MASTERPLAN VOOR DE ONDERGROND VAN ARNHEM PROJECTGEBIEDEN ARNHEM CS, RIJNBOOG EN CENTRUM OOST

MASTERPLAN VOOR DE ONDERGROND VAN ARNHEM PROJECTGEBIEDEN ARNHEM CS, RIJNBOOG EN CENTRUM OOST GEMEENTE ARNHEM

12 april 2010 B02052/ZF0/001/000018/002 B02052.000018.002

MASTERPLAN VOOR DE ONDERGROND VAN ARNHEM

Inhoud 1

Intro ________________________________________________________________________ 4 1.1 Achtergrond _____________________________________________________________ 4 1.2 Doelstelling WKO Masterplan _______________________________________________ 5

2

Over plangebied Arnhem Centraal, Rijnboog Centrum Oost _____________________ 6 2.1 Kansen voor bodemenergie: koppeling van de boven- en ondergrond _____________ 6 2.2 Geschiktheid ondergrond voor bodemenergie _________________________________ 7 2.2.1 Bodemopbouw in de plangebieden____________________________________ 7 2.2.2 Criteria voor de geschiktheid van watervoerende pakketten voor WKO______ 8 2.2.3 Geschiktheid watervoerende pakketen voor bodemenergie_______________ 10 2.2.4 Grondwaterstromingsrichting in 2 en 3 watervoerende pakket ___________ 11 e

e

2.3 Huidig beslag en functies ondergrond_______________________________________ 13 2.3.1 Bestaande systemen (WKO, BWW en grondwateronttrekkingen) __________ 13 2.3.2 Grondwaterwingebieden, beschermingsgebieden_______________________ 15 2.3.3 Grondwaterverontreinigingen en lopende saneringen ___________________ 16 2.3.4 Archeologie en explosieven _________________________________________ 17 2.3.5 Ondergrondse bouwwerken_________________________________________ 19 2.3.6 Andere grondwatergebruikers/belanghebbenden _______________________ 20 2.4 Bovengrondse inrichting en energievraag ____________________________________ 21 2.4.1 Arnhem Centraal __________________________________________________ 22 2.4.2 Rijnboog _________________________________________________________ 22 2.4.3 Centrum Oost ____________________________________________________ 23 2.4.4 Verwachte totale energievraag in de plangebieden______________________ 23 2.5 Waar is er ruimte in de ondergrond voor WKO? ______________________________ 24 2.5.1 Drukte in de ondergrond ontrafeld ___________________________________ 24 2.5.2 Fysieke ruimte in voor WKO geschikte watervoerende pakketten __________ 25 3

Wat er speelt rond WKO_____________________________________________________ 29 3.1 Bodemenergiesystemen___________________________________________________ 29 3.1.1 Open Systemen ___________________________________________________ 30 3.1.2 Gesloten systemen_________________________________________________ 32 3.1.3 Vergelijking kenmerken bodemenergiesystemen________________________ 33 3.1.4 Effecten van WKO systemen ________________________________________ 33 3.2 Wet- en regelgeving en beleidsontwikkelingen _______________________________ 34 3.2.1 Waterwet ________________________________________________________ 34 3.2.2 Overige wet- en regelgeving ________________________________________ 35 3.2.3 Beleidsontwikkelingen______________________________________________ 36

4

Ordening van de ondergrond – handvat voor regulering _______________________ 37 4.1 Ordeningsprincipes voor inrichting van de ondergrond _________________________ 37 4.1.1 Ordeningsprincipes in verticale en horizontale vlak ______________________ 37 4.1.2 Bronpositionering en interferentie ____________________________________ 38 4.1.3 Afweging systeemkeuze op basis van ruimtelijke inpassing en energievraag _ 39

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

2


4.1.4 Bodemenergie en verontreiniging ____________________________________ 40 4.2 Toekenning bodemenergiesystemen ________________________________________ 41 4.2.1 Kaart ordening warmte en koude ____________________________________ 41 4.2.2 Berekening maximale grondwaterdebieten voor winning bodemenergie____ 44 4.2.3 Berekening energieopbrengst aan de hand van grondwaterdebieten_______ 47 4.2.4 Scenario’s inpassing energiesystemen binnen de zones __________________ 48 4.2.5 Energievraag herontwikkelingen in relatie tot potentieel bodemenergie ____ 50 4.3 CO -reductie en energiebesparing __________________________________________ 50 2

4.3.1 Verwachte CO -reductie bij geplande ontwikkelingen____________________ 50 2

4.3.2 Maximaal haalbare CO -reductie bij volledige benutting ondergrond _______ 51 2

4.4 Conclusies ______________________________________________________________ 52 5

Vervolgstappen: op weg naar realisatie_______________________________________ 53 5.1 Huidige beleidsontwikkelingen: van advies Taskforce WKO tot AMvB ____________ 53 5.1.1 Taskforce WKO ___________________________________________________ 53 5.1.2 Concept AMvB bodemenergie _______________________________________ 53 5.1.3 Interpretatie concept AMvB ten aanzien van verankering_________________ 54 5.2 Aanbevelingen verankering voor Arnhem ____________________________________ 55

Bijlage 1

Kaart plangebied Arnhem Centraal, Rijnboog en Centrum Oost _______________ 57

Bijlage 2

Overzichtskaart bodemenergiesystemen in gemeente Arnhem ________________ 58

Bijlage 3

Data bodemverontreiniging _____________________________________________ 59

Bijlage 4

Grondwateronttrekkingen ______________________________________________ 60

Bijlage 5

Kaartmateriaal ontwikkelingsplannen in de plangebieden ____________________ 61

Bijlage 6

Kaartmateriaal isolijnen 2 en 3 WVP______________________________________ 62

Bijlage 7

Kaartmateriaal ruimtebeslag in de ondergrond _____________________________ 63

Bijlage 8

Kaartmateriaal ordening warmte en koude in het 3 en 2 WVP ________________ 64

Bijlage 9

Cd-rom met kaartmateriaal in pdf en mxd-formaat__________________________ 65

e

e

e

e

Colofon _______________________________________________________________________ 66

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

3


HOOFDSTUK

1.1

1

Intro

ACHTERGROND

AMBITIES DUURZAME

Om de sterk slinkende voorraad met fossiele brandstoffen te beschermen en ter bescherming

ENERGIE NEDERLANDSE

van het milieu is de inzet van duurzame energie verankerd in het Europese en nationale

OVERHEID

beleid. Provincie Gelderland heeft in het Klimaatprogramma 2008-2011 de volgende ambities geformuleerd: 15% duurzame energie opwekking in 2020. 30% emissiereductie ten opzichte van 1990 in 2020. 2% efficiency per jaar. klimaatneutrale energiehuishouding in 2050. Vooral biomassa, warmte-koude opslag (WKO), zon- en windenergie kunnen in Gelderland op grote schaal worden benut.

AMBITIE BODEMENERGIE

Voor de gemeente Arnhem is recent een WKO kansenkaart opgesteld (Visie op de ondergrond

GEMEENTE ARNHEM IN

van Arnhem, definitief concept d.d. 1 juli 2009, kenmerk C08024, TTE). Hieruit blijkt dat in

PLANGEBIEDEN

Arnhem de vraag naar bodemenergie groot is, terwijl de ruimte in de ondergrond beperkt is en eerder aangelegde systemen de toekomstige systemen in de weg kunnen staan. Met name voor de volgende plangebieden is de druk op de ondergrond groot: Arnhem Centraal. Rijnboog. Centrum Oost.

PARALLEL SPOOR:

WKO Kansenkaart en Masterplan Ondergrond in relatie tot Energiekaart en Energievisie

OVERALL AMBITIES

Parallel aan het spoor voor het opstellen van een WKO Kansenkaart en een Masterplan voor de

DUURZAME ENERGIE

ondergrond is recent in opdracht van gemeente Arnhem een Energiekaart en een Energievisie

GEMEENTE ARNHEM

opgesteld. De Energiekaart heeft zich gericht op het in beeld brengen de verschillende vormen van duurzame energie en het potentieel van deze energiebronnen voor gemeente Arnhem. Het potentieel van de volgende vormen van duurzame energie is in dit kader verkend: Windenergie (potentieel van grootschalige windmolens en kleinschalige windenergie). Onvermijdbare restwarmte (beschikbare temperatuur en capaciteit restwarmte, toekomstverwachtingen bronnen, toekomstverwachtingen distributienetwerk restwarmte. Huidige bronnen van restwarmte in regio Arnhem: AVR Duiven, STEG Kleefse Waard, Electrabel Nijmegen, ARN Weurt). Water (energiepotentieel uit natuurlijke waterstroming, extensieve warmte/koude koppeling, warmte- en koudepotentieel met inzet warmtepompen). Zon (potentieel zonnewarmte, passieve zonne-energie door bijvoorbeeld zongericht verkavelen).

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

4


Geothermie (potentieel benutbare aardwarmte, potentieel opwerkbare elektriciteit uit aardwarmte). Biomassa (vergisten, verbranden). De Energiekaart is een onderlegger om te komen tot een Energiestrategie, die zich richt op het ontwikkelen van een strategie om zo duurzaam mogelijk in de vraag naar energie te voorzien. De op te stellen Energiestrategie zal uiteindelijk worden verankerd in het beleid van gemeente Arnhem ten aanzien van duurzame energie, milieu en ruimtelijke inrichting. Bodemenergie in het bredere perspectief van Duurzame Energie Om de parallelle trajecten van Bodemenergie en het bredere scala aan technieken voor Duurzame Energie op elkaar aan te laten sluiten en elkaar te versterken wordt sterk aanbevolen om een koppeling te maken tussen relevante afwegingen en conclusies van beide trajecten.

1.2

DOELSTELLING WKO MASTERPLAN Het WKO Masterplan is een leidraad voor de inpassing van bodemenergiesystemen in de ondergrond. Er wordt ingegaan op de beleidsmatige afwegingen en realisatiemogelijkheden waarmee een efficiënt gebruik van de ondergrond van Arnhem mogelijk wordt. In het Masterplan wordt een concreet voorstel uitgewerkt voor de ruimtelijke regulering van deze systemen zodat storende interferenties worden voorkomen. Een belangrijke basis voor de regulering wordt gevormd door de toekomstige vraag naar warmte en koude. Het Masterplan sluit aan bij de landelijke wetgeving en de huidige beleidsontwikkelingen op het gebied van WKO. Het kaartmateriaal uit voorliggend Masterplan is gebundeld op de bijgeleverde Cd-rom die is opgenomen als bijlage 9. Op deze Cd-rom is het kaartmateriaal beschikbaar als zowel PDF-formaat als mxd-file, inclusief de onderliggende bestanden.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

5


HOOFDSTUK

2

Over plangebied Arnhem Centraal, Rijnboog Centrum Oost 2.1

KANSEN VOOR BODEMENERGIE: KOPPELING VAN DE BOVEN- EN ONDERGROND Het is duidelijk dat in de plangebieden Arnhem Centraal, Rijnboog en Centrum Oost de druk op de ruimte groot is. Er is regie nodig. Regie is alleen mogelijk als ook visueel inzicht ontstaat in de toekomstige energievraag. De toekomstige, nieuwe energievraag moet worden afgestemd en ingepast in de bestaande ondergrondse situatie. Kaarten van de ondergrondse situatie en de kaart voor de toekomstige vraag worden over elkaar heen gelegd. Daarmee worden de toekomstige kansen en knelpunten helder. Afhankelijk van de aard en ernst van de knelpunten kan worden gekozen voor een meer of minder sterke regulering, bijvoorbeeld: Aanwijzing warmte-koude zones. Combineren warmte-koude netten en centraal gestuurde zones. Voorschrijven recirculatiesystemen, waarbij de grondwaterstroming sterker kan worden gemanipuleerd. Dit is soms een oplossing in zones met bodemverontreiniging. De aanwezige potentie en ordening van de ondergrond van de plangebieden beoordelen wij aan de hand van drie thema’s: Geschiktheid van de ondergrond voor bodemenergie. Huidig beslag en functies ondergrond. Bovengrondse inrichting en energievraag. In de navolgende paragrafen §2.2, §2.3 en §2.4 wordt ingegaan op deze thema’s. In paragraaf §2.5 wordt deze informatie geïnterpreteerd en aangegeven waar kansen liggen voor inpassing van bodemenergie. Belangrijk aandachtspunt bij het opstellen van het Masterplan is om de planvorming ten aanzien van bodemenergie zo veel mogelijk af te stemmen op de planvorming in het bredere perspectief van duurzame energie dat onderzocht wordt in het parallelle spoor ‘Energiekaart en Energiestrategie’(zie kader §1.1). Periodieke inhoudelijke afstemming door gemeente Arnhem over integratie van beide trajecten draagt bij aan de overall duurzaamheidsdoelstelling. In sommige situaties is het denkbaar dat inzetten van bodemenergie niet de meest optimale oplossing is.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

6


2.2

GESCHIKTHEID ONDERGROND VOOR BODEMENERGIE

2.2.1

BODEMOPBOUW IN DE PLANGEBIEDEN De bodemopbouw in de plangebieden is bepaald op basis van REGIS (Dinoloket diepe boringen B40B0072, B40B0360, B40B0359, B40B0166 en B40B040) en de gegevens uit effectenstudies van omliggende WKO-systemen (WKO Arnhem Centraal, Provinciehuis, Eusebiusveste, Cobercokwartier).

