Bodemenergie en WKO

Bodemenergie is het gebruiken van de bodem om warmte en koude aan te onttrekken en in op te slaan. Het is een toekomstbestendige oplossing voor het aardgasvrij maken van woningen en gebouwen. Men spreekt van bodemenergie tot een maximale diepte van 500 meter. Een warmtepomp waardeert de warmte uit de bodem op tot een voor gebouwen bruikbaar niveau. Voor individuele gebouwen kan dat met een gesloten systeem met een verticale bodemlus. Voor grote gebouwen of clusters van gebouwen kan dit met een open systeem van warmte-koudeopslag (WKO). De warmte die in de winter gebruikt wordt, moet in de zomer weer worden aangevuld. Dit kan door gebouwen in de zomer te koelen en door actief warmte in de bodem te brengen.

Vormen van bodemenergie

De meest voorkomende toepassingen van bodemenergie zijn de gesloten bodemwarmtewisselaars (bodemlus) en de open systemen van warmte-koude opslag (WKO).

Bodemlus

Een gesloten verticale bodemwarmtewisselaar – de zogenoemde bodemlus – voor één gebouw of één of meerdere woningen. Die kun je ook gebruiken bij rijtjeswoningen en op wijkniveau. De bodemlus bestaat uit een dikwandige kunststof (PE)-slang, waardoor water of een waterglycol mengsel (brine) wordt gepompt. Het water neemt de warmte van de bodem op en geeft deze door aan de warmtepomp. De warmtepomp verhoogt de temperatuur, zodat deze geschikt is om een woning of gebouw te verwarmen. Het systeem van bodemwarmtewisselaar en warmtepomp noem je ook wel een gesloten bodemenergiesysteem (GBES).

Voor situaties waar een verticale bodemlus niet mogelijk of wenselijk is, zijn er nog bodemalternatieven, zoals een horizontale bodemlus. Naast de bodem kun je bijvoorbeeld aquathermie, buitenlucht, zonthermie  of PVT gebruiken als bron. Voor thermische opslag kun je eventueel ook denken aan PCM-(phase change materials, bijvoorbeeld. ijs- en zoutbuffers).

Warmte-koudeopslag (WKO)

Een open systeem – ook warmte-koudeopslag (WKO) genoemd – voor gestapelde woningbouw en wat grotere utiliteitsgebouwen (vanaf 1.000 m² bruto vloeroppervlakte (bvo)) met koudevraag of als collectief systeem voor een blok of wijk. Een WKO-systeem werkt altijd met een warmte- en een koudebron (‘doublet’). Voor kleine systemen (vanaf zo’n 10 m3/uur grondwatercirculatie) is een recirculatiesysteem en/of een monobron mogelijk. Bij de monobron worden warmte- en koudebron met één boring ontsloten. Bij een WKO wordt het grondwater uit een watervoerende laag (ook aquifer genoemd) opgepompt. De warmte wordt met behulp van een tussenwarmtewisselaar afgegeven aan een warmtepomp. Zo blijft het grondwater gescheiden van de gebouwinstallatie. Het afgekoelde water wordt geïnjecteerd in de koudebron. Het water uit de koudebron gebruik je in de zomer om het gebouw te koelen. Het water wordt dan warm. Het wordt daarna geïnjecteerd in de warmtebron en zo kun je die warmte in de daaropvolgende winter weer gebruiken. Grote systemen bestaan vaak uit meerdere doubletten. Een WKO doublet is een open bodemenergiesysteem met twee verschillende bronnen: een warme en een koude bron.

Geschiktheid

Bodemenergie kun je bijna overal toepassen. Voor een open systeem gelden andere geschiktheidseisen dan voor een bodemlus.

Open systemen

Voor open systemen (WKO) moet er een geschikte watervoerende laag, een aquifer, aanwezig zijn. Dat is in grote delen van Nederland ook het geval. In drinkwaterbeschermingsgebieden mag niet worden geboord. Dat mag ook niet in door de provincie aangewezen verbodsgebieden. Daarnaast zijn er door de provincies gebieden aangewezen waarin boordiepterestricties gelden. Nieuwe WKO-systemen moeten rekening houden met bestaande WKO-systemen omdat negatieve onderlinge beïnvloeding van bronnen – interferentie – moet worden voorkomen. 

