Beknopte wegwijzer, geothermie in België VITO Team geo, Eva De Boever, David Lagrou, Ben Laenen

Beknopte wegwijzer, geothermie in België VITO Team geo, Eva De Boever, David Lagrou, Ben Laenen

ean Union

European Regional Development Fund

Beknopte wegwijzer, geothermie in België VITO Team geo, Eva De Boever, David Lagrou, Ben Laenen december 2012

www.vito.be

www.geopower-i4c.eu

www.i4c.eu

European Union European Regional Development Fund

The Interregional Cooperation Programme INTERREG IVC, financed by the European Union’s Regional Development Fund, helps Regions of Europe work together to share experience and good practice in the areas of innovation, the knowledge economy, the environment and risk prevention. EUR 302 million is available for project funding but, more than that, a wealth of knowledge and potential solutions are also on hand for regional policy-makers.

All rights, amongst which the copyright, on the materials described in this document rest with the Flemish InsƟtute for Technological Research NV (“VITO”), Boeretang 200, BE-2400 Mol, Register of Legal EnƟƟes VAT BE 0244.195.916. The informaƟon provided in this document is confidenƟal informaƟon of VITO. This document may not be reproduced or brought into circulaƟon without the prior wriƩen consent of VITO. Without prior permission in wriƟng from VITO this document may not be used, in whole or in part, for the lodging of claims, for conducƟng proceedings, for publicity and/or for the benefit or acquisiƟon in a more general sense.

 

VOORWOORD  Deze  wegwijzer  geothermie  in  België  werd  opgesteld  en mogelijk gemaakt in het kader van het Interreg IVC  project  GEO.POWER,  met  de  steun  van  de  Europese  Unie.  De  algemene  doelstelling  van  het  GEO.POWER  project  is  de  uitwisseling  van  goede  praktijken  in  verband  met  geothermische  warmtevoorziening.  Vanuit een technische analyse en een afweging van de  kosten  en  baten  wordt  nagegaan  in  welke  mate  de  praktijkvoorbeelden reproduceerbaar zijn in onze eigen  regio  en  hoe  de  weg  geëffend  kan  worden  om  een  selectie van goede praktijkvoorbeelden te transfereren  naar de betrokken partnerregio.  Warakai geothermieveld in Nieuw Zeeland (foto IGA).   De interesse om geothermie te ontwikkelen als een duurzame energiebron kwam de eerste maal op in België met de  energiecrisis van de jaren ’70 en ’80. Dit leidde tot de installatie van een geothermisch systeem voor ‘district heating’ in  de  stad  St.  Ghislain  (Bergen)  en  tot  enkele  demonstratieprojecten  waar  geothermie  werd  aangewend  voor  de  verwarming  van  zwembaden  en  een  visvijver  in  Vlaanderen.  In  1994  was  de  totale,  geïnstalleerde  capaciteit  van  geothermie  voor  warmtevoorziening  101.6  TJ/y  (Berckmans  &  Vandenberghe,  19981).  De  crisis  had  ook  een  positief  effect op het aantal warmtepompen dat werd geïnstalleerd, maar de daling in de olieprijs midden jaren ’80 zorgde voor  een halt in deze evolutie.    Momenteel ligt de focus In Vlaanderen op ondiepe toepassingen, al dan niet met het gebruik van een grondgekoppelde  warmtepomp,  voor  de  verwarming  van  woningen.  Deze  markt  kende  ook  een  gestage  groei  in  de  voorbije  jaren.  Er  werden reeds 150 ATES2 en BTES3 systemen, goed voor 133 TJ/jaar4 aangewend zowel voor de verwarming en koeling  van  woningen  als  van  commerciële  gebouwen.  Het  directe  gebruik  van  aardwarmte  voor  grootschalige  verwarming  wordt  op  dit  moment  enkel  toegepast  in  de  regio  van  Bergen.  De  succesvolle  implementatie  van  geïntegreerde  geothermische systemen in de woningbouw, in commerciële gebouwen en in de tuinbouwsector, zowel nationaal als  internationaal,  heeft  in  de  recente  jaren  het  belangrijke  potentieel  van  geothermie  voor  duurzame  verwarming  en  koeling opnieuw aangetoond.    Deze wegwijzer heeft tot doel een breed publiek te informeren over de verschillende aspecten en mogelijkheden van  het gebruik van geothermie. Hierbij focussen we op zogenaamde ‘traditionele’ toepassingen waarbij gebruik gemaakt  wordt  van  natuurlijk  aanwezige  watervoerende  lagen  in  de  ondergrond.  In  een  eerste  hoofdstuk  wordt  aangegeven  waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er  kort geschetst waar geothermie of aardwarmte juist voor staat en waarvoor het aangewend kan worden. Het volgende  hoofdstuk  belicht  het  geologisch  potentieel  voor  geothermie  in  België.  De  drie  daaropvolgende  hoofdstukken  zijn  gewijd  aan  toepassingen,  enerzijds  van  ondiepe  geothermie  in  combinatie  met  warmtepompen,  anderzijds  diepe  geothermie  voor  rechtstreeks  gebruik  voor  verwarming  en  tenslotte  wordt  er  gekeken  naar  de  vraagzijde.  Hierin  worden enkele sleutelparameters aangehaald die van belang zijn om een geothermisch systeem rendabel toe te passen  in  de  warmtevoorziening  van  woningen  en  gebouwen.  In  een  laatste  hoofdstuk  wordt  er  kort  ingegaan  op  de  beleidsaspecten en regelgeving in België omtrent geothermie.    

                                                                   Berckmans, A., & Vandenberghe N. (1998): Use and potential of geothermal energy in Belgium. Geothermics, 27, 2, pp. 235‐242. 

1 2

  ATES  (Aquifer  Thermal  Energy  Storage):  dit  is  een  open  systeem  waar  grondwater  via  een  onttrekking‐  en  injectieput  over  een  warmtepomp wordt gestuurd.   3   BTES  (Borehole  Thermal  Energy  Storage):  dit  is  een  gesloten  systeem  waar  een  vloeistof  in  een  aardsonde  (U‐vormige  lus)  wordt  rondgepompt en zijn warmte afgeeft aan de warmtepomp.   4  Gegevens van 2010, bron: Terra Energy, presentatie op GEO.POWER Final Conference (okt. 2012) 

 

 

1. WAT IS GEOTHERMIE? – OORSPRONG VAN AARDWARMTE  Geothermie of aardwarmte is een duurzame bron van energie. Strikt genomen is geothermie de energie die in de vorm  van  warmte  in  de  ondergrond  zit  opgeslagen  (EU  RES  Directive  2009/28/EC).  De  term  stamt  uit  het  Grieks  en  is  een  samentrekking van de woorden geo (aarde) en thermos (warmte). Geothermie verwijst dan ook naar alle toepassingen  die op één of andere manier gebruik maken van de warmte die zijn oorsprong vindt in de ontstaansgeschiedenis van de  aarde. Het gaat dus net zo goed om het onttrekken van warmte voor het aandrijven van een warmtepomp, het direct  aanwenden  van  de  onttrokken  warmte  voor  de  verwarming  in  de  gebouwde  omgeving,  als  om  de  productie  van  elektriciteit  op  basis  van  zeer  warm  water  of  stoom  uit  hete  grondlagen  (>  100°C).  Strikt  genomen  vallen  KWO  of  koude‐warmte‐opslagtoepassingen  hier  niet  onder.  Deze  toepassingen  maken  echter  wel  gebruik  van  de  warmte‐ opslagcapaciteit in de ondergrond.    In  bepaalde,  vulkanisch  actieve  gebieden  zoals  bijvoorbeeld  in  Ijsland  is  warmte‐  en  elektriciteitswinning  uit  warmwaterbronnen of geisers nabij het aardoppervlak reeds lang gekend, maar ook in België is geothermie mogelijk. In  verschillende  delen  zijn  immers  watervoerende  lagen  beschikbaar,  zij  het  wel  op  grotere  diepte,  met  een  geschikte  temperatuur voor o.a. de verwarming van gebouwen. Hoe dieper men in de ondergrond boort, hoe warmer het wordt.  In de Belgische ondergrond stijgt de temperatuur ongeveer met 30 °C per kilometer bij een startwaarde van ongeveer  10°C  aan  het  aardoppervlak  (maaiveld).  De  ondergrens  voor  directe  verwarmingstoepassingen  is  ongeveer  25°C.  Hiervoor dien je dus al 500 m diep te boren.     

Figuur  1:  Struktuur  van  de  aarde  vanaf  de  oppervlakte  tot kern. (Bron: ADEME‐BRGM)   

  Wat  is  nu  de  oorsprong  van  die  aardwarmte?  Dit  moet  gezocht  worden  in  drie  processen  tijdens  de  geologische  geschiedenis van de aarde.     Diepe warmteflux: Een deel van de warmte stamt uit de tijd dat de aarde gevormd werd. Het vormingsproces van  de aarde ging gepaard met talrijke botsingen van stofclusters en kleine gesteentebrokken. Hierbij werden enorme  hoeveelheden energie vrijgezet. Uiteindelijk liep de temperatuur zo hoog op dat het gesteente smolt. De buitenste  schil van deze gloeiende bol gesmolten massa koelde snel af, maar de kern bleef heet. De warmte uit de kern van  de  aarde  straalt  geleidelijk  uit  naar  het  aardoppervlak.  Deze  diepe  warmteflux  is  niet  homogeen  verdeeld.  Op  plaatsen  waar  de  diepe  warmte  naar  boven  welt,  wordt  de  korst  van  de  aarde  opengescheurd  en  komt  heet,  gesmolten gesteente, of magma, kort bij het oppervlak. Dit gaat veroorzaakt intens vulkanisme en indrukwekkende  vormen  van  geothermie  zoals  geisers,  poelen  van  kokend  water  en  modder,  en  fumarolen,  openingen  in  het  aardoppervlak langs waar hete gassen ontsnappen. 

1 

 

  



Wrijvingswarmte:  Van  zodra  magma  het  aardoppervlak  heeft  bereikt,  koelt  het  af.  Het  stolt  en  vormt  nieuw  gesteente. Dit vaste gesteente is zwaarder dan het vloeibare magma. Het heeft dan ook de neiging naar beneden  te zinken, bijvoorbeeld aan plaattektonische subductiezones, zones waar de ene plaat onder de andere duikt. Dit  veroorzaakt  wrijving  waardoor  het  gesteente  wordt  vervormd  en  opgewarmd.  Ook  de  wrijvingswarmte  tussen  bewegende platen aan het oppervlak van de aarde zoekt een uitweg. Dit geeft op bepaalde plaatsen, aanleiding tot  warmwaterbronnen.   Radioactief verval: Het grootste deel van het aardoppervlak is relatief koud. Op deze plaatsen is het derde proces  vaak dominant: namelijk radioactief verval. De buitenste schil van de aarde, ook wel de korst genoemd, is immers  rijk  aan  de  radioactieve  elementen  U,  Th  en  40K.  Deze  elementen  zijn  niet  stabiel.  Ze  vallen  geleidelijk  uiteen  in  stabiele componenten. Hierbij wordt energie vrijgezet die in de aardkost wordt omgezet in warmte. 

