Armand van Wijck
Water en bodem kunnen een veel grotere rol spelen in de energietransitie dan nu het geval is.
De discussie over realisatie van duurzame energie gaat nog vaak over zonnepanelen, windmolens en isolerende maatregelen. Toch liggen er ook veel uitdagingen op het gebied van duurzame warmtevoorziening en opslag van energie. Het grootschaliger benutten van de ondergrond en het oppervlaktewater is hierbij volgens Deltares essentieel.
‘Bij Deltares houden we ons behoorlijk bezig met de energietransitie. Met name overal waar water, ondergrond en warmtenetten een rol spelen’, vertelt Ivo Pothof, manager van het portfolio duurzame energie uit water en ondergrond. Dat heeft vooral betrekking op de verduurzaming van de warmtevoorziening, bijvoorbeeld middels warmte-/koudeopslag (WKO). Maar ook het onttrekken van warmte uit oppervlaktewater en het ondergronds opslaan van water met hoge temperaturen tonen volgens Deltares veel potentie. Pothof: ‘Het is niet voor niets dat Nederland wereldmarktleider is in WKO. Dat komt met name omdat we een behoorlijk geschikte ondergrond hebben voor de opslag van warmte en koude in het grondwater.’
Momenteel heeft Deltares meerdere projecten lopen omtrent WKO, waaronder gedetailleerd de temperatuur van de ondergrond meten met glasvezelkabels. ‘Glasvezelmonitoring geeft exploitanten dus de mogelijkheid het functioneren van de bronnen en filters te monitoren en te verbeteren’, legt Pothof uit. ‘Ook biedt de glasvezeltechnologie gemeenten en provincies de mogelijkheid om kansen voor verdichting op gebiedsniveau te beoordelen en te vergroten.’ Op basis hiervan kunnen beheerders hun onderhoudsplan voor de ondergrondse installaties aanpassen. Beleidsmakers kunnen er de WKO-vergunningen mee veranderen. In het verleden zijn namelijk vaak te grote grondwatervolumes gegund ten opzichte van wat gebruikers daadwerkelijk nodig hebben, waardoor er juridisch gezien geen plek meer is in met name binnenstedelijke gebieden waar veel kantoorpanden staan. In de praktijk is er echter nog voldoende ruimte voor meerdere bronnen.
Pothof is ook leider van een project dat gericht is op het beter monitoren van geothermie- en WKO-installaties. ‘We doen dit met het FEWS data-integratieplatform dat we inmiddels al vijftien jaar succesvol gebruiken voor hoogwatervoorspellingssystemen. Met behulp van meetgegevens en de modellen kunnen we anticiperen op het gebruik van warmte en koude, zodat er geen thermische onbalans ontstaat in de bodem.’ Momenteel kijkt een beheerder pas na langere tijd, bijvoorbeeld drie jaar, hoe een installatie heeft gedraaid en dan kunnen de resultaten flink afwijken van het vooraf bedachte ontwerp. Het nieuwe systeem van modelgebaseerd monitoren zorgt voor real-time feedback op basis van data zoals de weersverwachting. Zo kan de beheerder de werken van de installatie direct daarop aanpassen. Pothof: ‘We zitten nu volop in de ontwikkeling van een prototype. In september gaan de eerste adviesbureaus ermee aan de slag in enkele pilotprojecten.’
Deltares gaat samen met KWR binnenkort ook van start met een landelijk onderzoek naar de haalbaarheid van grootschalige ondergrondse warmteopslag (GOWO), indien de overheid hier een subsidie voor toekent. ‘Dus zoals WKO, maar dan met warmtebronnen op een beduidend hoger temperatuurniveau. We gaan in dit project de haalbaarheid onderzoeken van warmteopslag tussen de 40 en 90 ºC’, legt Pothof uit. ‘Hierdoor kun je in de winter een groot deel van de bestaande bebouwing erop verwarmen, zonder dat je daarvoor een grote installatie nodig hebt. Dat is interessant want bijvoorbeeld geothermiecentrales kun je in de zomer niet stopzetten, omdat er dan putverstoppingen ontstaan. Die moeten in de zomer op zo’n 70 % blijven draaien, terwijl er dan nooit zoveel warmte nodig is. Die overtollige warmte kunnen we nu wellicht opslaan in de bodem. Dat geldt ook voor restwarmte. Het is een gamechanger voor de ontwikkeling van warmtenetten, geothermiebronnen en restwarmte.’ Er is voor het project inmiddels veel interesse vanuit warmtebedrijven, restwarmteproducenten, gemeentes en provincies.
