Jasmijn Rothuizen - The Plant by Amsterdam Academy of Architecture

THE PLANT

THE PLANT Een nieuwe typologie voor duurzame energiecentrales in de stad.

Afstudeerproject Jasmijn Rothuizen, Academie van Bouwkunst Architectuur, 22 maart 2022

Mentor Machiel Spaan Commissieleden Jeroen Atteveld Kamiel Klaasse Toegevoede leden t.b.v. Tentamen Floris Hund Dafne Wiegers

PROLOOG

The Plant Als architect wil ik ervoor zorgen dat deze energiecentrales een plek in de stad krijgen, waarbij wij niet alleen ruimte creëren voor de ontwikkeling van duurzame energieën, maar waardoor wij ook de leefbaarheid van de stad kunnen vergroten.

De energietransitie is een enorme opgave om Nederland te voorzien van duurzame energie. De energieopwekking staat aan de vooravond van een grote verandering. Kolen- en aardgascentrales maken plaats voor windparken en zonnevelden. Een positieve verandering in onze energietransitie. Niet alleen de Nederlandse plattelanden, maar ook onze steden krijgen te maken met deze onontkoombare verandering, deze vragen om een nieuwe benadering binnen het stedelijk gebied. Waar nu voornamelijk buiten de stad de energie wordt opgewekt, komen er steeds meer lokale duurzame energiecentrales binnen de stad oppoppen.

Mijn afstudeeronderzoek is een zoektocht naar een nieuwe typologie van de energiecentrale. Hier is het van belang dat centrale toegankelijk wordt, een recreatieve functie krijgt en de techniek vanuit verschillende zintuigen te beschouwen is. Na een uitgebreid onderzoek van het warmtenetwerk in Utrecht, is er doelbewust een locatie gekozen om aquathermie zichtbaar te maken; een hulpwarmtekrachtcentrale aan het Merwedekanaal. Deze is midden in de nieuwbouwwijk ‘De Nieuwe Defensie’ gelokaliseerd. De centrale wordt met de rug toegekeerd in de huidige plannen.

Om te voorkomen dat onze steden wederom te maken krijgen met een nieuwe generatie van anonieme en betekenisloze nutsgebouwen – ongrijpbaar, ontoegankelijk, ongewenst – is het van groot belang om deze centrales als een volwaardige architectonische opgave te zien. Op deze manier voorkomen we dat deze nieuwe gebouwen de stad blokkeren en worden de energieprocessen te ervaren voor de inwoner.

‘The Plant’ is een decentrale energievoorziening die voorziet in de warmtevraag van de mensen die in de directe omgeving wonen van de centrale. Met de nieuwe strategie wordt het groot stedelijke warmtenetwerk voor de stad getransformeerd naar een lokaal netwerk voor de buurtbewoner.

Bewoners kunnen letterlijk ervaren waar hun warmte vandaan komt. Met kleine aanpassingen in het ontwikkelplan wordt de centrale het hart van de buurt. Juist een plek voor alle bewoners. In het stadspark lopen verschillende paden voor wandelaars en fietsers, die zich door en rondom het gebouw wanen. Als icoon geeft de centrale identiteit aan de buurt. Door het gebouw binnenstebuiten te keren, wordt de techniek zichtbaar gemaakt. De verschillende facetten van de techniek worden uit elkaar getrokken om het gebouw doorlaatbaar en toegankelijk te maken. Door publieke functies toe te voegen, welke gebruik maken van de verschillende energiestromingen in het gebouw (voedselproductie, horeca en verschillende verblijffuncties), wordt het een multifunctionele centrale. Hierdoor wordt de nieuwe centrale een fijne plek die uitnodigt om het gebouw te bezoeken, te betreden en te gebruiken. ‘The Plant’ laat zien dat energievoorzieningen niet weggestopt hoeven te worden, maar juist een meerwaarde kunnen bieden van de leefkwaliteit in de wijk. Jasmijn Rothuizen

INHOUD

Proloog

Opgave

Onderzoek Energie

Warmtestrategie

Locatie en context

Ontwerp ‘The plant’

Slotwoord 128

OPGAVE

Picknickend in het landschap met uitzicht op de mijncentrale. Blijdschap bij de bewoners door een nieuw tijdperk dat elektriciteit en warmte in de stad mogelijk maakt. Op het schilderij van James Wilson uit 1843 zie je de viering van de opening van een mijncentrale in Engeland. Het is een anekdote over hoe we de energiecentrales vieren in deze tijd. Dit staat in contrast met onze hedendaagse energievoorzieningen, waarin we het verkrijgen van energie als vanzelfsprekend zien en deze bouwwerken zo ver mogelijk van ons dagelijks leven vandaan willen situeren Fossiele brandstoffen zijn niet meer van deze tijd. Om het gestelde doel bij het klimaatakkoord van 95 % minder CO2 uitstoot te behalen, moeten we drastische veranderingen maken in onze energieopwekking Kolen- en aardgascentrales maken plaats voor windparken en zonnevelden. Een positieve verandering in onze energietransitie. Niet alleen de Nederlandse plattelanden, maar ook onze steden krijgen te maken met deze onontkoombare verandering. Deze energietransitie geeft ons de kans om de generatie van ontoegankelijke en belemmerende energiecentrales, ver buiten onze stad, te herzien. Waarin de energiecentrales van de toekomst als architectonische opgaves gezien moeten worden.

OPGAVE

Waar we jaren lang onze energiecentrales buiten de stad plaatsten, is het mijn doel om de centrales als onderdeel van de stad te ontwerpen en deze tegelijkertijd bij de nabije duurzame bron te situeren. We spreken dan niet meer over één hoofdcentrale die de hele stad voedt, maar verspreid over de stad lokale energiecentrales dicht bij de bron en de buurt. Op deze manier worden de diverse centrales zichtbaar en bruikbaar voor de bewoners en gebruikers. Door de verspreiding worden grote centrales opgedeeld in kleinere gebouwen welke meer in de menselijke schaal passen. Het doel is om van afgeschermde installaties, omsloten door hekken te transformeren naar openbare toegankelijke plekken in de stad. Waar we het niet alleen een publieke maatschappelijke functie krijgt, maar waar we ook de energie met al onze zintuigen kunnen waarnemen. De centrale wordt weer een icoon van de stad.