  De afkoeling van de kern van de aarde en het radioactief verval in de korst zijn twee processen die traag verlopen. Naar  menselijke maatstaven zijn beide warmtefluxen dan ook min of meer constant in de tijd. Kortom, ze zorgen voor een  quasi constante toevoer van warmte naar het bovenste deel van de aardkorst. In die zin is geothermische energie dan  ook hernieuwbaar.                Figuur 2: Plaattektonische bewegingen in  relatie tot diepe bewegingen van magma en  oppervlaktefenomenen van geothermie en  vulkanisme (bron:  http://rocks.netdifference.ca/homepage/how‐ continents‐move/)       

 

Arguments against? (http://www.raesidecartoon.com/) 

2 

 

 

2. WAAROM GEOTHERMIE  Geothermie is:    Hernieuwbaar   Ecologisch verantwoord   Overal beschikbaar    De  probleemstelling  inzake  energievoorziening  is  tweeledig.  Enerzijds  zijn  fossiele  brandstoffen  beperkt  voorradig,  maar neemt de vraag nog wereldwijd steeds toe. Ze zijn ook te waardevol om op te stoken daar ze niet alleen een bron  van  energie  zijn  maar  ook  aangewend  kunnen  worden  als  grondstoffen  in  tal  van  petrochemische  producten.  Toch  wordt een aanzienlijk deel van deze grondstoffen aangewend voor energievoorziening en meer bepaald de verwarming  van  gebouwen  en  installaties  (zie  verder).  Anderzijds  gaat  het  gebruik  van  fossiele  brandstoffen  gepaard  met  de  productie van reststoffen die een belangrijke impact hebben op het (leef)milieu.    Om hieraan het hoofd te bieden wordt er gekeken naar  oplossingen in termen van een meer rationeel energie‐ gebruik. Daarnaast moet er in belangrijke mate ingezet  worden op het aanwenden en integreren van hernieuw‐ bare, groene energiebronnen.     Wanneer er aan groene energie wordt gedacht, leggen  we  bijna  automatisch  de  link  naar  het  opwekken  van  groene  stroom.  Maar  het  is  ook  mogelijk  om  groene  warmte  te  produceren,  bijvoorbeeld  via  geothermie.  Hierbij  wordt  warmte  onttrokken  aan  de  ondergrond  om  gebouwen  te  verwarmen.  Het  grote  voordeel  van  deze  techniek  is  dat  er  naast  verwarming  ook  koeling  kan  verkregen  worden.  De  koelte  van  de  bodem  kan  zonder  meerkost  rechtstreeks  voor  koeling  van  het  gebouw  worden  aangewend.  Het  gebruik  van  een  geothermisch  systeem  voor  verwarming  (en  koeling)  van  ruimtes  en  processen  heeft  verschillende  troeven.  Geothermie  is  een  hernieuwbare  bron  van  energie  opgeslagen  in  de  vorm  van  warmte  in  de  ondergrond.  Het  gebruik  van  aardwarmte  gaat  nauwelijks  gepaard  met  emissies  van  CO2  of  andere  schadelijke  stoffen.  Aardwarmtewinning  werkt  doorgaans  met  het  aanboren  en  oppompen  van  warm  water  in  diepe  laagpakketten  in  de  ondergrond.  Hiervoor  dienen  één  of  meerdere  diepe  boringen  geplaatst  te  worden  (afhankelijk van de vraag). Echter eenmaal geïnstalleerd  nemen  deze  bronnen  een  minimum  aan  ruimte  in  en  zorgen zij niet voor overlast.   Figuur  1:  Project  voor  diepe  geothermie  in  Soultz‐sur‐   Forêts  Aardwarmte  is  bovendien  op  veel  plaatsen  lokaal  beschikbaar en draagt bij tot de diversificatie van onze energievoorziening. Inzetten op geothermie verhoogt daarom  ook de leveringszekerheid van onze energietoevoer. Eveneens geldt dat eenmaal geïnstalleerd de energiekosten voor  lange tijd stabiel en voorspelbaar worden. In vergelijking met andere, hernieuwbare energiebronnen is geothermie ook  niet  afhankelijk  van  bijvoorbeeld  externe  weersomstandigheden.  Het  wordt  daarom  idealiter  ingeschakeld  als  een  basislast  in  de  energievoorziening.  Eenzelfde  leef‐,  woon‐  en  werkcomfort  is  verzekerd  zoals  voor  een  andere  energiebron. Het is een duurzame  energiebron die toegankelijk  is  voor  iedereen,  zowel in zijn werkomgeving als  in zijn  private woning.      

3 

 

 

 

3. AARDWARMTEWINNING – POTENTIEEL IN BELGIË EN CONCEPTEN  In  België  kijken  we  momenteel  naar  zogenaamde  traditionele  geothermische  systemen  waarbij  we  warm  water  ontrekken aan de ondergrond uit watervoerende lagen of van nature aanwezige breuken. In een traditioneel systeem  voor  aardwarmtewinning  wordt  warm  water  omhoog  gepompt  via  een  boring  uit  het  zogenaamde  reservoir  (watervoerende  laag  of  breuksysteem).  Het  opgepompte  water  passeert  dan  over  een  warmtewisselaar  en  wordt  meestal via een tweede boring terug in het oorspronkelijke reservoir geïnjecteerd (geothermisch doublet, figuur 4).    Of  aardwarmte  al  dan  niet  economisch  rendabel  te  winnen  is  of  niet,  hangt  in  eerste  instantie  af  van  geologische  factoren. In eerste instantie moet naar de gewenste temperatuur (diepte) gekeken worden. Op dieptes van 1000 m en  meer kunnen al temperaturen van 40°C en meer gehaald worden. In tweede instantie moeten er natuurlijk geschikte  grondlagen  aanwezig  zijn  waaruit  voldoende  water  kan  opgepompt  worden.  Ze  moeten  meer  bepaald  goede  doorstromingseigenschappen hebben. Deze watervoerende lagen zijn in de meeste gevallen sedimentaire gesteenten  zoals kalkstenen of zandstenen (Fig. 5). Deze geologische gegevens vormen een eerste belangrijke aflijning van locaties  die gunstig zijn voor geothermie in België.   

 

 

Figuur 4: Principe van  aardwarmte‐winning via een  geothermisch doublet. 

Figuur 5: Schematische geologische doorsnede toont de relatie tussen de  geothermische bron en de reservoirs in de ondergrond. (Bron: Barbier,  2002, modified by IGA.) 

   

3.1. Watervoerende grondlagen (aquifers) – temperatuur en debiet  België wordt gekenmerkt door een gevarieerde geologische ondergrond met gesteenten van verschillende onderdom,  gaande van harde gesteenten van ongeveer 500 miljoen jaar oud tot recente sedimentaire afzettingen. Figuur 6 toont  een  vereenvoudigde  geologische  kaart  van  België.  De  structuur  van  de  ondergrond  is  het  resultaat  van  verschillende  vervormings‐ en sedimentatieperiodes gedurende de geologische geschiedenis van het gebied.    In  1989,  hebben  Vandenberghe  en  Fock  temperatuurskaarten  voorgesteld  op  verschillende  dieptes  tussen  ‐500  en  ‐ 2000 m voor België. Deze werden aangemaakt op basis van een interpolatie tussen temperatuursgegevens uit een 60‐ tal  boringen.  De  kaarten  laten  toe  een  eerste  inschatting  te  maken  van  de  toepasbaarheid  van  geothermie  in  de  verschillende  regio’s.  Ze  tonen  regionale  verschillen  aan.  Volgens  een  WNW‐ESE  oriëntatie  centraal  in  België  (regio  Kortrijk, Brugge, Gent, Brussel, Leuven richting Maastricht) is de ondergrond gekenmerkt door de aanwezigheid van het  oude Massief van Brabant (Cambrium‐Siluur ouderdom), dat relatief koud en weinig watervoerend is. Deze geologische  sokkel wordt in het noorden en zuiden omgeven door recentere sedimentaire bekkens.  

4 

 

 

 

  Figuur  6:  Geologische  kaart  van  België  (bron:  Geologica  Belgica  Vol  4,  cover  page,  Bultynck  &  Dejonghe  (eds.);  geological map modified after de Béthune, 1954).    De ondiepe ondergrond in Vlaanderen wordt gekenmerkt door sedimenten van Quartaire en Tertiaire en onderdom die  gekenmerkt  worden  door  snelle  laterale  verschillen  in  hun  karakteristieken  (samenstelling,  korrelgrootte  en  verharding). Verschillende pakketten van watervoerende, eerder zandige lagen (aquifers) en slecht doorlatende, eerder  kleiige lagen (aquitards) volgen elkaar op. Goede aquifers kunnen debieten leveren van 25 – 100 m³/u. Deze aquifers  zijn echter enkel interessant voor (indirecte) toepassingen in combinatie met warmtepompen.    De onderste grens voor rechtstreekse toepassingen van aardwarmte is ongeveer 25°C. Hiervoor moeten we in België  zo’n 500 m diep boren. Op deze diepte komen er enkel watervoerende lagen met een goede doorlatendheid voor in de  Kempen (Fig. 7). Het gaat hier om de kalksteenlagen afgezet in de geologische perioden van het Krijt en begin Tertiair.  In  het  uiterste  zuiden  van  West‐Vlaanderen,  in  de  regio  onder  Kortrijk  (Doornik)  komt  de  Kolenkalk  van  Dinantiaan  ouderdom voor, doch vaak op (te) beperkte diepte.     Voor temperaturen van 40°C en meer komen er enkel geschikte reservoirs voor in het bekken van de Kempen (Fig. 8),  de Roerdalslenk in het uiterste noorden en noordoosten (regio’s Antwerpen en Limburg) en onder het steenkoolbekken  van Henegouwen. Het gaat hier dan om de zandstenen van het Trias (Buntsandstein), de zandstenen van Neeroeteren  (Westfaliaan) in het noordoosten van België boven Genk en de verkarste kalkstenen van de Kolenkalk (Onder‐Carboon,  Dinantiaan) in het bekken van de Kempen en in de regio rond Bergen. In deze laatste regio zijn er excellente condities  voor geothermie van de Kolenkalk waar zowel carbonaat als anhydriet gedeeltelijk werden opgelost en het water een  artesisch debiet heeft van 100 m³/u.     De ondergrond in de rest van het zuiden van België is grotendeels gekenmerkt door harde gesteenten. Dit verhindert  geothermische  toepassingen  die  gebruik  maken  van  watervoerende,  doorlatende  lagen  (zie  hogerop  ‘traditionele  systemen’).  Hier  kunnen  toepassingen  als  BTES3  ,  waarbij  warm  water  in  een  gesloten  lus  in  de  ondergrond  wordt  vastgehouden,  een  alternatief  vormen.  Dit  geldt  ook  voor  het  westen  en  zuiden  van  Vlaanderen  (Gent,  Brugge  en  Oostende) waar de eerder kleiige condities van de ondergrond minder gunstig zijn. 

5 

 

 

  Figuur 7: Voorkomen van potentiële reservoirs voor diepe geothermie in België (Laenen 2009 ).   

  Figuur 8: Vereenvoudigd geologisch NS profiel doorheen Vlaanderen (naar het geologische dwarsprofiel door  Vlaanderen te bekomen via Databank Ondergrond Vlaanderen via  http://www.dov.vlaanderen.be/geonetwork/srv/nl/main.home?uuid=241b3cdf‐7e0c‐496c‐b1d4‐e810619d48b5).    Informatie omtrent de opbouw van de geologische ondergrond wordt bekomen door o.a. seismische metingen, diepe  boringen en geofysische metingen in deze boorgaten. In tegenstelling tot bijvoorbeeld Nederland waar veel gegevens  verzameld  werden  in  het  kader  van  olie‐  en  gaswinning,  zijn  deze  gegevens  in  veel  mindere  mate  beschikbaar  voor  België  en  worden  we  met  meer  onzekerheden  geconfronteerd,  zeker  voor  dieptes  vanaf  1  à  2  km.  Daarnaast  zijn  er  gegevens  nodig  omtrent  de  petrofysische  (porositeit  en  permeabiliteit)  en  thermische  eigenschappen  van  een  gesteente  (thermische  geleidbaarheid).  Systematische  gegevens  hiervan  zijn  momenteel  nog  niet  beschikbaar  en  algemene aannames dienen gedaan te worden om een potentieelinschatting te maken voor een bepaalde locatie. 