Bodemlus

Een bodemlus kun je per gebouw aanleggen en dan is het nodig om één of meerdere boringen te doen. In de bestaande bouw is het niet altijd mogelijk om de boring op eigen perceel uit te voeren. Ook kunnen de kosten hoger uitvallen dan als je het niet op eigen perceel doet, omdat bijvoorbeeld een tuin gedeeltelijk opnieuw moet worden aangelegd. Gemeenten geven soms toestemming om te boren in de openbare ruimte.

• Een WKO-systeem heeft een grotere warmte-koude-capaciteit en zal dus meerdere woningen (bijvoorbeeld 100) of een groter gebouw kunnen voorzien.
• Gesloten bron: 1 – 30 appartementen.
• Monobron en recirculatiesysteem vanaf 30 appartementen, kleine utiliteitsbouw.
• Doublet: vanaf 9000 m² Bedrijfsvloeroppervlakte (bij nieuwbouw).

Als er meerdere woningen op één WKO-systeem zitten, moet er een exploitant zijn. Ook moet er een warmtenet worden aangelegd naar alle woningen.

Wetgeving

De gemeente is het bevoegd gezag voor de aanleg van gesloten bodemenergiesystemen (GBES). Voor een GBES met een vermogen tot 70 kW geldt een meldingsplicht via het omgevingsloket, boven de 70 kW een vergunningsplicht. Als het GBES is gepland in een door de gemeente aangewezen ‘interferentiegebied’, waar al andere bronnen zijn vergund, dan is ook een vergunning nodig. De interferentiegebieden zijn aangegeven in de WKO-Bodemenergietool.

De provincie is het bevoegd gezag voor WKO-systemen. Vanaf 10 m³/h debiet is een vergunning nodig van de provincie. Monitoring van het systeem is wettelijk verplicht. Het is ook wettelijk verplicht om te zorgen voor een goede energiebalans in de bodem. De energiebalans kan worden gehouden door te koelen en/of actief warmte in de bron te brengen door gebruik te maken van oppervlaktewater of een droge koeler. Goed beheer van de installatie is hierbij noodzakelijk. Voor zowel WKO-systemen als GBES moet een boring altijd worden uitgevoerd door een gecertificeerd boorbedrijf. Ook het ontwerp en de aanleg moet worden gedaan door een gecertificeerd bedrijf.

Duurzaamheid

Bodemenergie is een duurzame energiebron. Het is een variant van een all-electric-oplossing voor duurzame warmte. Dat betekent dat er op locatie geen emissies meer zijn. De CO2-uitstoot van het systeem wordt bepaald door de brandstofmix voor elektriciteitsproductie in Nederland, die de komende jaren veel duurzamer wordt. Bodemenergiesystemen zijn goed te combineren met PV- of PVT-systemen.

Aangezien het om gebruik van bodemwarmte gaat, is het systeem in principe volledig hernieuwbaar en daardoor in theorie oneindig bruikbaar. De wetgeving en regels voor het ontwerpen, aanleggen en beheren van bodemenergiesystemen moeten er voor zorgen dat er geen verstoring optreedt in de bodem en het grondwater. Met goed beheer van de bronnen hebben gesloten systemen en WKO’s een verwachte levensduur van meer dan 30 jaar.

Betrokken partijen

Wat betekent de inzet van bodemenergie voor betrokken partijen?

