opgenomen effecten zijn gegroepeerd in baten (financieel), hedonische (comfort-gerelateerd) en normatieve (milieu-gerelateerd) effecten Theory van Lindenberg & Steg (2007). Het basisscenario omvat verwarming met aardgas en een overschakeling op een hybride warmtepomp in 2036. Twee verwarmingsalternatieven zijn: een warmtenet op midden temperatuur (70°C warmte en omschakeling in 2023) en all-electric met een lucht/water-warmtepomp (omschakeling in 2023), zie Figuur 1. De BKBA is uitgevoerd onder twee scenario’s – hoge en lage groei van de energieprijzen. De ontwikkeling van de energieprijzen wordt voorspeld op basis van onderzoek van het PBL (Planbureau voor de Leefomgeving). Het lage scenario omvat de ontwikkeling van de variabele aardgasprijs van +40% en de variabele elektriciteitsprijs van -34%. In het hoge scenario is de ontwikkeling van de variabele aardgasprijs +103% en de variabele elektriciteitsprijs +17%. De netto contante waarde is berekend aan de hand van een discontovoet van 2,25%. De BKBA is uitgevoerd voor een referentie wooncluster geïnspireerd op woningen in wijk ‘t Ven in de stad Eindhoven. De belangrijkste woningeigenschappen die in het BKBA-model zijn opgenomen zijn woninggrootte, bouwjaar, woningtype, energielabel en afstand tot het stadsverwarmingsnet.
Nulalternatief | Warmtenet 1 | All-electric 1 | |
Verwarmen | NG | DH | AHP |
Koken | NG | ID | ID |
Hybride warmtepomp | X | ||
Lucht warmtepomp | X | ||
Aansluiten aan warmtenet | X | ||
Isolatie | D->B | B | B |
Mechanische ventilatie | X | X | |
Mechanische ventilatie WTW | X | ||
Zonnepanelen | X | X | |
Vervangen meterkast | X | X | X |
Verbetering naar 3x 25 elektriciteit aansluiting | X | X | X |
Verwijderen aardgas aansluiting | X | X | |
Elektrisch koken | X | X | |
LT radiatoren | X |
Figuur 1: Interventies van het nul alternatief en beleidsalternatieven (NG: aardgas, DH: stadsverwarming, ID: inductie, E: elektriciteit, AHP: luchtwarmtepomp, D: isolatielabel D, B: isolatielabel B).
Ten tweede is er een multi-objectief optimalisatiemodel ontwikkeld dat niet alleen optimaliseert tussen vooraf gedefinieerde alternatieve verwarmingsopties en het nulalternatief zoals BKBA doet, maar dat ook aanvullende beslissingsondersteunende opties heeft. Het kan advies geven over (i) het meest geschikte moment van omschakeling of (ii) aanvullende woningverbeteringen (zonnepanelen, isolatie) moeten worden uitgevoerd. Verder kan de gebruiker individuele voorkeuren aangeven voor comfort-, milieu- en financiële effecten. Technieken van Mixed-Integer Linear Programming (MILP) zijn gebruikt om de optimalisatieoplossing te modelleren, gecodeerd in Python (pakketten PULP en PYOMO).
Ten derde zijn zowel de BKBA als de optimalisatie verwerkt in een beslissingsondersteunend dashboard dat gebruikt kan worden door zowel huiseigenaren als gemeenten en andere partijen die verantwoordelijk zijn voor het stimuleren van de energietransitie in woningen. Het dashboard is gemaakt met R Shiny, terwijl de interactie met het Python-model tot stand is gebracht met Reticulate.
Bevindingen
Beperkte kosten-batenanalyse
Baten/ Financiële effecten voor huiseigenaren
- Op basis van de Netto Contante Waarde van de financiële effecten, is het financieel gunstig om over te stappen op een warmtenet of all-electric in het scenario van hoge groei van de energieprijzen. Overschakelen levert een kostenbesparing (NCW) op van 7% voor een warmtenet en 12% voor all-electric, vergeleken met het nulalternatief
- Bij lage groei levert all-electric een kleine kostenbesparing op van 2%. Een warmtenet brengt echter 10% hogere kosten met zich mee dan het nulalternatief.