Tabel 2.1 Indicatieve bodemopbouw plangebieden en kritische parameters voor WKO

De globale bodemopbouw is weergegeven in afbeelding 2.1 en tabel 2.1. Diepte

Geohydrologische

(m -mv.)

classificatie

0-5

Deklaag

5-37

1 WVP

e

Geologische formatie

Bodemparameters (KD of c)

Echteld

200 d

Boxtel,

800-2.000 m /d

2

Redoxcondities

Zuurstofrijk

Kreftenheye, Drenthe, Urk 37-42

Eerste scheidende

Waalre

100-700 d

Waalre en Peize

1.500-3.000 m /d

laag 42-95

e

2 WVP

2

Zuurstofrijk met overgang naar gereduceerd

95-137

Tweede

Maassluis

6.000-8.000 d

scheidende laag e

2

137-165

3 WVP

Maassluis, Oosterhout

500-1.000 m /d

>165

Geohydrologische

Oosterhout, Breda

-

Gereduceerd

basis

De ondergrond van de gemeente Arnhem kent een duidelijke tweedeling in verschillende fysisch geografische eenheden met elk hun eigen bodemtype: Gestuwd complex - noordzijde regio Arnhem. Rivierengebied - zuidzijde regio Arnhem. De plangebieden in dit Masterplan bevinden zich op de grens van deze twee bodemtypen. Arnhem Centraal bevindt zich op het gestuwde complex, Rijnboog bevindt zich op het overgangsgebied en Centrum Oost bevindt zich in het rivierengebied. Dit is gevisualiseerd in afbeelding 2.1.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

7


Afbeelding 2.1 Bodemopbouw plangebieden

Arnhem

Noordwest

Arnhem CS

Arnhem Centraal, Rijnboog en

Zuidoost

Rijnboog

Centrum Oost

Centrum Oost

1e WVP

Bron: REGIS

Deklaag Gestuwd complex 1e WVP

Scheidende laag 2e WVP2e WVP Scheidende laag? 2e WVP

2e etage 2e WVP

Scheidende laag

-140

3e WVP

-150 -160 -170

Geohydrologische basis

-180

2.2.2

CRITERIA VOOR DE GESCHIKTHEID VAN WATERVOERENDE PAKKETTEN VOOR WKO In het bepalen van de geschiktheid voor WKO-systemen, zijn de drie watervoerende pakketten (aquifers) getoetst aan de hand van de volgende eigenschappen: Doorlaatvermogen (kD), dit is de maat voor het watervoerend vermogen, ofwel de hoeveelheid water die per dag kan passeren of worden geborgen. Het doorlaatvermogen is het product van de dikte van het watervoerend pakket en de doorlatendheid van het aquifermateriaal. Naar mate het watervoerend pakket dikker is, neemt de capaciteit en hiermee de geschiktheid voor een (open) WKO-systeem toe. Daarbij is het van belang dat het materiaal van de aquifer over goede water doorlatende eigenschappen beschikt. Homogeniteit: Onregelmatigheden zoals kleine kleilagen binnen een zandpakket beïnvloeden de toestroming van het water. Idealiter wordt een WKO-systeem in een homogeen zandpakket geplaatst. Stroomsnelheid (en richting): bij voorkeur is de grondwaterstroming, of het natuurlijke verhang, klein. Wanneer de stroming in een watervoerend pakket toeneemt, dan neemt ook het verlies van in de ondergrond opgeslagen warmte of koude toe, en neemt het rendement van opslag af. De richting is een bepalende factor voor de onderlinge ligging van de doubletten. Wanneer de koude en warme bel vermengen heeft dit zeer nadelige invloed op het rendement van dit systeem.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

8


Redoxgrensvlak: Voor Arnhem is bekend dat twee typen grondwater kunnen voorkomen in het 1e en 2e WVP: zuurstofhoudend en ijzerhoudend grondwater. Wanneer deze grondwatertypen door het bronnen systeem worden aangetrokken (en dus worden gemengd) ontstaan ijzer(hydr)oxiden – roestdeeltjes – waardoor de filters van de bronnen kunnen verstoppen. Het tweede watervoerende pakket is daarom minder geschikt voor toepassing van WKO-systemen (meer informatie zie kader). Zoet/zout grensvlak: Het mengen van zoet, brak en zout grondwater als gevolg van WKO is vanuit de wettelijke kaders niet toegestaan. Reden hiervoor is het beschermen van onze drinkwatervoorraden. Wettelijk kader: Naast de nationale wet- en regelgeving over WKO schetsen ook de randvoorwaarden uit het Provinciaal Grondwaterplan de wettelijke kaders voor toepassing van WKO binnen de provinciale grenzen. De inpassingsmogelijkheden voor WKO in de ondergrond kunnen per provincie sterk van elkaar verschillen (meer informatie zie hoofdstuk 3). Voor de bovengenoemde eigenschappen die invloed hebben op de mogelijkheden voor WKO-systemen zijn criteria opgesteld. Hierbij zijn de dikte van de laag en de doorlatendheid samengevoegd tot het doorlaatvermogen.

Dikte en doorlatendheid De dikte (d) en de doorlatendheid (K) zijn samengenomen tot het doorlaatvermogen kD waarmee is bepaald of het watervoerend pakket geschikt is voor (open) WKO-systemen. Hierbij is de volgende indeling gehanteerd: Doorlaatvermogen < 100 m2/dag: Ongeschikt. Doorlaatvermogen 100-1000 m2/dag: Geschikt. Doorlaatvermogen > 1000 m2/dag: Zeer geschikt.

Stroomsnelheid De stroomsnelheid en richting is afgeleidt uit de isolijnen kaarten van de watervoerende pakketten. Hierbij is ook de doorlatendheid van het pakket meegenomen voor het berekenen van de stroomsnelheid. De stroomsnelheid is als volgt meegenomen in de beoordeling: Stroomsnelheid > 50m/jaar: Ongeschikt. Stroomsnelheid 35 – 50 m/jaar: Geschikt. Stroomsnelheid < 35 m/jaar: Zeer geschikt.

Zoet/zout grensvlak In onderstaande tabel 2.2 zijn criteria op genomen voor de classificatie van zoet, brak en zout grondwater aan de hand van het chloridegehalte. Tabel 2.2 Classificatie zoet, brak en zout water aan de hand van het chloridegehalte

Grondwaterkwaliteit

Chloridegehalte (mg/l)

Zoet

0-150

Brak

150-1.000

Zout

> 1.000

Volgens de grondwaterkaart van Nederland ligt het zoet/zout grensvlak (> 1.000 mg/l Cl/l) in Arnhem op ruim 200 m –mv. en daarmee in de geohydrologische basis. Het inpassen van WKO in Arnhem in het 1e, 2e of 3e WVP leidt dus niet tot verplaatsen van het zoet/zout grensvlak en is op basis van dit criterium toegestaan.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

9


Redoxgrensvlak Oxidatie van ijzerionen is een van de belangrijkste oorzaken van putverstopping in Nederland. Het treedt op als freatisch, relatief zuurstof- of nitraatrijk grondwater in contact komt met dieper gelegen zuurstofarm grondwater dat ijzer(II)ionen bevat. Bij toepassing van WKO kan menging van deze twee grondwaterlagen optreden als de bronfilters in beide grondwaterlagen zijn aangelegd of als door de grondwateronttrekking de grens tussen zuurstofrijk en ijzerrijk water, de zogenaamde redoxgrens, tot aan de filterstelling wordt aangetrokken. In dat geval treedt putverstopping op als gevolg van onoplosbaar ijzer(hydr)oxide. Om dit te voorkomen is het van belang de bronfilters onder de redoxgrens te plaatsen. De grondwaterkwaliteitgegevens uit de DINO-database van TNO-NITG bevatten in de omgeving Rijnboog, Arnhem Centraal en Centrum Oost onvoldoende gegevens om de ligging van de redoxgrens vast te stellen. Praktijkgegevens (onder andere proefboring WKO Arnhem Centraal) wijzen uit dat het grondwater boven in het 2e WVP zuurstofrijk is, en dat onderin het 2e WVP sprake is van gereduceerde omstandigheden (zuurstofarm grondwater). De oorzaak van de hoge zuurstofgehalte in het 2e WVP is waarschijnlijk de infiltratie van hemelwater dat via de stuwwallen naar grote diepte infiltreert. De aanwezigheid van het redoxgrensvlak in het 2e WVP leidt tot een reële kans op putverstoppingen waardoor dit pakket niet geschikt is voor toepassing van WKO.

2.2.3

GESCHIKTHEID WATERVOERENDE PAKKETEN VOOR BODEMENERGIE

Eerste watervoerende pakket De dikte van het eerste watervoerend pakket varieert van 30 meter in Centrum Oost, tot 40 meter onder Arnhem Centraal. In het eerste watervoerende pakket wordt onderscheid gemaakt in een gestuwd gebied (Arnhem Centraal en grootste gedeelte van Rijnboog) en het ongestuwde gebied (Centrum Oost). Dit onderscheid wordt gemaakt omdat het gestuwde gebied beperkingen oplevert voor de toepassing van WKO. GESTUWD GEBIED,

Het gestuwde gebied bestaat voornamelijk uit grove afzettingen die door de werking van de

ONGESCHIKT VOOR WKO:

gletsjers opgestuwd en scheefgesteld zijn. Tussen deze grovere zandige en grindhoudende afzettingen komen scheefgestelde klei- en leemlagen voor. De aanwezigheid van deze scheefgestelde lagen leidt tot zeer heterogene doorlatendheden in het 1e WVP en daarom is dit pakket minder geschikt voor WKO. Deze heterogene doorlatendheid uit zich in lokaal sterke variatie in de stroomsnelheid van het grondwater (zie ook tabel 2.1)

ONGESTUWD GEBIED,

Het 1e WVP ter plaatse van het ongestuwde gebied (ook wel het rivierengebied) is op basis

ONGESCHIKT VOOR WKO:

van geohydrologische eigenschappen wel geschikt voor WKO. Het betreft de plangebieden Centrum Oost en een klein deel van Rijnboog. De redoxcondities in deze watervoerende laag (zuurstof- en/of nitraathoudend ) maken het pakket minder geschikt. Daarnaast is plaatselijk sprake van het voorkomen van bodemverontreiniging.

Tweede watervoerende pakket Het tweede watervoerende pakket heeft een dikte van 30 meter onder Centrum Oost die verder toeneemt in de richting van Rijnboog en Arnhem Centraal tot een dikte van 45 meter. Deze laag bestaat uit matig fijn tot uiterst grof zand. Plaatselijk komt in dit pakket een meer kleihoudend pakket voor met een dikte van maximaal 8 meter. Deze kan lokaal voor een extra scheidende laag zorgen. REDOXGRENSVLAK

In het 2e WVP bevindt zich het redoxgrensvlak: bovenin het pakket is het grondwater zuurstofrijk, terwijl onderin het pakket sprake is van ijzerreducerende redoxcondities in grondwater. Het risico van het realiseren van een WKO systeem nabij het redoxgrensvlak is de vorming van ijzeroxiden -roestdeeltjes - door menging van deze twee watertypen, hierdoor kan putverstopping ontstaan (zie kader).

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

10


Mogelijk is in Centrum Oost geen redoxgrensvlak meer aanwezig. Er zijn echter onvoldoende data beschikbaar om dit met voldoende zekerheid te kunnen aannemen. STERKE VARIATIE IN

De doorlatendheden in dit grondwaterpakket variëren lokaal sterk. In plangebied Arnhem

DOORLATENDHEID

Centrum en Rijnboog is de stromingssnelheid te hoog voor een rendabele inpassing van WKO (plaatselijk circa 200 m/jr). In Centrum Oost is de stromingssnelheid aanzienlijk lager en is het grondwaterpakket wel geschikt voor inpassing van WKO.

Derde watervoerende pakket GESCHIKT VOOR WKO

Het derde watervoerende pakket heeft een dikte van circa 30 meter onder Centrum Oost, die langzaam afneemt in de richting van Rijnboog en Arnhem Centraal naar 25 meter. Deze laag bestaat uit matig fijn tot zeer grof zand waarin schelpenrestjes worden gevonden, afgewisseld met kleilaagjes. Het pakket heeft een goede doorlatendheid. De grondwaterstromingssnelheid in dit pakket tussen de 25 en 50 meter per jaar (bron: Regis en effectenstudie Arnhem Centraal). Op basis hiervan is het derde watervoerende pakket geschikt voor WKO. Conclusie: Het 1e en het 2e watervoerende pakket zijn in de plangebieden niet geschikt voor de toepassing van WKO vanwege de ligging van een redoxgrensvlak Mogelijk kan het 2e watervoerende pakket worden gebruikt in Centrum Oost. Meer zekerheid hierover kan alleen worden verkregen door het verzamelen van aanvullende grondwaterdata. Het 3e watervoerende pakket is in alle drie de plangebieden geschikt voor inpassen van WKO-systemen. In dit pakket zijn ook de huidige WKO systemen aanwezig.

2.2.4

GRONDWATERSTROMINGSRICHTING IN 2E EN 3E WATERVOERENDE PAKKET

Grondwaterstromingsrichting in 2 WVP e

In afbeelding 2.2 zijn de isohypsen in de bovenste etage van het 2e watervoerende pakket (32-63 m-NAP) afgebeeld voor de regio Arnhem. Isohypsen zijn lijnen die punten met een gelijke stijghoogte (waterdruk) in de watervoerende pakketten met elkaar verbinden. Het grondwater stroomt van gebieden met een hoge druk naar gebieden met een lage druk. Ofwel, de grondwaterstromingsrichting staat loodrecht op de isohypsen. Het grondwater in het 2e WVP in het plangebied Centrum-oost stroomt in zuidwestelijke richting. Dit is in onderstaande afbeelding weergegeven met een blauwe pijl.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

11


Afbeelding 2.2 Isohypsen in 2e WVP (32-63 m-NAP, circa 50-81 m –mv.) op basis van REGIS

Grondwaterstromingsrichting ter plaatse van plangebied Centrum-oost is aangegeven met blauwe pijl

Grondwaterstromingsrichting in 3 WVP e

e

De isohypsen in het 3 watervoerende pakket (137-165 m –mv.) ter plaatse van de grondwaterstromingsrichting zijn weergegeven in afbeelding 2.3. Het grondwater in dit 3e WVP stroomt in zuidelijke richting. Dit is in onderstaande afbeelding weergegeven met een blauwe pijl. Afbeelding 2.3 Isohypsen en grondwaterstromingsrichting in het 3e WVP (137-165 m –mv.)