De grote centrale wordt opgedeeld in kleinere centrales welke passen in de schaal van de stad.

De centrales nemen dezelfde verschijningsvorm aan en vormen een familie.

De centrale wordt niet langer meer afgeschermd.

De energie in de centrale wordt tastbaar gemaakt voor de bezoeker.

De centrale krijgt een publieke functie

De nieuwe centrale wordt het icoon van de buurt.

ONDERZOEK - ENERGIE

Kaart warmtenetwerk Utrecht, Utrechts archief, PEGUS 16

Warmtenet Utrecht Utrecht heeft het oudste warmtenetwerk van Nederland en is bijna 100 jaar oud. In 1923 werd de stadswarmte in de binnenstad van Utrecht in gebruik genomen. Tegenwoordig is het netwerk uitgebreid over de gehele stad. Door het warmtenet wordt water gepompt met hoge temperaturen, om woningen te voorzien van warmte.

Aanleg warmtenet, Lange Smeestraat 1966, Utrechts archief

ONDERZOEK - ENERGIE

HWC Overvecht

HWC Kanaleneiland

WOS Rijnsweerd

Warmtenetwerk bestaand De warmte in Utrecht wordt opgewekt door twee grote aardgascentrales en één biomassacentrale, deze wordt met een hoge temperatuur (90 °C - 110 °C) getransporteerd naar warmteoverdrachtcentrales en hulpwarmtekrachtcentrales in de stad. Deze voorzien de wijken van een juiste temperatuur warmte van 70 °C tot 90 °C, deze produceren , extra warmte met aardgas tijdens piekuren.

WOS Leidsche Rijn

HWC Nicolaas Beetstraat

BRON

HOOF

AARDGAS

STEG M

Warmtekra Fossiele Bra

AARDGAS

STEG

Warmtekra Fossiele Bra

RESTSTROMEN HOUT

Biowa

Biowarmte Verbrandin

AARDGAS

WARMTENETWERK BESTAAND

WKK U

WARMTENETWERK BESTAAND Hoofdcentrale

Warmtekra fossiele bra aangeslote

(Hulp en) overdracht centrales Transportnet Hoofdcentrale Wijknet

(Hulp en) overdracht centrales Transportnet Wijknet

BRON

HOOFDCENTRALE

(HULP EN ) OVERDRACHT CENTRALES 72 tot 90 ° C 90 tot 110 ° C

HWC Overvecht

Hulpwarmtecentrale , verbonden met WKC Merwede

WOS Rijnswee

AARDGAS

STEG Merwede

HWC Nicolaas Beetsstraat

Warmtekrachtcentrale Eneco Fossiele Brandstof aardgas

Hulpwarmtecentrale Kanaleneiland, verbonden met WKC Merwede

WOS Leidsche Rijn

AARDGAS

Ontrekt warmte uit koelwater van centrale Lage weide

STEG Lage weide Warmtekrachtcentrale Eneco Fossiele Brandstof aardgas

hwc lage weide

HWC Kanaleneiland Hulpwarmtecentrale Kanaleneiland, verbonden met WKC Lage weide

RESTSTROMEN HOUT

Biowarmte installatie Biowarmte installatie Eneco Lage Weide Verbranding van hout resten

WOS Nieuwegein AARDGAS

WKK Uithof

Warmtekrachtkoppeling uit (nu nog) fossiele brandstoffen aangesloten op een apart warmtenet

wegein Nieuwegein

WIJKEN

REGEL KAMERS

EIND Utrecht Science Park GEBRUIKER hoofdtransport Wijknet secundair net

Overvecht

erd Oost/Noordoost

Binnenstad

Leidsche rijn

Warmteschema bestaand Een Warmteoverdrachtcentrale (WOS) geeft het warme water met hoge temperatuur uit het hoofdtransport door naar het wijknet met een middelhoge temperatuur. Een hulpwarmtekrachtcentrale (HWC) wisselt niet alleen warmte, maar is ook voorzien van een warmte opweksysteem welke in kan grijpen als er te weinig warmte beschikbaar is. Elke warmteoverdrachtcentrale of hulpwarmtekrachtcentrale is verbonden met een wijknet van een wijk in Utrecht. Vanuit hier komt de warmte in regelkamers die de druk per straat regelt. Vanuit de regelkamers komt de warmte in de huishoudens.

Kanaleneiland en omstreken

Nieuwegein

Utrecht Science Park hoofdtransport Wijknet secundair net

ONDERZOEK - ENERGIE

ENERGIE UIT FOSSIELE OF UITPUTTELIJKE BRANDSTOFFEN

HERNIEUWBARE ENERGIE

Aardgas centrale

Wind-energie

Kolencentrale

Zonne-energie

Kernenergie

Biomassa

- Meest voorkomende electriciteitcentrale in Nederland. - Opwekking van elektriciteit en warmte mogelijk

- Nog vier kolencentrales aanwezig in Nederland - Meest vervuilende energiebron

- Gewonnen uit de uitputtelijke grondstof Uranium - Eén centrale in Nederland dat goed is voor 4% van onze elektriciteit - Gevaarlijk radioactief afval komt vrij tijdens het proces

- Elektiriciteit - 1,7 MW per turbine - 2050: 600 PJ per jaar - Landschappelijke ingreep, meer wind in de omgeving

-Elektriciteit en warmte(zonnewarmte) - 2050: 200 PJ per jaar - Landschappelijk en stedelijk, uitgestrekte ruimte in het landschap en rest ruimte op daken in stedelijk gebied

- Elektriciteit en warmte - 2050: ambitie huidig aanbod niet verder uit te breiden door verbranding. - Randen steden en landschappelijk, stankoverlast.