6 

 

 

3.2. Geothermische gradiënt, warmteflux en thermisch vermogen  Zoals  hoger  aangegeven  neemt  de  temperatuur  in  de  ondergrond  toe  met  de  diepte  volgens  een  geothermische  gradiënt die afhankelijk is van de geologische geschiedenis en opbouw van de ondergrond. Een algemene gradiënt van  30°C per km kan gehanteerd worden voor België.   Berckmans en Vandenberghe (1998) berekenden ook een geothermische energie‐inhoud voor elk van de reservoirs, op  basis  van  het  reservoirvolume,  een  gemiddelde  porositeit  en  temperatuur.  Deze  getallen  geven  een  idee  van  het  theoretische potentieel, maar geven niet de warmtetoevoer of warmteflux aan. De lokale geothermische gradiënten en  de  warmteflux  kunnen  bepaald  worden  a.d.h.v.  temperatuursmetingen  in  boringen.  Dreesen  en  Laenen  (2010)5  berekenden  een  warmteflux  op  basis  van  een  gemiddelde  waarde  voor  de  thermische  geleidbaarheid  van  de  gesteenten en temperatuursgegevens uit diepe boringen.    

  Q=k ∙ ΔT 

met:   Q: de lokale warmteflux in W.m‐2   k: de thermische geleidbaarheid van het gesteente in W.m‐1.K‐1   ΔT: de temperatuurgradiënt in K.m‐1 

Een gemiddelde waarde van 0.055 W/m² werd bekomen met licht hogere waarden in de regio van de Noorderkempen  en de Roerdalslenk. Wanneer men dus echt een hernieuwbaar systeem wenst op te zetten, moet men er rekening mee  houden  dat  het  vermogen  tussen  50  à  100  kW/km²  dient  te  liggen.  Wanneer  meer  energie  onttrokken  wordt  zal  de  temperatuur van het water geleidelijk aan afnemen. Dit bepaalt dus in belangrijke mate de levensduur van een project.  De levensduur van een geothermisch doublet wordt doorgaans geraamd op minimaal 30 jaar en vaak zelfs langer. Het  water  in  het  reservoir  zal,  eenmaal  in  rust,  terug  opwarmen  door  de  continue  processen  dieper  in  de  aardkorst  (zie  hoger).   

De warmteproductie of het thermisch vermogen dat met een doublet gehaald kan worden, Wth, wordt gegeven door:   

  Wth=q ∙ ρ ∙cv ∙ ΔT 

met:   Wth : thermisch vermogen (Watt of J.s‐1)   q: debiet (m³.s‐1). We kijken hier vaak naar debieten van ≥ 100 m³/u voor een goede aquifer.   ρ : densiteit water (kg.m‐3)   cv : warmtecapaciteit water (J.kg‐1.°C‐1)   ΔT: T(productie) – T(injectie) in °C 

 

3.3. Coefficient of Performance (COP)  De duurzaamheid van de toepassing, uitgedrukt in COP of Coefficient of Performance, is afhankelijk van de verhouding  van de ingaande energie (pompkracht) en het geproduceerde geothermisch vermogen.    

COP= 

nuttig geleverde warmte  (MWth)  benodigde electriciteit (MWe) 

Hoe hoger de doorlatendheid van het gesteente en hoe hoger het debiet, des te minder pompkracht is vereist. Uit de  formule voor het thermisch vermogen blijkt ook duidelijk dat het gehaalde thermische vermogen en dus de COP niet  alleen afhankelijk is van de temperatuur van het opgepompte water, maar vooral van het verschil tussen de productie‐  en reïnjectietemperatuur van het water. Dit noemt men de ‘mate van uitkoeling’. Hoe groter dit verschil, des te groter  de opbrengst aan warmte en des te hoger de COP.    

Het Platform Geothermie – Werkgroep gebouwde omgeving (2011) geeft een jaargemiddelde COP richtwaarde van 25  tot  30  voor  een  geothermiedoublet  voor  de  directe  warmtevoorziening  van  woningen  (vloerverwarming,  aanvoertemperatuur van 70°C, retourtemperatuur van 30°C). Om het rendement van grotere geothermieprojecten te  bepalen moeten bijkomende factoren in rekening gebracht worden zoals:   Warmteverlies in het distributienet   Electriciteitsverbruik voor pompen (doubletpomp en transportpompen)   Aandrijven en verbruik gashulpketel of andere.  We spreken dan eerder van PER of Primary Energy Rate, i.p.v. COP.                                                                    5  Dreesen, R. & Laenen, B. (2010): Technology watch: geothermie en het potentieel in Vlaanderen. Eindrapport voor VLAKO, pp. 64.  

7 

 

 

4. INDIRECT GEBRUIK VAN AARDWARMTE D.M.V. WARMTEPOMPEN  4.1. Principe van de warmtepomp  Een  warmtepomp  kan  omgevingswarmte  op  relatief  lage  temperatuur  (12°C)  opwaarderen  voor  toepassingen  op  hogere  temperatuur  (40°C)  zoals  de  verwarming  van  woningen  of  sanitair  water.  De  hoeveelheid  energie  die  het  apparaat hiervoor nodig heeft is laag in vergelijking met de opbrengst. 60 tot 80% van de geleverde energie door de  warmtepomp is afkomstig uit de omgeving.     In  de  natuur  koelt  een  warm  object  af  door  warmte  af  te  geven  aan  zijn  omgeving.  Een  warmtepomp  doet  net  het  omgekeerde.  Een  warmtepomp  is  een  apparaat  dat  thermische  energie  (warmte)  onttrekt  aan  een  medium  (warmtebron)  op  een  relatief  lage  temperatuur  en  deze  thermische  energie  bij  een  hogere  temperatuur  afgeeft  aan  een ander medium (warmteafgiftesysteem). Een warmtepomp ‘pompt’ dus thermische energie van een lager naar een  hoger temperatuursniveau. Het warmtetransport gebeurt door een vloeistof (warmtedragend medium).    

4.1.1. De thermodynamische cyclus  Een geschikte vloeistof (warmtedragend medium) heeft een kookpunt bij lage druk dat onder de temperatuur van de  warmtebron  ligt,  waardoor  de  vloeistof  verdampt  en  aldus  warmte  onttrekt  aan  de  bron  (Fig.  9).  Door  met  een  compressor,  die  externe  energie  verbruikt,  de  ontstane  damp  onder  druk  te  zetten,  stijgt  het  kookpunt  en  de  temperatuur  en  zal  de  damp  condenseren  (terug  vloeistof  worden).  Hierbij  geeft  het  warmte  af  aan  het  warmteafgiftesysteem.  Om  terug  te  keren  naar  de  begintoestand  moet  een  drukverlaging  worden  gerealiseerd  met  behulp van een expansieventiel. Dan kan de cyclus herbeginnen.                                   Figuur  9:  De  thermodynamische  kringloop  (VEA, 2009)    

4.1.2. De winstfactor   De compressor, die de druk en dus ook de temperatuur in het warmtedragend medium verhoogt is het enige onderdeel  in de warmtepomp dat energie verbruikt. Het energieverbruik van de compressor bepaalt hiermee dus de winstfactor  van de warmtepomp. Een goede warmtepomp kan voor elke kWh elektriciteit die de compressor verbruikt 3 tot 6 kWh  nuttige warmte genereren, en heeft dus een COP6 van 3 to 6.                                                                       6

  COP  versus  SPF  voor  warmtepompen:  Wanneer  de  temperatuur  van  warmtebron  en/of  het  afgiftesysteem  gedurende  het  jaar  schommelt zal ook de COP van de warmtepomp variëren. Bovendien is de warmtepomp niet het enige apparaat dat energie verbruikt  in  het  systeem.  De  prestatie  van  een  warmtepompsysteem  of  de  SPF  (“Seasonal  Performance  Factor”)  brengt  zowel  het  energieverbruik van de warmtepomp als de randapparatuur in rekening over een gans seizoen. De SPF is steeds lager dan de COP. 

8 

 

 

Hoe groter de drukverhoging van de compressor, hoe hoger zijn energieverbruik en dus hoe lager de winstfactor. Hoe  hoger  de  brontemperatuur  en  hoe  lager  de  gewenste  afgiftetemperatuur,  des  te  groter  de  winstfactor.  Bij  een  vergelijking  van  de  winstfactor  van  verschillende  warmtepompen  moet  steeds  rekening  gehouden  worden  met  de  condensor‐ en verdampertemperatuur die gekoppeld is aan de opgegeven winstfactor.   

4.2. De ondergrond als warmtebron  Bij  de  toepassing  van  een  warmtepomp  dient  de  warmtebron,  die  gratis  warmte  levert,  gekozen  te  worden.  In  het  kader van indirect gebruik van geothermie worden hieronder enkel grond en grondwater als warmtebron behandeld. Er  wordt  een  onderscheid  gemaakt  tussen  gesloten  systemen  die  met  ondergrondse  leiding  functioneren  (verticale  en  horizontale  grondwarmtewisselaars)  en  open  systemen  die  effectief  het  grondwater  laten  circuleren  (zie  figuur  10).  Daarnaast  moet  er  nog  het  onderscheid  gemaakt  worden  tussen  enkel  energieonttrekking  en  de  combinatie  met  energieopslag (het gesloten systeem BTES3, het open systeem ATES2).    

  Figuur 10: Schema van de beschikbare ondiepe (‘LOW ENTHALPY’) geothermische technologieën. Bij ‘HYDROTHERMAL’  wordt  het  onderscheid  gemaakt  tussen  OPEN  en  gesloten  (‘CLOSED’)  systemen.  Voor  elk  van  deze  systemen  wordt  onttrekking  (‘EXTRACTION’)  onderscheiden  van  de  seizoensopslag  (ATES,  BTES  (met  subtype  ‘Energie  onttrekking  in  fundamenten’)) (bron: Website Terra Energy).   

4.3. Grond als warmteonttrekkingsbron in een gesloten systeem  De temperatuur in de eerste meters onder maaiveld zijn nog onderhevig aan seizoensschommelingen. Vanaf een diepte  van 5 m onder maaiveld is de bodemtemperatuur echter nagenoeg constant en bedraagt in ons gematigd klimaat 10°  tot 12 °C waarna ze verder toeneemt met diepte volgens de geothermische gradiënt.    Een  grondwarmtewisselaar  (Fig.  11)  bestaat  uit  een  buizenstelsel  waardoor  een  mengsel  van  water  en  een  antivriesmiddel, meestal glycol, stroomt. Deze vloeistof wordt over de verdamper van de warmtepomp geleid. Het juist  dimensioneren  van  de  grondwarmtewisselaar  is  van  groot  belang  (gegevens  warmtepomp,  aantal  draaiuren,  soort  toepassing,  geologie).  Een  te  kleine  warmtewisselaar  gaat  te  lage  temperaturen  leven,  met  rendementsverlies  tot  gevolg. Onnodig grote warmtepompvermogens kunnen de energie‐efficiëntie en de terugverdientermijn van het totale  systeem sterk nadelig beïnvloeden. 

9 

 

 

Een verticale grondwarmtewisselaar bestaat uit aardsondes die door middel van een boormachine verticaal in de grond  worden gebracht tot op een diepte tussen 25 en 150 m. De afstand tussen de verschillende boringen ligt tussen de 5 en  10 m. Dit systeem neemt dus, in vergelijking met horizontale grondwarmtewisselaar, weinig grondoppervlak in beslag.  De verschillende sondeboringen worden met elkaar verbonden en gekoppeld aan de primaire warmtewisselaar van de  warmtepomp. Een klassieke circulatiepomp zorgt voor het rondpompen van het energietransportmedium.  In een goed gedimensioneerde installatie daalt de gemiddelde grondtemperatuur van 10° tot 12°C in de onmiddellijke  nabijheid van de aardsonde naar het einde van het stookseizoen tot net boven het vriespunt, en is bij het begin van het  volgend  stookseizoen  terug  op  het  oorspronkelijke  niveau.  De  temperatuursevolutie  kan  bij  de  ontwerpfase  van  het  project accuraat worden gemodelleerd.    