Grondwaterstromingsrichting is aangegeven met blauwe pijl

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

12


e

Van het 3 watervoerende pakket (dieptetraject 137-165 m –mv.) zijn geen data beschikbaar in 1

Dinoloket/REGIS . Wel zijn gegevens beschikbaar van een zogenaamd watervoerend pakket 3A, e

maar dit pakket ligt enkele tientallen meters hoger dan het 3 WVP zoals gedefinieerd in voorliggend Masterplan. Watervoerend pakket 3A is wat betreft dieptetraject vergelijkbaar met e

e

de 2 etage van het 2 WVP zoals weergegeven in afbeelding 2.1. Voor de duidelijkheid: in de WKO kansenkaart voor de MRA (parallel opgesteld door ARCADIS aan voorliggend Masterplan) e

wordt watervoerend pakket 3A uit Dinoloket wel beschouwd als 3 watervoerende pakket. In het Masterplan is bewust gekozen af te wijken van deze geohydrologische benaming uit 2

DINO, vanwege een verschil in lokale versus regionale benadering en omdat de reeds e

gerealiseerde/vergunde WKO-systemen geplaatst zijn in het diepere gelegen 3 WVP (137-165 m –mv.). De isohypsen weergeven in afbeelding 2.3 zijn afkomstig uit een grondwatermodel dat ARCADIS in het verleden heeft opgebouwd.

2.3

HUIDIG BESLAG EN FUNCTIES ONDERGROND

2.3.1

BESTAANDE SYSTEMEN (WKO, BWW EN GRONDWATERONTTREKKINGEN) In afbeelding 2.4 zijn de bestaande bodemenergiesystemen en de overige grondwateronttrekkingen weergegeven, die invloed hebben op het grondwater binnen het plangebied. Hierbij is onderscheid gemaakt in: Gerealiseerde en al geplande open systemen (WKO). Gesloten systemen (BWW, ofwel bodem warmte wisselaars). Overige grondwateronttrekkingen.

1

Dinoloket is de centrale toegangspoort tot Data en Informatie van de Nederlandse Ondergrond

(DINO). Het DINO-systeem is de centrale opslagplaats voor geowetenschappelijke gegevens over de diepe en ondiepe ondergrond van Nederland. Het archief omvat diepe en ondiepe boringen, grondwatergegevens, sonderingen, geo-elektrische metingen resultaten van geologische, geochemische en geomechanische monsteranalyses, boorgatmetingen en seismische gegevens (www.dinoloket.nl) 2

e

Op het lokale niveau van de plangebieden is strikt genomen geen sprake is van een 3 WVP, maar van e

e

een 2 etage van het 2 WVP.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

13


Afbeelding 2.4 Bestaande en geplande bodemenergiesystemen en grondwateronttrekkingen in de plangebieden Arnhem Centraal, Rijnboog en Centrum Oost

Bron: effectenstudies van de vergunde WKO-systemen

Gerealiseerde en al geplande open systemen De potentie voor nieuwe bodemenergie voor nieuwe systemen is ook afhankelijk van bestaande systemen in de nabijheid. De invloedsstralen van bestaande systemen moeten inzichtelijk zijn voor het ontwerp van nieuwe systemen. In afbeelding 2.4 zijn naast de warmte- en de koudebronnen, daarom ook de verwachte thermische stralen weergegeven. Op dit moment bevinden zich drie gerealiseerde WKO-systemen in de plangebieden, en is er verder nog één WKO vergunningaanvraag verleend (zie tabel 2.3). Het gaat om doubletten waarbij zowel de warmte als de koude bron in het derde watervoerende pakket zijn gepositioneerd. Tabel 2.3

WKO

Gerealiseerde en geplande open systemen met invloed op het plangebied

Brondiepte

Watervoerend

Debieten,

Debieten

WKO

pakket

gemiddeld

vergund:

3

(m –mv.)

3

(m /jaar)

(m /jaar)

Energie MWh/jaar

Arnhem CS

148-168

WVP 3

630.000

945.000

6.400

Provinciehuis

135-155

WVP 3

160.000

240.000

950

132-152

WVP 3

319.400

319.400

1.688

129-159

WVP 3

69.650

100.000

554

Cobercokwartier

1)

Eusebiusveste 1)

Voor WKO Cobercokwartier is de vergunningaanvraag verleend, het systeem is op moment van schrijven van voorliggend Masterplan nog niet gerealiseerd.

In de directe nabijheid van het plangebied zijn nog 2 WKO systemen aanwezig in het 2e WVP (doublet Watermuseum en monobron Indoor Action). Ook op ongeveer een halve kilometer afstand, ten oosten van Centrum-oost, is het Corus Tubes WKO systeem in het eerste en tweede watervoerende pakket geplaatst. Een overzichtstekening met de ligging van deze systemen is opgenomen als bijlage 2. De invloedssfeer van deze systemen reikt niet tot het plangebied. Daarom komen deze systemen niet verder aan bod in voorliggend Masterplan.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

14


Gesloten bodemenergiesystemen In tegenstelling tot open systemen geldt tot op heden voor gesloten systemen geen vergunnings- en registratieplicht. Als gevolg van het ontbreken van deze registratieplicht bestaat landelijk geen goed beeld van de aanwezige gesloten systemen in de Nederlandse bodem. Momenteel laten diverse partijen een geluid horen dat zich hardmaakt voor het invoeren van een registratieplicht, door bijvoorbeeld een AMvB Bodemenergie (onder de Wet bodembescherming) en de Basis Registratie Ondergrond. De beschikbare informatie over de momenteel in de ondergrond aanwezige gesloten bodemenergiesystemen in de plangebieden Arnhem Centraal, Rijnboog en Centrum Oost is opgevraagd bij gemeente Arnhem. Voor zover bekend bij gemeente Arnhem zijn in de plangebieden en in de directe omgeving geen gesloten systemen aanwezig.

Andere grondwateronttrekkingen In de plangebieden komen, naast de boven beschreven WKO systemen, geen andere grondwateronttrekkingen voor [Bron: wateratlas van de Provincie Gelderland, 2007]. De aanwezige onttrekkingen buiten het plangebied hebben naar verwachting (expert judgement) geen significante invloed op de geohydrologie binnen de plangebieden. In bijlage 4 worden de grotere grondwateronttrekkingen in de directe omgeving van het plangebied genoemd.

2.3.2

GRONDWATERWINGEBIEDEN, BESCHERMINGSGEBIEDEN In regio Arnhem bevinden zich meerdere grondwaterbeschermingsgebieden (GBG). De ligging van deze gebieden is weergegeven in afbeelding 2.5. Grondwaterwinning vindt plaats uit het tweede watervoerende pakket.

Afbeelding 2.5 Beschermingsgebieden grondwater in regio Arnhem

GBG Edese Bos

GBG Ellecom

GBG La Cabine Waterwingebied

GBG Pinkenberg

Beschermingsgebied Boringsvrije zone

ARNHEM

GBG Wageningen

PLANGEBIED GBG ir H. Symons GBG Hemmen

GBG Fikkersdries

GBG Herveldseveld

Bovenstaande afbeelding laat zien dat geen sprake is van grondwaterbeschermingsgebieden binnen de plangebieden zelf. De dichtstbijzijnde grondwaterbeschermingsgebieden (La Cabine en ir H. Symons) vallen ruim buiten de geohydrologische invloedssfeer van eventueel te plaatsen open bodemenergiesystemen in de plangebieden Arnhem Centraal, Rijnboog of Centrum Oost.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

15


2.3.3

GRONDWATERVERONTREINIGINGEN EN LOPENDE SANERINGEN Voor een zo’n compleet mogelijk overzicht van relevante (potentiële) grondwaterverontreinigingen en lopende saneringen zijn de volgende gegevens opgevraagd bij de afdeling Bodem van de gemeente Arnhem: Een volledige dump van het bodeminformatiesysteem BIS4all, inclusief de geografische contouren (d.d. 12-10-2009). Een overzicht van de (potentiële) spoedlocaties in de gemeente Arnhem via www.spoedlocaties.nl (van 10-11-2009). Uit de aangeleverde informatie zijn in eerste instantie de locaties geselecteerd waar sprake is van een reeds aangetoonde grondwaterverontreiniging. Deze selectie is vervolgens aangevuld met locaties waar mogelijk sprake zou kunnen zijn van een grootschalige grondwaterverontreiniging, maar waar dit nog niet is aangetoond door bodemonderzoek (potentiële verontreinigingen). Bij het selecteren van deze laatste groep locaties is uitgegaan van de selectiemethode zoals die is gehanteerd in het landelijke LIB-project PRISMA/FOCUS.3 Afbeelding 2.6 en tabel 2.4 geven de uiteindelijke selectie weer van de 16 (potentiële) grondwaterverontreinigingen en lopende saneringen. Vier potentiële verontreinigingen liggen buiten of op de grens van de plangebieden, maar zijn zekerheidshalve toch maar in de selectie opgenomen.

Afbeelding 2.6 Aangetroffen grondwaterverontreinigingen >S in plangebieden Arnhem Centraal, Rijnboog en Centrum Oost

3

SUBIplus selectiemethode spoedlocaties, ReGister, 18 april 2007.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

16


Tabel 2.4 Overzicht bekende bodemverontreinigingen in

Label

Matrix

1

Grond en grondwater

21 – 55

VOCl-verontreiniging Neproma

2

Onbekend

Onbekend

Oude textielfabriek, NO wordt

3

Onbekend

Onbekend

4

Grondwater

2,0 – 8,0

Benzine-service-station

5

Onbekend

Onbekend

SEB-locatie. Kans op BTEX en MO

6

Onbekend

Onbekend

SEB-locatie. Kans op BTEX en MO

7

Onbekend

Onbekend

Benzinestation, obv een deelsanering

uitgevoerd, ISV-locatie

versie november 2009

Oude verffabriek, NO wordt uitgevoerd, ISV-locatie

Oost zoals aangegeven in het BIS van gemeente Arnhem,

Toelichting

(m –mv.)

plangebieden Arnhem Centraal, Rijnboog en Centrum

Dieptetraject

en uitgevoerde onderzoeken is de locatie spoedeisend 8

Grond en grondwater

Onbekend

Voormalige tankplaats

9

Grondwater

Onbekend

Voormalige tankplaats

10

Grond en grondwater

Onbekend

Voormalige ondergrondse

11

Grondwater

Onbekend

12

Grond en grondwater

Onbekend

Huidige tankplaats

13

Grondwater

2,5 – 4,0

Voormalige gasfabriek

14

Onbekend

Onbekend

Grote restverontreiniging. Sanering

brandstoftanks Grondwater slechts gedeeltelijk gesaneerd

nog niet afgerond. Betreft nog steeds ernstig geval (BTEX, MO) 15

Grond en grondwater

0,5 - 3,5

NS-geval 5

16

Onbekend

Onbekend

Voormalige Arnhemse Rubberfabriek, SEB-locatie

De verontreinigingsituatie van het grondwater in de plangebieden vormt geen belemmering voor WKO. Daarvoor zijn de verontreinigingen –al dan niet na een reeds uitgevoerde sanering- te beperkt van omvang en/of reiken de verontreinigingen niet tot de watervoerende laag die geschikt is voor WKO. Ook voor de potentiële verontreinigingen geldt de verwachting dat deze geen belemmering gaan vormen voor WKO. Op korte termijn zal overigens op deze locaties bodemonderzoek worden uitgevoerd, zodat dan meer bekend is over deze locaties. Wel verdient het aandacht om bij het boren ter plaatse van verontreinigingen rekening te houden met verspreiding naar de diepte en het doorboren van scheidende lagen. Een meer gedetailleerd overzicht van de beschikbare informatie over de bodemverontreinigingen afkomstig uit het BIS van gemeente Arnhem is opgenomen in bijlage 2.

2.3.4

ARCHEOLOGIE EN EXPLOSIEVEN Archeologische vondsten wijzen erop dat zo'n 70.000 jaar geleden al menselijke bewoning was in het gebied waar nu de stad Arnhem ligt. Arnhem heeft dan ook een rijk bodemarchief waar van veel verschillende tijdperken sporen zijn vertegenwoordigd. Zo bevinden zich op de stuwwal grafheuvels uit het Neolithicum en de Bronstijd. In Arnhem Zuid, behorend tot het rivierengebied, bestaat de kans om nederzettingsterreinen uit het Neolithicum, de IJzertijd, Romeinse Tijd en Vroege Middeleeuwen te vinden.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

17


De plaats Arnhem is meer dan duizend jaar geleden als een klein gehucht ontstaan langs de Sint-Jans beek. In de 13e eeuw heeft Arnhem stadsrechten gekregen. Om de stad werd een omwalling gebouwd die uitgroeide tot een stadsmuur. Een deel van deze oude stadsmuur bevindt zich in de ondergrond van het plangebied Rijnboog. Er bestaat in Rijnboog en Arnhem Centraal dan ook een hoge verwachting voor het vinden van attributen uit de Late Middeleeuwen en Nieuwe Tijd. Bij het ontwerpen van onderliggend masterplan zal rekening worden gehouden met de stadsmuur, omdat deze een fysieke barrière vormt voor de boorwerkzaamheden. Samengevat is er over het algemeen een vrij hoge verwachting van archeologische vondsten voor de plangebieden. Alleen het noordoostelijke deel van Centrum Oost heeft een lage verwachting. Bovenstaande archeologische verwachting in de plangebieden is gevisualiseerd in afbeelding 2.7. In deze afbeelding is de oude stadsmuur duidelijk herkenbaar.