Waterkracht

-Elektriciteit -2050: klein onderdeel in Nederland - Landschappelijk bij water stromingen waar een hoeveelheid water langskomt of bij getij

Geothermie

- 2050: hoge ambitie voor warmte. Opwekking warmte voor 1 tot 1,6 miljoen huishoudens in 2050 - Aanname: Opwekking in de randen van steden, dichtbij het warmtenet. -Onderzoek naar potentiele putten loopt nog.

ENERGIEVERBRUIK

QUATHERMIE

ELEKTRICITEIT 1990

100 %

TEA warmte afvalwater

80 % 60 %

- 15 % van de gehele warmtevraag theoretisch mogelijk. - Landschappelijk en stedelijk gebied, afhankelijk van locatie rioolwaterzuiveringsinstallatie.

40 % 20 %

TEO warmte uit oppervlaktewater

- 40 % van de gehele warmtevraag theoretisch mogelijk - Landschappelijk en stedelijk gebied, bronafhankelijk. Stedelijk potentieel door de korte afstand met de afnemer/gebruiker

100 %

0,11%

Aardgas centrale

Kolen Biomassa centrale centrale

0,02%

0,01%

Windenergie

Zonneenergie

0,02%

WaterOverige kracht duurzame energie

WARMTE 1990

100%

80 %

TED warmte uit drinkwater

60 % 40 %

- 1,5 % van de gehele warmtevraag theoretisch mogelijk -Landschappelijk en stedelijk gebied, bronafhankelijk.

20 % 0%

Restwarmte uit Datacentra

Aardgas Biomassa centrale centrale

aangekochte warmte

Elektriciteit

Zonnewarmte

Geo- Omgevings- Restthermie warmte warmte

84,7%

-2050: ambitie om zo min mogelijk warmte verloren te laten gaan - Constante warmte-afgifte

Energiebronnen Restwarmte uit industrie en bedrijven

Omdat aardgas een fossiele brandstof is, moeten we zoeken naar alternatieven voor de warmteproductie in Utrecht. Mogelijke bronnen zijn bijvoorbeeld restwarmte uit industrie, aquathermie en geothermie.

-2050: ambitie om zo min mogelijk warmte verloren te laten gaan - Hoeveelheid afgifte afhankelijk van productie.

ONDERZOEK - ENERGIE

ENERGIEVERBRUIK ELEKTRICITEIT 1990

100 %

ELEKTRICITEIT 2020

100 %

80 %

60 %

40 %

20 %

56%

24%

10%

100 %

0,11%

Aardgas centrale

Kolen Biomassa centrale centrale

0,02%

0,01%

Windenergie

Zonneenergie

0,02%

WaterOverige kracht duurzame energie

WARMTE 1990

100%

80 %

60 %

40 %

20 %

20 % 5%

Aardgas Biomassa centrale centrale

aangekochte warmte

Elektriciteit

Zonnewarmte

Geo- Omgevings- Restthermie warmte warmte

Aardgas centrale

Kolen Biomassa centrale centrale

Zonneenergie

Waterkracht

Overige duurzame energie

WARMTE 2020 84,7%

3,7%

Aardgas Biomassa centrale centrale

aangekochte warmte 84,7%

84,7%

Windenergie

100 %

80 %

2,6%

Elektriciteit

0,22%

Zonnewarmte

2,4%

Geo- Omgevings- Restthermie warmte warmte

ELEKTRICITEIT 2050

100 % 80 % 60 %

62%

40 % 32%

20 % 0%

Aardgas centrale

Kolen Biomassa centrale centrale

Windenergie

Zonneenergie

overige duurzame energie

WARMTE 2050

100 % 80 %

Waterkracht

84,7%

60 % 40 % 20 % 0%

Aardgas Biomassa centrale centrale

aangekochte warmte

Elektriciteit

Zonnewarmte

Geo- Omgevings- Restthermie warmte warmte

Energiegebruik

84,7%

De prognose is dat elektriciteit voornamelijk wordt opgewekt door zonen windenergie, zoals weergeven in de grafieken. Voor warmte zijn er meer verschillende bronnen nodig, om aan onze warmtevraag moeten voldoen. Niet één bron kan de gehele warmtevraag oplossen dus we zijn genoodzaakt om meerdere warmtebronnen in gebruik te nemen.

WARMTE STRATEGIE

In mijn strategie voor de nieuwe generatie warmteopwekking, worden de bestaande warmteoverdrachtcentrales en hulpwarmtekrachtcentrales getransformeerd tot de nieuwe lokale energiecentrales van de stad. De bestaande warmteoverdrachtcentrale ’s zullen hun functie verliezen door de verdwijning van aardgasinstallaties. Dit biedt ruimte voor nieuwe kansen. Elke centrale wordt verbonden met een lokale duurzame bron in zijn directe omgeving. De buurt waarin de centrale staat, wordt niet alleen verwarmd door de duurzaam opgewekte warmte maar krijgt tevens een publieke functie in de wijk.

HWC Overvecht

Biowarmte installatie

STEG Merwede

WOS Rijnsweerd

WOS Leidsche Rijn

HWC Kanaleneiland

WKK Uithof

WOS Nieuwegein

WARMTENETWERK STRATEGIE Bestaande hulpwarmtekrachtcentrales verbonden met duurzame warmtebronnen in de omgeving

Warmtenetwerk nieuw In het nieuwe warmtenet wordt er strategisch gekozen voor het decentraliseren van één energiecentrale. Gekozen wordt voor diverse lokale centrales verspreid over Utrecht. Elke centrale is verbonden met een in de buurt gelegen warmtebron. Zo zie je bijvoorbeeld dat de centrale Overvecht is verbonden met een rioolwaterzuivering, de hulpwarmtekrachtcentrale Kanaleneiland is verbonden met het Merwede kanaal en de wos Rijnsweerd verbonden is met lokale datacenters. Vanuit deze centrales wordt een lokaal warmtenetwerk opgericht met de juiste temperatuur en opslag. Deze zijn afhankelijk van de warmtebron, die verbonden is met de directe omgeving.