 A 

 

 B 

 C 

 

Figuur  11:  Concept  van  geothermische  warmteonttrekking  met  gesloten  systemen  (verticale  (A)  en  horizontale  (B)  grondwarmtewisselaars) en een open systeem (C) (bron: Terra Energy)    Horizontale  warmtewisselaars  bestaan  uit  een  netwerk  van  buizen  op  een  diepte  van  meer  dan  1  m  (onder  de  vorstgrens).  Indien  mogelijk  plaatst  men  het  netwerk  onder  het  grondwaterpeil.  De  dimensionering  gebeurt  voornamelijk op basis op de warmtegeleidingcoëfficiënt van de bodem, die voornamelijk wordt bepaald door het klei‐  en vochtgehalte. Voor een gemiddelde woning volstaan over het algemeen 200 à 250 geboorde meters. Afhankelijk van  de grondsamenstelling en het compressorvermogen van de warmtepomp zal de benodigde grondoppervlakte voor een  gemiddelde woning tussen 200 en 500 m2 bedragen.   

4.4. Grondwater als warmteonttrekkingsbron in een open systeem   Door  onttrekking  van  het  grondwater  zelf,  met  een  temperatuur  van  10°  tot  12°C,  voor  huishoudelijk  gebruik  zal  de  temperatuur in de aquifer niet dalen. De COP van de warmtepomp zal dan ook hoog zijn en weinig variëren. Om deze  techniek succesvol toe te passen moet men echter beschikken over een voldoende doorlatende watervoerende laag.   Men zuigt het water op in een productieput en stuurt het langs de warmtepomp. Vervolgens wordt het water via een  injectieput terug naar dezelfde geologische laag gebracht. Voor warmtepompen ligt de diepte van de boringen tussen  20 m en 100 m, afhankelijk van de geologie.    

4.5. Ondergrond als energieopslag medium  Dit  systeem  kent  vooral  zijn  toepassing  in  grotere  gebouwen,  zoals  appartementblokken,  bedrijven  en  openbare  gebouwen waar de warmte‐ en koudevraag voldoende hoog is.    In tegenstelling tot bijvoorbeeld een lucht‐lucht warmtepomp, kan een grondgekoppelde warmtepomp de warmte die  geladen is gedurende de zomermaanden ondergronds opslaan en deze hergebruiken in de winter. Dit is het principe  van thermische seizoensopslag. Door de toenemende vraag naar ‘comfort’ in gebouwen wordt naast verwarming ook  koeling  in  de  zomer  een  belangrijk  aspect.  En  aan  deze  vraag  kan  een  thermische  seizoensopslag  dus  ook  beantwoorden.   

10 

 

 

4.5.1. Gesloten systeem: BTES  De  toegepaste  technologie,  BTES,  is  identiek  aan  de  verticale  grondwarmtewisselaar  in  gesloten  systemen  zoals  hierboven beschreven. Maar naast het onttrekken van warmte wordt in dit systeem ook warmte die in de zomer aan  een gebouw wordt onttrokken of via, bijvoorbeeld zonnecollectoren wordt verzameld, ondergronds opgeslagen om het  nadien te kunnen gebruiken gedurende het stookseizoen.   Deze technologie wordt toegepast voor grote gebouwen zoals kantoren, serrecomplexen, scholen, zwembaden etc. Het  bestaat  over  het  algemeen  uit  een  veld  van  boringen,  soms  wel  meer  dan  100,  die  onderling  worden  verbonden  en  worden gekoppeld aan de primaire warmtewisselaar van de warmtepomp. BTES is de geothermische technologie met  de minste geologische beperkingen en is dus quasi overal toepasbaar (met uitzondering van waterwinningsgebieden).  In België is het toepasbaar en haalbaar voor 99% van het grondgebied. De terugverdientijd is 6 to 12 jaar en dit zonder  rekening te houden met eventuele subsidieregelingen.    Volledigheidshalve  vermelden  we  nog  de  toepassing  van  een  gesloten  geothermische  systeem  dat  ingebouwd  kan  worden in de funderingen van gebouwen (‘Energy Extracting Foundations’, Fig. 12). Het is in principe overal toepasbaar  (met  uitzondering  van  waterwinningsgebieden),  maar  komt  komt  slechts  in  aanmerking  bij  een  lage  energievraag,  omdat de funderingspalen van de gebouwen eerder ondiep worden geplaatst.   

 

A 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

B 

Figuur 12: Concept van ondiepe geothermische seizoensopslag: (A) open systeem (ATES) en (B) gesloten systeem (BTES).     

4.5.2. Open systeem: ATES  De  toegepaste  technologie,  ATES,  is  identiek  aan  de  verticale  grondwarmtewisselaar  in  het  open  systemen  zoals  hierboven beschreven. Maar naast het onttrekken van warmte wordt in dit systeem ook warmte die in de zomer aan  een  gebouw  wordt  onttrokken,  ondergronds  opgeslagen  om  het  nadien  te  gebruiken  tijdens  het  stookseizoen.  Het  systeem bestaat uit één of meer onttrekkingsputten en injectieputten.   ATES  is  de  geothermische  technologie  met  de  hoogste  energie‐efficiëntie.  Men  heeft  echter  wel  een  permeabele  grondwaterlaag  (aquifer)  nodig  op  gewenste  diepte  met  water  van  goede  kwaliteit.  Deze  technologie  is  toepasbaar  voor ongeveer 20% van Belgisch grondgebied. De terugverdientijd is 4 tot 9 jaar en dit zonder rekening te houden met  eventuele subsidieregelingen.       

11 

 

 

4.6. Voor‐ en nadelen van warmtepompsystemen  Voordelen  Hoog comfortniveau van lage temperatuur  verwarming (LTV*) afgifte systemen  Energiebesparing / winst voor het milieu 

Nadelen  Meestal hogere investeringen (die zich doorgaans  binnen 4‐15 jaar terugbetalen)  Beperking tot LTV‐afgiftesystemen, zoals vloer en  wandverwarming  Benodigde kennis en vakmanschap voor een  goede toepassing is nog niet breed aanwezig   

 

Voldoen aan energieprestatieregelgeving  Mogelijkheid van natuurlijke koeling tijdens warme  zomers  * (aanvoer temperatuur <50°C) 

 

4.7. Enkele voorbeelden uit binnen‐ en buitenland  In  het  GEO.POWER  project  werden  goede  praktijken  in  verband  met  geothermische  warmtevoorziening  tussen  de  partners uitgewisseld. Vanuit een technische analyse en een afweging van de kosten en baten werd nagegaan in welke  mate  de  praktijkvoorbeelden  reproduceerbaar  zijn  in  onze  eigen  regio  en  hoe  de  weg  hiervoor  best  geëffend  kan  worden. Hieronder wordt een praktijkvoorbeeld uit België toegelicht dat door verschillende GEO.POWER‐parters werd  geselecteerd en een praktijkvoorbeeld uit Hongarije dat door VITO werd geëvalueerd op zijn toepasbaarheid in België.    

4.7.1. Glastuinbouwsector  De steeds stijgende kosten van conventionele energie  hebben geleid tot een stijgende interesse in duurzame  oplossingen  voor  de  land‐  en  tuinbouw.  De  lagere  bedrijfs‐  en  onderhoudskosten  in  combinatie  met  de  afgenomen  emissies  maken  van  geothermische  verwarming  en  koeling  de  voor  de  hand  liggende  oplossing.  Een  mooi  voorbeeld  hiervan  is  een  innovatief  project  bij  een  aardbeienkwekerij  te  Hoogstraten  (provincie  Antwerpen).  Een  grondgekoppelde  warmtepomp  met  een  ATES‐systeem  levert  voor  het  serrecomplex  van  13500  m2  energie‐efficiënte  verwarming  in  de  winter  en  natuurlijke  koeling  in  de  zomer.  De  koeling  gedurende  de  zomer  zorgt  er  voor  dat  er  minder  ventilatie  nodig  is  in  de  serres,  een  zogenaamd  ‘gesloten  serre’.  Het  systeem  leidt  tot  betere  omstandigheden voor de groei van de aardbeien door  een  verlaging  van  ziektes  en  het  behouden  van  hogere  CO2‐concentraties  in  de  serres,  wat  de  groei  van  de  planten  bevordert. Dit alles zorgt voor 20% hogere opbrengst.  ‐ De grondgekoppelde warmtepomp van 825 kW zorgt voor 90% van de verwarming van de serres;  ‐ Een op olie gestookte verbrandingsketel van 640 kW wordt gebruikt om het piekverbruik op te vangen;  ‐ Het ATES‐systeem bestaat uit twee 140 m diepe boringen met een tussenafstand van 140m.  ‐ De  terugverdientijd,  berekend  op  basis  van  energiebesparing  (minder  verbruik  van  gas  en  olie),  bedraagt  ongeveer 12 jaar. Wanneer de productietoename wordt meegerekend daalt de terugverdientijd tot 7 jaar.  ‐ Deze installatie vermindert het primaire energieverbruik met 65%, wat resulteert in een CO2‐emmissiereductie  van 34%.    Dit  demonstratieproject  voor  de  glastuinbouw  in  noordoost  België  wordt  gesteund  door  VEA,  het  Vlaams  Energie  Agentschap en de veiling van Hoogstraten. Elke jaar neemt het aantal serrekwekers in deze streek af, voornamelijk door  de  toenemende  energiekosten.  Dit  demonstratieproject  toont  dat  energiebesparing  kan  worden  gecombineerd  met  productie‐efficiëntie en is dan ook van groot belang voor de toekomst van deze economische activiteit van deze regio.  

12 

 

 

4.7.2. Renovatieproject van een appartementsgebouw: Hun street (Hongarije)  Het  voorbeeldproject  betreft  een  flatgebouw  uit  de  jaren  ’70  van  10  verdiepingen  met  256  appartementen,  dat  onderdak  biedt  aan  ongeveer  1000  personen.  Voor  de  renovatie  was  het  gebouw  aangesloten  op  een  stadsverwarmingsysteem.  In  een  eerste  fase  van  de  restauratie  werd  het  gebouw  grondig geïsoleerd, met dak‐ en muurisolatie, energie‐ efficiënte ramen en door de bewoners zelf afstelbare  verwarmingsradiatoren. Na deze investering werd een  grondgekoppeld ATES‐systeem geplaatst. Het systeem  bestaat uit 4 productieputten en 6 injectieputten en 3  grondgekoppelde  warmtepompen,  434  kW  nominale  capaciteit  voor  verwarming  en  245  kW  voor  sanitair  water.  Er  is  geen  andere  warmtebron  nodig.  De  woonkosten  daalden  met  33%  en  er  werd  336  t  CO2  per jaar minder uitgestoten.  Vergelijkbare  flatgebouwen  uit  de  jaren  ’70  worden  ook  vele  Belgische  steden  aangetroffen.  Het  praktijkvoorbeeld  van  Hun  street  is  dus  zeer  relevant  voor  de  Belgische  situatie. Zeer belangrijk is de grondige isolatie (daken, muren en ramen) van het gebouw voor een mogelijke installatie  van een goed gedimensioneerd ATES‐systeem gecombineerd met grondgekoppelde warmtepompen.      Literatuurlijst / Geraadpleegde werken  ‐ Terra Energy, presentatie GEO.POWER final conference en website: http://www.terra‐energy.be/  ‐ VEA, 2009. Warmtepompen voor woningverwarming. D/2009/3241/023,35p. 

