Warmte Koude Opslag Wat is WKO?
Diep onder Drenthe
Klimaatbestendig Drenthe Klimaatveranderingen van vele eeuwen zijn nog steeds zichtbaar in het Drentse landschap. Voorbeelden hiervan zijn de Hondsrug en de Havelterberg, ontstaan door ijsstromen van 150.000 jaar geleden. Klimaatverandering is van alle dag. Alleen het tempo en de gevolgen zijn verschillend. Het veranderende klimaat dwingt ons om op een andere manier om te gaan met ons energieverbruik. Drenthe is de energieregio bij uitstek. In het verleden met turf, olie en gas. In de toekomst met duurzame energievoorzieningen als biomassa, groen gas en aardwarmte. Dit zijn belangrijke pijlers om tot een duurzame energiehuis houding te komen. Voor de toekomst is het nodig om nu verantwoorde en duurzame beslissingen te nemen. Warmte Koude Opslag, ook wel WKO genoemd, is een vorm van duurzame energie. Voor de provincie Drenthe is WKO een belangrijke energietechniek, waarmee we de uitstoot van broeikasgassen op korte en lange termijn kunnen en willen terugdringen. Met aandacht en daadkracht willen wij als bevoegd gezag, samen met gemeenten en marktpartijen, WKO op een verantwoorde manier een prominente plek geven in onze Drentse ondergrond. Daarom voorzien we u graag van informatie met verschillende brochures en de website www.drenthe.nl/wko. De website bevat bovendien een interactieve WKO-tool. Met behulp van deze tool en een handig stappenplan weet u hoe u kunt komen van idee tot realisatie van een WKO-installatie. In deze brochure leest u wat WKO is en welke systemen er zijn.
3
Terminologie
Warmte Koude Opslag (WKO) is een techniek waarmee energie uit de bodem wordt gewonnen en opgeslagen. Deze energie wordt gebruikt om gebouwen te verwarmen of te koelen. Bij WKO wordt gebruik gemaakt van de warmte die van nature aanwezig is in de bodem en het grondwater. Daarmee is WKO een vorm van duurzame energie. Bodemenergie, WKO, KWO, geothermie; er worden verschillende termen gebruikt en dat geeft soms verwarring. Wij gaan uit van de volgende definities:
Bodemenergie is een verzamelnaam van systemen die de bodem of ondergrond gebruiken als energiebron en/of buffer. Er zijn verschillende vormen: Warmte Koude Opslag Het winnen en opslaan van energie (5-25 °C) tussen 0 en circa 300 meter onder maaiveld. Ook wel genoemd: WKO, ondergrondse energieopslagsystemen, KWO, UTES, bodemwarmtewisselaars.
Luchtopslagsystemen Het opslaan van gecomprimeerde lucht in een ondergrondse ruimte (bijvoorbeeld zoutkoepel). Afhankelijk van de vraag wordt vervolgens elektriciteit opgewekt door het laten ontsnappen van lucht uit de zoutkoepel. Ook wel genoemd: compressed air.
Geothermie Het winnen van energie (80-110 °C) tussen 1,5 en circa 3 kilometer onder maaiveld. Ook wel genoemd: aardwarmte.
Deze brochure gaat over Warmte Koude Opslag. Informatie over geothermie en luchtopslag blijft buiten beschouwing.
4
WKO-systemen
Warmte Koude Opslag kent twee systemen om energie uit de bodem te winnen en op te slaan: open en gesloten WKO-systemen.