DRINKWATER 7%

Thermische ene drinkwater

RWZI 5%

BIOMASSA 17%

Thermischie ene oppervlaktewat

Amsterdam-Rijnkanaal en Merw Zonder opwaarderen 12 - 20 gr Potentieel 2670 TJ per jaar

DE 1%

GEOTHERMIE 52%

Drinkwaterleiding in west Utrec Zonder opwaarderen 8 - 15 gra Potentieel 500 TJ per jaar

DATA 2%

RWZI 2% ACLW 2%

DATA DATA 1 % 1%

NEDAL 1%

GEOTHERMIE 52 %

Thermische ene afvalwater RWZ

RWZI in Overvecht en Utrecht W Zonder opwaarderen 8 - 20 gr Potentieel 500 TJ per jaar

OPPERVLAKTEWATER 69 % WARMTENETWERK NIEUW

Ondiepe geothe Buiten stedelijke gebieden 15 - 40 graden Potentieel 9500 TJ

Koelwarmte da en webportals

Lokale energiecentrale Duurzame warmtebron Transportnet tussen warmtebron en centrale Wijknet

Enkele verspreid door de stad 30 - 45 graden Potentieel 280 TJ per jaar

WARMTENETWERK NIEUW Lokale energiecentrale Duurzame warmtebron Transportnet tussen warmtebron en centrale Wijknet

MIDDEN TEMPERATUUR

LAGE TEMPERATUUR

50-70 GRADEN

< 50 GRADEN

Restwarmte Nedal Aluminiumfabriek 30 - 60 graden Samen met DE max. 50 TJ per jaar

Thermische energie uit drinkwater Drinkwaterleiding in west Utrecht Zonder opwaarderen 8 - 15 graden Potentieel 500 TJ per jaar

Restwarmte DE

Thermischie energie uit oppervlaktewater

Douwe Egberts aan Amsterdam Rijnkanaal 40- 70 graden Samen met Nedal max. 50 TJ per jaar

Amsterdam-Rijnkanaal en Merwedekanaal Zonder opwaarderen 12 - 20 graden Potentieel 2670 TJ per jaar

Thermische energie uit afvalwater RWZI

Seizoensopslag voor constant gebruik. WKO

Res

Asfaltce Hoge te Aangek 250 TJ

Biow

Biowar Hoge T Potenti

Diep diep

RWZI in Overvecht en Utrecht West Zonder opwaarderen 8 - 20 graden Potentieel 500 TJ per jaar

Locatie Science Diep: 8 200 c Potenti

piekvraag

Ondiepe geothermie Buiten stedelijke gebieden 15 - 40 graden Potentieel 9500 TJ

Koelwarmte datacenters en webportals

LT netwerk

Enkele verspreid door de stad Utrecht 30 - 45 graden Potentieel 280 TJ per jaar

HOGE TEMPERATUUR >70 GRADEN

stwarmte ACLW

entrale Lage weide (nog te bouwen) emperatuur (temperatuur n.t.b.) koppeld met biomassa centrale per jaar

5000 kuub voor piekvraag (20x20m)

warmte installatie

rmte installatie Eneco Lage Weide Temperatuur 90 -110 graden ieel 1300 TJ per jaar

pe en ultra pe geothermie

e rond papendorp en Utrecht e Park 80 - 140 c ultradiep: 140 -

ieel 7.9 TJ

HT netwerk

Warmteschema nieuw

MT netwerk

De nieuwe warmtebronnen zijn verdeeld in drie verschillende netwerken; de lage temperatuur, midden temperatuur en de hoge temperatuur. Door middel van warmtepompen kunnen deze ook worden verbonden met elkaar.

LOCATIE EN CONTEXT

HWC Kanaleneiland Merwedekanaal In het westen van Utrecht, 10 minuten vanaf het centrum, staat de hulpwarmtekrachtcentrale Kanaleneiland. Deze is verbonden met het distributienet. De potentiële warmtebron in zijn directe omgeving is het oppervlaktewater van het Merwedekanaal. De centrale staat in een groter ontwikkelplan de Merwedezone.

HWC Kanaleneiland 1987 Utrechts archief fotodienst GAU

HWC Kanaleneiland 2021, Ketelruimtes

HWC Kanaleneiland 2021, Ruimte met pompinstallatie

HWC Kanaleneiland 2021, Olievaten

Stedenbouwkundig plan De centrale staat op een braakliggende terrein, wat voorheen het defensieterrein was. Momenteel zijn er nieuwe plannen voor het ontwikkelen van deze locatie met woningbouw. De plannen laten zien dat er niet of nauwelijks een relatie wordt aangegaan met de centrale. De huidige centrale wordt de rug toegekeerd in de nieuwe plannen. Een hek rondom het gebouw zorgt ervoor dat de deze wordt afgesloten van de nieuwe wijk. Maar wat gebeurd er als we de centrale wel omarmen en we de centrale als het nieuwe hart van de wijk zien? In het nieuwe plan maken we de energiecentrale toegankelijk en wordt het juist het centrale punt van de wijk. Waar eerst de centrale wordt afgezonderd, zorgen we nu juist voor een gebouw als verbindend element in de wijk.

Bestaande installatie De bestaande hulpwarmtekrachtcentrale uit 1963 is een Ensemble van simpele kubussen met kenmerkende elementen als de taps toelopende schoorstenen en cilindervormige aardolievaten. De bestaande hulpwarmtekrachtcentrale, werkt niet enkel als een warmteoverdrachtcentrale, maar zorgt ook voor extra warmte tijdens een piekvraag. Deze wordt geproduceerd door de aardolie te verwerken in de ketels. De schoorstenen zitten verbonden aan de ketels.

Drie olietanks - 7x8 m.

Grondstof voor warmteopwekking bij een piekvraag of uitval

Drie schoorstenen 36 m.

