project

Hogere dichtheid van bodemenergiesystemen voor meer CO2 besparing

Expert(s):
ir. Martin Bloemendal, ir. Jan Willem Kooiman

  • Startdatum
    01 apr 2018
  • Einddatum
    31 mrt 2020
  • Opdrachtgever
    TKI Watertechnologie, KIBO
  • samenwerkingspartner(s)
    Deltares, IFtechnology, Gemeente Utrecht , Provincie Utrecht, BodemenergieNL, KIBO, TKI

Om klimaatverandering te beperken is door de Nederlandse overheid in verdragen afgesproken om de CO2-uitstoot van Nederland terug te brengen (UN, 2015). Eén van de technieken die een deel van de CO2-uitstootreductie moet realiseren is bodemenergie. In de uitwerking van het energieakkoord is vastgesteld dat de bijdrage van bodemenergie aan de levering van duurzame energie moet groeien van 5 PJ in 2015 naar ruim 20 PJ in 2023. De potentie van bodemenergie wordt momenteel niet optimaal benut. WKO-bronnen cumuleren in steden omdat ze nabij de gebouwen die ze van thermische energie voorzien worden geïnstalleerd. In gebieden met een hoge bebouwingsdichtheid kunnen deze systemen elkaar ondergronds gaan beïnvloeden. Vanwege regelgeving is onderlinge interactie niet mogelijk/toegestaan. Als gevolg daarvan worden er ruime afstanden aangehouden tussen bronnen wat voor kunstmatige schaarste zorgt. Dit probleem is ook gesignaleerd door het Kennisplatform Bodemenergie en in als geprioriteerde vraag in hun onderzoeksagenda opgenomen. In dit onderzoek wordt uitgezocht binnen welke randvoorwaarden en kaders het gebruik van de ondergrond met bodemenergiesystemen kan worden geïntensiveerd en efficiënter met thermische energie (warmte en koude) kan worden omgegaan.

Activiteiten

1: inzicht in rendement bodemenergiesystemen
Hierin wordt de relatie tussen thermische verliezen in de ondergrond en de totale energiebesparing en kosten van bodemenergiesystemen in beeld gebracht. Hierbij wordt in tegenstelling tot de praktijk rekening gehouden met de afhankelijkheid van de efficiëntie van warmtepompen met de temperatuur van het opgepompte grondwater en de randvoorwaarden van een gebouw van het goed functioneren van het systeem: bijvoorbeeld de afgiftecapaciteit van koeling binnen een gebouw. Immers als de koude bel in de ondergrond te warm wordt kan de koeling van een gebouw niet meer het vereist comfort leveren.

2: Effect van toename in aantal systemen op totale energiebesparing
Hierin wordt de toename in overall energiebesparing in een gebied door het vergroten van de dichtheid van bodemenergiesystemen rekening houdend met de minimale vereisten voor het functioneren van een systeem bepaald. Hierbij wordt ook gekeken of collectieve bodemenergiesystemen het ruimtegebruik kan verlagen. Ook worden de financiële gevolgen m.b.t. de exploitatiekosten meegenomen..

3: Optimale/maximale dichtheid van systemen in de ondergrond
Momenteel heeft een vergunningverlener geen algemene criteria om bij thermische beïnvloeding van een extra bodemenergiesysteem een heldere afweging te maken. Daarom wordt nu uit voorzorgsbeginsel bij thermische beïnvloeding veelal geen vergunning voor het nieuwe systeem afgegeven.  Deze stagnatie willen we doorbereken door middel van:

  • Simulaties van energetische verliezen door interactie in de ondergrond bij meerdere systemen;
  • Het opstellen van een uniform toepasbaar beoordelingskader voor onderlinge interactie van bodemenergiesystemen.

Hierbij wordt rekening gehouden met variaties in seizoenen en worden ook een situatie met vele individuele systemen vergeleken met een collectief systeem.

Het resultaat van de theoretische studies voor activiteiten 1 tm 3 zijn uniforme beoordelingscriteria en sturingsmiddelen voor bodemenergiesystemen in drukke gebieden.

4: Hoge dichtheid in de praktijk
Aan de hand van de case stationsgebied Utrecht Oost gaan we de criteria en de sturingsmiddelen die we hebben opgesteld toepassen. Met de samenwerkingspartners wordt dan bepaald of de criteria en sturingsmiddelen voldoen of moeten worden aangepast. In deze fase wordt met de bevoegde gezagen (provincies en gemeenten) bepaald waar de mogelijkheden binnen de huidige regelgeving liggen. Als deze regelgeving knellend blijkt te zijn zullen we aanbevelingen doen om deze aan te passen. Hiervoor worden ook simulaties uitgevoerd om te testen of de generieke middelen en criteria voldoen aan de verwachting.

De opgestelde en gevalideerde beoordelingscriteria en sturingsmiddelen worden geëvalueerd en nader uitgewerkt tot een concrete propositie voor ontwerp en ordening van bodemenergiesystemen in drukke gebieden. Voor draagvlak voor implementatie is het noodzakelijk om deze te bespreken en spiegelen met overige stakeholders: andere provincies, gemeenten en marktpartijen tijdens een workshop.

Resultaten

Dit onderzoek levert de volgende inhoudelijke resultaten:

  • Inzicht in welke mate van verlies van warmte/koude in de ondergrond toelaatbaar is zonder dat dit een significant effect heeft op de energiebesparing van een bodemenergiesysteem.
  • Inzicht in hoeveel energiebesparing er extra valt te halen in gebieden met bodemenergiesystemen.
  • Inzicht in welke bodem- en systeemeigenschappen de meeste invloed hebben op onderlinge interactie en hoe “drukte” op een uniforme manier kan worden gekwantificeerd. En bij welke mate van drukte aanvullende ordeningsmaatregelen nodig zijn en wanneer niet.
  •  Inzicht in effecten van uitbreiding van bodemenergiesystemen op grondwaterkwaliteit.
  • Een uniform kader met beoordelingscriteria en sturingsmiddelen voor bodemenergiesystemen in drukke gebieden. Direct toepasbaar in alle gebieden in Nederland waar zich veel bodemenergiesystemen bevinden.

Bovenaanzicht van warme en koude bellen grondwater in stedelijk gebied.