Gebouwgebonden: Isolatie | Bio-ketel | Elektrische ketel | Elektrische warmtepomp | Hybride warmtepomp | Infrarood panelen || Energiebronnen & -dragers: Aquathermie | Zonnewarmte | Aardwarmte | Warmte-Koude-Opslag (WKO) | Faseveranderingsmaterialen (PCM) | Groengas | Waterstof | Warmtekrachtkoppeling (WKK) | Restwarmte | Warmtenetten | Bio-energie voor collectieve verwarming || Overzicht
Wat is het?
Waar is het geschikt?
Hoe duurzaam is het?
Betrokken partijen
Stand van de techniek
Voorbeeldprojecten
Wat is het?
De Warmte-Koude-Opslag (WKO) is een vorm van bodemenergie. Bodemenergie is gebruikmaken van de bodem om warmte en koude aan te onttrekken en in op te slaan. Bodemenergiesystemen (BES) hebben een boordiepte van maximaal 500 meter beneden maaiveld. Dieper dan 500 meter spreken we van geothermie.
De warmte uit de bodem wordt als bron gebruikt voor een warmtepomp. De warmtepomp verwarmt het gebouw. In de zomer wordt de koude uit de bodem gebruikt voor koeling. Bij goed beheer is de koude voldoende om het gebouw te koelen en dat is bijna gratis. Met bodemenergie wordt energie uit gebouwen gerecycled. Die energie kun je aanvullen met andere natuurlijke bronnen, zoals omgevingswarmte, zonnewarmte, aquathermie, etc. Zomerwarmte en winterkoude worden bij bodemenergie voor een seizoen opgeslagen in de bodem.
De meest voorkomende toepassingen van bodemenergie zijn een gesloten bodemwarmtewisselaar (bodemlus) en een open systeem van warmte-koude opslag (WKO). Hier gaat het om het open systeem. Informatie over het gesloten systeem is te vinden onder aardwarmte.
Een WKO-systeem werkt altijd met een warmte- en een koudebron (‘doublet’). Voor kleine systemen (vanaf zo’n 10 m3/uur grondwatercirculatie) is een recirculatiesysteem en/of een monobron mogelijk. Bij de monobron worden warmte- en koudebron met één boring ontsloten. Bij een WKO wordt het grondwater uit een watervoerende laag (ook aquifer genoemd) opgepompt. De warmte wordt met behulp van een tussenwarmtewisselaar afgegeven aan een warmtepomp. Zo blijft het grondwater gescheiden van de gebouwinstallatie. Het afgekoelde water wordt geïnjecteerd in de koudebron. Het water uit de koudebron gebruik je in de zomer om het gebouw te koelen. Het water wordt dan warm. Het wordt daarna geïnjecteerd in de warmtebron en zo kun je die warmte in de daaropvolgende winter weer gebruiken. Grote systemen bestaan vaak uit meerdere doubletten. Een WKO doublet is een open bodemenergiesysteem met twee verschillende bronnen; een warme en een koude bron.
Waar is het geschikt?
Bodemenergie kun je bijna overal toepassen. Voor open systemen (WKO) moet er een watervoerende laag, een aquifer, aanwezig zijn. Dat is in grote delen van Nederland ook het geval. In drinkwaterbeschermingsgebieden mag niet worden geboord. Dat mag ook niet in door de provincie aangewezen verbodsgebieden. Daarnaast zijn er door de provincies gebieden aangewezen waarin boordiepterestricties gelden. Nieuwe WKO-systemen moeten rekening houden met bestaande WKO-systemen omdat negatieve onderlinge beïnvloeding van bronnen – interferentie – moet worden voorkomen. Met de WKO-bodemenergietool maak je een quickscan waarmee je bepaalt of op een locatie een open- of gesloten bodemenergiesysteem aangelegd mag worden. De tool geeft aan of op de locatie specifieke aandachtspunten zijn waarmee rekening gehouden moet worden. De tool geeft ook aan waar de in Nederland geregistreerde open systemen (WKO), gesloten systemen, installaties en grondwateronttrekkingsputten zich bevinden. Het is belangrijk om te controleren en te weten waar andere bodemenergiesystemen liggen omdat bij het ontwerpen van een nieuwe systeem rekening gehouden moet worden met bestaande systemen.