Ketelruimtes met 8 ketels

Ketels zijn verbonden met bovengrondse pijpen met de schoorstenen

Ruimte met pompinstallatie Water wordt met 70 graden het wijknet ingepompt

Ruimte warmtewisselaar

Warmte van het transportnet wordt overgegeven aan het wijknet van 110 naar 70 graden

Transportnet 110 graden

Wijknet 70 graden

Verwachte situatie Nu het gebruik van aardolie wordt opgeschort, biedt het gebouw kansen voor nieuwe toepassingen. De ketelruimtes inclusief ketels, schoorstenen en olievaten komen hierdoor leeg te staan. Deze zijn juist zo kenmerkend zijn voor het gebouw.

Drie olietanks - 7x8 m. buiten gebruik

Drie schoorstenen 36 m. buiten gebruik

Ketelruimtes met 8 ketels buiten gebruik

Ruimte met pompinstallatie

Pompinstallatie blijft intact voor het bestaande stads- warmtenetwerk

Ruimte warmtewisselaar

Warmtewisselaar blijft intact voor het bestaande stads- warmtenet

Transportnet 110 °c

Wijknet 70 °c

Nieuw voorstel De leegstaande ruimtes zijn inzetbaar voor een nieuwe techniek. Zo kunnen de olievaten als warmtebuffers fungeren en kunnen de lege ruimtes inzetbaar zijn voor de technische installaties, zoals; warmtewisselaars en warmtepompen. De bestaande karakteristieke elementen in het gebouw worden hergebruikt en inzetbaar gemaakt voor warmtefuncties.

Drie warmtebuffers - 7x10 m.

2 warmtebuffers van 70 °c met publieke functie voor het buurtnet 1 warmtebuffer van 110 °c voor het stadsnetwerk

Drie schoorstenen 36 m.

Historisch karakter aan de omgeving waarvan 1 schoorsteen te betreden is.

Wijknet nieuw

70 °c dwars door het gebouw en gekoppeld aan warmtefuncties

Ketelruimtes met 2 ketels

Ketels worden hergebruikt met een nieuw warmtegebruik

Warmtewisselaar en warmtepompen Zes warmtepompen met twee warmtepompen als back-up

Ruimte met pompinstallatie

Pompinstallatie blijft intact voor het bestaande stads warmte netwerk

Ruimte warmtewisselaar

Warmte van het transportnet wordt overgegeven aan het wijknet van 110 °c naar 70 °c

Transportnet onder de grond 110 °c

Wijknet voor het bestaande netwerk 70 °c

Oppervlaktewater Merwedekanaal Nieuwe warmtebron

6.Warmtebuffer

Vat met heet water, ter aanvulling van de piekvraag.

7 tot 25°C

1.Inlaat

2.Filterinstallatie

Buis in het water dat water opneemt, grote objecten worden geﬁlterd

70°C

Filtering van het water zodat de warmtewisselaar schoon blijft

5.Warmtepomp Temperatuur tot 70 graden pompen Eén extra warmtepomp als back-up

3 tot 6 °C kouder Afgekoeld water wordt terug geloosd in het kanaal.

7 15 tot 25°C

3.Warmtewisselaar

Ontrekt warmte uit het water Geen uitwisseling van water, water kanaal en leidingwater blijft gescheiden.

4.WKO

Warmte koude opslag in grondwater (bodemenergie)

Warmtebron opgelagen warmte in het grondwater. rond de 15 graden

BRON

Aquathermie

Koudebron opgelagen koude in het grondwater. rond de 7 graden

PRODUC EN OPSL

Aquathermie installatie Doordat het Merwedekanaal naast de bestaande centrale ligt, is het een logische keuze om aquathermie uit oppervlaktewater toe te passen. Auathermie is een systeem waar warmte uit oppervlaktewater wordt onttrokken. Het systeem kent een aantal stappen, eerst wordt het water met een buis opgenomen dat tussen de 7 en 25 graden is. Deze komt langs een filter waar het de fijne onzuiverheden ontneemt uit het water. Wanneer het water langs de warmtewisselaar komt, geeft het de warmte over d.m.v. platen die naast elkaar bevestigd zijn. Het inmiddels afgekoelde water wordt weer terug geloosd het kanaal in. Het water dat verwarmd is, kan worden opgeslagen onder de grond in een seizoensopslag. Vanuit hier wordt het warme water van rond de 15 graden weer gewisseld met de warmtepomp. Deze warmtepompen verhogen temperatuur naar 70 graden. Het warme water wordt vanuit hier het distributienet ingepompt of worden naar een warmtebuffer getransporteerd om later een piekvraag op te vangen. Dit kan bijvoorbeeld zijn wanneer er in de ochtend veel mensen douchen. In elk huishouden wordt de warmte weer afgegeven door een kleine afleverset, oftewel een kleine warmtewisselaar in de woning. Het afgekoelde water gaat terug, in het retournet van ongeveer 40 graden, waarna het weer opnieuw verwarmd kan worden.

8.Afleverset

Kleine warmtewisselaar in de woning om warmte uit te wisselen aan de waterleiding

70°C

CTIE LAG

70°C

40°C

7.Warmtenet

Geisoleerde leidingen 70 graden water door leidingen Retourleiding van 40 graden

DISTRIBUTIE

GEBRUIKER

De veilinghaven Naast dat het Merwedekanaal een potentiële warmtebron is kent het Merwedekanaal een rijke geschiedenis, tot 1890 is het gebied een typisch slagenlandschap met hier en daar een boerderij. Door de komst van het Merwedekanaal in 1892 ging er steeds meer bedrijvigheid zich vestigen rondom het kanaal. In 1960 werd het kanaal uitgebreid met de een haven, ook wel de veilinghaven genoemd. Vanuit deze plek werden er voornamelijk groenten en fruit geveild waarna het getransporteerd werd naar de stad of het buitengebied.