Afbeelding 2.7 Archeologische verwachting in de plangebieden

NGE (niet gesprongen explosieven) Tijdens de Tweede Wereldoorlog is flink gevochten bij Arnhem (Slag om Arnhem). Zware bomaanslagen verwoestten de stad. Er bestaat daarom in de plangebieden een middelhoge kans om op niet gesprongen explosieven te stuiten. Het wordt dan ook aangeraden om alvorens boring te plaatsen een NGE-onderzoek uit te laten voeren.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

18


2.3.5

ONDERGRONDSE BOUWWERKEN De huidige en mogelijk toekomstige ondergrondse bouwwerken (parkeergarages, et cetera) in de plangebieden zijn weergegeven in afbeelding 2.8. De ligging van de diepere ondergrondse bouwwerken kan van invloed zijn op de geohydrologie en mogelijk relevant bij inpassing van open bodemenergiesystemen in de ondergrond. In de regel zullen alleen de diepere ondergrondse bouwwerken (dieper dan 10 meter) meegenomen worden in de afweging van inpassing van WKO in de ondergrond. Dit betreft de parkeergarages Station (20 m –mv.) en Haven-kwartier (10 m –mv.). Daarnaast geldt uiteraard voor alle ondergrondse bouwwerken dat deze een fysieke barrière vormen voor de benodigde boorwerkzaamheden voor WKO (zie §2.5.2 over obstructies in de ondergrond en bijbehorende afbeelding 2.15).

Afbeelding 2.8 Ligging parkeergarages en tunnels

Bron: gemeente Arnhem

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

19


2.3.6

ANDERE GRONDWATERGEBRUIKERS/BELANGHEBBENDEN WKO-systemen zorgen voor stijghoogteveranderingen in de watervoerende pakketten, en kunnen daarmee invloed hebben op de grondwaterstand. Zo beïnvloedt het gerealiseerde WKO-systeem van Arnhem Centraal in een straal van ongeveer 2,3 km de stijghoogte in het derde watervoerende pakket [bron: Effectenstudie Arnhem Centraal (IF, 2000)]. Afbeelding 2.9 laat de grondwateroverlast gebieden in de buurt van de plangebieden zien. Op ongeveer 100 meter ten noorden van Rijnboog ligt in de wijk Centrum een gebied waar vaak sprake is van grondwateroverlast. Een ander grondwateroverlastgebied4 ligt op ongeveer 700 meter ten zuiden van de plangebieden. Bij het ontwerp van WKO-systemen moet rekening worden gehouden met het effect van de WKO op de grondwateroverlastsituatie: deze mag in beginsel niet verergeren. Door het slim ontwerpen van de onttrekkings- en infiltratiebronnen kan de overlastsituatie zelfs verminderen. Vooralsnog worden de WKO-systemen gepland in het 3e watervoerende pakket. Een WKO in dit diep gelegen pakket heeft niet of nauwelijks invloed op de freatische grondwaterstand.

Afbeelding 2.9 Grondwateroverlast in de directe omgeving van de plangebieden

4

Waarschijnlijk wordt de plaatselijke grondwateroverlast in de wijk Centrum veroorzaakt door

aanwezigheid van lokale leemlagen.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

20


2.4

BOVENGRONDSE INRICHTING EN ENERGIEVRAAG

Ontwikkellocaties en functies boven- en ondergronds In afbeelding 2.10 en de tabellen 2.5 tot en met 2.7 zijn voor de verschillende plangebieden de (her)ontwikkelingslocaties weergegeven. Voor de toepassing van bodemenergie is de jaarlijkse warmte- en koudebehoefte per ontwikkelingslocatie geïnventariseerd. Hierbij zijn volgende uitgangspunten gebruikt: Alle gebouwen zijn nieuwbouw. Voor kantoren en culturele centra is gerekend met een warmtebehoefte van 150 MJ/m2bvo en een koudebehoefte van 70 MJ/m2bvo. Deze waarden zijn gebaseerd op fictieve temperatuur overschrijdingsberekeningen. Voor woningen is gerekend met een warmtebehoefte van 300 MJ/m2bvo en een koudebehoefte van 20 MJ/m2bvo. Deze waarden zijn gebaseerd op energie prestatie coëfficiëntberekeningen, en inclusief tapwater. Overige waarden voor warmte- en koudebehoefte zijn inschattingen. Voor winkels is de koudevraag exclusief productkoeling. Afbeelding 2.10

K9 K12

Ontwikkellocaties in de plangebieden Arnhem Centraal,

K11 K10 K7a K7/K3 Wi2* Wi3* K6*

K8 K2 K1

Rijnboog en Centrum Oost

K4 K5*

0

125

250

500 Meters

I G

J

A

4

B D

H

E

6

5

2

1

3 D’ 0

125

250

B02052/ZF0/001/000018/002

500 Meters

F

0

125

250

500 Meters

ARCADIS

21


2.4.1

ARNHEM CENTRAAL

Tabel 2.5 Functie

Herontwikkelingsplannen Arnhem Centraal

Kantoren

Winkels

Horeca

Wonen

Energievraag/jaar

BVO

Nr en gebouw

2

(m )

2.4.2

(GJ)

Toren 1 en 2

12.000

1.800

840

K2

Toren 3

8.000

1.200

560

K3

Toren 4

8.000

1.200

560

K4

Kantoordek

9.500

1.425

665

K5

Transferhal

10.800

1.620

756

K6

Rejokogebouw

#

K7

Nieuwe stationsstraat

7.000

K7’

Nieuwe stationsstraat’

4.000

K8

Bovenbrugstraat

10.000

K9

Bouriciusstraat

K10

#

#

1.050

490

600

280

1.500

700

5.000

750

350

Amsterdamseweg

7.200

1.080

504

K11

Zypse Plein

1.600

240

112

K12

Brabantsenstraat

550

Wi1

Transferhal

Wi2 Wi3

83

39

2.100

284

147

Oude stationsstraat noord

3.000

405

210

Oude stationsstraat zuid

1.200

162

84

H1

Transferhal

800

136

88

H2

Stationsplein oost

500

85

55

H3

Rejokogebouw

500

85

55

Wo1

Oude stationsstraat noord

15.000 (110 w)

4.500

300

Wo2

Oude stationsstraat zuid

5.000 (40 w)

1.500

100

Wo3

Rejocogebouw

3.100 (24 w)

930

62

20.634+

6.957+

onbekend

RIJNBOOG

Tabel 2.6

Gebied

BVO

Energievraag/jaar

Functie

2

Herontwikkelingsplannen Rijnboog

Koude

(GJ)

K1

Totale energievraag Arnhem Centraal #

Warmte

(m ) A

Kenniscluster

12.000

Bibliotheek,

Warmte

Koude

(GJ)

(GJ)

1.800

840

Museum, Studiecentrum, Provinciaal archief B

D

Bartokblok

Havenkwartier

Periode 2009-20XX

6.500

Wonen

1.950

130

1.000

Bedrijven

150

70

1.000

Supermarkt

150

70

31.000

Wonen

9.300

620

8.000

Bedrijven

1.200

560

5.000

Hotel

1.250

200

4.000

Horeca

10.000

680

444

Winkels

1.350

1.000

D’

Havenkwartier

20.000

Musea, bioscoop, theater

2.700

1.000

E

Paradijs

14.000

Wonen

4.200

280

1.635

Bedrijven, winkels, horeca

19.000

Provinciehuis

3.000 7.500 25.000

Kantoren Ministerie (2020)

F

Prinsenhof

B02052/ZF0/001/000018/002

245

131

2.850

1.330

Publiek, cultureel

450

210

Kantoren Justitie

1.125

525

3.750

1.750

1)

ARCADIS

22


G

2)

H

Coehoorn-

6.000

Winkels / Horeca

Noordoost

15.500

Wonen

4.650

310

16.500

Bedrijven

2.475

1.155

#

Winkels / Horeca

#

#

#

#

8.400

560

51.431+

11.990+

Coehoornnoordmidden /

2)

Couhoorn-

480

Bedrijven

Roermondsplein I

900

Wonen #

Winkels / Horeca

noordwest

Bedrijven Wonen

J

Coehoorn Zuid

28.000

Wonen

Totale energievraag Rijnboog

2.4.3

1)

Realisatie kantoren Ministerie circa 2020

2)

Zit in fase 2 en 3 van Rijnboog

#

Tot op heden onbekend

CENTRUM OOST

Tabel 2.7

Gebied

BVO 2

Herontwikkelingsplannen Centrum Oost

(m )

Koude

(GJ)

(GJ)

Rijnwijk

58.320

Wonen

17.496

1.166

2

Fluvium noord

51.130

Wonen

15.339

1.023

1.270

Kantoor, bedrijf

191

89

2.220

1.036

3

Fluvium zuid

14.800

Kantoor, bedrijf

4

Connexxion

29.565

Wonen

8.870

591

5

Cobercokwartier

50.119

Wonen

15.036

1.002

6

SB-locatie

13.635

Wonen, ateliers

4.091

273

2.277

Kantoor, bedrijf (in bestaand pand)

683

205

14.000

Wonen / Werken

4.200

280

1.800

Creatief programma (in bestaand

540

162

#

#

68.665+

5.827+

HGM/Van Amerongen

pand) 8

Mozaiek (Boulevard

#

Wonen

Heuvelink kwartier)

Kantoor, bedrijf

Totale energievraag Centrum Oost #

2.4.4

Energievraag/jaar Warmte

1

7

Periode 2009-2015

Functie

onbekend

VERWACHTE TOTALE ENERGIEVRAAG IN DE PLANGEBIEDEN De verwachte totale energievraag in de plangebieden is weergegeven in onderstaande tabel 2.8.

Tabel 2.8 Totale energievraag in de plangebieden

Plangebied

Warmtevraag

Koudevraag

(GJ)

(GJ)

Koudevraag ten opzichte van warmtevraag (%)

Arnhem CS

20.634

6.957

33,7

Rijnboog

51.431

11.990

23,3

Centrum-oost

68.665

5.827

8,5

Totaal

140.730

24.774

21,8

Uit tabel 2.8 blijkt duidelijk dat de verwachte warmtevraag in de plangebieden een stuk hoger ligt dan de verwachte koudevraag. Om de energiebalans in de bodem gelijk te kunnen houden, moet in de winter echter evenveel warmte uit het grondwater worden onttrokken als in de zomer koude. Dit is een aandachtspunt bij de inpassing van WKO. Hierop wordt verder ingegaan in hoofdstuk 4.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

23


2.5

WAAR IS ER RUIMTE IN DE ONDERGROND VOOR WKO?

2.5.1

DRUKTE IN DE ONDERGROND ONTRAFELD De drukte in de ondergrond van de plangebieden is gevisualiseerd in afbeelding 2.11. Deze afbeelding geeft een horizontale projectie van het diverse ruimtebeslag en de aanwezige obstructies in de ondergrond weer. In eerste opzicht lijkt er beperkt ruimte beschikbaar voor de inpassing van nieuwe bodemenergiesystemen. Wanneer in plaats van een bovenaanzicht een dwarsdoorsnede van de Arnhemse bodem wordt getekend met daarin het ruimtebeslag in de ondergrond, wordt duidelijk zichtbaar waar fysieke ruimte is voor bodemenergiesystemen. Deze dwarsdoorsnede is weergegeven in afbeelding 2.12.

Afbeelding 2.11 Fysiek ruimtebeslag in de ondergrond in plangebieden Arnhem Centraal, Rijnboog en Centrum Oost (bovenaanzicht)

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

24


Afbeelding 2.12

Arnhem Arnhem CS

ondergrond in plangebieden

Centrum Oost

1e WVP

(dwarsdoorsnede)

Rijnboog

Arnhem Centraal

Arnhem Centraal, Rijnboog en

Zuidoost

bodemverontreiniging

Centrum Oost Eusebiusveste

Fysiek ruimtebeslag in de

Provinciehuis

Noordwest

Deklaag Gestuwd complex 1e WVP

WKO filter Scheidende laag 2e WVP2e WVP Scheidende laag? 2e WVP

Scheidende laag

-140

3e WVP

-150 -160 -170

Geohydrologische basis

-180

De dwarsdoorsnede in afbeelding 2.12 laat zien dat de bodemverontreinigingen in de e plangebieden aanwezig zijn in het 1 watervoerende pakket. De aanwezige WKO-systemen

bevinden zich in het 3e watervoerende pakket. Aangezien het 1e watervoerende pakket niet geschikt is WKO (om geohydrologische redenen en/of de ligging van het redoxgrensvlak, zie §2.2.3), kan worden geconcludeerd dat de bodemverontreinigingen zich te ondiep bevinden om te interfereren met open WKO-systemen.

2.5.2

FYSIEKE RUIMTE IN VOOR WKO GESCHIKTE WATERVOERENDE PAKKETTEN In deze paragraaf is kaartmateriaal opgenomen dat visueel maakt waar in de ondergrond ruimte is voor bodemenergiesystemen. Hierbij wordt onderscheid gemaakt in: beschikbare ruimte voor de open systemen, en; obstructies waarmee rekening moet worden gehouden met keuze van de bronlocaties voor zowel open als gesloten systemen.