Een open systeem kan worden gebruikt voor gestapelde woningbouw en wat grotere utiliteitsgebouwen (vanaf 1.000 m² bruto vloeroppervlakte (bvo)) met koudevraag of als collectief systeem voor een blok of wijk.
Overzicht van de toepassingscapaciteiten van de verschillende systemen:
- Een WKO-systeem heeft een grotere warmte-koude-capaciteit en zal dus meerdere woningen (bijvoorbeeld 100) of een groter gebouw kunnen voorzien.
- Gesloten bron: 1 – 30 appartementen
- Monobron en recirculatiesysteem vanaf 30 appartementen, kleine utiliteitsbouw
- Doublet: vanaf 9000 m2 Bedrijfsvloeroppervlakte (bij nieuwbouw)
Als er meerdere woningen op één WKO-systeem zitten, zal er een exploitant moeten zijn. Ook moet er een warmtenet worden aangelegd naar alle woningen. Voor meer informatie over dergelijke netten, zie Warmtenetten. De woningen moeten geschikt zijn voor verwarming met een warmtepomp. Zie Elektrische warmtepomp voor meer informatie.
Wetgeving
De provincie is het bevoegd gezag voor WKO-systemen. Vanaf 10 m³/h debiet is een vergunning nodig van de provincie. Monitoring van het systeem is wettelijk verplicht. Het is ook wettelijk verplicht om te zorgen voor een goede energiebalans in de bodem. De energiebalans kan worden gehouden door te koelen en/of actief warmte in de bron te brengen door gebruik te maken van oppervlaktewater of een droge koeler. Goed beheer van de installatie is hierbij noodzakelijk.
Voor zowel WKO-systemen als gesloten bodemenergiesystemen (GBES) moet een boring altijd worden uitgevoerd door een gecertificeerd boorbedrijf. Ook het ontwerp en de aanleg moet worden gedaan door een gecertificeerd bedrijf.
Voor informatie over wetgeving, zie de website allesoverbodemenergie.nl.
Hoe duurzaam is het?
Bodemenergie is een duurzame energiebron. Het is een variant van een all-electric-oplossing voor duurzame warmte. Dat betekent dat er op locatie geen emissies meer zijn. De CO2-uitstoot van het systeem wordt bepaald door de brandstofmix voor elektriciteitsproductie in Nederland, die de komende jaren veel duurzamer wordt. Bodemenergiesystemen zijn goed te combineren met PV- of PVT-systemen (PVT is elektriciteit en warmte uit hetzelfde paneel, zie Zonnewarmte.
Aangezien het om gebruik van bodemwarmte gaat, is het systeem in principe volledig hernieuwbaar en daardoor in theorie oneindig bruikbaar. De wetgeving en regels voor het ontwerpen, aanleggen en beheren van bodemenergiesystemen moeten er voor zorgen dat er geen verstoring optreedt in de bodem en het grondwater. Met goed beheer van de bronnen hebben gesloten systemen en WKO’s een verwachte levensduur van meer dan 30 jaar.
Betrokken partijen
Gebouweigenaar/bewoner
Bij een collectief systeem wordt warm te geleverd via een warmtenet. Dit betekent dat een aansluiting op een warmtenet nodig is. De woningeigenaar betaalt meestal een eenmalige bijdrage aansluitkosten (BAK) aan de warmteleverancier om aangesloten te worden. De eigenaar / bewoner gaat een leveringscontract aan met de warmteleverancier. Dit valt in de regel onder de warmtewet.
Afhankelijk van het systeem kan worden gewerkt met een centrale warmtepomp of een individuele warmtepomp bij de afzonderlijke bewoner.
Exploitant van collectieve WKO-systemen
Voor collectieve systemen, zoals een WKO voor meerdere wooneenheden of zelfs meerdere gebouwen, is er een exploitant nodig. De exploitant beheert en onderhoudt de bron en heeft contracten met de gebruikers.
Informatie over WKO-exploitanten vind je via de website van de branchevereniging BodemenergieNL.
Gemeente
Bij collectieve systemen kan de gemeente een grotere, coördinerende rol spelen. De gemeente kan eventueel ook exploitant worden. De gemeente moet toestemming geven voor de aanleg van een transportnet bij een collectief systeem en openbare ruimte ter beschikking stellen voor de bronnen van de WKO-installatie en voor de eventuele warmtepomp. Waar er veel bronnen zijn, kan de gemeente een rol spelen met een interferentieplan om de WKO-bronnen optimaal aan te kunnen leggen, zodat zoveel mogelijk gebruikers de beschikbare ondergrond kunnen benutten.
