Capaciteit en Toepassing van Warmte-Koude Opslag (WKO) in de Bouw

Published by Redactie on september 29, 2025 | Category warmtepomp

In de huidige bouwsector speelt energie-efficiëntie en duurzaamheid een steeds grotere rol. Energieopslag in de bodem, met name in de vorm van warmte-koude opslag (WKO), biedt een veelbelovende oplossing voor zowel het verwarmen als het afkoelen van gebouwen. Deze technologie maakt gebruik van de natuurlijke eigenschappen van de bodem en grondwater om energie op te slaan en op te wekken, zodat het klimaat in gebouwen kan worden gereguleerd met minimaal verbruik van fossiele brandstoffen. In dit artikel wordt ingegaan op de capaciteit van WKO-systemen, de technische vereisten, de invloed op het milieu, en de economische aspecten. De informatie is gebaseerd op relevante bronnen die de toepassing van WKO in de praktijk beschrijven.

Wat is Warmte-Koude Opslag (WKO)?

Warmte-koude opslag (WKO) is een technologie waarbij warmte en koude in de bodem worden opgeslagen voor later gebruik. Deze methode maakt gebruik van grondwater of bodemwarmtewisselaars om energie op te slaan in aquifiers of bodemlagen. Er zijn twee hoofdvormen van WKO: open systemen, waarbij grondwater wordt onttrokken en gebruikt voor het opwekken van warmte of koude, en gesloten systemen, waarbij warmtewisselaars worden ingezet zonder dat grondwater direct in contact komt met de installatie.

De kern van een WKO-systeem is de warmtepomp, die de energie uit de bodem of grondwater omzet in bruikbare warmte of koude. Dit proces is essentieel om de temperatuur van het opgepompte water aan te passen aan de behoeften van het gebouw. In de winter wordt bijvoorbeeld warme lucht of water gebruikt voor verwarmingsdoeleinden, terwijl in de zomer koud water wordt gebruikt om ruimtes af te koelen. De energie die hierbij wordt ingezet, kan aanzienlijk lager zijn dan bij conventionele verwarming- en koelsystemen die aardgas of elektriciteit gebruiken.

Technische Specificaties en Capaciteit

Volgens de beschikbare informatie is WKO vooral geschikt voor grotere gebouwen met een aanzienlijke verwarmings- en koelcapaciteit. De benodigde vermogens liggen bijvoorbeeld op minstens 100 kW thermisch vermogen, wat overeenkomt met een gebouw met een vloeroppervlakte van minstens 1.000 m². Voor verwarmingscapaciteit is een berekening gemaakt vanaf circa 50 woningen, waarbij de totale verwarmingscapaciteit vergelijkbaar is met het verbruik van 50 woningen met een aardgasgestookte cv-ketel.

De toepassing van WKO vereist dus niet alleen een geschikt gebouw, maar ook een uitgebreide technische voorbereiding. De bodem moet geschikt zijn voor het opslaan van warmte en koude. In de WKO-bodemenergietool, zoals vermeld in bron 1 en 2, is te zien waar de bodemgesteldheid geschikt is voor WKO. Voordat een systeem kan worden geïmplementeerd, is een uitgebreid haalbaarheidsonderzoek vereist. Dit onderzoek moet worden uitgevoerd ruim voor de vervanging van de bestaande koelmachine, gezien de levensduur van een koelmachine tussen de 10 en 20 jaar ligt. Daarnaast moet rekening worden gehouden met de verkrijging van vergunningen, aangezien het gebruik van grondwater en het boren in de bodem regelgevingen onderhevig is.

Optimale Benutting van Bodempotentieel

Om ervoor te zorgen dat het bodempotentieel zo goed mogelijk wordt benut, zijn er meerdere aspecten waarop moet worden gelet. De eerste is het optimaal benutten van de capaciteit van het eerste watervoerende pakket. Dit betekent dat het grondwater in de bovenste aquifer moet worden benut zonder overdimensionering, zodat de energiebalans in de bodem behouden blijft. Daarnaast is het belangrijk om de afstand tussen WKO-systemen zorgvuldig te plannen. Systemen moeten niet te ver van elkaar worden geplaatst, omdat dit kan leiden tot inefficiëntie. Maar ook te dicht bij elkaar zetten kan problemen veroorzaken met interferentie, waarbij meerdere systemen elkaar negatief beïnvloeden. Dit is vooral van belang in dichtbevolkte stadsgebieden of in gebieden met veel bestaande WKO-systemen.

Daarnaast moet zorg worden gesteld voor het verkrijgen van de maximale vergunde opslagcapaciteit, wat betekent dat het systeem niet overdimensioneerd wordt. Overdimensionering leidt namelijk tot hoge kosten en een minder efficiënt systeem. Het is ook van belang om ervoor te zorgen dat de bovengrondse installatie goed is ingeregeld. Dit betekent dat de warmtepomp en het verwarmings- en koelsysteem goed moeten functioneren en regelmatig worden gecontroleerd. Hierbij kan het maatregel "Bewaak en verbeter functioneren WKO-systeem" worden gebruikt, zoals vermeld in bron 1 en 2.