13 

 

 

5. DIEPE GEOTHERMIE VOOR DIRECTE VERWARMING  In wat volgt worden enkele concepten en concrete voorbeelden van directe aanwending van aardwarmte toegelicht.  De  onderste  grens  voor  de  directe  aanwending  van  geothermie  voor  de  verwarming  van  ruimtes  wordt  doorgaans  gelegd  op  40°C.  In  onze  regio  dient  hiervoor  dieper  dan  1  km  geboord  te  worden.  Een  eerste  voorbeeld  behandelt  geothermie  voor  stadsverwarming  via  een  cascadesysteem.  Een  tweede  voorbeeld  verwijst  naar  één  van  de  praktijkvoorbeelden uit het Interreg IVC project GEO.POWER, met name het gebruik van hooggradige geothermie voor  de verwarming van historische gebouwen in de stad Ferrara in Italië. Ten derde wordt een voorbeeld aangehaald van  diepe geothermie in de glastuinbouw in Nederland. Ten slotte wordt kort ingegaan op een veralgemeend stappenplan  dat een idee geeft over de belangrijke, initiële stappen in het traject die dienen doorlopen te worden voor realisatie.   

5.1. Geothermie voor stadsverwarming volgens een cascadesysteem  Verschillende  gebouwen  en  installaties  in  een  stad  kunnen  een  sterk  verschillende  warmtevraag  hebben.  Idealiter  kunnen  geothermieprojecten  via  een  cascadesysteem  ingericht  worden  waarbij  de  eerste  schakel  de  hoogste  temperatuur  krijgt  aangeleverd.  Toepassingen  met  een  lagere  warmtevraag  worden  dan  in  serie  achter  elkaar  geschakeld  vooraleer  het  water  via  de  injectieput  opnieuw  in  het  ondergronds  reservoir  geïnjecteerd  wordt.  Op  die  manier wordt de bovengehaalde warmte optimaal ingezet.     De radiatoren in bestaande woningbouw werken vaak met temperaturen van 70° tot 90 °C. Zij zijn dus vaak de eerste  schakel. De trend in nieuwbouw is dat de warmtevraag steeds kleiner wordt. Dit kan gaan van 60 – 80°C tot 40°C en  lager  wanneer  de  ruimtes  voorzien  zijn  van  vloerverwarming  of  klimaatplafonds  (30°C).  Naast  toepassingen  voor  de  verwarming  van  ruimtes  kunnen  ook  andere  toepassingen  hieraan  gekoppeld  worden,  zoals  de  verwarming  van  zwembadwater, drogen van biomassa . De verschillende toepassingen zijn met elkaar verbonden via een warmtenet en  zijn    beste  niet  te  ver  van  elkaar  en  van  de  productieput  gelegen  zodat  het  transport  van  het  warme  water  geminimaliseerd wordt.    In  St.  Ghislain,  in  de  regio  van  Bergen  wordt  dit  concept  reeds  meer  dan  20  jaar  toegepast  (bron:  http://  energie.wallonie.be;  www.idea.be;  Fig.  13).  Het  water  dat  hier  opgepompt  wordt,  is  afkomstig  van  het  Dinantiaan  reservoir op ongeveer 2.500 m diepte. Omwille van de lokale geologie is het water artesisch. Dat wil zeggen dat, door  de druk in het reservoir, het water in de boring natuurlijk tot aan de oppervlakte komt en dit met een debiet van 100  m³/u. De temperatuur die men ontvangt aan de oppervlakte is 72° ‐ 73°C. Het water uit deze boring wordt afgeleid naar  een  verwarmingscentrale  waar  3  warmtewisselaars  geïnstalleerd  staan  met  een  totale  capaciteit  van  5.2  MW.  Van  hieruit wordt voorzien in de verwarming van 3 schoolgebouwen, een sporthal met zwembad, het hospitaal van Grand‐ Hornu  en  10  (sociale)  woonblokken  in  de  buurt.  Sinds  2009  is  ook  het  station  van  St.‐Ghislain  aangesloten  op  dit  warmtenet. De leidingen hebben een totale lengte van 6 km en de circulatie van het water gebeurt door 2 pompen met  een  debiet  van  130  m³/u.  De  geothermische  bron  voorziet  hier  de  belangrijkste  basislast.  Wanneer  de  temperatuur  beneden  0°C  daalt,  wordt  er  bijverwarmd  door  middel  van  2  gasketels  (5  MW  elk,  10%  van  jaarlijkse  last).  De  temperatuur  na  afkoeling  in  de  verwarmingscentrale  bedraagt  ongeveer  40°C  en  werd  daarna,  tot  voor  kort,  aangewend voor de verwarming van serres (4.000 m²). Als laatste wordt het water dat nog een temperatuur van 34°C  heeft,  gebruikt  voor  de  droging  en  fermentatie  tot  methaangas  van  slibs  uit  de  nabijgelegen  transportcentrale.  Het  water  wordt  hiervoor  nog  over  1.500  m  getransporteerd.  Na  deze  cascadeschakeling  heeft  het  water  nog  een  temperatuur van 30°C. Het niet gebruikte potentieel wordt nog geschat op 1 MWth. 

14 

 

 

 

 

  Figuur  13:  Algemeen  cascadesysteem  van  de  geothermische  exploitatie  van  Henegouwen  –  Saint‐Ghislain.  (uit  presentatie L. Licour, 2011) en van links naar rechts: foto’s van de bron, warmtewisselaars en gasketels.     

5.2. Stadsverwarming van historische gebouwen in historisch centrum van ferrara (Italië)  Ferrara  is  een  moderne  stad  van  135.000  inwoners  in  het  noorden  van  Italië  met  verscheidene  historische  gebouwen  die  teruggaan tot de Middeleeuwen. Deze situatie  is erg vergelijkbaar met de historische kernen  van  verschillende  Belgische  steden.  Tegen  2020  moeten  ook  deze  gebouwen  hun  energievoorziening  aanzienlijk  verduurzamen.  Renovatie  is  echter  niet  altijd  een  optie  (gedeeltelijke  of  volledige  bescherming)  waardoor andere oplossingen moeten gezocht  worden. Geothermie wordt dan ook steeds meer aanzien als een groene, lokale en duurzame oplossing als verwarming  van deze gebouwen.    

15 

 

 

In 1960, tijdens exploratie naar nieuwe olievelden, werd een ondergronds reservoir aangetroffen van warm water op  2.000 m diepte. Na de energiecrisis van de jaren ’70, nam de stad Ferrara het initiatief om een project op te zetten voor  stadsverwarming, grotendeels gebaseerd op deze geothermische bron. Water met een temperatuur van 100° ‐ 105°C  wordt  opgepompt  uit  2  productieputten  vanop  een  diepte  van  1.000  m  en  met  een  totaal  debiet  van  400  m³/u.  De  warmte  wordt  afgegeven  via  warmtewisselaars  aan  een  secundair  circuit  waarin  het  warme  water  over  11  km  getransporteerd wordt naar het centrum van de stad. Het opgepompte water wordt ter plekke opnieuw geïnjecteerd  om  de  geotechnische  stabiliteit  te  verzekeren.  Het  zoutgehalte  van  dit  water  bedraagt  60  g/L.  Sinds  1990  maakt  dit  geothermisch netwerk deel uit van een “Geïntegreerd Energie Stadsverwarmingsnetwerk” (Fig. 14). De geothermische  energie  is  de  primaire  verwarmingsbron  en  produceert  ongeveer  75.000  MWh/jaar.  Het  voorziet  hiermee  in  een  constante en betrouwbare basislast. Een WTE (waste‐to‐energy) plant vormt een secundaire bron sinds 1993 (19.590  MWth, 87.000 MWe in 2008) en een derde energiebron bestaat uit 7 natuurlijke methaangas‐boilers die de piekvragen  helpen beantwoorden (Fig. 15). Vier opslagtanks met een capaciteit van 1.000 m³ elk kunnen de warmte opslaan op  momenten dat het aanbod de vraag overstijgt.    Het netwerk is ongeveer 130 km lang en voorziet warmte voor ongeveer 5.245.000 m³, verdeeld over 530 gebruikers,  waaronder woningen, gebouwen in tertiaire sector en industriële toepassingen.    Dit systeem en de aanpak in de stad Ferrara vormen een goed voorbeeld van een stadsverwarmingssysteem waarbij  geothermie  gecombineerd  en  geïntegreerd  wordt  met  andere  duurzame  energiebronnen.  Bovendien  wordt  er  in  Ferrara momenteel gekeken om een tweede geothermale bron aan te sluiten en het systeem uit te breiden met een  zonne‐energie‐installatie  en  een  ORC  systeem  (Organic  Ranking  Cycle)  voor  elektriciteitsopwekking.  Hiermee  wordt  gemikt  op  de  productie  van  289  GWhth  (waarvan  163  GWth  uit  geothermie)  waardoor  91%  van  de  totale  warmtevoorziening voor het district uit duurzame bronnen zou komen.   

Figuur 14: Ferrara  stadsverwarming  ontwikkelingsplan:  bestaande project (links)  en beoogde uitbreiding  (rechts) (Bron:  International District  Energy Climate Award.  Document uitgebracht  door HERA)     

Figuur 15: Energiemix van het  geïntegreerde energiesysteem van Ferrara  (Bron: International District Energy Climate  Award. Document uitgebracht door HERA)     

16 

 

 

5.3. Verwarming in de glastuinbouw  Voorbeeld van Vleestomatenbedrijf A+G van den Bosch in Bleiswijk (Nederland).    A+G van den Bosch is een vleestomatenbedrijf in Bleiswijk. In 2006 – 2007 werd er gestart met de eerste boring naar  aardwarmte om de serres te verwarmen, op dat moment een primeur in Nederland (www.vleestomaat.nl; Fig. 16). Het  reservoir  bevindt  zich  op  een  diepte  van  1.700  m  en  het  water  heeft  een  temperatuur  van  60  °C.  De  injectietemperatuur varieert van 24° tot 34°C en het debiet tussen 85 en 150 m³/h. Het vermogen bedraagt 5 MWth.  De  efficiëntie,  in  termen  van  COP,  bedraagt  gemiddeld  18.  De  pompdruk  varieert  tussen  12  en  26  bar  en  het  electriciteitsverbruik tussen 220 en 280 KWh. Met deze eerste put wordt 7,2 ha aan serres verwarmd. Er is ook nog een  tweede  serre  van  7,6  ha  aan  de  bron  gekoppeld  die  de  restwarmte,  na  serre  1,  ontvangt.  Indien  nodig  kan  aardgas  bijgestookt worden. Het aardwarmtesysteem vult in eerste instantie een warm waterbuffer van 1.500 m³ waaruit de  nodige  warmte  gehaald  wordt  voor  de  serres.  De  energiebesparing  komt  neer  op  ongeveer  3  miljoen  m³  aardgas  equivalent per jaar wanneer enkel serre 1 verwarmt wordt (7,2 ha) en 4,5 miljoen m³/jaar voor serres 1 +2 (14,9 ha).  Hun CO2 voetafdruk werd met 74% verlaagd t.o.v. het gebruik van een gewone ketel.    Voor bijkomende technische ingrepen die mogelijk zijn om de efficiëntie van het systeem verder te verhogen, verwijzen  we naar het Stappenplan Winning Aardwarmte voor Glastuinbouw (2010) in Nederland.   

  Figuur 16: Foto’s van www.vleestomaat.nl – geothermieproject A+G Van den Bosch.     

