Hogere dichtheid van bodemenergie-systemen voor meer CO2 besparing

Zo vatten Johan Valstar van Deltares en Marian van Asten van de Provincie Utrecht het onderzoeksproject samen waarin zij participeren in het kader van het Uitvoeringsprogramma (UP) van het Convenant Bodem en Ondergrond 2016-2020.

Naar een hogere dichtheid van WKO-systemen
Wat is er nodig om in een gebied waar belangen van gebruikers en vergunningen een rol spelen, de dichtheid van bodemenergiesystemen te vergroten? Dat onderzoekt een consortium van Deltares, de Gemeente Utrecht, de RUD Utrecht, de Provincie Utrecht, BodemenergieNL, IF Technology en KWR. Marian van Asten van de Provincie en Johan Valstar van Deltares lichten het onderzoek toe. Eén van de technieken die een deel van de beoogde CO₂-uitstootreductie moet realiseren is bodemenergie. Met name van warmte-/koudeopslag (WKO) wordt veel verwacht. Met deze techniek kan een groot aantal verschillende typen en grootte gebouwen zowel worden verwarmd als gekoeld. Een sterke uitbreiding van het aantal bodemenergiesystemen vergroot wel mogelijke knelpunten met de andere functies in de ondergrond, zoals drinkwaterwinning en het beheren en saneren van grondwaterverontreinigingen. Bovendien kunnen ze elkaar in de weg zitten.

Ongewenste interferentie
‘WKO-bronnen nemen vooral binnen de steden toe’, vertellen Marian van Asten en Johan Valstar. ‘In gebieden met een hoge bebouwingsdichtheid kunnen deze systemen elkaar ondergronds gaan beïnvloeden. Ze staan daar relatief dichtbij elkaar en hun ondergronds ruimtebeslag is bovengemiddeld groot, want hoe groter het gebouw en hoe meer energie er moet worden opgeslagen, hoe groter het ondergrondse ruimtebeslag. De bestaande regelgeving sluit onderlinge interactie uit. Hier wordt bij de vergunningverlening aan getoetst. Met als gevolg dat er ruime afstanden worden aangehouden tussen de bronnen. Dat zorgt voor kunstmatige schaarste. Daarnaast hebben eigenaren van bodemenergiesystemen een individueel belang aan een ruime marge in de ondergronds voor hen beschikbare ruimte. Dat heeft te maken met jaarlijkse variaties en met het gebruik van het gebouw. Dit leidt ertoe dat gebruikers maar een deel van de ruimte in hun vergunning gebruiken. Voor gebieden met beperkte ruimte in de ondergrond, maar met een grote vraag naar bodemenergie, is het belangrijk om de ruimte in de ondergrond zo doelmatig mogelijk in te zetten. Door aan de ene kant voorzichtigheid met betrekking tot interferentie en aan de andere kant claimgedrag worden grote delen van de ondergrond nu onbenut gelaten voor de toepassing van bodemenergie. Om de energiebesparingsdoelen te halen moet juist in deze drukke gebieden de ondergrond zo efficiënt mogelijk worden benut om thermische energie in op te slaan en terug te winnen’, betogen beide betrokkenen.

Toenemende vraag
De vraag naar nieuwe WKO-systemen kende tijdens de recessie en de jaren daarna een dip, maar verwacht wordt dat, mede door het streven naar aardgasloze verwarming, de vraag snel gaat stijgen. ‘Binnen enkele jaren gaat het hier geschetste probleem een steeds groter knelpunt worden want meer en meer gebieden raken “vol”. 

Het project richt zich op de reguliere bodemenergiesystemen tot een diepte van circa 250 meter. Er zijn drie werkpakketten opgesteld waarbinnen achtereenvolgens (1) onderzoek wordt gedaan naar het effect van dichtheid op het individuele rendement, (2) naar de optimale / maximale dichtheid van systemen in de ondergrond op gebiedsniveau en (3) naar de uiteindelijke scope van het onderzoek: Hoe kan in een situatie met of zonder gevestigde vergunningen/belangen de dichtheid van bodemenergiesystemen worden vergroot?

Praktijkstudie in Utrecht
Het project, dat nu halverwege is, wordt afgesloten met een case-study: het Stationsgebied Utrecht Oost. In dit gebied van circa 160 ha bevinden zich ruim 80 bodemenergiebronnen, die gezamenlijk circa 50 procent van de beschikbare ruimte in de bodem gebruiken. Omdat op het spoor geen bronnen kunnen worden geplaatst is het ruimtegebruik relatief beperkt. Er is echter geen ruimte meer voor nieuwe systemen, ondanks dat maar een beperkt deel (ruwweg 25%) van de gebouwen in het gebied nu is voorzien van bodemenergie. Deze praktijkstudie moet uitwijzen hoe, met welke criteria en sturingsmiddelen, er systemen kunnen worden bijgeplaatst en de situatie kan worden geoptimaliseerd.

Resultaten
Het UP Kennisproject levert naar verwachting niet alleen inzicht op in de toe te laten mate van verlies van ‘eigen’ warmte/koude in de ondergrond, zonder dat dit een significant effect heeft op de energiebesparing van een bodemenergiesysteem. Het moet ook tot meer inzicht leiden in de totale hoeveelheid extra energiebesparing bij grotere dichtheid van bodemenergiesystemen. En het moet leiden tot een uniform kader met beoordelingscriteria en sturingsmiddelen voor bodemenergiesystemen in drukke gebieden, waarmee zowel beleidsmakers en vergunningverleners als ontwerpers van bodemenergiesystemen eenduidig kunnen werken.

Voor dit laatste wordt een klankbordgroep opgericht. Belangstellenden kunnen contact opnemen met de projectleider Johan Valstar.