Gebouweigenaar/bewoner

• Kosten. Bij een gesloten bodemenergiesysteem (GBES) is de capaciteit en prijs voor een huiseigenaar afhankelijk van de isolatiekwaliteit, het gebruik en de grootte van de woning en van het gedrag zowel qua warm water als wat betreft ruimteverwarming. Boring, aanleg van de bodemlus en een warmtepompinstallatie kosten voor een gemiddelde woning € 17.000 – 27.000, afhankelijk van de marktsituatie en toegankelijkheid van de locatie. Eventueel komen daar nog de kosten bij van het herstel van de tuin. Boorbedrijven doen hun best om ‘schoon te boren’ met beperkte schade aan de tuin. Bij seriematige aanpak zijn de boorkosten lager. De berekening uit de WKO-bodemenergie tool geeft een eerste indicatie voor een gebouweigenaar/bewoner van de kosten en de opbrengsten van een gesloten bodemenergiesysteem. De tool geeft onder andere inzicht in de investeringskosten, de globale terugverdientijd en de CO2 besparing.
• Elektriciteitsgebruik. Het elektriciteitsgebruik van een warmtepomp met een bodemenergiesysteem is lager dan bij een lucht-waterwarmtepomp met vergelijkbaar warmtevermogen en er is geen buitenunit die geluid maakt. Bij een gesloten bodemenergiesysteem heb je de mogelijkheid om je gebouw/woning bijna gratis en duurzaam te koelen.
• Warmtenet. Bij een collectief systeem wordt warm te geleverd via een warmtenet. Dit betekent dat een aansluiting op een warmtenet nodig is. De woningeigenaar betaalt meestal een eenmalige bijdrage aansluitkosten (BAK) aan de warmteleverancier om aangesloten te worden. De eigenaar / bewoner gaat een leveringscontract aan met de warmteleverancier. Dit valt in de regel onder de warmtewet.
• Warmtepomp. Afhankelijk van het systeem kan worden gewerkt met een centrale warmtepomp of een individuele warmtepomp bij de afzonderlijke bewoner.

Exploitant van collectieve WKO-systemen

Voor collectieve systemen, zoals een WKO voor meerdere wooneenheden of zelfs meerdere gebouwen, is er een exploitant nodig. De exploitant beheert en onderhoudt de bron en heeft contracten met de gebruikers.

Gemeente

Voor gesloten bodemenergiesystemen is de gemeente het bevoegd gezag. Daarom moet de gemeente de gesloten bodemenergiesystemen registreren. De gemeente kan deze taak uitbesteden aan de Regionale Uitvoeringsdiensten (RUD’s).

Bij collectieve systemen kan de gemeente een grotere, coördinerende rol spelen. De gemeente kan eventueel ook exploitant worden. De gemeente moet toestemming geven voor de aanleg van een transportnet bij een collectief systeem en openbare ruimte ter beschikking stellen voor de bronnen van de WKO-installatie en voor de eventuele warmtepomp. Waar er veel bronnen zijn, kan de gemeente een rol spelen met een interferentieplan om de WKO-bronnen optimaal aan te kunnen leggen, zodat zoveel mogelijk gebruikers de beschikbare ondergrond kunnen benutten.

Netbeheerder

De netbeheerder heeft geen directe rol. Als er grotere groepen woningen van gas naar all-electric overgaan met een warmtepomp en inductie koken, zal de elektriciteitsvraag toenemen en kan verzwaring van de aansluitcapaciteit en eventueel van het elektriciteitsnet nodig zijn zowel op wijk- als op woningniveau. De netverzwaring leidt mogelijk tot graafwerkzaamheden en extra transformatorhuisjes (middenspanningsruimtes). Voor ontwikkelaars (projectontwerpers en gemeente etc) is het belangrijk om tijdig contact op te nemen met de netbeheerder, die dan maatregelen kan nemen om de netcapaciteit waar nodig uit te breiden. Voor bewoners kan het ook nodig zijn om de eigen elektrische installatie aan te passen of uit te breiden met een nieuwe groep. Als de hoofdaansluiting ook verandert, dan moet de netbeheerder daar ook werkzaamheden voor doen.

Milieurisico’s

Vanuit veel gemeenten komen vragen over de milieu-risico’s van bodemenergie. Het gaat dan met name over het afdichten van de boorgaten, lekkages van de grondlussen en circulatiemiddel in de grondlussen (gesloten bodemenergiesystemen). 