Open WKO-systemen Bij open WKO-systemen wordt grondwater opgepompt, vervolgens gebruikt voor verwarming of koeling van het gebouw en tot slot weer geïnfiltreerd in de grond. De watervoerende lagen in de bodem (aquifers) werken als buffer. Er zijn drie varianten bij open WKO-systemen: 1 Recirculatie 2 Warme koudebron (doublet) 3 Monobron
6
1 Recirculatie Recirculatie is het meest eenvoudige open systeem. Het werkt met een vaste onttrekkingsbron en een vaste retourbron. Grondwater van 10 à 12 °C wordt opgepompt en naar de warmtewisselaar geleid. In de zomer, wanneer er koeling van het gebouw nodig is, wordt het grondwater licht opgewarmd. In de winter koelt het grondwater af. Met een warmtepomp wordt warmte uit het grondwater onttrokken. Dit resulteert erin dat het grondwater ’s zomers met circa 17 °C en ’s winters met circa 8 °C wordt geïnfiltreerd in de retourbron. De stromingsrichting van het grondwater blijft in beide gevallen gelijk. Bij de infiltratiebron wordt dus elke zomer en winter afwisselend warm en koud grondwater geïnfiltreerd. Deze temperatuurfluctuaties dempen elkaar in de bodem uit. Het grondwater dat na verloop van tijd weer bij de onttrekkingsbron komt, heeft hierdoor weer een gemiddelde temperatuur van 10 à 12 °C. In figuur 1 en 2 is het principe van het recirculatiesysteem in zomer- en wintersituatie weergegeven. Figuur 1 en 2: recirculatiesysteem in zomer- en wintersituatie
7
2 Warme koudebron (doublet) Een ander open WKO-systeem maakt gebruik van twee bronnen, een zogenaamd doublet. ’s Winters wordt grondwater uit de warme bron onttrokken, waarna het de warmte afgeeft aan de warmtewisselaar. Het afgekoelde grondwater (rond 7 °C) wordt vervolgens geïnfiltreerd in de koude bron. ’s Zomers draait dit proces om, evenals de stromingsrichting van het grondwater. Grondwater uit de koude bron wordt dan gebruikt voor koeling, waarna het met een hogere temperatuur (rond 20 °C) weer in de warme bron wordt geïnfiltreerd. Het komt erop neer dat winterkoude wordt opgeslagen voor gebruik in de zomer en zomerwarmte voor gebruik in de winter. In figuur 3 en 4 is het principe van het warmte koudebron systeem in zomer- en wintersituatie weergegeven.
Figuur 3 en 4: warme koudebron systeem in zomer- en wintersituatie
8
3 Monobron De werking van een monobron systeem is vergelijkbaar met een warme koudebron systeem, maar dan in verticale richting. De warme en koude bron bevinden zich nu boven elkaar, in plaats van naast elkaar. In figuur 5 en 6 is het principe van het monobron systeem in zomer- en wintersituatie weergegeven.
Figuur 5 en 6: monobron systeem in zomer- en wintersituatie
9
10
Gesloten WKO-systemen Voor gesloten WKO-systemen is een stelsel van buizen in de bodem nodig. Hierin wordt water of glycol, het zogenoemde medium, rondgepompt. Door geleiding kan warmte of koude worden onttrokken aan de bodem. Dit systeem, met een bodemwarmtewisselaar, gebruikt geen grondwater. Het rondgepompte medium is ‘opgesloten’ in het stelsel van buizen. Een gesloten WKO-systeem wordt vrijwel altijd gecombineerd met een warmtepomp. Het systeem kan gebouwen ook koelen. Warmte uit gebouwen wordt met behulp van de warmtepomp onttrokken en in de bodem geladen. Dit is zeker in warme tijden comfortverhogend. Er zijn twee varianten van gesloten WKO-systemen: 1 Horizontale bodemwarmtewisselaars 2 Verticale bodemwarmtewisselaars
11
1 Horizontale bodemwarmtewisselaar Bij een horizontale bodemwarmtewisselaar wordt een stelsel van buizen horizontaal op circa 1 tot 2 meter onder maaiveld aangebracht. In figuur 7 en 8 is het principe van een horizontale bodemwarmtewisselaar in zomer- en wintersituatie weer gegeven.
Figuur 7 en 8: horizontale bodemwarmtewisselaar in zomer- en w intersituatie
12
2 Verticale bodemwarmtewisselaar Bij een verticale bodemwarmtewisselaar ligt het stelsel van buizen verticaal, tot circa 25 meter of soms veel dieper in de bodem. In figuur 9 en 10 is het principe van een verticale bodemwarmtewisselaar in zomer- en wintersituatie weergegeven. Een horizontale bodemwarmtewisselaar vraagt meer grondoppervlakte dan een verticale wisselaar. Het laatste principe wordt daarom over het algemeen vaker toegepast. Figuur 9 en 10: verticale bodemwarmtewisselaar in zomer- en w intersituatie
13
Overzicht verschillen open en gesloten systemen In onderstaande tabel staan de belangrijkste verschillen tussen open en gesloten WKO-systemen weergegeven. Werkingsprincipe
Open WKO-systemen Bronnensysteem met putten, waarin grondwater wordt rondgepompt. Het grondwater werkt als medium voor de opslag van energie.