Voor alle warmtenetten geldt dat de tarieven en kosten voor consumenten zijn gereguleerd. De gemeente kan in de exploitatie of aanleg verschillende rollen spelen.
Netbeheerder
De netbeheerder heeft geen directe rol. Als er grotere groepen woningen van gas naar all-electric overgaan met een warmtepomp en inductie koken, zal de elektriciteitsvraag toenemen en kan verzwaring van de aansluitcapaciteit en eventueel van het elektriciteitsnet nodig zijn zowel op wijk- als op woningniveau. De netverzwaring leidt mogelijk tot graafwerkzaamheden en extra transformatorhuisjes (middenspanningsruimtes). Voor ontwikkelaars (projectontwerpers en gemeente etc) is het belangrijk om tijdig contact op te nemen met de netbeheerder, die dan maatregelen kan nemen om de netcapaciteit waar nodig uit te breiden. Voor bewoners kan het ook nodig zijn om de eigen elektrische installatie aan te passen of uit te breiden met een nieuwe groep. Als de hoofdaansluiting ook verandert, dan moet de netbeheerder daar ook werkzaamheden voor doen.
Stand van de techniek
Huidige toepassing
Bodemenergiesystemen worden in Nederland al meer dan 30 jaar toegepast, zowel de open als gesloten systemen. In Nederland zijn ruim 2.000 WKO’s in bedrijf en meer dan 40.000 gesloten systemen met bodemlussen (GBES).
De installatiesector is bezig met het opleiden van veel extra installateurs voor het aanleggen van de snel groeiende markt voor warmtepompen. Zie bijvoorbeeld de website van Techniek Nederland.
Verwachte ontwikkelingen
Bij het boren zijn er geen baanbrekende innovaties te verwachten; de techniek is volwassen. Door verdere opschaling zouden de aanlegkosten kunnen zakken, mits toenemende routine zich vertaalt in snelheid en er geen extra kosten bijkomen door veranderende (milieu-)eisen en maatregelen. Bij de warmtepompen zijn de innovaties onder andere gericht op het toepassen van klimaatvriendelijke koudemiddelen en hogere efficiëntie. Een andere ontwikkeling is de toenemende vraag naar koeling in woningen en andere gebouwen door klimaatverandering, betere schilisolatie en hogere comforteisen. Bodemenergiesystemen kunnen deze behoefte aan koeling op een duurzame manier invullen. Verder komen in de nieuwe energieprestatie van gebouwennorm (BENG) eisen voor het voorkomen van oververhitting. Met bodemenergiesystemen wordt direct aan deze eis voldaan. Daarnaast telt bodemenergie mee voor het halen van BENG-eis 2 en 3.
Voorbeeldprojecten
- Op het Oosterdokseiland in Amsterdam worden woningen, kantoren en andere gebouwen verwarmd door middel van een WKO-systeem. Deze mix aan type gebouwen verbetert de efficiëntie van het WKO-systeem.
- Meer voorbeeldprojecten vind je op het RVO Podium duurzame gebouwen door te zoeken op ’aardgasvrije bouw’ en te filteren op ‘WKO’. Daarnaast vind je voorbeeldprojecten op de WKO-bodemenergietool.
- Als zetel van de Duitse Bundestag is de energievoorziening van de Duitse parlementsgebouwen in het Spree-Bogen een prominent voorbeeld van het gebruik van een WKO-systeem en tevens het eerste systeem in Duitsland dat gedurende meerdere jaren wordt geëxploiteerd. Voor de koelvoorziening in de zomer tappen 14 bronnen een waterhoudende laag op 60 meter diepte aan. De aquifer voor de warmteopslag bevindt zich op een diepte van ongeveer 320 m en wordt aangeboord via een brondoublet.
- Sinds 2009 voorziet een WKO-installatie het gebouwencomplex “Bonner Bogen” bestaande uit een hotel, computercentrum en kantoorcomplexen in Bonn. Zes putten met een maximale diepte van bijna 30 m zijn momenteel nodig voor de seizoensgebonden verwarming en koeling van een bruikbare oppervlakte van ca. 60.000 m2 . Met een goedgekeurd debiet van maximaal 1.455.000 m3/a is het systeem ook een van de grootste warmtepompsystemen in Europa.