Beschikbare ruimte voor open systemen Op basis van geohydrologische eigenschappen en/of de ligging van het redoxgrensvlak is het 3e watervoerende pakket geschikt voor WKO in alle drie de plangebieden. In Centrum Oost is mogelijk naast het 3e watervoerende pakket ook het 2e watervoerende pakket geschikt. De beschikbare ruimte in het 2e watervoerende pakket is geel gemarkeerd in afbeelding 2.13.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

25


Aangezien in deze watervoerende laag nog geen WKO’s zijn geplaatst en geen sprake is van andere functies die het gebruik van WKO belemmeren (grondwaterbeschermingsgebied, boringsvrije zone, bodemverontreiniging) is in het hele plangebied Centrum Oost mogelijk ruimte voor WKO. Aanvullend onderzoek moet aantonen of in dit gebied wel of niet een redoxgrensvlak aanwezig is. Afbeelding 2.13 Ruimte in het 2e watervoerende pakket voor inpassing van bodemenergiesystemen

De beschikbare ruimte in het 3e watervoerende pakket is geel gemarkeerd in afbeelding 2.14. De niet beschikbare ruimte is geclaimd door de aanwezige/vergunde WKO-systemen van Arnhem Centraal, het Provinciehuis, Eusebiusveste en Cobercokwartier. De contouren van de thermische invloedsstralen van de koude en warme bellen zijn in afbeelding 2.14 weggevallen in de beschikbare ruimte.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

26


Afbeelding 2.14 Ruimte in het 3e watervoerende pakket voor inpassing van bodemenergiesystemen

Obstructies in de ondergrond In afbeelding 2.15 is een obstructiekaart weergegeven met daarop de obstructies waarmee rekening moet worden gehouden met de keuze voor bronlocaties voor WKO en gesloten bodemenergiesystemen. De volgende obstructies spelen een rol in de ondergrond van de Arnhemse plangebieden: Spoorlijn, plaatsen van boringen op korte afstand van het spoor kan leiden tot zettingen aan de spoorlijn. Oude stadsmuur, de stadsmuur en de kantelen kunnen niet doorboord worden, vanwege de grote weerstand van deze steenmassa. Daarnaast speelt het vraagstuk of het doorboren vanuit behoud van archeologisch erfgoed opzicht wenselijk en toegestaan is. Parkeergarages en tunnels, parkeergarages en tunnels kunnen niet doorboord worden voor de aanleg van bodemlussen of bronfilters. Bodemverontreiniging, wanneer gekozen wordt bodemlussen of bronfilters voor een bodemenergiesysteem aan te brengen in een verontreinigd gebied, is het van belang een goed overwogen keuze te maken voor het filtermateriaal. Afhankelijk van het soort verontreiniging en de concentraties kan gekozen worden voor een meer of minder resistent materiaal met sterke variatie in materiaalkosten (zie ook § 4.1.4 over bodemenergie en grondwaterverontreiniging).

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

27


Afbeelding 2.15 Obstructiekaart

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

28


HOOFDSTUK

WKO 3.1

3

Wat er speelt rond

BODEMENERGIESYSTEMEN Er zijn verschillende WKO systemen mogelijk, met elk hun specifieke kenmerken. In onderstaand overzicht zijn de voorkomende systemen weergegeven.

Afbeelding 3.16 Overzicht met de voorkomende Bodemenergie

typen van bodemenergie systemen

Ondiepe systemen:WKO Open: grondwatersystemen

Diepe systemen: Geothermie

Gesloten: bodemwarmtewisselaars Recirculatiesystemen Opslagsystemen

Doubletten

Monobronnen

Binnen de bodemenergiesystemen wordt een onderscheidt gemaakt tussen “open” en “gesloten” systemen. Open systemen betreffen de opslagsystemen waarbij grondwater wordt gebruikt om energie op te slaan, gesloten systemen zijn de bodemwarmtewisselaars waarbij de constante temperatuur van het grondwater wordt gebruikt. Voor de open systemen bestaat er vervolgens weer een onderscheid tussen opslag systemen (doubletten of monobronnen) en recirculatiesystemen. In navolgende paragrafen worden de gangbare systemen kort nader toegelicht.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

29


3.1.1

OPEN SYSTEMEN

Gescheiden systeem Het meest toegepaste systeem is het gescheiden systeem, dat is gebaseerd op het gebruik van de natuurlijke variatie in temperatuur voor de opwarming/afkoeling van gebouwen. In de winterperiode wordt koud water opgeslagen in de bodem, dat in de zomer wordt gebruikt voor afkoeling. In de zomerperiode wordt warm water opgeslagen in de bodem, dat in de winter wordt gebruikt voor de opwarming van het gebouw (zie afbeelding 3.17 en 3.18). Om te zorgen dat een gescheiden systeem efficiënt werkt is het belangrijk dat het opgeslagen koude- en warme water gescheiden blijven. Dit kan door te zorgen voor voldoende afstand tussen de locaties waar het koude en het warme water wordt geïnjecteerd en onttrokken. In de praktijk zijn er 2 verschillende manieren een gescheiden systeem te kunnen realiseren, namelijk met doubletten en monobronnen.

Doubletten Het doublet is een gescheiden systeem dat bestaat uit twee afzonderlijke putten. Hierbij wordt één put gebruikt voor de opslag en onttrekking van warm water en wordt één put gebruikt voor de opslag en onttrekking van koud water. In afbeelding 3.17 is gebruik gemaakt van een doublet5. Voordelen van een doubletsysteem zijn het hoge rendement en de onafhankelijkheid van scheidende lagen. Als nadelen kunnen genoemd worden het ruimtegebruik, de gevoeligheid voor verstoring (bijvoorbeeld het wegdrijven van de warmwaterbel) en mogelijke beïnvloeding van naast elkaar gelegen systemen. De doubletsystemen worden op veel locaties toegepast. Dit betekent dat meerdere woningen of kantoren worden aangesloten op een aantal bronnen. Als ondergrens voor de inzet van dit systeem wordt uitgegaan van 50 woningen of 2.000 m2 bedrijfsvloeroppervlak. Daarnaast wordt dit systeem ook ingezet in de glastuinbouw, waarbij de inzet al vanaf 1 hectare aantrekkelijk kan zijn. Afbeelding 3.17 Voorbeeld open systeem Gescheiden systeem: Doublet

Bron: NVOE

Monobron Een monobron werkt volgens eenzelfde principe als een doublet, alleen worden er in één put twee filters geïnstalleerd, waarbij de opslag van het koude- en het warme water boven elkaar gepositioneerd zijn (zie afbeelding 3.18). 5

Dit zijn de zogenaamde ‘warme’ en ‘koude’ bronnen

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

30


De voordelen van een monobronsysteem zijn het hoge rendement en het beperkte ruimtebeslag in de ondergrond. Daar staat tegenover dat de kosten van de aanleg door het boren van twee boven elkaar geplaatste bronnen duurder kan zijn. Monobronsystemen worden toegepast vanaf ongeveer 50 woningen of 2.000 m2 bedrijfsvloeroppervlak. Ook in de glastuinbouw kan dit systeem worden toegepast. Afbeelding 3.18 Voorbeeld open systeem Gescheiden systeem: Monobron

Bron: NVOE

Recirculatie systeem Het recirculatie systeem is gebaseerd op het gebruik van de constante temperatuur van het grondwater voor de afkoeling van gebouwen in de zomer en opwarming van gebouwen in de winter. De temperatuur van het grondwater is vanaf een paar meter onder maaiveld gelijk aan de jaargemiddelde temperatuur, die gelijk is aan ongeveer 10 á 14°C. Dit betekent dat het gehele jaar onttrekking plaatsvindt uit dezelfde bron en dat jaarrond infiltratie van grondwater plaatsvindt in dezelfde bron. In tegenstelling tot het gescheiden systeem wordt de stromingsrichting van het systeem niet omgedraaid (afbeelding 3.19). De voordelen van een recirculatiesysteem zijn de beperkte effecten op de omgeving, het feit dat het praktisch overal toepasbaar is en dat de kosten relatief laag zijn. Een nadeel is het lagere rendement ten opzichte van een doublet of monobron. Recirculatiesystemen kunnen worden toegepast vanaf 5 woningen. Afbeelding 3.19 Voorbeeld open systeem Recirculatie Systeem: Doublet

Bron: NVOE

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

31


Combinatiesystemen WKO-systemen kunnen soms worden toegepast op locaties waar een grondwaterverontreiniging aanwezig is. Als een bodemenergiesysteem en een grondwatersanering worden gecombineerd spreekt men van een combinatiesysteem. Een gedegen grondwatermodellering maakt deel uit van het ontwerp van een combinatiesysteem. ARCADIS heeft voor de herontwikkeling van het voormalige Philipsterrein Strijp-S een grondwaterrecirculatiesysteem ontworpen die de aanwezige grondwaterverontreiniging saneert: Sanergy. Het principe van Sanergy is gevisualiseerd in afbeelding 3.20. Afbeelding 3.20 Sanergy: combinatie van WKO en bodemsanering

ARCADIS 2008

3.1.2

GESLOTEN SYSTEMEN Hierbij wordt water rondgepompt in een gesloten buizensysteem in de bodem. In de zomer wordt door de buizen water gepompt dat warmer is dan de temperatuur van het grondwater. Dit temperatuurverschil zorgt ervoor dat het water in het buizensysteem wordt afgekoeld en koude kan worden afgeven aan de gebouwen. Voor de winter geldt hetzelfde principe, maar dan voor de opwarming van het water in het buizensysteem. Doorgaans wordt hierbij in plaats van water gebruik gemaakt van andere warmtedragende vloeistof, om de efficiëntie van het systeem te vergroten. Deze systemen worden het meest toegepast voor kleine bedrijfspanden of individuele woningen. Voor grotere systemen wordt meestal gekozen voor open systemen, omdat deze grotere vermogens kunnen leveren.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

32


Figuur 2.1 Voorbeeld van een gesloten systeem: Bodemwarmtewisselaar: Bron: NVOE

3.1.3

VERGELIJKING KENMERKEN BODEMENERGIESYSTEMEN Tabel 3.9 geeft een overzicht van de verschillende typen bodemenergiesystemen en een aantal kenmerken van de systemen. Daarbij valt op dat er een grote bandbreedte bestaat met betrekking tot de milieuprestaties van de systemen. Deze zijn namelijk sterk afhankelijk van het specifieke systeem. Gemiddeld genomen kan geconcludeerd worden dat de energiebesparing (en daarmee de vermindering van de CO2-uitstoot) het laagst uitvalt bij gesloten systemen.

Tabel 3.9 Overzicht kenmerken

Marktsectoren

bodemenergiesystemen

Gesloten

Doublet-

Monobron-

Recirculatie-

systeem

systeem

systeem

systeem

Woning

Woning

Woning

Woning

Bedrijfspand

Bedrijfspand

Bedrijfspand

Bedrijfspand

Glastuinbouw

Glastuinbouw

> 50 woningen

> 50 woningen

> 5 woningen

> 2.000 m BVO

> 2.000 m BVO

> 2.000 m BVO

> 1 ha 30-150 m

> 1 ha 30-150 m

Minimale

1 woning

schaalgrootte

< 2.000 m

Diepte systeem Vergunning

2

BVO 20-100 m

2

2

2

30-150 m

Nee *

Ja

Ja

Ja

Energiebesparing

20-30%

30-55%

30-55%

30-45%

CO2-besparing

20-50%

25-60%

25-60%

25-50%

*

Momenteel wordt gewerkt aan een AMvB bodemenergie, die onder andere zal resulteren in het introduceren van een meldingsplicht voor gesloten systemen.

3.1.4

EFFECTEN VAN WKO SYSTEMEN WKO-systemen worden steeds vaker toegepast omdat het een duurzame oplossing is voor koeling en verwarming van gebouwen. Er wordt gebruik gemaakt van de temperatuur van het grondwater. Daardoor is er geen of beperkt energie nodig van een alternatieve bron (vaak fossiele brandstof)6. Deze besparing leidt tot een vermindering in de uitstoot van schadelijke stoffen zoals CO2, SO2, NOX en fijnstof. Het toepassen van WKO kan, afhankelijk van locatie, gebruik en type bebouwing, een vermindering van de CO2-uitstoot opleveren van 20-60%.

6

Hier staat tegenover dat voor het aandrijven van de warmtepomp wel elektriciteit nodig is. Deze

toename van het elektraverbruik echter verwaarloosbaar is in vergelijking met de besparing die WKO kan opleveren van fossiele brandstoffen en CO2-uitstoot.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

33


Naast deze positieve effecten van WKO-systemen voor het milieu zijn er door onttrekking van grondwater ook een aantal (mogelijk) nadelige effecten, zoals: een wijziging van de grondwaterstand en grondwaterstroming; een doorboring van slecht doorlatende lagen; gevolg van temperatuurverandering, effecten op de biochemische toestand van de bodem. Wijzigingen in de grondwaterstand en grondwaterstroming leiden tot een vermindering of vermeerdering van de stroming van grondwater richting bijvoorbeeld natuurgebieden. Verlagingen in de grondwaterstand leiden tevens tot zetting van bodemlagen. Andere effecten van het WKO-systeem bestaan uit de doorboring van slecht doorlatende lagen en de verandering van de chemische en microbiologische samenstelling van het grondwater. De temperatuurverschillen die doorgaans gebruikt worden zijn gering waardoor de chemische en microbiologische samenstelling naar verwachting nauwelijks veranderen. De effecten van WKO’s kunnen soms leiden tot conflictsituaties, afhankelijk van het belang van het grondwatersysteem voor aanwezige natuur, landbouw, bestaande onttrekkingen en WKO-systemen. Om deze risico’s tot een minimum te kunnen beperken zijn er op nationaal en provinciaal niveau, regels en eisen gesteld aan de installatie van een nieuwe WKO (dit geldt alleen voor open systemen). Naast het nationale beleid dat er is, kunnen provincies zelf ook specifieke voorwaarden stellen aan nieuwe WKO-systemen.