Een laatste grote potentiële bron is het onttrekken van thermische energie uit oppervlaktewater (TEO). ‘Dit is tot nu toe zwaar onderbelicht gebleven in alle gemaakte warmteplannen en duurzaamheidsvisies van beleidsmakers en dat is zonde’, stelt strategisch adviseur watermanagement Ronald Roosjen. ‘Het oppervlaktewater kun je zien als één grote zonnecollector. Tijdens warme dagen zoals nu heeft het water een temperatuur van rond de 25 ºC. We kunnen deze warmte in de bodem opslaan en in de winter eruit halen, om het vervolgens met warmtepompen naar de gewenste temperatuur te brengen om gebouwen mee te verwarmen. Hiervoor gebruiken we dus bestaande technieken. De aanleg is vrij simpel: je hoeft niet meteen tientallen miljoenen te investeren in een bron zoals bij geothermie. Het is kleinschalig en geleidelijk aan op te bouwen en dat maakt het een aantrekkelijke optie in de energietransitie.’
Een vervolgvraag is of TEO en de overige opslagmethodes van thermische energie economisch rendabel zijn en concurrerend met andere duurzame alternatieven. Roosjen twijfelt daar niet aan: ‘Het alternatief is voornamelijk individuele luchtwarmtepompen. Deze lijken een makkelijke en goedkope oplossing, maar zijn uiteindelijk veel minder efficiënt dan TEO. En die ene week in het jaar dat het bijvoorbeeld -10 ºC is, moeten ze vrijwel 100 % op elektriciteit draaien om huizen te verwarmen. Dit leidt tot een enorme piek in de elektriciteitsvraag, waar het netwerk dan op ontworpen moet zijn. Dat is landelijk gezien en dus op maatschappelijk niveau geen handige oplossing.’
Er zijn wel uitdagingen wat betreft TEO waar nog onderzoek voor nodig is. Opschaling is daarvan de grootste: hoe kun je op een goede manier grootschalig warmte winnen uit het water en opslaan in de bodem om hele stadsdelen van warmte te voorzien? Daarbij zijn vooral warmtenetten een belangrijk punt. Er is momenteel maar een relatief klein gebied van Nederland dat gebruikmaakt van een warmtenet met stadswarmte. Een echte omslag zit volgens Roosjen daarom in het grootschalig aanleggen van warmtenetten die op een lage temperatuur kunnen draaien, rond de 55 ºC, zodat je er allerlei duurzame bronnen op kunt aansluiten. ‘Dit is ook wel iets waar ik me zorgen over maak, want wie betaalt dat en wie neemt daarin het voortouw? Als we als land daar niet de regie op nemen dan vallen we steevast terug op individuele luchtwarmtepompen. Daarvoor hoeven we namelijk niets collectief te doen, maar zitten we uiteindelijk dus met een suboptimaal systeem. Dat zou je niet moeten willen als samenleving. Voor deze omslag is echt politieke moed nodig.’
Momenteel loopt er wel al een groot project rondom TEO, in samenwerking met Rijkswaterstaat en de waterschappen. De projectorganisatie streeft naar een grootschalig programma onder het Klimaatakkoord om TEO grootschalig toe te passen. Daarnaast is het al op diverse plekken op kleine schaal toegepast en lopen er initiatieven op grotere schaal, zoals een gebied in Utrecht van 5.500 nieuwbouwwoningen. Ondertussen is onder andere bereikt dat TEO in het voorlopige Klimaatakkoord is benoemd als reële optie om de bebouwde omgeving te verduurzamen. Roosjen: ‘De komende jaren zullen er proeftuinprojecten starten om hele wijken van het gas af te krijgen met TEO. Dan gaan we dus echt grote stappen ondernemen en verduidelijken dat water en bodem een onmisbare en buitengewone rol spelen in de energietransitie.’
Meer weten over het werk van Deltares in duurzame energie uit water en ondergrond? Lees er hier meer over.