• Afdichten boorgaten. Boorbedrijven moeten gecertificeerd zijn om te mogen boren (inclusief afdichten van de boorgaten). Zij moeten hiervoor de vastgestelde protocollen aanhouden. Het boorgat wordt vanaf het diepste punt volledig opgevuld met grout, dit is een mengsel van cement, betoniet (zwelklei) en water. In de juiste mengverhouding hardt grout binnen enkele dagen uit. Als het hard wordt zet het ook nog iets uit, waardoor het boorgat volledig afgedicht wordt. 
• Lekkages. De kans op lekkage vanuit de bodemlus is nagenoeg nul. Voorwaarde is dat er geen koppelingen worden gebruikt en de bodemlus en de leidingbuizen naar de warmtepomp uit één geheel bestaan. In de fabriek wordt het U-stuk getest op lekkages. Ook in de bodem is geen kans op lekkages omdat de bodemlus omringd wordt door grout en daardoor muurvast ligt. 
• Antivriesmengsel als circulatiemiddel. Bij een gesloten bodemenergiesysteem wordt als circulatiemiddel vaak een antivriesmengsel (glycol) toegepast. Als er aan een bodemlus een regeneratie-apparaat, zoals PVT-panelen worden toegevoegd, moet er een antivriesmiddel gebruikt worden. Veel gebruikte antivriesmiddelen hebben weinig milieueffecten Sommige installateurs en fabrikanten gebruiken geen antivriesmiddel en berekenen de grondlus zodanig dat de temperatuur van de verdamper en circulatiemiddel boven de 4˚C blijft.
• Glycol. In de bodemlussen worden de volgende glycolen gebruikt monopropyleenglycol (MPG) en ethyleenglycol (EPG).  Uit onderzoek naar de gevolgen van eventuele lekkages in bodemlussen blijkt dat deze stoffen snel en goed afbreekbaar zijn door bacteriën. 

Stand van de techniek

Bodemenergiesystemen worden in Nederland al meer dan 30 jaar toegepast, zowel de open als gesloten systemen. In Nederland zijn ruim 3.000 WKO’s in bedrijf en meer dan 50.000 gesloten systemen met bodemlussen (GBES). De installatiesector is bezig met het opleiden van veel extra installateurs voor het aanleggen van de snel groeiende markt voor warmtepompen. Daarnaast worden volgende ontwikkelingen verwacht:

• Boorkosten. Er wordt onderzoek gedaan naar het verlagen van de boorkosten en het beter kunnen afvullen en dichten van de boorgaten. KWR heeft in 2021-2022 onderzoek gedaan naar methoden om de afdichting van de boorgaten te kunnen controleren.
• Dieper boren. Daarnaast wordt er door onderzoeksinstituten en marktpartijen gedacht aan veel dieper boren dit om een hogere opbrengst te krijgen en om minder boorgaten te krijgen.. Door verdere opschaling zouden de aanlegkosten kunnen zakken, mits toenemende routine zich vertaalt in snelheid en er geen extra kosten bijkomen door veranderende (milieu-)eisen en maatregelen.
• Warmtepompen. Bij de warmtepompen zijn de innovaties onder andere gericht op het toepassen van klimaatvriendelijke koudemiddelen (propaan) en hogere efficiëntie.
• Toenemende vraag naar koeling. Een andere ontwikkeling is de toenemende vraag naar koeling in woningen en andere gebouwen door klimaatverandering, betere schilisolatie en hogere comforteisen. Bodemenergiesystemen kunnen deze behoefte aan koeling op een duurzame manier invullen. Verder komen in de nieuwe energieprestatie van gebouwennorm (BENG) eisen voor het voorkomen van oververhitting. Met bodemenergiesystemen wordt direct aan deze eis voldaan. Daarnaast telt bodemenergie mee voor het halen van BENG-eis 2 en 3.

Meer informatie

• De WKO-bodemenergietool geeft een eerste inzicht op quickscan-niveau of op een locatie open- of gesloten bodemenergiesystemen kunnen worden toegepast. De tool geeft ook inzicht in het benodigde warmtepompvermogen en de kosten van een gesloten bodemenergiesysteem.
• In de Stowa Deltafact worden de mogelijke verschillende effecten van bodemenergie op het milieu besproken.
• Informatie van marktpartijen vind je op de website van de branchevereniging BodemenergieNL.
• Wet- en regelgeving bodemenergie vind je op de site allesoverbodemenergie.nl
• Meer informatie over het melden van gesloten bodemenergiesystemen bij de gemeente vind je op de website van RVO.