5.4. Nota omtrent indirect gebruik van aardwarmte voor elektriciteitsproductie  Het  indirect  gebruik  van  geothermie  omvat  het  omzetten  van  aardwarmte  naar  elektriciteit.  Dit  kan  via  stoomaangedreven turbines indien de temperatuur en het debiet van het geproduceerde water hoog genoeg zijn (T >  190°C).  Stroomopwekking  is  echter  ook  mogelijk  bij  lagere  temperaturen  (100  tot  190°C)  door  te  werken  met  een  organisch  fluïdum  in  een  secundair  circuit  dat  bij  lagere  temperaturen  al  voldoende  dampspanning  genereert  (ORC).  Meestal vindt dit plaats door het gebruik van warmte aanwezig op grotere dieptes (3 – 5 km). Dit hoeft echter niet altijd  zo  te  zijn.  Dergelijke  geothermische  toepassingen  zijn  gekend  op  verscheidene  plaatsen  in  Europa  (zie  EGEC  Deep  Geothermal  Market  report  20117).  Vooral  voor  gecombineerde  toepassingen  waar  aan  elektriciteitswinning  wordt  gedaan uit geothermie, in combinatie met warmtelevering, bestaan er mogelijkheden in België.         

                                                                  7

 http://egec.info/egec‐deep‐geothermal‐market‐report‐2011/ 

17 

 

 

5.5. Belangrijke stappen in de start van een diep geothermisch project en financiën  Aanloop‐ en exploratiefase   

      Ontwikkelingsfase   

 

18 

 

 

  Figuur 17: Grafieken voor cumulatieve kosten en kans op succes tijdens de aanloop‐ en exploratiefase en ontwikkelfase  voor een project diepe geothermie.    De  bovenstaande  figuur  (Fig.  17)  geeft  bij  wijze  van  voorbeeld  de  doorlooptijd  en  de  evolutie  van  de  ontwikkelingskosten voor een geothermisch systeem voor de verwarming van een serre met twee boringen tot op een  diepte  van  een  kleine  2  km.  De  aanloopkosten  worden  voor  een  groot  stuk  bepaald  door  de  mate  waarin  de  lokale  ondergrond al gekend is. In het voorbeeld zijn we er van uit gegaan dat de beschikbare kennis onvoldoende is en dat  extra  verkenning  aan  de  hand  van  seismiek  vereist  is.  Op  plaatsen  waar  de  ondergrond  wel  reeds  uitvoerig  verkend  werd, kan deze stap overgeslagen worden. Hierdoor kan het project snel met een half jaar ingekort worden en dalen de  ontwikkelingskosten met zowat 500.000 euro.    De grootste kosten zijn verbonden met de boringen. Ze omvatten kosten die moeten gemaakt worden om de boringen  te ontwerpen, het terrein voor te bereiden, de vergunningen aan te vragen, de boorapparatuur te mobiliseren en te  inspecteren en natuurlijk de kosten voor de boringen zelf. Al deze kosten zijn sterk afhankelijk van de complexiteit van  de boringen. Over het algemeen stijgen de kosten met diepte, zij het niet lineair (Fig. 18). Enkele eerste richtgetallen:  voor een boring met een diepte van ongeveer 1 km kan 1 miljoen euro volstaan, vanaf 2 km gaat dit bedrag gemakkelijk  boven  de  3  miljoen  euro  en  wanneer  er  naar  3  km  en  dieper  geboord  wordt,  gaat  dit  boven  5  miljoen  euro.  Bijkomende, initiële kosten voor de boring zijn het boormanagement (personeel, eventueel opstellen putontwerp) en  de benodigde vergunningen (zie verder). Tenslotte is er de afvoer van de grond en de boorspoeling.    De  kosten  van  de  bovengrondse  installatie  hangen  zeer  sterk af van wat er reeds aanwezig is. Is er al dan niet een  bestaand  warmtenet  aangepast  aan  de  geleverde  temperaturen?  Wat  zijn  de  nodigde  aanpassingen  aan  de  leidingen  van  en  naar  de  putten  en  eventuele  optimalisaties  aan  het  systeem  (bv.  grondverwarming,  luchtbehandelingskasten  in  serres,  …).  Indien  een  volledig  nieuw  net  aangelegd  dient  te  worden  dan  zullen  deze  investeringen  sterk  toenemen.  Technische  ingrepen  kunnen  de  delta  T,  het  verschil  tussen  productie‐  en  injectietemperaturen, doen toenemen en het vermogen en  COP hierdoor positief beïnvloeden.    

19 

 

 

Figuur 17 toont ook de evolutie van de kans dat het project succesvol kan worden afgerond. Onder ‘succes’ verstaan we  dat het systeem voldoende warmte kan leveren om rendabel te zijn. Het succes wordt dan ook grotendeels bepaald  door  de  hoeveelheid  water  die  kan  worden  opgepompt  en  door  de  temperatuur  van  dit  water.  Bij  aanvang  van  een  project kunnen beide parameters doorgaans alleen maar ingeschat worden op basis van modellen en extrapolatie. Men  is op dat moment dan ook niet 100% zeker of het verwachte  vermogen  ook  zal  gehaald  worden.  Pas  nadat  de  eerste  boring  is  afgerond;  weet  men  of  de  eerder  gemaakte  aannames kloppen of niet. Op dat moment stijgt de kans op  succes  aanzienlijk,  maar  100%  zeker  is  men  pas  nadat  het  systeem een tijd heeft proefgedraaid.    Dit  geologisch  risico  is  typisch  voor  diepe  geothermie  en  is  één  van  de  belangrijkste  hindernissen  voor  het  financieren  van  een  project.  Een  gecoördineerde  verkenning  van  de  diepe ondergrond, gerichte subsidies en een verzekering van  het geologisch risico kunnen helpen om deze belemmering te  beperken of weg te nemen.    De  initële  investeringen  voor  een  geothermisch  doublet  zijn  hoog  en  vooral  gelinkt  aan  de  kosten  van  het  doublet.  De  operationele  kosten  zijn  echter  beduidend  lager  dan  voor  bijvoorbeeld  gasgestookte  warmtelevering  (zie  Handboek  Geothermie in de Gebouwde Omgeving, 2011).      Figuur  18:  Kosten  voor  een  boring  in  functie  van  de  diepte  (Bron:  Handboek  Geothermie  in  de  Gebouwde  Omgeving,  2011)     

5.6. Opmerking installatie onder‐ en bovengronds en levensduur  Wanneer uit een put warm water geproduceerd wordt en het afgekoelde water nabij geïnjecteerd wordt, onstaat er in  de  ondergrond  een  koudefront  dat  richting  productieput  kan  opschuiven  indien  men  meer  warmte  ontrekt  dan  natuurlijk aangevoerd wordt (Figuur 19). In dergelijk geval geldt hoe groter de ondergrondse afstand tussen de putten,  des te langer de levensduur van een project.      

    Figuur  19:  Modellering  van  de  opschuiving  van  het  koudefront  tijdens  injectie  over  30  jaar  –  hypothetische  gevallenstudie (prod1 = productieput; inj1 = injectieput) 

20 

 

 

Vaak  wordt  er  gewerkt  met  een  ondergrondse  afstand  tussen  producer  en  injector  van  ongeveer  1,5  km.  Er  wordt  doorgaans aangenomen dat buiten een rechthoek die de 2 cirkels met diameter van 1,5 km rond de 2 boringen omvat,  de druk‐ en temperatuurverschillen na 30 jaar niet beduidend zijn. Dat zou dus betekenen dat hiernaast een tweede  geothermieproject  kan  opgezet  worden  in  dezelfde  aquifer  zonder  interferentie.  Dit  is  in  praktijk  echter  zelden  het  geval  omdat  de  meeste  van  onze  reservoirs  erg  heterogeen  zijn  (variatie  in  samenstelling,  porositeit  en  doorlatendheid).  Het  is  maar  met  voorschrijdend  inzicht  bij  nieuwe  boringen  dat  we  onze  voorspellingen  omtrent  invloedsradii  beter  gaan  kunnen  onderbouwen  en  voorspellen.  Numerische  modelleringen  zijn  het  meest  aangewezen  om  de  evolutie  van  de  invloedsradii  en  afkoeling  doorheen  de  tijd  te  voorspellen voor verschillende pompscenario’s (Fig. 19).    De  installatie  bovengronds  tijdens  de  booractiviteiten  kan  oplopen  tot  meer  dan  100  m²,  maar  kleinere  projecten  zijn  mogelijk  voornamelijk  wanneer  ook  de  aan  te  boren  diepte  afneemt  (30  m²).  Eenmaal  de  geothermische  putten  geplaatst  zijn, is het enige ruimtebeslag nog de warmtewisselaar, pompen  en  eventuele  back‐up  installatie.  Dit  kan  volledig  ondergronds  (maar  toegankelijk)  of  in  een  gebouw  van  beperkte  afmetingen  ondergebracht worden. In sommige gevallen kiest men er echter  voor deze expliciet te tonen aan het publiek.           

21 

 

 

6. MARKT EN CONDITIES VOOR TOEPASSING VAN GEOTHERMIE  België  kent  de  hoogste  bevolkingsdichtheid  van  Europa  waarbij  Vlaanderen ook nog eens koploper is binnen België (Hilderson et al.,  2010  8). Ongeveer 4.3 miljoen wooneenheden werden geregistreerd  in  2008  en  dit  aantal  stijgt  met  ongeveer  9%  per  jaar  (9,6%  in  Vlaanderen).  Hiervan  behoren  80%  tot  eensgezinswoningen  en  de  helft  daarvan  komt  voor  als  alleenstaande  woningen,  voornamelijk  in  de  superbane  regio’s  en  rondom  de  stad.  Dit  heeft  voor  gevolg  dat  de  voetafdruk  van  de  bebouwde  omgeving  nog  steeds  sterk  groeit.  Op  dit  moment  komt  ongeveer  42%  van  de  totale  warmtevraag  toe  aan  de  gebouwde  omgeving  waarvan  60%  voor  huishoudens en 40% voor utiliteit. In dichtbebouwde gebieden is het  energieverbruik  dan  ook  grotendeels  toe  te  schrijven  aan  de  verwarming gerelateerd aan de bebouwing. In 2005 kwam dit neer  op 347.990 TJ aan energie in de residentiële sector.    Naast verschillen in densiteit van bebouwing is er ook een duidelijk contrast in de ouderdom en stijl van het woningpark  tussen het zuiden en noorden van het land enerzijds en tussen steden en superbane regio’s anderzijds. In het zuiden  domineren  oude,  alleenstaande  woningen,  ouder  dan  1945  of  zelfs  1919  die  gekenmerkt  worden  door  een  laag  energielabel en dus relatief hoge warmtevraag. Het woningpark in het noorden, Vlaanderen, is doorgaans iets jonger en  diverser (60% van het woningpark ouder dan 1970, ECODATA, 2008 9). Hier zijn voornamelijk de woningen in stedelijke  context het minst energie‐efficiënt. Met name in zo goed als niet‐geïsoleerde woningen ligt de warmtevraag ruim 40%  hoger dan voor nieuwbouw. Er kan dus gesteld worden dat een belangrijke verduurzamingsslag kan gemaakt worden in  de residentiële sector of bebouwde omgeving, meer specifiek, in steden en in het zuiden van het land.   