3.2

WET- EN REGELGEVING EN BELEIDSONTWIKKELINGEN Het aantal WKO-systemen in Nederland is sterk toegenomen door de jaren heen. Deze toename is te verklaren aan de hand van de ontwikkeling van duurzame energie en dat de toepassing ervan wordt gestimuleerd door de overheid (bijvoorbeeld WKO-systemen). De overheid heeft zich als doel gesteld om ervoor te zorgen dat in 2020 20% van het totale energieverbruik afkomstig is van duurzame energiebronnen7. Een probleem is dat de wetgeving en vergunningverlening met betrekking tot grondwateronttrekking vaak complexe en langdurige procedures met zich meebrengen wat de ontwikkeling van WKO juist tegen gaat. Er vinden verschillende ontwikkelingen plaats om deze procedures te versimpelen, zoals de komst van de Waterwet. Deze paragraaf beschrijft de huidige wetgeving die van belang is voor WKO-systemen en de belangrijkste ontwikkelingen daarin.

3.2.1

WATERWET Het Waterplan Gelderland 2010-2015 is opvolger van het derde provinciale Waterhuishoudingsplan. Dit waterplan valt onder de nieuwe Waterwet die in werking is getreden op 22 december 2009. Deze waterwet vervangt negen waterwetten (onder andere de Grondwaterwet, Wet op de waterhuishouding, Wet Verontreiniging Oppervlaktewater). Het gevolg is dat nog maar één watervergunning nodig is voor alle handelingen in het watersysteem. De provincie is Bevoegd Gezag voor de vergunningverlening voor open WKO-systemen. Doelstelling van de provincie is het stimuleren van bodemenergiesystemen met uitzondering van de volgende gebieden: Plaatsen waar de verblijftijd tot drinkwaterwinningsputten korter is dan 25 jaar; Grondwaterbeschermingsgebieden8. 7

Bron: Werkprogramma Schoon en Zuinig, VROM, 2007

8

Zie Grondwaterbeheerplan; onderdeel van het Waterplan Gelderland 2010-2015

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

34


Voor het toepassen van WKO-systemen in boringsvrije zones is een ontheffing nodig van de Provinciale Milieuverordening Gelderland (PmG in het kader van de Wet Milieubeheer). Buiten deze gebieden zijn er vanuit de provincie geen gebieden aangewezen waar de toepassing van een WKO op voorhand uitgesloten zijn. Er zijn ook geen beperkingen opgelegd ten aanzien van welk watervoerend pakket gebruikt wordt; dus WKO-systemen kunnen in zowel het eerste, tweede en derde watervoerend pakket worden toegestaan. Voor WKO-systemen met een grotere bruto pompcapaciteit dan 10 m3 per uur dient een Watervergunning aangevraagd te worden (eerder gold een Grondwaterwetvergunning). Voor de overige WKO-systemen hoeft onder de huidige wet- en regelgeving de installatie niet gemeld te worden bij de provincie en is het meten en registreren van de onttrekking niet verplicht9. Deze situatie zal veranderen met de komst van de AMvB bodemenergie, waardoor wel een melding voor alle bodemenergie (open en gesloten systemen) wordt verplicht. Deze regeling geldt ook met terugwerkende kracht voor de systemen die reeds in gebruik zijn. Bij het verlenen van de watervergunning wordt gekeken naar aanwezige grondwateronttrekkingen in de directe omgeving en of er geen nadelige gevolgen kunnen zijn voor drinkwaterwinningen. Daarnaast wordt onderzocht of er geen nadelige gevolgen zullen optreden voor overige grondwatergebruikers en functies van gebieden afhankelijk van grondwater (zoals natuur, landbouw, industrie, archeologie, infrastructuur, gebouwen en inrichtingen et cetera). In geval van lozingen op oppervlaktewater, bijvoorbeeld bij de aanleg van nieuwe bronnen was een Wvo-vergunning vereist (in het kader van de Wet Verontreiniging Oppervlaktewater). Dit is nu ook opgenomen in de Watervergunning.

3.2.2

OVERIGE WET- EN REGELGEVING Naast de Waterwet en Watervergunning zijn er nog verschillende andere wetten en beleidsstukken die van toepassing kunnen zijn. De bescherming van de bodem is voornamelijk geregeld in de Wet bodembescherming (Wbb. De Wbb kan van toepassing zijn wanneer een grond of grondwaterverontreiniging aanwezig is. Onder invloed van een WKO kan een grondwaterverontreiniging zich verplaatsen. Het verplaatsen van een verontreiniging is volgens de Wbb niet zonder meer toegestaan. In deze situaties is een beschikking op een saneringsplan vereist. Ook als WKO bronnen of bijbehorend leidingwerk worden aangelegd in een geval van verontreiniging is voor deze handeling een beschikking in het kader van de Wbb. Wanneer sprake is van een onttrekking in boringsvrije zones of grondwaterbeschermingsgebieden is naast een ontheffing van de PmG (Wet Milieubeheer) ook een ontheffing nodig in het kader van de Wbb. De proceduretijd is vastgelegd in de Algemene Wet Bestuursrecht (AWB) en bedraagt maximaal 7,5 maanden. Wanneer negatieve effecten op het milieu verwacht worden geldt soms een MER-plicht (Milieu Effecten Rapportage). Een MER-beoordelingsplicht bestaat pas bij een onttrekking van meer dan 1,5 miljoen m3 op jaarbasis.

9

De Provinciale Waterverordening 2010-2015.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

35


Wanneer het grondwater-onttrekkingsdebiet voor een WKO groter is dan 3 miljoen m3 op jaarbasis is het systeem MER-plichtig. In deze situaties maakt een Milieu Effect Rapportage onderdeel uit van de vergunningsaanvraag. Aardkundig waardevolle gebieden dienen beschermd te worden. Hiervoor hanteert de provincie het uitgangspunt dat de specifieke bodemkwaliteiten betrokken worden bij ruimtelijke ingrepen en dat de kernkwaliteiten behouden blijven. WKO-systemen worden geplaatst in het grondwater. Hiervoor dient een put in de bodem gegraven te worden. Belangrijk is om van te voren de effecten op de bodemkundige waarden mee te nemen in de besluitvorming over de locatiekeuze. Een specifieke vergunning of ontheffing is niet van toepassing. Hetzelfde geldt voor Archeologische waarden. De gemeenten zijn verantwoordelijk voor het opnemen van de archeologisch waardevolle gebieden in de bestemmingsplannen. Op basis van deze plannen zal getoetst worden of een archeologisch onderzoek noodzakelijk is voordat een WKO geplaatst kan worden. Daarnaast kan ook de AMK (Archeologische monumentenkaart) of IKAW (Indicatieve Kaart van Archeologische Waarden) geraadpleegd worden om inzicht te krijgen in verwachtingswaarde voor archeologische vondsten in een bepaald gebied. De gemeente ziet erop toe dat dit hieraan voldaan wordt.

3.2.3

BELEIDSONTWIKKELINGEN

Taskforce WKO Eind 2008 is door minister Cramer van VROM de bestuurlijke Taskforcce WKO in het leven geroepen. Doel van de Taskforce was om op korte termijn met maatregelen te komen die de toepassing van WKO bevorderen. In maart 2009 heeft de Taskforce haar rapportage ‘Groen licht voor bodemenergie’ gepubliceerd, waarin zij onder andere het verkeerslichtmodel heeft geïntroduceerd als leidraad voor het verbeteren van het vergunningenbeleid rondom bodemenergie.

AMvB bodemenergie Momenteel (april 2010) wordt door VROM gewerkt aan een AMvB bodemenergie die invulling geeft aan het verkeerslichtmodel. Met de inwerkingtreding van deze AMvB gaat een meldingsplicht gelden voor gesloten systemen. De inhoud van de AMvB is nog aan verandering onderhevig. Vorige versies van de AMvB bodemenergie zijn inhoudelijk vrijwel volledig herzien door de laatste versie d.d. 24 maart 2010. In hoofdstuk 5 wordt deze meest recente versie van de AMvB toegelicht en wordt de brug geslagen naar wat dit betekent voor verankering van voorliggend Masterplan.

Bodemconvenant Op 10 juli 2009 is het Bodemconvenant ondertekend door de ministeries van VROM, V&W, IPO, VNG en UVW. De rode draad van het bodemconvenant is het creëren van meer samenhang tussen het bodembeleid met het energie- en waterbeleid en het beleid voor de ondergrond. De doelstellingen zijn onder andere het optimaliseren van een duurzaam gebruik van de bodem bijvoorbeeld door WKO toepassing en daarnaast het vergroten van de samenhang en afstemming van verschillende beleidsdoelen.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

36


HOOFDSTUK

4

Ordening van de ondergrond – handvat voor regulering 4.1

ORDENINGSPRINCIPES VOOR INRICHTING VAN DE ONDERGROND

4.1.1

ORDENINGSPRINCIPES IN VERTICALE EN HORIZONTALE VLAK

Verticale ordening De inpassing van bodemenergiesystemen in de ondergrond wordt bepaald door de geschiktheid van de ondergrond voor energiesystemen (§2.2.2), de beschikbare ruimte (§2.5.2) en het wettelijk kader. Voor de Arnhemse plangebieden betekent dit dat het gehele 3e watervoerende pakket geschikt is voor bodemenergie. Mogelijk is het 2e watervoerende pakket geschikt voor bodemenergie ter plaatse van het plangebied Centrum-oost. Om bodemenergiesystemen zo effectief mogelijk in te passen, is behoefte aan ordening van de ondergrond. In onderstaande tabel is aangegeven waar de kansen liggen voor WKO in de plangebieden Arnhem CS, Rijnboog en Centrum-oost. Tabel 4.10 Geschiktheid van diverse watervoerende lagen voor WKO

Pakket

Geschiktheid ondergrond

Wettelijk kader

e

Niet geschikt

WKO toegestaan volgens

e

Mogelijk geschikt in

Huidige drukte in de ondergrond

1 WVP

Hoog

1)

Provinciaal Grondwaterplan 2 WVP

Centrum-oost e

3 WVP

Geschikt

4)

WKO toegestaan volgens

Laag

2)

Provinciaal Grondwaterplan WKO toegestaan volgens

Midden

3)

Provinciaal Grondwaterplan 1)

Aanwezigheid van kabels en leidingen, parkeergarages, tunnels, verontreiniging, et cetera

2)

Nog geen WKO-systemen aanwezig, geen overige functies of gebruik

3)

Aantal WKO-systemen aanwezig, geen overige functies of gebruik

4)

Een haalbaarheidsonderzoek zal uitsluitsel moeten geven of de redoxcondities in het plangebied Centrum-oost gunstig zijn voor het inpassen van WKO (zie §2.2).

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

37


Horizontale ordening In de plangebieden zijn in de afgelopen 10 jaar een aantal WKO systemen gerealiseerd en vergund (zie §2.3.1). Deze keuze voor positionering van de bronsystemen is hoofdzakelijk bepaald door projectspecifieke factoren, en niet op een zo effectief mogelijke inrichting van de ondergrond. Nadeel van deze projectspecifieke aanpak is dat op termijn een suboptimale inrichting van de ondergrond kan ontstaan, waardoor het totale energiepotentieel relatief laag is in vergelijking met een geordende situatie. Dit is geïllustreerd in afbeelding 4.21. Afbeelding 4.21 Een goede en doordachte ordening van

?

bodemenergiesystemen in de ondergrond draagt bij aan het benutten van het potentieel van energie uit de ondergrond

?

?

Suboptimaal Voorliggend Masterplan is een handreiking om te komen tot een zo optimaal mogelijke inrichting van de ondergrond, waarbij het energiepotentieel wordt gemaximaliseerd. Bij een doordachte horizontale ordening van de ondergrond kan een kaart met functiezonering een handvat zijn voor inpassing van bodemenergiesystemen. Deze functiezonering houdt rekening met de beschikbare ruimte voor inpassing van bodemenergie en mogelijke grondwaterdebieten in relatie tot interferentie, thermische stralen en hydrologische invloedssfeer.

4.1.2

BRONPOSITIONERING EN INTERFERENTIE Bij de keuze van bronlocaties voor WKO moet rekening worden gehouden met interferentie. Interferentie treedt op als WKO-systemen elkaar thermische of hydrologisch beïnvloeden. Interferentie kan zowel een positief als een negatief effect hebben.

Thermische interferentie THERMISCHE

Bij thermische interferentie beïnvloedt het ene WKO-systeem het thermische rendement van

INTERFERENTIE:

het andere systeem. Dit betekent dat een warme grondwaterbel overlapt met een warme of

Overlappen van koude en/of koude bel van een ander systeem. Bij positieve thermische interferentie overlappen warme grondwaterbellen

meerdere warme grondwaterbellen elkaar, of meerdere koude grondwaterbellen. Deze situatie leidt tot een verhoogd thermisch rendement van beide systemen. Bij plaatsing van meerdere WKO’s zal worden gestreefd naar positieve interferentie. Wanneer meerdere WKO’s dicht bij elkaar worden gerealiseerd in de ondergrond, kan een goede afstemming tussen positionering van de bodemenergiesystemen en het benutten van de mogelijkheden van positieve interferentie leiden tot hogere energie opbrengsten. Bij negatieve interferentie mengt een koude bel van een WKO-systeem met een warme bel van een ander WKO-systeem. Deze situatie leidt tot een verlaagd rendement van beide systemen, en moet zoveel mogelijk worden voorkomen.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

38


Hydraulische interferentie HYDROLOGISCHE

Bij hydraulische interferentie beïnvloedden de veranderende stijghoogten en grond-

INTERFERENTIE:

waterstanden van de verschillende WKO-systemen elkaar. Door onttrekking daalt de

Grondwaterstromingen van

stijghoogte rond de bron. Door infiltratie neemt de stijghoogte rondom de bron toe.