1891 Slagenlandschap

1892 Aanleg Merwedekanaal

1960 uitbreiding veilinghaven

ONTWERP The plant

De nieuwe centrale ´The Plant´, is een nieuwe typologie van een energiecentrale. Waar we de centrale vaak proberen te verbergen is ´The Plant´ letterlijk binnenstebuiten gekeerd. Het gebouw staat in het hart van de wijk en de nieuwe buurt is daar omheen gevormd met een opening naar het water. Hier wordt niet alleen energie geproduceerd door de warmte uit het Merwedekanaal, maar kan de buurtbewoner ook recreëren en van alle kanten, binnen en buiten het gebouw bewonderen. Het gebruik van de warmte wordt naast dat het tentoon wordt gesteld, gebruikt door verschillende functies. Met als kenmerkende functie: het terugbrengen van de groenten en fruit traditie in de vorm van kweekkassen. Naast het openbreken van het gesloten gebouw en het omvormen van de techniek, kan de centrale gebruikt worden voor voedselproductie en recreatieve functies. De warmte en de koude worden hier direct gebruikt voor de productie van de gewassen. Behalve de technische meerwaarde van het gebouw kan de bezoeker ook in het gebouw verblijven met een hapje en een drankje dat geproduceerd is in de centrale.

De parkachtige opzet bestaat uit vele verschillende paden, welke rondom en door het gebouw heen leiden. Er zijn twee publieke gebieden gedefinieerd. Het koudeplein, waar in de zomer het koude water uit de centrale wordt geloosd in verschillende zwembassins. Bewoners kunnen hier verkoeling zoeken op warme dagen. Tevens wordt het water geleidelijk weer opgewarmd om het Merwedekanaal niet te veel af te laten koelen door de installatie. Aan het uiteinde van het gebouw is het warmteplein gesitueerd. Hier wordt de warmte uit de centrale benut voor het opwarmen van het geiserbad, waar bewoners zich kunnen opwarmen en ontspannen. De gloeibank op hetzelfde plein zorgt voor een aangename warme zitting in de koelere dagen. Vanuit hier gaat het distributienet de wijk in.

Ruimtelijke principes Het gebouw en daarmee het park zijn opgezet vanuit een aantal ruimtelijke principes. Zo blijft het bestaande gebouw grotendeels intact. De routes, die verschillende perspectieven biedt over en in de centrale. De volumes, die zelfde geometrische vormen vertonen van de bestaande bouw. Hierin bevinden zich de warmte- en koudefuncties. De routes en volumes definiëren het gebouw en daarbij ontstaan tussenruimtes, dit is de plek waar bewoners en gebruikers elkaar ontmoeten. Ten slot het warmteplein en het koudeplein, welke onderdeel zijn van de openbare ruimte.

Warmtenet De nieuwe wijk bestaat uit 767 Huishoudens. De centrale aan het Merwedekanaal kan warmte voorzien van maximaal 1397 Huishoudens per jaar, genoeg voor de warmtevraag van de wijk en de functie binnen het gebouw. Wanneer de warmte is geproduceerd in de centrale, gaat de warmte de wijk in met zo’n 70 graden en worden aangesloten op de verschillende woningen. De retourwarmte is ongeveer 40 graden. Deze retourwarmte wordt gebruikt op verschillende buurthubs in de hofjes van de wijk. Dit is een plek waar buurtbewoners samen kunnen komen en de warmte kunnen voelen. Zo is er een kleine groentekas, een buurtbad en een verwarmde arena waar bijvoorbeeld kinderen kunnen optreden. Visueel komen op deze speciale plekken de pijp van het warmtenet even omhoog schieten. Waardoor we letterlijk het warmtenet kunnen vieren. De verschillende hubs en het retournet zijn allen verbonden met de buurtstroom in de wijk. De buurtstroom verbindt de verschillende hofjes met elkaar en loopt dwars door de centrale heen.

Openbreken Het bestaande gebouw wordt op verschillende plekken opengebroken om de techniek zichtbaar te maken van buitenaf. Zo wordt de hoofdingang gemarkeerd met een snede dwars door de pompinstallatie heen, wat het begin is van de warmteroute door het gebouw. Voor de waterlozing komt er een gleuf in de bestaande gevel, waardoor het water naar buiten kan stromen. Het gat in het dak markeert de opening naar de productietoren en de opening in de ketelruimte zorgt voor de zichtbaarheid van de bestaande ketels.

Warmtestroom

Productiestroom

Uitrekken - Routes ´The Plant´ is een op zichzelf staand gebouw, midden in het stadspark van de wijk. Het gebouw kan vanuit verschillende perspectieven worden benaderd. Zo is er de wamteroute welke de ruggengraat is van het gebouw. Hier begeleidt de techniek je door het gebouw en ingang biedt naar verschillende warmtefuncties. De productieroute, waar de verschillende productie processen en stromingen aan elkaar verbonden zijn. De fietsroute, hier fiets je boven alle technieken en vlak langs de productietoren. De wandelroute, die over het dak loopt en de buurtroute, welke vanuit de buurt door het gebouw schiet en de warmtehofjes met elkaar verbindt. Elke route heeft zijn eigen karakter en vormgeving.

Wandelstroom

Fietsstroom

Buurtstroom

Schakelen - Functies

de gewassen worden voorbereid. Het wasproces is te beschouwen vanuit het horecaplein.

De verschillende functies staan als vrijstaande volumes in en rondom het gebouw. Elk paviljoen haalt zijn warmte of koude uit de nieuwe installaties.

In het koudepaviljoen zijn koude drankjes en desserts te verkrijgen. In het warmtepaviljoen worden de gewassen bereidt tot een maaltijd die hier zijn af te halen. De ruimtes tussen de paviljoens bieden plekken voor ontmoetingen of om te verblijven. In de buurtkeuken, in een bestaand olievat, kunnen buurtbewoners zelf koken met eigen gekweekte groenten of gewassen uit de toren. De warmtebuffer zit hier boven gesitueerd. De zweetsilo zit boven in de warmtebuffer. De warmte komt uit de warmtebuffer naar boven. In de zweetsilo kan er worden ontspannen in de warme ruimte, maar kunnen ook bijvoorbeeld warme yogalessen worden gegeven. Op het warmteplein is het geiserbad en de gloeibank gesitueerd. Voordat het distributienet onder de grond schiet, wordt het bad nog verwarmd door deze warmtepijp. De gloeibank zorgt voor warme zittingen, waardoor het op de koelere dagen een fijne plek is om buiten te vertoeven.