 

 

Figuur 20: Energievraag in de huizenmarkt in België.                                                                        8   Hilderson, W., Mlecnik, E., Cré, J., 2010. Potential of Low Energy Housing Retrofit, Final Report Low Energy Housing Retrofit (LEHR),  Belgian Science Policy (Programme to stimulate knowledge transfer in areas of strategic importance – TAP2), Brussels, 52 p.  9  ECODATA, FOD Economie, KMO, Middenstand & Energie, 2008, Gebouwen volgens het kadaster,  http://ecodata.mineco.fgov.be/mdn/Kadaster.jsp 

22 

 

 

Welke  condities  moeten  nu  in  rekening  gebracht  worden  voor  de  evaluatie  van  een  rendabele  toepassing  van  geothermie voor de verwarming van gebouwen of installaties?      Publieke  acceptatie  van  de  energiebron.  Bij  grootschalige  (diepe)  geothermietoepassingen  moet  er  rekening  gehouden  worden  met  de  inpassing  van  een  collectief  (warmte)systeem  waar  verschillende  eigenaars  ‐  gebruikers zich op aansluiten.   Aan‐  of  afwezigheid  van  bestaande  klein‐  of  grootschalige  warmtenetten:  Wanneer  reeds  een  warmtenet  aanwezig is kan de inpassing van geothermie eenvoudiger gebeuren. Hierbij dient er wel nagegaan te worden  of  de  aangeleverde  temperatuur  overeenkomt  met  de  temperatuur  waarvoor  het  net  werd  aangelegd.  Mogelijks zijn hier aanpassingen noodzakelijk.   Nabijheid tussen toepassing en geologisch potentieel: Warmte transporteren is duur en gaat gepaard met een  daling  van  de  COP.  In  een  ideale  situatie  is  de  aquifer  aanwezig  in  de  directe  ondergrond,  staat  de  bron  centraal en kan de warmte‐afzet maximaal gebeuren over korte afstand. Dit kan bijvoorbeeld in een wijk met  een  zekere  bouwdichtheid  (>  35  woningen/ha),  op  een  bedrijventerrein  of  voor  een  serrecluster.  Bij  nieuwbouw zal de warmtevraag lager zijn en zal een groter gebied betrokken moeten worden. Voor bestaande  bouw in bijvoorbeeld oudere stadswijken kan geothermie daardoor een meer rendabele oplossing zijn om de  warmtevraag te verduurzamen.    Maximale  thermisch  vermogen  inzetten  en  verzekeren  als  basislast.  Een  geothermisch  doublet  heeft  een  bepaald maximum vermogen afhankelijk van o.a. de uitkoeling en het debiet. Dit wordt best maximaal ingezet  en  kan  door  een  combinatie  aan  toepassingen  te  beogen  waarbij  deze  in  een  cascadesysteem  achtereen  geschakeld  worden.  Geothermie  wordt  daarom  ook  bij  voorkeur  als  een  continue  basislast  ingezet!  Een  combinatie met warmteopslag kan het systeem verder optimaliseren.   De  economische  rentabiliteit  van  de  distributie‐  en  het  afgiftesysteem  spelen  een  belangrijke  rol.  Zekerheid  kan  gecreëerd  worden  door  afspraken  te  maken  met  woonmaatschappijen,  bedrijven,  corporaties  zodat  de  warmte‐afname  over  langere  tijd  gegarandeerd  is.  Het  voordeel  is  dat  de  prijs  van  warmtevoorziening  uit  geothermie hoofdzakelijk afhankelijk is van de kapitaallasten die veel stabieler zijn dan de variabele lasten bij  andere energiebronnen. Dit is interessant voor exploitant en gebruiker. 

23 

 

 

7. BEVOEGDHEDEN, REGELGEVING EN STIMULANSMAATREGELINGEN  In  het  kader  van  geothermische  projecten  ligt  het  zwaartepunt  van  de  bevoegdheden  en  regelgeving  bij  het  gewestelijke beleidsniveau. Zij zijn bevoegd voor het merendeel van de facetten die bij de realisatie van een dergelijk  project  aan  bod  komen  (milieu  en  energie).  In  onderstaande  tabellen  wordt  enerzijds  een  overzicht  gegeven  van  de  bevoegdheidsverdeling  voor  verschillende  aspecten  van  een  geothermisch  project  en  anderzijds  van  de  huidige  regelgeving voor de belangrijkste aspecten. Technisch zijn er duidelijke verschillen voor ondiepe en diepe toepassingen,  maar in de regelgeving is er geen uniforme en consistente definitie van wat ondiep, respectievelijk diep is. Op technisch  vlak wordt deze grens vaak gelegd op ca. 400 à 500 m. Op het vlak van regelgeving is de 500 m dieptegrens belangrijk.    Voor  meer  details  verwijzen  we  naar  de  desbetreffende  decreten,  uitvoeringsbesluiten  en  voor  een  meer  gedetailleerde samenvatting naar het ANTEA‐rapport ‘Inventarisatieonderzoek van het gebruik van geothermie en het  regelgevend kader daarrond in relevante buitenlandse rechtsordes’ (2011).   

7.1. Wettelijke verplichtingen en subsidieregelingen  Vergunningen, aangegeven door VEA, moeten worden aangevraagd in volgende gevallen:  ‐ indien  een  zeer  grote  warmtepomp  wordt  toegepast  (met  een  totale  genïstalleerde  drijfkracht  van  de  warmtepomp van meer dan 200 kW);  ‐ indien grondwater wordt rondgepompt (met onttrekking‐ en injectieput), dit geldt dus voor de open systemen  die rechtstreeks grondwater benutten;  ‐ indien  de  verticale  grondwarmtewisselaar  als  bron  wordt  toegepast  en  dieper  werd  geboord  dan  het  dieptecriterium ter plaatse;  ‐ indien  een  horizontale  of  verticale  grondwarmtewisselaar  wordt  toegepast  met  daarin  een  warmtedragend  medium met gevaarlijke stoffen zoals bedoeld in bijlage 2B van Vlarem I.    Wanneer er geen sprake is van vergunningsplicht, zal vaak wel een melding moeten gedaan worden. Dit is het geval in  volgende situaties:  ‐ de warmtepomp heeft een totale geïnstalleerde drijfkracht van meer dan 5 kW;  ‐ er  wordt  gebruik  gemaakt  van  een  verticale  bodemwisselaar  waarbij  tot  een  diepte  tot  aan  het  lokaal  dieptecriterium wordt geboord (indien dieper dan 50m geldt een vergunningsplicht;   

Gewesten 

  Vlaanderen  Bescherming van  het (leef)milieu 

Energie 

Natuurlijke 

 

MER‐decreet (diepe geothermie)  Milieuvergunningsdecreet met  uitvoeringsbesluiten (VLAREM I,  II): reglementering en code van  de goede praktijk voor  hinderlijke activiteiten bij  realisatie van geothermisch  project, verlenen van  vergunningen;   Bodemregelgeving;    Afvalstoffenbeleid  Verantwoordelijk voor productie van  energie uit hernieuwbare  energiebronnen, toekennen van  mogelijke steunmaatregelen, beleid  rationeel energiegebruik. Bevoegd  voor warmtenetten. Uitzondering:  electriciteit: enkel bevoegd voor  distributie. 

Decreet Diepe Ondergrond: hierin is 

Wallonië 

Federaal 

Le Code de l’Environnement est  la législation cadre relative à  l’environnement.   • Code de l’eau  • Législation sur les déchets 

Productnormen (waaronder  ecolabel): voorwaarden  waaraan product/materiaal  (vb. boormateriaal, ‐spoeling)  moet voldoen om op markt  gebracht te mogen worden  (gebruik is gewestelijke  bevoegdheid) 



Transmissie van electriciteit;  transmissie‐ en  distributienettarieven;  Eventuele  belastingsvermindering of  fiscale aftrek voor groene  warmte. 

Le système des certificats  verts : un soutien est  accordé une fois que le  projet est dans la phase  opérationnelle c.‐à.‐d quand  l’investissement est réalisé.   L’incitant est uniquement  pour des projets de  géothermie produisant de  l’électricité.  L'énergie géothermique n'est pas 

24 

 



Ondergrondse opslag en 

 

rijkdommen 

geothermie niet opgenomen.  Aardwarmte is bijgevolg, net als zon  en wind, vrij te gebruiken.  Stedenbouwkundig akkoord en  voorschriften (bv. bufferzones) 

Ruimtelijke  ordening 

spécifiquement mentionné dans  la législation minière.   Législation urbanistique : Adopté  en 1984, le Code Wallon de  l'Aménagement du Territoire, de  l'Urbanisme et du Patrimoine  « CWATUP » constitue la base  légale du droit de  l’aménagement du territoire, de  l’urbanisme et du patrimoine. En  2007, le CWATUP est devenu le  CWATUPE (E pour énergie) en 



transport van aardgas;   Ondergrondse opslag van  radioactief afval 

  

vue de promouvoir la  performance énergétique des  bâtiments  Verzekeringen 

 

Momenteel geen speicifieke  initiatieven. 

Pas d’assurances spécifiques à la  géothermie mises en place a ce  jour. 

Vlaanderen 

 

Wallonië 

Federaal   

Gewesten 

Tabel  1:  Verdeling  van  bevoegdheden (bron  Vlaanderen:  ‘Inventarisatieonderzoek  van het  gebruik  van  geothermie en  het regelgevend kader daaerond in relevante buitenlandse rechtsordes’, 2011).   

Pre‐feasibility 

 

Vlaanderen  Nog geen databanken ter beschikking voor  potentieelinschatting, of voor aanwezige projecten. 

Pas de databases disponible à ce jour. 



Vlaamse codex ruimtelijke ordening (VCRO), 1 sept.  2009 en latere wijzigingen;   Stedenbouwkundinge vergunningsplicht voor de  boringen en de bovengrondse installaties (opgelegd in  artikel 4.2.1 VCRO). Mogelijke uitzondering wanneer  installatie valt onder 'gebruikelijke ondergrondse  constructie'.   Ruimtelijke structuurplannen op gewestelijk,  provinciaal, lokaal niveau  Geen regelgeving wat betreft ruimtelijke ordening van  ondergrond 



25 

 

 Ruimtelijke planning 

Wallonië 

 

Demande de permis d’urbanisme pour la mise en place  les puits géothermiques souhaités.   Demande de permis d’environnement temporaire pour  l’opération de forage et la réalisation des tests  nécessaires au droit des puits nouvellement mis en  place (pompage d’essai, mesure de la température,  autres diagraphies, …)    Un élément clé dans la législation relative à l’aménagement  du territoire est le(s) permis d’urbanisme. Combiné avec le  permis d’environnement, le permis d’urbanisme peut être  regroupé dans un permis unique. Le permis unique est  d’application depuis le 1er octobre 2002. 

     

Milieuwetgeving 





   



  







Aanvraagdossier bij VREG voor  groenestroomcertificaten bij opwekking electriciteit  uit hernieuwbare energiebron;   EPB‐haalbaarheidsstudie: energieprestatie‐eisen voor  gebouwen 



 





Energie 

26 

Demande de permis d'environnement (classe 1: EIE  obligatoire, classe 2: notice envoronnementale ou/et  EIE, classe 3)  Décret sur les eaux souterraines (déchargement,  stockage, injection d'eau);  Rubriques 45.12.01 et 02 ‐ Le forage nécessaire à la  réalisation d’un projet de géothermie sera toujours de  classe 2. Procédure permis : Annexe XVIII « opérations  de forage et de sondage » avec distinction entre  usage « prise d’eau » et « usage géothermique sans prise  d’eau »  Les eaux souterraines : En général, les projets de  géothermie profonde appartiendront à la rubrique  41.00.03.02 et seront de la classe 2 en ce qui concerne la  prise d’eau. l’annexe III « Formulaire relatif aux prises  d’eau » de l’AGW du 4 juillet 2002 relatif à la procédure  et à diverses mesures d'exécution du décret du 11 mars  1999 relatif au permis d'environnement fait également  référence au pompage d’essai d’une durée n’excédant  pas douze mois.  La réinjection peut être considérée comme une  recharge des eaux souterraines et appartient dès lors à  la rubrique 41.00.04. Qu’importe le débit d’injection,  l’activité est de classe 1 et nécessite donc toujours la  réalisation d’une étude d’incidences sur  l’environnement (EIE).  Demande de permis d’environnement définitif pour  l’exploitation des puits géothermiques et des activités et  installations (classées) connexes du projet, avec  réalisation de l’étude d’incidences sur l’environnement  (EIE) au préalable. 