Gebruik
Met name voor warmte- en koudevraag Grotere bedrijven / utiliteit
Doel/schaal Terugverdientijd Melding / vergunning
Gesloten WKO-systemen In een stelsel van buizen wordt een medium (water en/of glycol) rondgepompt met een bodemwarmtewisselaar. Door geleiding wordt warmte of koude aan de bodem onttrokken. Met name voor warmtevraag
Woningen en kleinere bedrijven / utiliteit 5-8 jaar 10-15 jaar Afhankelijk van systeemgrootte Afhankelijk van systeemgrootte meldings- of vergunningsmeldings- of vergunningsplichtig plichtig
Het voornaamste verschil tussen open en gesloten systemen betreft de toepassing. Open WKO-systemen hebben meestal meer vermogen dan gesloten WKO-systemen, waardoor toepassing vooral bij een grotere warmte- en koudevraag plaatsvindt. Bijvoorbeeld in ziekenhuizen. Het meest ingezette open WKO-systeem is de warme koudebron, ook wel doublet genoemd. Gemiddeld liggen open WKO-systemen op een diepte van 20-120 meter. De minimale afstand tussen de infiltratie- en de onttrekkingsbron is meestal 50-100 meter. De opbrengst, ook wel debiet genoemd, ligt rond de 50-100 m3/uur, bij zeer grote gebouwen rond de 250 m3/uur. Voor woningen zijn kleinere volumes nodig, lager dan 10 m3/uur.
15
Interessante websites Warmte Koude Opslag-website van de provincie Drenthe Een informatieve website over WKO in Drenthe, voorzien van een interactieve WKO-tool. www.drenthe.nl/wko DINOLoket Centrale toegangspoort tot Data en Informatie van de Nederlandse Ondergrond (DINO) www.dinoloket.nl Stichting Infrastructuur Kwaliteits borging Bodembeheer (SIKB) SIKB is een netwerkorganisatie die bedrijfsleven en overheid bij elkaar brengt om samen de kwaliteit van de uitvoering van archeologie en het (water-)bodembeheer te verbeteren. www.sikb.nl Bodemplus Op deze website staan boorbedrijven die gecertificeerd zijn op basis van BRL 2100. www.senternovem.nl/bodemplus
16
Warmte Koude Opslag-website van Agentschap NL De WKO website van Agentschap NL. www.allesoverwko.nl WKO-tool Quickscan naar toepasbaarheid van WKO in heel Nederland. Deze is gemaakt in het kader van het samenwerkingsprogramma WKO. www.wkotool.nl Helpdesk Water De Waterwet regelt het beheer van oppervlaktewater en grondwater, en verbetert ook de samenhang tussen waterbeleid en ruimtelijke ordening. www.helpdeskwater.nl/onderwerpen/ wetgeving-beleid/waterwet Meermetbodemenergie ‘Meer met bodemenergie’ is een tweejarig onderzoeksprogramma dat zich richt op de toepassing van bodemenergie. www.meermetbodemenergie.nl
17
Colofon Brochures Meer aanvullende informatie vindt u in de brochures: - Waar is WKO mogelijk? - Stappenplan WKO Contactgegevens Provincie Drenthe U kunt contact opnemen met de provincie voor de volgende onderwerpen: - Meldingen en vergunningen aanvragen - Vergunningverlening - Handhaving - Projectleiding Bodemenergie Telefoon (0592) 36 55 55 E-mail
[email protected] www.drenthe.nl/wko Gemeenten Voor de afstemming met andere vergunningen kunt u contact opnemen met uw gemeente. Grafische verzorging Docucentrum, provincie Drenthe
18
Ga direct naar de WKO website van de provincie Drenthe.
19
DO11032312-1