De productiekas, waar gewassen worden gekweekt door middel van aquaponics, wordt tot de juiste temperatuur verwarmd. De ledverlichting wordt gekoeld door het koude systeem. Bovenin de toren is de plukmarkt. Hier kunnen buurtbewoners hun eigen groenten plukken. De kweekketels zijn aangesloten op de productiekas. In de kweekketels worden vissen gekweekt en het water wordt verwarmd door het warmtesysteem van het gebouw. Het aquaponics systeem tussen de kweekketels en de productiekas is via de aparte productieroute geregeld. In de wascabine worden de verschillende gewassen opgeslagen en gewassen door het koude water. De gewassen gaan hier door een waspijp die de groenten op begane grond brengen, hier kunnen

Gloeibank Kweekketels

Geiserbad Wascabine

Koudepaviljoen

Warmtepaviljoen

Productietoren

Hoogtekijker

Zweetsilo Productietoren

Buurtkeuken Hoogtekijker

Kweekketels Kweekketels Gloeibank Gloeibank

Wascabine Wascabine Geiserbad Geiserbad

Koudepaviljoen Koudepaviljoen Koudepaviljoen

Warmtepaviljoen Warmtepaviljoen Warmtepaviljoen

Productietoren

Hoogtekijker

Zweetsilo Zweetsilo Zweetsilo

Buurtkeuken Buurtkeuken Buurtkeuken

Kweekketels Kweekketels Gloeibank

Wascabine Wascabine Geiserbad

Gloeibank

Geiserbad

77 Koudepaviljoen

Warmtepaviljoen

Wascabine 78

Zweetsilo

Openbreken, Uitrekken en Schakelen In de opzet van the plant kunnen we drie ruimtelijke principes concluderen. Openbreken: we breken de centrale op strategische plekken open om de installatie zichtbaar te maken. Uitrekken: we trekken de installatie uit elkaar om het gebouw toegankelijk en doorlaatbaar te maken. Schakelen: waar we nieuwe publieke functies verbinden met de techniek.

Openen Openen

Uitrekken Uitrekken

Schakelen

Plattegrond kelder en begane grond

Plattegrond eerste verdieping en dakaanzicht

Warmtestroom met doorkijk naar het horecaplein

Warmtestroom 85

B C D B A C D

De warmtestroom De warmteroute is een belangrijke as en vormt de ruggengraat van het gebouw. Dit is de plek waar het systeem van de aquathermie naar binnen schiet en door verschillende fases gaat. De inlaat is vormgegeven als grote pijp welke vanuit het Merwedekanaal dwars door de centrale schiet. De warmtewisselaar staat als prominent onderdeel in de ruimte en zorgt voor een afscheiding tussen binnen en buiten. Het koude water dat door de warmtewisselaar gaat wordt geloosd in de waterbasins. Deze waterbasins stromen

via het gebouw weer naar buiten. De warmtepompen zitten onder het interne waterbasin. Deze zijn zichtbaar vanaf de loopbrug. De trillingen van de warmtepompen zorgen voor beweging van het water in de waterbasins. De warmte en koude buizen steken vanuit de centrale ruimte naar boven. De pijpen vervolgen de route tussen de twee muren van stampleem en hangen boven het looppad. Ze begeleiden de gebruiker tot het einde van het gebouw. Ondertussen zijn de warmte en koude buizen verbonden met de verschillende functies in het gebouw. De openingen op verschillende plekken in de muren maken deze verbinding mogelijk.

Doorsnede AA wascabine en BB buurtkeuken

De warmteroute is verbonden met de verschillende warmtefuncties in het gebouw. Vanaf de routes kan je telkens het systeem vanaf een ander perspectief ervaren.

Doorsnede CC warmtepaviljoen

Warmtestroom

De warmteroute is één van de vijf routes. Het aquathermie systeem is hierover uiteengetrokken. De twee wanden vormen een belangrijk element die je door het gebouw heen leiden. Vanuit de warmteroute zijn de publieke functies te bezoeken.

1 2 3

4 5

1. De ingang van het gebouw wordt geaccentueerd met de inlaat pijp uit het Merwedekanaal. Achter de ingang is de warmtewisselaar zichtbaar.

Warmtestroom

2. De brug leidt over de waterbassins waar het koude water in wordt geloosd. Boven je is de productiekas zichtbaar.

100

3. De warmtepijpen zijn verbonden met de kweekketels. Vanaf dit niveau zijn de vissen door het glas te bewonderen.

101

Warmtestroom

4. De warmtepijpen hangen centraal in de ruimte tussen de twee muren. De verschillende openingen zorgen dat de warmtefuncties bereikt kunnen worden.

102

5. De installatie loopt in dezelfde beweging mee met het bovenliggende fietspad. De koude pijp gaat terug in de grond naar de installatie. De warmtepijp gaat naar via het geiserbad het wijknet in.

103

104

Waterlozing in de water basins

105

Productiestroom

De productiestroom maakt een verbinding tussen de verschillende processen van de voedselproductie. Het aquaponics systeem is onderdeel van deze route. Het zuurstof verreikte water vanuit de plantjes, stroomt via deze route naar de kweekketels. Het water met de ontlasting van de vissen stroomt weer terug naar de planten voor de voeding.

1 4 5

106

3 2

1. De gewassen hangen in bakken met water. Tussen de bakken door zijn looppaden om de gewassen goed te kunnen bereiken. Het water vanuit de kweekkassen is hier verbonden met de bakken. De ledverlichting is hier gekoeld door het koudesysteem.

107

Productiestroom

2. De glazen brug zorgt voor een snelle route tussen productiekas en kweekketels. De route is buiten het gebouw om en zichtbaar voor de voorbijganger. De buizen met de verschillende wateren hangen boven de looproute.

