Warmte- en/of koudeopslag in de bodem (WKO)

Beschrijving

Als er een flinke koel- en verwarmingscapaciteit nodig is kan opslag van warmte en/of koude in de bodem zeer aantrekkelijk zijn. Opslag van warmte en/of koude in de bodem wordt in Nederland op grote schaal toegepast. Er bestaan gesloten en open systemen.

Open WKO, ofwel aquifer

Bij een open warmte- en/of koudeopslag (WKO) wordt in de (basis) koelbehoefte in de zomermaanden voorzien door grondwater vanuit een aquifer te onttrekken (de eerste bron). Het grondwater heeft dan een temperatuur van circa 8°C en is na het koelproces opgewarmd naar bijvoorbeeld 18°C. Het opgewarmde ‘koelwater’ wordt na gebruik weer in de aquifer opgeslagen (een tweede bron). Dit opgewarmde water kan in de wintermaanden voor (basis) (voor-)verwarming worden ingezet. Als het opgewarmde water niet als (basis) (voor-)verwarming wordt ingezet, moet dit water via de buitenlucht worden teruggekoeld. Na afkoeling wordt het grondwater weer in de eerste (koude) bron opgeslagen, zodat het grondwater weer geschikt is voor de volgende zomerperiode. Dit proces heet ‘laden’ van de bron.

Het grondwater mag niet in contact komen met de buitenlucht om oxidatie van het grondwater te voorkomen. Het uitwisselen van warmte vindt altijd plaats via een warmtewisselaar.

Gesloten WKO, ofwel bodemwarmtewisselaar

Een gesloten systeem werkt in principe hetzelfde als een open systeem, alleen wordt hier vloeistof in buizen door de bodem geleid (vaak met toevoeging van antivriesmiddel). Deze vloeistof komt niet in direct contact met het grondwater en er is dus geen actieve verplaatsing van grondwater door het systeem. Zo’n systeem wordt ook wel een bodemwarmtewisselaar genoemd (bww).

_{Bron foto: Kijk! Duurzaam! bij Careyn in opdracht van Expertisecentrum Verduurzaming Zorg .}

Toepasbaarheid

Grootte van gebouw

Over een langere periode (in de wet vastgelegd als vijf jaar) moet de koude- en warmteonttrekking in evenwicht zijn. Dat maakt deze technologie praktisch alleen geschikt voor gebouwen die zowel warmte als koude vragen. Overweeg deze maatregel voor gebouwen met een:

• verwarmingscapaciteit vanaf circa 50 woningen (> 50 × 1.400 ³ aardgas voor verwarming)
• koelmachine die een thermisch vermogen heeft van minimaal 100 kW.
  Dit komt overeen met een gebouw met een vloeroppervlak van minimaal 1.000 m².

Energiezuini gebouw

Daarnaast is het een vereiste dat het gebouw geschikt is of gemaakt wordt voor hogetemperatuurkoeling (HTK) en lagetemperatuurverwarming (LTV).

Geschikte bodem

De bodem moet wel geschikt zijn. In de WKO-bodemenergietool kun je op een kaart zien waar de bodemgesteldheid geschikt is voor het opslaan van warmte en/of koude in de bodem. Voordat het systeem kan worden toegepast, is altijd een uitgebreid haalbaarheidsonderzoek nodig. Voer het haalbaarheidsonderzoek daarom uit ruim voor de vervanging van de koelmachine (levensduur tussen de 10 en 20 jaar). Houd ook rekening met het verkrijgen van de vergunning(en).

Optiaal benutten van bodempotentieel

Om ervoor te zorgen dat meer gebouwen het bodempotentieel van de ondergrond kunnen gebruiken is het zaak om rekening te houden met de onderstaande aspecten:

• Benut de capaciteit van het eerste watervoerende pakket optimaal
• Zorg voor optimale afstand tussen WKO-systemen (niet te ruim)
• Maak gebruik van de maximale vergunde opslagcapaciteit (voorkom overdimensionering)
• Zorg dat de bovengrondse gebouwinstallatie goed is ingeregeld. Zie maatregel Bewaak en verbeter functioneren WKO-systeem.

