Soorten bodemenergie

Het feit dat er “open” en “gesloten” bodemenergiesystemen zijn impliceert dat een keuze gemaakt moet worden tussen de verschillende soorten bodemenergie systemen. De keuze zal voor een deel afhangen van de toepassing en eisen aan het systeem (te leveren thermische capaciteit, individueel of collectief systeem) en anderzijds van randvoorwaarden aan de bodem of kwaliteit grondwater of beschikbare ruimte op de locatie. Figuur 1 geeft een overzicht op hoofdpunten van de verschillen tussen open- en gesloten bodemenergiesystemen.

Zowel gesloten als open systemen zijn geschikt om verwarming of koeling te leveren. Een groot verschil is dat een open systeem een veel groter passief koelpotentieel heeft, terwijl een gesloten bodemenergiesysteem ca. 30% – 40% van de geleverde warmte ook weer als vrije koeling kan terug leveren (indien er meer koelvraag is moet de warmtepomp daarbij worden ingezet).

Qua schaalgrootte, uitgedrukt als maximaal piekvermogen, kan een collectief gesloten systeem een minder groot vermogen leveren.

Verschillen (op hoofdpunten) tussen open en gesloten bodemenergiesystemen
Figuur 1 Verschillen (op hoofdpunten) tussen open en gesloten bodemenergiesystemen

 

Een open systeem kan makkelijker momentaan een groot piekvermogen leveren (>> 500 kW). Bij de keuze tussen open en gesloten systemen speelt ook fasering een rol. Bij grootschalige toepassing van individuele warmtepompen en bodemenergiesystemen (zoals in de grondgebonden woningbouw) kan juist gesloten bodemenergiesystemen – mits in samenhang ontworpen – veel voordelen bieden, aangezien deze eenvoudig gefaseerd kunnen worden opgeleverd, geen complex distributienet nodig hebben en in eigendom bij de perceeleigenaar kunnen blijven.

Voor wat betreft energiebesparing hoeven open en gesloten systemen elkaar niet veel te ontlopen. Een open bodemenergiesysteem kan een wat hoger rendement realiseren voor leveren van verwarming omdat de brontemperatuur wat hoger ligt (alhoewel dat bij een gesloten systeem technisch ook mogelijk is). Gesloten systemen worden meer in de woningbouw toegepast, waardoor het rendement ook wat lager kan zijn omdat meer tapwater geleverd moet worden. Als, bij een gesloten systeem, alleen passieve koeling geleverd wordt dan is de besparing door de moderne energiezuinige pompen wel heel groot.

Wat ook een belangrijk onderscheid is, is de levensduur. Een gesloten bodemenergiesysteem heeft een zeer lange levensduur (> 50 jaar), onafhankelijk van locatie. Voor een open bodemenergiesysteem is de levensduur afhankelijk van locatiespecifieke eigenschappen (o.a. bodemopbouw en grondwaterkwaliteit).

Varianten gesloten bodemenergiesystemen

Gesloten bodemenergiesystemen kunnen verder worden ingedeeld in horizontale (of oppervlaktenabije) systemen zoals aardwarmtekorven of horizontale bodemwarmtewisselaars (“slinky”) en verticale bodemwarmtewisselaarsystemen (figuur 2). Oppervlaktenabije systemen hebben als nadeel dat ze zich in de zone bevinden waar nog een aanzienlijke seizoensmatige temperatuureffect optreedt en dat, voor een thermisch correct functionerend systeem, een grote oppervlakte noodzakelijk is. Vooral bij warmte-onttrekking kennen deze systemen beperkingen in verband met het optreden van lage temperaturen in het systeem.

Een ander belangrijk nadeel is dat er tot op heden geen gevalideerde ontwerpmethode beschikbaar is.

Voorbeeld van een aardwarmtekorf (links), een horizontaal (midden) en een verticaal (rechts) bodemenergiesysteem
Figuur 2 Voorbeeld van een aardwarmtekorf (links), een horizontaal (midden) en een verticaal (rechts) bodemenergiesysteem

 

Bij verticale bodemwarmtewisselaarsystemen zijn ook nog diverse configuraties mogelijk (figuur 3), zoals een enkele (of dubbele) U-lus of concentrische warmtewisselaar.

Twee voorbeelden van verticale bodemwarmtewisselaars enkele U-lus en concentrische warmtewisselaar
Figuur 3 Twee voorbeelden van verticale bodemwarmtewisselaars: enkele U-lus en concentrische warmtewisselaar

 

Varianten open bodemenergiesystemen

Bij open bodemenergiesystemen (figuur 4) onderscheiden we allereerst systemen die met één bron werken (monobron systemen) met systemen die met meerdere bronnen werken (tenminste twee bronnen: doublet).

Voor een monobron is minder ruimte, minder leidingwerk, minder kabels en andere techniek noodzakelijk. Wel moet de watervoerende laag voldoende dik zijn en is de maximale capaciteit beperkt. Een doublet is, met name in de situatie waarin het wordt toegepast als een opslag systeem (waarbij bronnen tussen de seizoenen worden omgekeerd) complexer maar levert wel een hoger rendement en grotere capaciteit.

Met open (en in mindere mate met gesloten systemen) is ook een hoge temperatuur opslagsysteem realiseerbaar. Hier ligt een mogelijke combinatie met restwarmte, alhoewel het dan moeilijker wordt ook koeling te realiseren. Hiervoor is wel een speciale vergunning nodig.

Soorten bodemenergie: Monobron (boven) en doublet met opslag (links) of recirculatie (rechts)
Figuur 4 Soorten bodemenergie: Monobron (boven) en doublet met opslag (links) of recirculatie (rechts)
Sidebar