- De verdeling van de kosten en baten in de tijd verschilt voor all-electric en een warmtenet. Een warmtenet vergt een lagere initiële investering (er is onder meer geen aanpassing van de radiatoren of ventilatie met warmteterugwinning nodig) en levert een lagere jaarlijkse besparing op. All-electric bereikt hoge jaarlijkse besparingen ten koste van hoge initiële uitgaven.
- De eigenschappen van de woningen hebben een beperkte invloed op de haalbaarheid van een warmtenet. In het hoge scenario variëren de kostenbesparingen voor verschillende bestudeerde huizen van 5% tot 8%. Voor all-electric maken de eigenschappen van de woningen veel meer verschil. Afhankelijk van het woningtype kan de kostenbesparing zo laag zijn als 8% en zo hoog als 18%.
- Een grotere afstand tot het warmtenet maakt verwarmen met een warmtenet minder aantrekkelijk. In een hoog scenario is overschakeling op een warmtenet rendabel voor huizen die op een afstand van maximaal 50-60 meter tot het netwerk liggen.
- Een grotere omvang van het wooncluster heeft een positief effect op de kosten voor een warmtenet. De kosten leiden tot een besparing van 8% ten opzichte van het nulalternatief.
Figuur 2 geeft een overzicht van de afzonderlijke kosten en baten die in de kosten-batenanalyse zijn opgenomen. Op basis van de resultaten van de BKBA kan het volgende worden geconcludeerd:
Hedonische/comfort- en normatieve/milieu-effecten voor huiseigenaren
- Het totaal van de hedonische/comforteffecten is vergelijkbaar voor zowel een warmtenet als all-electric en verschilt niet veel van het nulalternatief. De specifieke effecten verschillen echter wel.
- Beide alternatieve technieken bieden een verbetering van de veiligheid (kleiner risico op ongevallen met de verwarmingstechniek) in vergelijking met aardgas.
- All-electric levert extra comfort op dankzij de warmteterugwinning. Dit gaat ten koste van langere renovatiewerkzaamheden en een grotere benodigde ruimte.
- Een warmtenet heeft een negatief effect door het risico van monopolistisch gedrag van warmteleveranciers.
- Beide beleidsalternatieven leiden tot een belangrijke daling van de CO2-uitstoot in vergelijking met het nulalternatief. Een warmtenet bespaart 58% en all-electric 73%.
Moet “en minder” er niet uit? –> kleiner risico op ongevallen –> is een verbetering van de veiligheid? [SR1]
Multi-objectieve dynamische optimalisatie
De aannames in de BKBA over de concrete invulling van alternatieve technieken (jaar van omschakeling, omvang wooncluster, aanvullende maatregelen zoals zonnepanelen) hoeven niet optimaal te zijn. Met behulp van het optimalisatiemodel kunnen hierin verbeteringen worden aangebracht: Veel verschillende implementaties van technieken kunnen snel en efficiënt met elkaar vergeleken worden, op zoek naar de beste oplossing. Daarom kunnen geoptimaliseerde bevindingen van deze technieken snel worden verzameld.
- Woningtypen en kenmerken, de grootte van het cluster en de locatie ten opzichte van het warmtenet kunnen eenvoudig worden aangepast.
- Gebruikersinput is mogelijk. In de huidige versie kan de gebruiker bijvoorbeeld technieken vergelijken op basis van haar individu-specifieke relatieve voorkeuren voor winst-, hedonische en normatieve effecten. Zo kan het voor mensen die zich vooral zorgen maken over winst/financiële effecten aantrekkelijk zijn om het warmtenet in het hoge scenario uit te stellen tot het moment dat renovatie in het nulalternatief (2036) nodig is. Dit resultaat gaat echter niet op wanneer milieueffecten een belangrijke rol spelen.
Het dashboard
Het dashboard biedt de huiseigenaar de mogelijkheid om de optimalisatiemodellen te gebruiken. De gemeente Eindhoven gaf aan dat het dashboard kan bijdragen aan het informeren van huiseigenaren over de verwarmingstechnieken. In Figuur 3 en Figuur 4 geven een impressie van het gecreëerde dashboard.
Figuur 3: Impressie van één van de resultaatpagina’s per verwarmingstechniek (middentemperatuur warmtenet)
Figuur 4: Impressie van de pagina waarop de warmtetechnieken vergeleken kunnen worden.
