Project “Ondergrondse inpassing van open bodemenergiesystemen voor minder CO2-uitstoot” succesvol afgerond

Gepubliceerd 18 juni 2020

Nederland heeft hoge ambities voor de energietransitie. Om hierin tegemoet te komen is het nodig dat in 2050 ongeveer 20 procent van de gebouwen over een bodemenergiesysteem beschikt. Het door KIBO ondersteunde project: “Hogere dichtheid van bodemenergiesystemen voor meer CO2 besparing” heeft hier praktijkgericht onderzoek naar gedaan. De conclusie is dat met een hogere dichtheid van bodemenergiesystemen het mes aan twee kanten snijdt. De realisatie van en meer duurzame energie en meer CO2 besparing in het stedelijk gebied.

Een consortium van de provincie, de gemeente en Regionale Uitvoeringsdienst Utrecht, het Kennisplatform bodemenergie, Deltares, IF Technology en KWR voerde praktijkgericht onderzoek uit.

Bodemenergie is nodig voor energietransitie

Om klimaatverandering te beperken is door de Nederlandse overheid in internationale verdragen afgesproken om in ons land de CO2-uitstoot terug te dringen. Toepassing van open bodemenergiesystemen (ook bekend als warmte-koudeopslag) om gebouwen te koelen en te verwarmen, is daartoe een veelbelovend middel. Dit betekent dat bodemenergiesystemen bijdragen aan de energietransitie. Toch wordt met de huidige praktijk van ontwerp en vergunningverlening de potentie van de bodem voor dit doel niet optimaal benut.

Kunstmatige schaarste opheffen

Hantering van het voorzorgsbeginsel bij vergunningverlening voor bodemenergiebronnen zorgt ervoor dat deze systemen op afstand van elkaar worden aangelegd. Ze kunnen elkaar dan niet ondergronds beïnvloeden. Doordat hierbij ruime marges worden aangehouden ontstaat een kunstmatige schaarste. Deze wordt nog eens versterkt omdat individuele gebruikers overcapaciteit aanvragen. In feite is dus meer ruimte beschikbaar voor toepassingen van open bodemenergie dan wordt benut; in het stedelijk gebied loopt dit in de praktijk al op tot maar liefst ruim 50 procent van de ruimte in de ondergrond. Om dit probleem op te heffen is een beter generiek kader nodig voor het plaatsen van bodemenergiebronnen. Het draait erom juist in deze drukke gebieden de beschikbare ruimte in de bodem zoveel mogelijk in te zetten om warmte en koude op te slaan en terug te winnen.

Kader geeft handvatten

Het opgestelde kader geeft handvatten voor optimaal en duurzaam gebruik van de ondergrond bij een sterk toenemend aantal bodemenergiesystemen. Met simulaties zijn de positieve en negatieve interacties tussen deze systemen inzichtelijk gemaakt wanneer de dichtheid ervan toeneemt, en welke bronafstanden optimaal zijn. Hiermee zijn randvoorwaarden geformuleerd om de intensiteit van dit bodemgebruik te kunnen opvoeren en af te stappen van een schaarste die er in feite niet is.

Effecten op totale bodemenergiesysteem

Wanneer bodemenergiebronnen dicht bij elkaar worden geplaatst, verandert hierdoor het totale energiegebruik van het bodemenergiesysteem; soms in positieve, soms in negatieve zin. Dit komt doordat de ondergrondse interactie tussen bronnen een effect heeft op de onttrekkingstemperatuur van het grondwater en dus op de effectiviteit van alle bronnen bij elkaar. In het bepalen van de afstand tussen bodemenergiesystemen moet dus rekening worden gehouden met de manier waarop ondergrondse interacties doorwerken in het energierendement (besparing) van het bodemenergiesysteem als geheel.

Drastische daling CO2-uitstoot

Kijken we naar een individueel bodemenergiesysteem, dan heeft de onderlinge interactie juist weinig effect op het energiegebruik. Door meer van deze systemen toe te laten, en dus meer gebouwen toegang te geven tot deze duurzame technologie, gaat de CO2-uitstoot in een gebied drastisch omlaag. Met een verdubbeling in dichtheid leidt dit zelfs tot een uitstoot reductie van 30 procent. Deze afname wordt in de simulaties nog geremd door de hoge emissie die moet worden toegekend aan de grijze elektriciteit die in 2019 van het Nederlandse elektriciteitsnet wordt betrokken.

Optimale onderlinge afstand

Voor vaststelling van de optimale onderlinge afstand tussen bodemenergiebronnen wordt het begrip ‘thermische straal’ gehanteerd. Dit is het bereik van de temperatuurverandering vanaf de bron. In deze studie stelden we vast dat de optimale onderlinge afstand voor hetzelfde type bronnen (warm-warm, koud-koud) 0,5 keer de thermische straal is. Voor tegenovergestelde typen bronnen is de optimale afstand tenminste 2 keer de thermische straal. Een veel grotere afstand is in beide gevallen ongewenst, om te voorkomen dat lege ruimten ontstaan die te klein zijn voor benutting door andere vormen van bodemenergie.