108

3. De glazen brug komt op de eerste verdieping uit, van de ketelruimte. Vanaf hier zijn de ketels van bovenaf te zien en te bereiken.

109

Productiestroom

4. De glazen brug sluit zich aan in de warmtestroom en zorgt voor een droogloop naar de andere zijde van het gebouw.

110

5. De gewassen kunnen worden afgegeven in de wascabine. Vanaf deze verdieping gaat het proces verder en kunnen de gewassen worden opgeslagen of naar de waspijp.

111

112

113

Fietsstroom

De fietsstroom is een fietspad dat de stad verbind op grotere schaal. Vanuit de wijken in het oosten van Utrecht (Kanaleneiland) wordt dit een route waarmee het centrum van Utrecht makkelijk te bereiken wordt. Het fietspad wordt over en rondom de centrale geleid, waardoor deze onderdeel wordt van de stad. Fietsers komen terwijl ze van A naar B fietsen langs verschillende facetten van de centrale. Het gebouw wordt rondom het fietspad gevormd.

114

1. Vanaf de brug loopt het fietspad onder de inlaat van het water door dat zich als poort voor de fietser vormt.

115

Fietsstroom

2. Vanaf het uitkijkpunt kunnen fietsers even stilstaan en over de daktuin heen kijken. Gewassen kunnen hier

116

3. Het fietspad daalt via het warmteplein weer naar beneden waar zich het om het geiserbad vormt.

117

Wandelstroom

Verschillende wandelpaden lopen door het stadspark. Vanaf het warmteplein loopt het wandelpad over het gebouw heen. Wandelaars kunnen vanaf hier de daktuin bezoeken en de verschillende elementen, binnen het gebouw, vanaf boven bewonderen.

118

119

De trap vanaf het warmteplein naar boven loopt langs de silo’s. Vanaf hier is de zweetsilo te bezoeken.

Wandelstroom

2. De rustplek bevindt zich boven de warmtestroom. Hier kunnen passanten de techniek vanaf boven bekijken.

120

3. Het voetpad loopt verder langs de productiekas, vanaf hier is het productieproces van buiten te zien en is de daktuin te bezoeken.

121

Buurtstroom

De buurtstroom loopt door de verschillende hofjes heen van de buurtbewoners. Vanaf hier kunnen de bewoners het gebouw betreden. De buurtstroom is verbonden met de restwarmte van het warmtenet. Aan deze route zijn verschillende warmtehubs verbonden waar buurtbewoners van de warmte gebruik kunnen maken.

122

1. De buurtbewoner komt langs verschillende warmtehubs. Bij deze buurtkas wordt gebruik gemaakt van de restwarmte. De pijp van het distributienet komt hier plaatselijk omhoog en wordt zichtbaar voor de bewoner.

123

Buurtstroom

2. In het pad is een verdiepte gleuf verwerkt. Hier wordt zichtbaar dat het retournet zich onder deze gleuf bevindt.

124

3. Het pad wordt gedefinieerd door verschillende bogen om buurtbewoners te verwelkomen. Vanaf hier is het gebouw te betreden.

125

Waterbasins in de winter

Slotwoord

Welke route je ook kiest of je je nu langs, door, over of rondom de centrale beweegt. Telkens ervaar je de centrale vanuit een ander perspectief. Of je nu als fietser onderdeel bent van de grotere stadsstructuur, als buurtbewoner groenten gaat plukken in de buurtmarkt of als wandelaar een lunch komt halen in het warmtepaviljoen. The plant moedigt aan om het gebouw veelzijdig te gebruiken en te bezoeken. The plant is niet meer enkel een centrale, maar vormt het nieuwe hart van de wijk. Het gebouw leeft het hele seizoen door. Waar de zomerbaden verkoeling bieden in de zomer, bevriezen de baden sneller in de winter waardoor je zelfs in je eigen wijk kan schaatsen.

Als er iets is dat we van de laatste jaren kunnen leren is dat er meerdere routes te bewandelen zijn binnen de energietransitie. Welke richting er ook wordt ingegaan, we moeten verder kijken dan de techniek an sich en zoeken naar mogelijkheden om het gebouw te verknopen in zijn maatschappelijke omgeving. The plant geeft niet alleen een strategie weer voor de transformatie van de overdrachtscentrales in Utrecht, maar inspireert ook de ontwerper, energieleverancier en buurtbewoners om hun grenzen te verleggen en de energietransitie als volwaardige architectonische opgave te zien.

The plant verbindt zich met de actualiteit. Het toont de betekenis van cultureel erfgoed bij gebiedsontwikkeling. Het laat zien dat gebouwen voor de energievoorziening niet weggestopt hoeven te worden, maar een onderdeel kunnen zijn van onze dagelijkse belevingswereld. The plant is een icoon van de nieuwe wijk geworden.

128

129

130

131

132

DANKWOORD Een afstudeerwerk komt niet zomaar uit de grond. En is onmogelijk geweest zonder alle expertice, hulp en steun van de mensen om mij heen. In het bijzonder wil ik de volgende mensen bedanken: Mijn mentor Machiel Spaan voor de inspiratie, het geduld en het telkens scherp houden van mijn doelen. Mijn commisscielid Jeroen Atteveld, voor de kritische vragen, het altijd bereid zijn om mee te kijken en het verscherpen van mijn verhaal. Mijn commissielid Kamiel Klaase, voor de vele inspiratie. De verassende invalshoeken en je kritische blik. De verschillende experts vanuit de gemeente Utrecht, energiebedrijven,aquathermienetwerken installatietechnieken en warmte onderzoeksbedrijven. Sophie van Eeden, Mark Vergeer, Yvette van Bakel, Jesse Stortelder, Art Kallen en Bram Oude Monnink voor al jullie steun, hulp en de gezellige uren samen werken.

133

Jasmijn Rothuizen - The Plant

Articles inside

Slotwoord

Opgave

Proloog