Conclusies
In het algemeen zijn er meerdere factoren die de beslissing van huiseigenaren beïnvloeden om aardgasvrije renovaties uit te voeren. Wanneer een alternatieve verwarmingstechniek wordt toegepast, heeft dit meerdere directe effecten op de huiseigenaar. Door de implementatie van de verwarmingstechnieken te optimaliseren, en rekening te houden met de verschillende variabelen en het cluster, ontstaat een beter begrip van de effecten. Door deze modellen toegankelijk te maken voor huiseigenaren wordt deze groep beter geïnformeerd.
Het onderzoek draagt bij aan meerdere onderzoeksgebieden. Allereerst wordt inzicht gegenereerd in de factoren die van invloed zijn op de beslissingen van huiseigenaren om aardgasvrije renovaties uit te voeren. Op het gebied van KBA voor duurzame verwarmingstechnieken wordt een bijdrage geleverd aan het verkrijgen van een beter inzicht in de effecten op de belangrijkste stakeholder, de huiseigenaar. Door optimalisatiemodellen te maken kunnen de verkregen inzichten worden geoptimaliseerd en de verschillende doelstellingen worden gecombineerd bij het vinden van de meest geschikte uitvoering. Bovendien kan door deze modellen zeer snel per cluster inzicht worden verkregen in de effecten van de verschillende alternatieven. Via het dashboard kan het model ook toegankelijk worden gemaakt voor de belanghebbenden waardoor het bruikbaar is voor huiseigenaren en gemeente.
Beperkingen:
- De vereiste grote hoeveelheid aannames;
- Subsidies zijn meegenomen in de berekening van de investeringskosten zoals die in 2022 gelden. Veranderingen in subsidies zullen de resultaten beïnvloeden. Het leidt tot hogere kosten voor de installatie van isolatie, warmtepompen, zonnepanelen en de aansluiting van stadsverwarming.
- Er is geen rekening gehouden met de beperkingen van het elektriciteitsnet. Voorts is voor de aansluitingskosten aan de warmtenet rekening gehouden met een bestaand netwerk.
- De relatieve voorkeuren tussen winst, hedonische en normatieve effecten zijn gebaseerd op één onderzoek onder huurders van sociale woningen.
- Per extra woning opgenomen in het cluster wordt de aansluitprijs verlaagd met 5% (tot 50%).
- De warmteprijs wordt in 2024 losgekoppeld van de aardgasprijs.
- Het dashboard moet verder getest worden op een focusgroep voordat het breed gebruikt kan worden.
Over de auteur: Diane
MSc Diane Nelissen is recent (2022) afgestudeerd aan de Technische Universiteit Eindhoven met de duaal master ‘Urban Systems and Real Estate’ en ‘Construction Management and Engineering’ op zak. Sinds haar afstuderen is Diane werkzaam bij Turner & Townsend waar ze haar passie voor vastgoedanalyse mag voortzetten als junior consultant. |
- Referenties
Romijn, G., & Renes, G. (2013). General Guidance for
Cost-Benefit Analysis. CPB/PBL.
CBS. (2020). Welke sectoren stoten broeikasgassen uit?
CBS. https://www.cbs.nl/nl-nl/dossier/dossier-
broeikasgassen/welke-sectoren-stoten-broeikasgassen-uit-
CBS. (2021a, February 17). 92 procent woningen op
aardgas begin 2019. CBS. https://www.cbs.nl/nl-nl/nieuws/2021/07/92-procent-woningen-op-aardgas-begin-2019
CLO. (2020, October 20). Woningvoorraad naar
eigendom, 2012-2019 | Compendium voor de Leefomgeving. CLO. https://www.clo.nl/indicatoren/nl2164-woningvoorraad-naar-eigendom
Lindenberg, S., & Steg, L. (2007). Normative, gain and
hedonic goal frames guiding environmental behavior. Journal of Social Issues, 63(1), 117–137. https://doi.org/10.1111/j.1540-4560.2007.00499.x
Wielders, T. J. E. H. (2021). The preferences of social tenants regarding the willingness to participate in the transition towards natural gas-free heating systems. Eindhoven University of Technology.
Mail the editors