WKO-systemen

Wanneer meerdere WKO-systemen vlak bij elkaar worden gerealiseerd, worden de effecten

beïnvloedden elkaar

van de afzonderlijke systemen bij elkaar opgeteld. Dit betekent dat de verlagingen van twee onttrekkingsputten bij elkaar worden opgeteld en de totale verlaging groter wordt. Anderzijds kan de verlaging van de onttrekkingsput, de ophoging bij een infiltratieput vereffenen en is het totale effect klein. Als gevolg van veranderingen in de stijghoogten, kan de grondwaterstromingsrichting lokaal worden beïnvloed en bestaat een risico op het optreden van zettingen. Een gedegen modelmatige onderbouwing van de effecten van een WKO op veranderingen in de stijghoogte, grondwaterstanden en het optreden van zettingen maakt daarom deel uit van het ontwerp van een WKO en van de vergunningsprocedure in het kader van de Waterwet. Thermische en hydraulische interferentie zijn elkaars tegenpolen. Wanneer systemen elkaar thermisch positief beïnvloeden is er vaak sprake van negatieve hydraulische interferentie. Het Masterplan moet er voor zorgen dat de WKO-systemen elkaar thermisch gezien versterken zonder dat de hydrologische effecten onacceptabel worden.

4.1.3

AFWEGING SYSTEEMKEUZE OP BASIS VAN RUIMTELIJKE INPASSING EN ENERGIEVRAAG Bij het maken van een keuze uit de verschillende typen bodemenergiesystemen die kunnen worden ingezet (zie §3.1) spelen factoren als ruimtelijke inpassing en energievraag een rol.

MONOBRON

Voor de Arnhemse plangebieden betekent dit dat monobronsystemen minder geschikt zijn gezien de relatief beperkte dikte van de watervoerende lagen. De beperking wordt veroorzaakt door het relatief lage debiet wat kan worden onttrokken (en dus de beperkte energieleverantie), als gevolg van de noodzaak de warme en de koude water niet te laten mengen. Daarnaast kunnen de kosten voor de aanleg van een monobronsysteem duurder dan van een regulier doubletten systeem.

RECIRCULATIESYSTEEM

De keuze voor een recirculatiesysteem ligt minder voor de hand in de plangebieden Arnhem CS, Rijnboog en Centrum-oost. Reden hiervoor is het lagere rendement van deze systemen in vergelijking met een doublet of monobron. Deze lagere efficiency lijkt op basis van de beschikbare informatie niet gerechtvaardigd door eventuele voordelen die een recirculatiesysteem met zich meebrengt.

COMBINATIESYSTEEM

Het inzetten van combinatiesystemen in de Arnhemse plangebieden is niet van relevant, omdat in het 2e en 3e watervoerende pakket geen sprake is van bodemverontreiniging.

DOUBLET

De meest logische keuze is die voor een doubletten systeem. Dit type bodemenergiesysteem wordt in Nederland het meest toegepast en daarmee is er veel ervaring met dergelijke systemen. De filterlengtes van de bronfilters worden afgestemd op de dikte van de watervoerende laag waarin het WKO-systeem wordt geplaatst. Voor het 3e watervoerende pakket kunnen filters met een lengte van maximaal 28 meter worden toegepast. Voor het 2e watervoerende pakket bedraagt de maximale filterlengte 40 meter. Een berekening van de te onttrekken grondwaterdebieten uit het 3e en het 2e WVP is opgenomen in §4.2.3.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

39


4.1.4

BODEMENERGIE EN VERONTREINIGING Gedurende lange tijd is de aanwezigheid van bodemverontreinigingen reden geweest om het gebruik WKO te verbieden met het oog op verspreiding van de pluim. De Wet bodembescherming staat dit in beginsel niet toe. Rond 2007 is in dit denken een omwenteling gekomen, met de notie dat een combinatie van de twee technieken juist een heel gelukkige zou kunnen zijn. De mogelijke voordelen van een beter betaalbare diepe grondwatersanering enerzijds en een groter aantal toepassingslocaties voor duurzame energie uit WKO anderzijds, maken dat ook de Taskforce WKO10 heeft geadviseerd deze combinatie verder te bevorderen en te onderzoeken (zie §3.2.3). Het realiseren van WKO in en nabij verontreinigd grondwater en de veelbesproken combinatie met saneren biedt zowel voor als nadelen (voordelen: mogelijke afname saneringskosten, kansen voor overall positiever milieurendement, nadelen: combinatiesystemen hebben vaak lagere energie-efficiency, meer vergunningen, langere proceduretijd, relatief weinig praktijkervaring). Daarnaast moet bij het realiseren van WKO in verontreinigd grondwater aandacht worden geschonken aan de materiaalkeuze in verband met de levensduur van het bronsysteem.

HANDLEIDING BOEG

In april 2010 komt Handleiding BOEG (BOdemenergie En Grondwaterverontreiniging) beschikbaar, die handvaten aanreikt om WKO mogelijk te maken in of nabij verontreinigd grondwater. Voor meer informatie over de combinatie WKO in of nabij grondwaterverontreiniging wordt verwezen naar handleiding BOEG (beschikbaar via www.AgentschapNL.nl.

10

De bestuurlijke Taskforce WKO is in 2008 in het leven geroepen door Minister Cramer van VROM met

als doel om op korte termijn met maatregelen te komen om de toepassing van WKO te bevorderen. Een van de aanbevelingen van de Taskforce in haar rapportage ‘Groen licht voor bodemenergie’ is het streven naar synergie tussen de combinatie van open bodemenergie systemen en bodemsanering.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

40


4.2

TOEKENNING BODEMENERGIESYSTEMEN

4.2.1

KAART ORDENING WARMTE EN KOUDE

Ordening warmte en koude in het 3 WVP e

Op basis van de grondwaterstromingsrichting in het 3e watervoerende pakket (zie §2.2.4) is een zonering gemaakt voor de ondergrond in de vorm van een zebrapatroon. De warme en koude zones (de zebrastrepen) zijn zo gegroepeerd dat deze om en om naast elkaar liggen. De lengterichting van de zebrastrepen is gelijk aan de stromingsrichting van het grondwater. De breedte van de zebrastrepen is bepaald door enerzijds de ligging van de al gerealiseerde/vergunde WKO’s in het 3e WVP en anderzijds door het onttrekkingsdebiet en daaruit volgende vermogens voor energiewinning per systeem. Het maximale onttrekkingsdebiet uit een WKO-bron wordt immers bepaald door de toegestane invloedsstraal van het WKO-systeem, waarbij geen onacceptabel effect optreedt op nabijgelegen WKO-systemen. Ofwel, de toegestane invloedsstraal mag niet reiken tot buiten de zebrastreep waarbinnen de WKO-bron zich bevindt (zie §4.2.3). De zonering in het 3e WVP in de vorm van een zebrapatroon is gevisualiseerd in afbeelding 4.22. Deze afbeelding is in bijlage 8 opgenomen als A3 formaat. Afbeelding 4.22 Ordening van het 3e WVP in zebrapatroon

Het principe van positieve interferentie (§4.1.2) kan ingezet worden door stroomafwaarts van een koudebron (of warmtebron) een tweede koudebron (of warmtebron) te plaatsen binnen de contouren van de thermische straal, maar buiten het intrekgebied van de bronnen van het meest stroomopwaarts gelegen systeem. De thermische straal die wordt opgebouwd rondom een koudebron zal immers aan de stroomafwaartse zijde koude verliezen onder invloed van de natuurlijke grondwaterstroming.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

41


Immers, niet al het koude grondwaterwater binnen de contouren van de thermische schil dat in de winter is geïnfiltreerd, zal in de zomer worden onttrokken. Dit betekent dat per definitie sprake is van het weglekken van koude of warmte in de stroomafwaartse richting. Door een 2e WKO systeem te plaatsen in deze weglekkende restkoude of –warmte kan het 2e WKO systeem ‘meeliften’ op het bovenstrooms gelegen systeem, zonder dat dit laatst genoemde systeem hier hinder van ondervindt. Het principe van positieve interferentie door overlap van thermische stralen is geïllustreerd in afbeelding 4.23. Het voordeel van het gebruik maken van dit principe is dat ten eerste het energiepotentieel uit de bodem beter benut kan worden (er passen meer systemen in). Ten tweede heeft een nieuw te plaatsen systeem het voordeel dat al een temperatuurgradiënt aanwezig is in de bodem. De bodem is al enigszins opgeladen, waardoor de energie-efficiency de eerste jaren hoger zal liggen dan bij een WKO die bij opstart van het systeem de volledige koude- en warmtezone nog moet opbouwen. Afbeelding 4.23 Principe positieve interferentie door overlap thermische stralen. In deze figuur is ook het temperatuurgradiënt binnen de thermische straal weergegeven in ºC

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

42


Ordening warmte en koude in het 2 WVP e

Voor de ordening van de ondergrond in het 2e WVP is eveneens een zebrapatroon gehanteerd. Momenteel zijn nog geen bodemenergiesystemen gerealiseerd in het 2e WVP, die een kader vormen voor de ligging van de koude en warme zones. De breedte van de zebrastrepen in het 2e WVP is daarom enkel bepaald door het onttrekkingsdebiet en daaruit volgende vermogens voor energiewinning per systeem. De lengterichting van de zebrastrepen is gelijk aan de grondwaterstromingsrichting in het 2e WVP, die is vastgesteld op basis van de gegevens uit REGIS (zie §2.2 en afbeelding 2.2). De zonering in het 3e WVP in de vorm van een zebrapatroon is gevisualiseerd in afbeelding 4.24. Deze afbeelding is in bijlage 8 opgenomen als A3 formaat. e

Zoals ook aangegeven in hoofdstuk 2 is het 2 WVP ter plaatse van het plangebied Centrum-oost op basis van bodemopbouw geschikt voor WKO. Voldoende gegevens over de ligging van het redoxgrensvlak ontbreken echter. Aanbevolen wordt om een haalbaarheidsonderzoek te doen e

naar de redoxcondities in het 2 WVP ter hoogte van Centrum-oost en op basis hiervan vast te stellen of deze watervoerende laag geschikt is voor WKO.

Afbeelding 4.24 Ordening van het 2e WVP in zebrapatroon

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

43


4.2.2

BEREKENING MAXIMALE GRONDWATERDEBIETEN VOOR WINNING BODEMENERGIE

Uitgangspunten berekeningen en gehanteerde formules Om onderlinge beïnvloeding van de zones koud en warm water te voorkomen, moeten de in deze zones geplaatste bronnen zo zijn gedimensioneerd dat er (a) geen warm water naar de koude zone stroomt en vice versa en (b) de onttrekking of injectie in de ene zone niet de warme of koude bellen in de andere zone verstoort. Hiervoor zijn drie maten te geven: de thermische straal van het WKO systeem, de straal van de bel geïnjecteerd water (“volumetrische straal”) en de straal van het gebied waar de stijghoogte door de onttrekking of injectie wordt beïnvloed (de hydraulische straal). De thermische straal geeft de maximale grootte weer van het gebied waarin de temperatuur van het grondwater wordt beïnvloed: Formule 4.1 Thermische straal

rth =

c fluid Q cbulk πL

Waarin rth de thermische straal is, cfluid en cbulk zijn respectievelijk de warmtecapaciteit van water en het aquifer materiaal, Q is de hoeveelheid water (in m3) die per seizoen wordt rondgepompt en L is de lengte van het filter. De “volumetrische straal” geeft de maximale grootte weer van de bel grondwater die is geïnjecteerd in het WKO systeem: Formule 4.2 Volumetrische straal

rw =

Q nπL

Waarin rw de volumetrische straal is en n de porositeit. De thermische straal is kleiner dan de volumetrische straal omdat warmte ook aan de korrelmatrix van de aquifer wordt afgegeven. De hydraulische straal hangt af van de aquifer eigenschappen en het verpompte debiet. Hier wordt als hydraulische straal het gebied aangenomen waar de stijghoogte met meer dan 5 centimeter verandert. De zones tot waarbinnen de invloedstralen (dat wil zeggen volumetrische straal) van de bronnen beperkt moet blijven zijn in de gebieden Arnhem Centraal en Centrum Oost circa 1.000 meter lang en 150 à 250 meter breed (breedte van het zebrapatroon). In het deelgebied Rijnboog zijn de zones circa 500 m lang en 150 à 250 m breed. Dit betekent dat de invloedsstralen niet groter mogen zijn dan 75 à 125 m. Hier is een maximale invloedsstraal van 125 m aangehouden. De uitgangspunten voor de berekening zijn vermeld in tabel 4.12. e

Tabel 4.11 Uitgangspunten berekeningen

Dikte pakket (m –mv. tot m –mv.)

e

3 WVP

2 WVP

137-165

30-70

Dikte pakket (m)

28

40

Filterlengte WKO (m)

28

40

Doorlaatvermogen kD (m /dag)

500-1.000

1.500-3.000

Waterdoorlatendheid k-waarde

18-36

28-57

2

(m/d) Weerstand slecht doorlatende laag c-waarde (d) Effectieve porositeit

B02052/ZF0/001/000018/002

7.300

600

(200+100+7.000)

(200+100 à 700)

0,3

0,3

ARCADIS

44


Uit formule 4.1 en 4.2 volgen het maximale jaardebiet op basis van de thermische straal (formule 4.3) en het maximale jaardebiet op basis van de volumetrische straal (formule 4.4): Formule 4.3 Maximale jaardebiet gebaseerd

Qmax,th = rth ,max

2

cbulk .π .L c fluid

op thermische straal

Formule 4.4

2

Qmax,w = rw,max .n.π . L

Maximale jaardebiet gebaseerd op volumetrische straal

Berekening maximale jaardebiet voor energiewinning 3E WVP

Uit formule 4.3 en 4.4 volgt dat het maximale jaardebiet uit het 3e watervoerende pakket gebaseerd op de thermische invloedsstraal van 125 meter 1,6 miljoen m3 (4.500 m3/dag) bedraagt. Het maximale jaardebiet gebaseerd op de volumetrische straal van 125 meter is circa 825.000 m3 (2.300 m3/dag). Voor een volumetrische straal van 75 meter is het maximale jaardebiet 297.000 m3 (810 m3/dag).

