Betrouwbaar fundament onder warmtetransitie: bodemenergie

Van de totale energievoorziening van woningen gaat gemiddeld 25% naar elektra. Voor verwarmen is de resterende 75% nodig. In de regionale energiestrategieën en de Transitievisies Warmte vormt duurzame warmte daarom een serieuze uitdaging. Een belangrijk antwoord op deze uitdaging is bodemenergie, aangezien de bodem een gratis bron is voor hernieuwbare warmte en koude. Bodemenergie levert daarmee een grote bijdrage aan de klimaatdoelstellingen.

Voor verwarmen en koelen van nieuwe gebouwen wordt steeds vaker gekozen voor toepassing van bodemgekoppelde warmtepompen (bodemenergiesystemen). Het is alom bekend dat warmtepompen die gekoppeld zijn aan de bodem het hoogste rendement hebben (en daardoor de geringste CO2-uitstoot). Bodemenergiesystemen zijn geluidloos, nemen de minste ruimte in beslag en het ondergrondse deel is zelfs onzichtbaar. Doordat ongeveer 80% van de verwarmingsenergie uit de bodem komt, is het elektra-aandeel slechts 20%. Hierdoor blijft de belasting van het elektriciteitsnet laag. Deze en overige pluspunten maken bodemenergie tot een belangrijk fundament voor de energietransitie.

Bodemenergie als belangrijke schakel in de energietransitie

In 2022 krijgt 25-30% van de nieuwbouwwoningen een bodemgekoppelde warmtepomp en 70-75% een luchtwarmtepomp met een buitenunit op het dak of in de tuin. Er worden daardoor jaarlijks ongeveer 20.000 nieuwe gesloten bodemenergiesystemen (GBES) aangelegd (bron: CBS en Vereniging Warmtepompen). Bijna alle grote utiliteitsgebouwen met koelbehoefte verkrijgen open bodemenergiesystemen (OBES). Inmiddels zijn dat ruim 3.000 utiliteitsgebouwen.  

Kwaliteitsborging van de ondergrond

De Nederlandse bodem bestaat gemiddeld voor 20% uit kleilagen. Klei laat water veel minder goed door dan zandlagen. Kleilagen zijn daardoor een natuurlijke bescherming van de (diepe) grondwaterkwaliteit. 55% van het Nederlandse drinkwater komt uit grondwater. In Noord- en West-Nederland is het grondwater te zout om drinkwater van te kunnen maken. Daar gebruikt men (indirect) oppervlaktewater als drinkwaterbron. Daarom zijn er strenge regels die moeten worden nageleefd, voor het afdichten van waterscheidende kleilagen bij doorboring daarvan voor bijvoorbeeld bodemenergie. Deze strenge regels voorkomen dat er zout grondwater in ondiepe zoete watervoerende lagen komt en ook dat er op onnatuurlijke wijze water uit diepe watervoerende lagen via een boorgat naar boven zou komen (kwel). In het verleden heeft de industrie en de landbouw de bodem plaatselijk verontreinigd, die daarna gesaneerd moest worden. Dit heeft er mede voor gezorgd dat de bescherming van de bodemkwaliteit hoog op de bestuurlijke agenda staat.

Wettelijk verankerde richtlijnen en verplichte certificering

Afgelopen jaren zijn op dit punt belangrijke innovaties doorgevoerd die tot verdere groei van bodemenergie als drager van de energietransitie gaan leiden. Ook wordt de kwaliteit van het grondwater door middel van strenge regels geborgd. Gecertificeerde boorbedrijven mogen volgens de richtlijnen BRL 2100 en BRL 11000 de kleilagen doorboren en deze daarna weer afdichten. De traditionele werkwijze is laagsgewijs aanvullen met klei op de plaats waar klei zat. In de praktijk blijkt dat dit voor GBES een lastige werkwijze is, door de geringe boordiameter (circa 15 cm). In het boorgat worden 2 tot 5 HDPE leidingen aangebracht, met diameters van 25 tot 40 mm, waardoor het boorgat vrijwel geheel vol zit met leidingen. De boorbedrijven die GBES aanleggen zijn daarom vrijwel allemaal overgegaan op het afvullen van het gehele boorgat met ondoorlatend vloeibaar materiaal (grout, een cement-zand-bentoniet formulering).  Er kan dan daardoor geen discussie meer zijn of de kleilagen wel op de juiste diepte zijn afgevuld.  De boorbedrijven die open bronnen aanleggen (OBES) boren met grote boorgatdiameters (40 cm tot 120 cm) waarvan altijd 10 cm aan weerszijden van de bronbuis laagsgewijs aangevuld kan worden.

Wetenschappelijk onderzoek

Voor de uitrol van de transitievisies warmte moet goed gekeken worden welke techniek op welke plaats het meest geschikt is. Daarbij zijn collectieve systemen zoals een duurzaam warmtenet een optie, of individuele systemen zoals warmtepompen. Waar de bebouwingsdichtheid laag is, kunnen geen collectieve warmtenetten worden toegepast en is een (bodemgekoppelde) warmtepomp de enige optie voor duurzame verwarming en koeling. Omdat de verwachting is dat daarmee de markt voor (gesloten) bodemenergiesystemen sterk zal groeien, wordt er continu onderzoek uitgevoerd naar afdichting van boorgaten (een Topconsortia voor Kennis en Innovatie-project). Met fundamenteel onderzoek wordt door de kennisinstituten KWR en Deltares de feitelijke afdichting van boorgaten onderzocht en worden ook nieuwe ontwikkelingen getest. De betrokken partijen zijn boorbedrijven Nathan, Remon, Duratherm Nederland en Bergmans. Namens de drinkwaterbedrijven zijn Evides, PWN en Brabant Water betrokken en namens de waterschappen Waternet. Daarnaast zijn SIKB (Kwaliteitsborging Bodembeheer) en IL&T betrokken. Belangrijke sub-onderzoeksdoelen zijn dat de boormeester zelf de volledige boorgatafdichting kan controleren maar ook dat inspecties dit namens de overheid op eenvoudige wijze kunnen doen.

Kennisdeling, controle en handhaving

Binnen de branche is er een schat aan kennis over duurzame warmte en koeling uit de bodem. Kennisdeling vindt plaats door Branchevereniging Bodemenergie. Zij heeft eigen CITO geëxamineerde beroepsopleidingen. Voor omgevingsdiensten, toezichthouders, gemeenten en provincies zijn er gerichte cursussen, zoals de Basiscursus Bodemenergie en de Verdiepingscursus Bodemenergie en worden er regelmatig bijeenkomsten en kennissessies georganiseerd met het doel kennis te creëren, te delen en te borgen. Zo helpt de branche(vereniging) mee bij het op peil brengen en houden van de kennis-van-zaken van overheden.

Ook heeft de branchevereniging een gedragscodecommissie, die normafwijkingen inventariseert en collegiaal helpt om te corrigeren. Het kunnen werken volgens de richtlijnen wordt door onafhankelijke certificerende instanties gecontroleerd (zoals KIWA en Aboma). Door de overheid vindt de controle en eventuele handhaving plaats via gemeenten, provincies, omgevingsdiensten en IL&T.

Energietransitie: nu versnellen met betrouwbare opties

Bodemenergie is een van de belangrijke instrumenten in de energietransitie. Voor nieuwbouwwoningen kan 80% van de energievraag voor verwarmen en koelen uit de bodem worden gehaald. Want 1 kW elektriciteit en 4 kW (‘gratis’) thermische energie uit de bodem zorgen samen voor maar liefst 5 kW aan thermische energie, die wordt geleverd aan de woningen.