Zorg voor heldere instructies over het gewenste gedrag (gebruik van ventilatie en verwarming)

Doordat LTV een trager systeem is dan hogetemperatuurverwarming (HTV), is (meestal) een verandering in het gedrag van de gebruikers van het gebouw nodig om comfortabel te kunnen verwarmen met een LTV.

Hieronder twee voorbeelden. Hierbij zijn ook de redenen en voorwaarden aangegeven, zodat de gebouwgebruikers begrijpen waarom ze hun gedrag moeten aanpassen en dat dit voor hen geen nadelige consequenties heeft.

• Zet de verwarming niet lager in de nacht en/of bij afwezigheid (of maar 1 of 2 graden). Door de lage temperatuurverwarming kost verder afkoelen en weer opwarmen juist extra energie en dus energiekosten. Daarnaast duurt het langer om de ruimte op de juiste temperatuur te krijgen.
• Zet – in het stookseizoen – geen ramen en deuren open voor ventilatie. Er wordt voldoende geventileerd door het ventilatiesysteem. Het ventilatiesysteem heeft warmteterugwinning, er gaat daar geen warmte onnodig verloren.

Milieu aspecten

Met een WKO kan 40 tot 80% koelingsenergie bespaard worden en 40 tot 60% verwarmingsenenergie (ten opzicht van een gasgestookte cv-ketel).

_{Bron foto: Kijk! Duurzaam! bij Careyn in opdracht van Expertisecentrum Verduurzaming Zorg .}

Financiële aspecten

De daadwerkelijke investeringskosten hangen af van de situatie. TNO geeft de volgende indicatie: “Voor het bij (vervangende) nieuwbouw aanbrengen van een warmtepomp in combinatie met warmte koude opslag wordt uitgegaan van gemiddelde meerkosten van 100 €/m² BVO (inclusief BTW, opslagen en prijspeil 2016, ten opzichte van een verwarmingssysteem op gas). Hierbij is ervan uitgegaan dat de meerkosten voor een LTV-afgiftesysteem bij nieuwbouw nihil zijn. Met het tussentijds vervangen van de warmtepompen aan het einde van hun levensduur is in de berekeningen geen rekening gehouden.”

Grootschalige WKO-systemen verdienen zich in 5 tot 10 jaar terug.

Het toepassen van warmte- en/of koude opslag in de bodem met een aquifer of met een grondwarmtewisselaar staan op de Energielijst (2023, codes 251201 en 251202) en komen daarom, onder voorwaarden, in aanmerking voor Energie Investerings Aftrek (EIA). Dit betekent dat je een extra bedrag ter grootte van 45,5% (2023) van het investeringsbedrag ten laste mag brengen van de winst. Zie voor meer informatie www.rvo.nl/eia. Als de WKO geïnstalleerd wordt om overtollige warmte op te slaan, staat deze op de energielijst onder opslag van overtollige warmte voor hoge-temperatuurtoepassingen (code 260405).

Aanvullende informatie

• Bewaak en verbeter functioneren WKO-systeem.
• WKO-bodemenergietool: hier kan je ook meer lezen over geslaagde projecten met een WKO en opzoeken of jouw regio geschikt is.
• Dossier van RVO over WKO
• Factsheet WKO en warmtepompen.
• Toon het gebruik van een klimaatinstallatie met WKO aan klanten, bezoekers en andere stakeholders met een gevelschildje van Gebruikersplatform Bodemenergie. Voorwaarde voor het bestellen van het schildje is dat het bodemenergiesysteem voldoet aan de vergunningseisen van de provincie.

Bron: Infomil, Stichting Stimular