  

Energie 



Decreet integraal waterbeleid van 18 juli 2003 met  aanpassingen en uitvoeringsbesluit van de  Watertoets;   Milieukwaliteitsnormen voor oppervlaktewater,  waterbodems en grondwater van 21 mei 2010;  Decreet maatregelen grondwaterbeheer van 24 jan  1984;   Toetsing aan de M.E.R. plicht (Milieu‐ effectrapportage;Decreet 18 dec 2002, aanvullend op  decreet 5 april 1995 ) voor grote projecten (cfr. vaak  klasse 1) zoals diepe geothermische boringen die  water zullen onttrekken   Milieuvergunningsdecreet van 28 juni 1985 en  wijzgingen: o.b.v. klasse van de hinderlijke inrichting  Meldingsplicht: klasse 3, milieuvergunningsplicht:  klasse 1, 2;  Uitvoeringsbesluiten: VLAREM I (klasse 3, o.a.  warmtepomp met drijfkracht > 5kW,  bodemwisselaars tot aan lokaal dieptecriterium) en  VLAREM II (algemene en sectorale milieuvoorwaarden  tijdens exploitatie en code van goede praktijk), o.a.  grote ondiepe systemen, systemen dieper dan  dieptecriterium, gebruik stoffen in gesloten  grondwarmtewisselaar;   Bodemsaneringsdecreet van 27/10/2006 en  wijzigingen, gericht op duurzaam bodembeheer.  Uitvoeringsbesluit: Vlarebo;  Decreet duurzaam beheer materiaalkringlopen en  afvalstoffen 23/12/2011. Uitvoeringsbesluit: Vlarema;  VLAREL: bekwaamheid van boorfirma's  Milieubeleidsplannen op gewestelijk, provinciaal en  lokaal niveau als ook beleidsplannen voor klimaat,  duurzame ontwikkeling 

 

En ce qui concerne la production d’electricité, une sous‐ rubrique spécifique pour les centrales géothermiques  n’existe pas, mais une centrale géothermique peut être  considérée comme une centrale thermique.  Pour la géothermie faisant appel à l’usage de pompes à  chaleur, la rubrique 40.30.02 « Installation de  production de froid ou de chaleur mettant en œuvre un  cycle frigorifique (à compression de vapeur, à  absorption/ à adsorption) ou par tout procédé résultant  d'une évolution de la technique en la matière » est  clairement d’application. 

L’activité  de  distribution  de  la  chaleur  figure  sous  la  rubrique 40.30 « Production et distribution de vapeur et  d’eau  chaude,  production  de  glace  hydrique  non  destinée à la consommation ». 

 

La concession minière accorde la propriété de la ‘substance’  pour laquelle la concession est obtenue, tandis qu’un permis  donne uniquement le droit d’effectuer une activité pour une  certaine période, et ce droit vous est « prêté » au lieu de  « donné ». En plus, elle accorde un périmètre qui indique que  personne d’autre peut faire la même activité dans ce  périmètre. Le système du permis n’exclu en principe pas du  tout que la même activité soit effectuée dans une zone  précise autour d’un projet.    La Direction Wallonne des Risques industriels, Géologiques et  Miniers est actuellement en train de réfléchir sur la  possibilité de modifier la législation minière. Une procédure  simplifiée pour de projets de géothermie y pourrait être  reprise pour l’obtention d’une concession ‘géothermie’, qui  aurait une durée limitée et un périmètre précis et qui ferait  référence à la législation environnementale (un permis  d’environnement serait nécessaire).  

 

Eigendom‐/Gebruikrecht 

Nog niet geregeld 

Vlaanderen 

Wallonië 

Tabel  2:  Actuele  regelgeving  (oktober  2012)  (bron:‘Inventarisatieonderzoek  van  het  gebruik  van  geothermie  en  het  regelgevend  kader  daarrond  in  relevante  buitenlandse  rechtsordes’,  2011).  Andere  aspecten  zijn  natuurbeheerrecht,  landschapszorg en beschermde monumenten, grensoverschrijdende emissies.    Initiatieven  ter  bevordering  van  geothermie  en  hernieuwbare  energieën  in  het  algemeen  moeten  in  het  licht  gezien  worden  van  de  Europese  richtlijn  voor  de  promotie  en  het  gebruik  van  energie  van  hernieuwbare  energiebronnen  (2009/28/EG,  artikel  13,4°).  Staten  en  regionale  regeringen  enten  zich  hierop  voor  de  ontwikkeling  van  lokale  regelgeving. Het Vlaamse Energie Agentschap heeft in dit kader de bestaande regelgeving en codes voor de bebouwde  omgeving  aangepast.  Deze  werden  goedgekeurd  in  september  2012  en  zullen  van  kracht  zijn  vanaf  2013  voor  nieuwbouw en grote renovaties van publieke gebouwen en vanaf 2014 voor alle nieuwbouw en grote renovaties.    Daarnaast  zijn  er  ook  verschillende  initiatieven  om  het  gebruik  van  warmtepompen  te  stimuleren.  Een  korte,  niet  gelimiteerde, opsomming wordt hieronder gegeven:  ‐ Belastingsaftrek  voor  de  installatie  van  een  GCHP  in  het  kader  van  de  regelgeving  rond  energiebesparende  maatregelen (13,5 tot 15,5% van investering)  ‐ Reductie  van  20  tot  40%  op  de  belastingen  voor  vastgoed  van  nieuwbouw  met  een  laag  energieverbruik  (Vlaanderen).  ‐ Netwerkbeheerders, net als stads‐ of provinciebesturen, kunnen een stimulans of bonus geven wanneer een GCHP  geïnstalleerd  wordt  als  primair  systeem  voor  verwarming.  Het  bedrag  is  afhankelijk  van  het  vermogen  van  de  compressor van de warmtepomp.    Voor meer informatie surf naar de website van het Vlaams Energie Agentschap (VEA): www.energiesparen.be.    Voor grotere projecten en geothermie investeringen zijn er ook enkele stimulansmaatregelingen van kracht waaronder:  ‐ Via Agenschap Ondernemen in Vlaanderen kunnen KMO’s 50% subidie aanvragen voor advies met een maximum  waarde van 2500 euro/jaar en via het ERDF‐project ‘Rational use of Energy’ tot 5000 euro/jaar  ‐ De  ‘Ecologiepremie’  van  het  Agentschap  Ondernemen  voorziet  ondersteuning  bij  investeringen  in  hernieuwbare  energie  (GCHP,  BTES,  ATES)  voor  een  maximum  van  1  miljoen  euro  per  onderneming.  De  ‘Strategische  Ecologiepremie’ voor grotere, bijvoorbeeld diepe geothermieprojecten is voorzien begin 2013.  ‐ Financiele  ondersteuning  voor  de  productie  van  groene  warmte  is  voorzien  vanaf  2013.  België  heeft  aangegeven  0,6ct/kWh te willen geven voor installaties groter dan 1MWth. De VREG in Vlaanderen is verantwoordelijk voor de  evaluatie van de installatie.  ‐ Het  Vlaamse  Energie  Agentschap  levert  ook  ondersteuning  voor  demonstratieprojecten  van  innovatieve  hernieuwbare energieprojecten tot 35% (max. 150.000 euro). De ‘Flemish New Industrial Policy’ kan onderstuening  geven  voor  projecten  van  clusters  van  bedrijven  en  kenniscentra  tot  500.000  euro  (max  80%),  net  als  ERDF  (tot  40%).  ‐ In Wallonië ondersteunt de overheid het diep geothermisch project in de regio van Henegouwen met  (opstart)subsidies die op termijn eventueel terugverdiend kunnen worden.   

27 

 

 

8. BIJKOMENDE INFORMATIE EN REFERENTIES     ANTEA,  2011.  Inventarisatie‐onderzoek  van  het  gebruik  van  geothermie  en  het  regelgevend  kader  daarrond  in  relevante  buitenlandse rechtsorders, studie uitgevoerd in opdracht van de Vlaamse overheid, Departement LNE, Afdeling ALBON, VLA10‐4.3,  288 p.     Barbier E., 2002. Geothermal energy technology and current status: an overview. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 6, 3‐ 65.    Berckmans, A., & Vandenberghe N. (1998): Use and potential of geothermal energy in Belgium. Geothermics, 27, 2, pp. 235‐242.    Dreesen, R. en Laenen, B., 2010. Technology Watch: geothermie en het potentieel in Vlaanderen. Eindrapport. Studie uitgevoerd in  opdracht van de Vlaamse overheid, Departement LNE, Afdeling ALBON. Vito‐nummer 2010/SCT/R/001. 64 p.    EGEC Deep Geothermal Market Report, 2011, http://egec.info/egec‐deep‐geothermal‐market‐report‐2011/    Platform Geothermie – Werkgroep Gebouwde Omgeving, 2011. Handboek Geothermie in de Gebouwde Omgeving. , versie 1.1 d.d.  10 oktober 2011.    Terra Energy, presentatie GEO.POWER final conference en website: http://www.terra‐energy.be/    Van  den  Bosch  R.  en  Flipse  B..  2012.  Stappenplan  –  Winning  Aardwarmte  voor  Glastuinbouw,  Gefinancierd  door  Productschap  Tuinbouw, het Ministerie van EL&I en Glaskracht Nederland. Xx p.    Hilderson, W., Mlecnik, E., Cré, J., 2010. Potential of Low Energy Housing Retrofit, Final Report Low Energy Housing Retrofit (LEHR),  Belgian Science Policy (Programme to stimulate knowledge transfer in areas of strategic importance – TAP2), Brussels, 52 p.    Vandenberghe,  N.,  Dusar,  M.,  Boonen,  P.,  Sun‐Fan,  L.,  Voets,  R.  &  Boeckaert,  J.  (2000):  The  Merksplas‐Beerse  geothermal  well  (17W265) and the Dinantian reservoir. Geologica Belgica 3: 349‐367.    VEA, 2009. Warmtepompen voor woningverwarming. D/2009/3241/023,35p.  www.energiesparen.be   

28 

 

 

Interessante adressen (alfabetisch)    EGEC – European Geothermal Energy Council   Renewable Energy House – rue d’Arlon 63‐67, 1040 Brussels   +32 2 400 10 24 ‐ fax + 32 2 400 10 39  www.egec.org ; Publications: http://egec.info/publications/ 

Platform warmtepompen  Koningsstraat 35, 1000 Brussel  02/218.87.47  www.ode.be 

European Heat Pump Association  www.ehpa.org 

Sectoroverleg warmtepompen  www.warmtepompplatform.be 

Innovatiesteunpunt voor land‐ en tuinbouw  Diestsevest 40, 3000 Leuven  016/28.61.25 ‐ fax 016/28.61.29  [email protected]  www.innovatiesteunpunt.be 

Stichting Warmtepompen Nederland  www.stichtingwarmtepompen.nl  Informatie over leveranciers, fabrikanten   en algemene informatie 

Platform Geothermie Nederland  Jan van Nassaustraat 75, 2596 BP Den Haag, Nederland  +31(0)703244043  [email protected]; www.geothermie.nl   non‐profit organisatie (NGO) gericht op de bevordering   van de toepassing van (diepe) geothermie of aardwarmte in Nederland 

VEA ‐ Vlaams Energieagentschap  Koning Albert II‐laan 20 ‐ bus 17  1000 Brussel  02/553.46.00 ‐ fax 02/553.46.01  www.energiesparen.be  Informatie over steunmaatregelen enSubsidies 

International Geothermal Association (IGA)  The IGA Secretariat, c/o Bochum University of Applied Sciences Lennershofstr. 140, D‐ 44801 Bochum, Duitsland  Tel:+49 (0)234‐3210712;   http://www.geothermal‐energy.org/2,‐_home__‐.html  E‐mail: iga@hs‐bochum.de 

WTCB Departement bouwfysica,  binnenklimaat en installaties  Lozenberg 7, 1932 Brussel  02/655.77.11 ‐ fax 02/635.07.29  www.bbri.be 

Databank Ondergrond Vlaanderen (D0V)  https://dov.vlaanderen.be/dovweb/html/geologie.html   

 

Partners GEO.POWER     

29