2E WVP

Het maximale jaardebiet uit het 2e watervoerende pakket bedraagt gebaseerd op de 3 3 thermische invloedsstraal van 125 meter 2,3 miljoen m (6.400 m /dag). Het maximale

jaardebiet gebaseerd op de volumetrische straal van 125 meter is circa 1,2 miljoen m3 (3.200 m3/dag). Voor een volumetrische straal van 75 meter is het maximale jaardebiet 424.000 m3 (1.200 m3/dag). De hydraulische straal is met analytische berekeningen bepaald. Eerst is het effect op de stijghoogte voor de aan de hand van de thermische en volumetrische stralen berekende debieten bepaald. De gehanteerde uitgangspunten bij deze berekening en de uitkomsten voor zowel het 2e als het 3e watervoerende pakket zijn opgenomen in tabel 4.13. e

e

e

e

3 WVP

3 WVP

2 WVP

2 WVP

(lage k)

(hoge k)

(lage k)

(hoge k)

2.300

2.300

3.200

3.200

k-horizontaal (m/d)

18

36

28

57

maximaal debiet gebaseerd op

k-verticaal (m/d)

4

8

6

12

thermische invloedsstraal van

verlaging aan bovenkant

7,25

3,75

4,27

2,18

125 m

aquifer op 0,1 m afstand 2,07

1,16

0,99

0,56

Tabel 4.12 Berekening verlaging stijghoogte volgend uit

3

Debiet Q (m /d)

verlaging aan bovenkant aquifer op 125 m afstand

Voor het 3e watervoerende pakket betekent dit dat in een stationaire situatie de verlaging van de stijghoogte bij een debiet van 2.300 m3/dag ruimschoots de zonegrens overschrijdt. Aangezien het derde watervoerend pakket gespannen is, stelt de verlaging van de stijghoogte zich relatief snel in en zal hydraulische beïnvloeding van de naastgelegen zone optreden. Pas bij een debiet van 60 m3/dag (voor een k-waarde van 18 m/dag) tot 120 m3/dag (voor een k-waarde van 36 m/dag), reikt de hydraulische invloedsstraal (gedefinieerd als het gebied met maximaal 5 centimeter stijghoogteverandering) niet verder dan 125 m.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

45


Voor het 2e watervoerende pakket betekent dit dat in een stationaire situatie de verlaging van de stijghoogte bij een debiet van 3.200 m3/dag ruimschoots de zonegrens overschrijdt. Aangezien het tweede watervoerend pakket gespannen is, stelt de verlaging van de stijghoogte zich relatief snel in en zal hydraulische beïnvloeding van de naastgelegen zone optreden. Pas bij een debiet van 200 m3/dag (voor een k-waarde van 28 m/dag) tot 400 m3/dag (voor een k-waarde van 57 m/dag), reikt de hydraulische invloedsstraal (gedefinieerd als het gebied met maximaal 5 centimeter stijghoogteverandering) niet verder dan 125 m.

Conclusies MAXIMALE DEBIETEN UIT

Wanneer gekozen wordt voor een inrichting van de ondergrond waarbij de geïnjecteerde

ZONES IN 3E EN 2E WVP

waterbellen uit de diverse zones de zonegrenzen (zie afbeelding 4.22 en 4.24) niet overschrijden, maar waarbij de stijghoogteveranderingen de zonegrenzen wel zullen overschrijden, dan zijn de maximale debieten voor warmte koude opslag berekend zoals vermeld in tabel 4.14.

Tabel 4.13 Maximale debieten per systeem uit 3e en 2e watervoerende

Groot systeem

Klein systeem

(volumetrische straal 125 m)

(volumetrische straal 75 m)

3e watervoerende pakket 3

Maximaal debiet (m /d/bron)

pakket, uitgaande van

Debiet uit warmtebron

volumetrische straal van 125

(m /seizoen)

en 75 meter.

Debiet uit koudebron

2.300

810

420.000

148.000

420.000

148.000

3

3

(m /seizoen)

2e watervoerende pakket 3

Maximaal debiet (m /d/bron) Debiet uit warmtebron

3.200

1.200

584.000

219.000

584.000

219.000

3

(m /seizoen) Debiet uit koudebron 3

(m /seizoen)

GOEDE AFSTEMMING EN

Inherent aan deze keuze de volumetrische straal leidend te laten zijn voor de maximale

MODELLERING VEREIST BIJ

grondwaterdebieten voor energiewinning is dat de vorm en eventuele afstroming van de

INPASSING WKO SYSTEMEN warme en koude bellen wordt beïnvloed door de stijghoogteveranderingen die door de IN ZONES

naastgelegen bronnen worden veroorzaakt. De rechte zebrastrepen worden dan meer meanderende (golvende) banen. In deze situatie zullen de geïnjecteerde waterbellen de zonegrenzen niet overschrijden en blijven de thermische invloedsstralen binnen de zonegrenzen. Het vergt echter wel een goede afstemming van het ontwerp, dimensionering, positionering en fasering van de diverse systemen binnen deze zones.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

46


4.2.3

BEREKENING ENERGIEOPBRENGST AAN DE HAND VAN GRONDWATERDEBIETEN In onderstaande tabel 4.15 is de energieopbrengst berekend voor een drietal WKO-systemen met een verschillende omvang. Hierbij is onderscheid gemaakt in de energieopbrengst in warmte en koude voor zowel het 3e als het 2e watervoerende pakket.

Tabel 4.14 Berekening energieopbrengst voor drie WKO-systemen met

3e watervoerende pakket

verschillende omvang

Onttrekkingsdebiet

Groot systeem

Middelgroot

Klein systeem

(volume straal

(volume straal

(volume straal

125 m)

75 m)

50 m)

148.000

108.000

420.000

3

(m /seizoen) Temperatuur gradiënt (ºC)

8

8

8

Vermogen koude, T=8ºC

3.900

14.030

1.370

4.950

1.000

(per seizoen)

MWh

GJ

MWh

GJ

MWh

3.600 GJ

Vermogen warmte, T=8ºC

3.900

14.030

1.370

4.950

1.000

3.600

(per seizoen)

MWh

GJ

MWh

GJ

MWh

GJ

2e watervoerende pakket Onttrekkingsdebiet

584.000

219.000

94.000

3

(m /seizoen) Temperatuur gradiënt (ºC)

8

8

8

Vermogen koude, T=8ºC

5.420

19.500

2.030

7.310

875

(per seizoen)

MWh

GJ

MWh

GJ

MWh

3.150 GJ

Vermogen warmte, T=8ºC

5.420

19.500

2.030

7.310

875

3.150

(per seizoen)

MWh

GJ

MWh

GJ

MWh

GJ

Met behulp van bovenstaande tabel kan op eenvoudige wijze een inschatting worden gemaakt wat de benodigde ondergrondse ruimte is (volumestraal) uitgaande van het benodigde vermogen aan warmte en koude. Aan de hand van deze inschatting kan indicatief beoordeeld worden of en waar in de ondergrond ruimte is voor inpassing van een bodemenergiesysteem. Hiermee kan nadere invulling gegeven worden aan het ontwerp van een scenario zoals weergegeven in afbeelding 4.25 en 4.26. Factoren die hierbij een rol spelen zijn de ligging van de warme en de koude zones (zie afbeelding 4.22 en 4.24), het kadastraal eigendom van de percelen waar het bodemenergiesysteem wordt aangelegd, de reeds vergunde ondergrondse ruimte, etc. Het te leveren vermogen aan warmte en koude volgend uit het grondwaterdebiet dat een WKO per seizoen onttrekt is te berekenen met onderstaande formule 4.5: Formule 4.5 Vermogen in mW aan de hand

Vermogen =

q * dT * 1,16 1000

van temperatuurgradiënt en debiet

q

= debiet (m3/seizoen, ook wel m3/a)

dT

= temperatuurverschil tussen koude en warmte bel ( ºC)

vermogen

= energieopbrengst (MWh)

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

47


De volgende formule 4.6 gebruikt worden voor het berekenen van het de energieopbrengst in gigajoule op basis van het grondwateronttrekkingsdebiet: Formule 4.6

Vermogen = Q * 4,18 * dT *1000

Vermogen in GJ aan de hand 3

3

van temperatuurgradiënt en

q

= debiet (m /seizoen, ook wel m /a)

debiet

4,18

= soortelijke warmte water (kJ/kg

dT

= temperatuurverschil tussen koude en warmte bel ( ºC)

vermogen

= energieopbrengst (GJ)

Aan de hand van bovenstaande formules is de conversiefactor van vermogen in megawatt uur (MWh) naar gigajoule (GJ) te berekenen op 3,6.

4.2.4

SCENARIO’S INPASSING ENERGIESYSTEMEN BINNEN DE ZONES De ordeningskaarten die de warme en koude zones ordenen in een zebrapatroon (§4.2.1) dienen als leidraad bij planvorming en vergunningverlening voor nieuwe systemen. Bewust is gekozen voor een globale ordening van de ondergrond, die een mate van vrijheid geeft in de exacte positiebepaling van WKO-systemen. Het op detailniveau vastleggen van bronlocaties en bijbehorende debieten per systeem zou immers leiden tot een rigide Masterplan. Het risico van een strak omlijnd plan is dat een wijziging in de ontwikkelingsplannen het Masterplan minder bruikbaar of zelf onbruikbaar maakt. Om een beeld te schetsen van de keuzevrijheid in positionering van de WKO-bronnen, de systeemgrootte en het aantal systemen zijn zowel voor het 3e als het 2e watervoerende pakket twee scenario’s uitgewerkt in deze paragraaf. Deze scenario’s zijn niet richtinggevend, maar enkel illustratief voor de te benutten keuzevrijheid voor inpassing van WKO.

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

48


Scenario’s 3 watervoerende pakket e

In afbeelding 4.25 zijn twee scenario’s afgebeeld die ter illustratie dienen van de mogelijke inpassing van WKO-systemen in het 3e WVP. Afbeelding 4.25 Scenario’s voor inpassing van WKO in het 3e WVP

Links: 2 grote systemen (Q = 584.000 m3/a), 4 middelgrote systemen (Q = 219.000 m3/a), 6 kleine systemen (Q = 108.000 m3/a) Rechts: Rechts: 4 grote systemen (Q = 584.000 m3/a), 3 middelgrote systemen (Q = 219.000 m3/a), 5 kleine systemen (Q = 108.000 m3/a)

In het 3e watervoerende pakket van de plangebieden Arnhem CS, Rijnboog en Centrum-oost zijn in het eerste scenario (links) 2 grote systemen (Q = 584.000 m3/a), 4 middelgrote systemen (Q = 219.000 m3/a) en 6 kleine systemen (Q = 108.000 m3/a) gerealiseerd. Dit geeft een indicatie van het maximaal te verpompen debiet voor WKO op jaarbasis, namelijk 5,4 miljoen m3. Met deze systemen kan jaarlijks in totaal een vermogen aan warmte van 25.000 MW, ofwel 90.000 GJ worden geleverd en een vermogen aan koude van 25.000 MW, ofwel 90.000 GJ. In het tweede scenario (rechts) zijn 4 grote systemen (Q = 584.000 m3/a), 3 middelgrote systemen (Q = 219.000 m3/a) en 5 kleine systemen (Q = 108.000 m3/a) gerealiseerd. Het maximaal te verpompen debiet is in dit scenario 7,0 miljoen m3 op jaarbasis. Met deze systemen kan jaarlijks in totaal een vermogen aan warmte van 32.800 MW, ofwel 118.000 GJ worden geleverd en een vermogen aan koude van 32.800 MW, ofwel 118.000 GJ.

Scenario’s 2 watervoerende pakket e

In afbeelding 4.26 zijn twee scenario’s afgebeeld die ter illustratie dienen van de mogelijke inpassing van WKO-systemen in het 2e WVP. Afbeelding 4.26 Scenario’s voor inpassing van WKO in het 2e WVP

Links: 4 grote systemen (Q = 584.000 m3/a) Rechts: 1 groot systeem (Q = 584.000 m3/a) en 6 middelgrote systemen (Q = 219.000 m3/a)

B02052/ZF0/001/000018/002

ARCADIS

49

MASTERPLAN VOOR DE ONDERGROND VAN ARNHEM PROJECTGEBIEDEN ARNHEM CS, RIJNBOOG EN CENTRUM OOST

Recommend Documents