Milieuaspecten

Een van de belangrijkste voordelen van WKO is het positieve effect op het milieu. Volgens de beschikbare informatie kan een WKO-systeem tot 80% van de koelingsenergie en 60% van de verwarmingsenergie besparen, vergeleken met een gasgestookte cv-ketel. Dit is een aanzienlijke energiebesparing die helpt bij het verminderen van CO₂-uitstoot en het behalen van duurzaamheidsdoelen. Bovendien draagt het bij aan het verminderen van het verbruik van fossiele brandstoffen, wat van groot belang is in het kader van de transitie naar een CO₂-neutrale economie.

De toepassing van WKO helpt ook bij het verminderen van de luchtverontreiniging, aangezien er minder aardgas wordt verbrand. Dit heeft een positieve invloed op de luchtkwaliteit, vooral in stedelijke gebieden waar verontreiniging vaak hoog is. Bovendien draagt WKO bij aan het beheer van grondwater, doordat het water na gebruik weer in de bodem wordt geïnjecteerd. Hierdoor wordt de grondwaterstand behouden en wordt de bodem niet uitgedroogd, wat belangrijk is voor de duurzaamheid van het systeem.

Financiële Aspecten

De toepassing van WKO-systemen vraagt wel aanzienlijke investeringen, maar biedt in de meeste gevallen een goede opbrengst in de loop van de jaren. De investeringskosten hangen af van verschillende factoren, zoals de grootte van het systeem, de diepte van de aquifer, en de benodigde warmtepomp. Volgens TNO zijn de gemiddelde meerkosten voor een WKO-systeem in combinatie met een warmtepomp ongeveer € 100 per m² BVO, inclusief BTW en opslagen. Dit is gebaseerd op data uit 2016, maar geeft een indruk van de kosten in vergelijking met conventionele verwarmingsystemen.

Arcadis (2022) heeft kostenschattingen gemaakt voor WKO-systemen. De kosten zijn beperkt afhankelijk van het benodigde cv-vermogen, omdat het grootste deel van de kosten wordt bepaald door het realiseren van de bron. Stimular gaf een voorbeeld van de kosten voor een WKO-systeem voor een zorggebouw: € 270.000 voor een gebouw van 1.500 m² GO en € 310.000 voor een gebouw van 4.400 m² GO. Deze kosten zijn afhankelijk van de complexiteit van het systeem en de benodigde infrastructuren.

Hoewel de initiele investeringen hoog zijn, terugverdient een WKO-systeem zich binnen 5 tot 10 jaar, afhankelijk van de energiebesparing en eventuele subsidies. Subsidies voor duurzame energieprojecten, zoals WKO, zijn beschikbaar via programma’s zoals Stimular, wat de investeringen voor eigenaren en ontwikkelaars minder zwaar maakt. Het is daarom belangrijk om subsidies en andere financiële hulpmiddelen te onderzoeken voordat een WKO-systeem wordt aangelegd.

Invloed van WKO op de Bouwsector

Het gebruik van WKO heeft een steeds grotere impact op de bouwsector, vooral in de context van duurzame energie en het verminderen van CO₂-uitstoot. De toepassing van WKO is niet alleen geschikt voor nieuwbouw, maar ook voor renovatieprojecten waarbij energie-efficiëntie een belangrijk doel is. In grotere wijkprojecten of collectieve systemen kan een WKO-systeem worden aangelegd voor meerdere woningen of gebouwen, waardoor de opbrengsten worden geschaald en de kosten worden verdeeld.

Bij collectieve WKO-systemen is het belangrijk dat er een exploitant is die het systeem beheert en onderhoudt. De exploitant zorgt voor de goede functionering van het systeem en het beheer van de contracten met de gebruikers. Ook de gemeente speelt een rol bij het beheer van WKO-systemen, vooral bij gesloten systemen. De gemeente moet toestemming geven voor de aanleg van transportnetwerken en kan zelfs exploitant worden. Daarnaast moet de gemeente rekening houden met het optimaal benutten van de ondergrond, bijvoorbeeld door een interferentieplan op te stellen om ervoor te zorgen dat meerdere WKO-systemen elkaar niet negatief beïnvloeden.

Bij grootschalige WKO-systemen is ook een netbeheerder betrokken, vooral als er sprake is van een overstap naar all-electric systemen. In dat geval kan de elektriciteitsvraag aanzienlijk stijgen, wat leidt tot een toenemende vraag op wijk- en woningniveau. Dit kan leiden tot netverzwaring, waarbij het elektriciteitsnetwerk moet worden aangepast om de extra vraag te kunnen verwerken. Ontwikkelaars moeten daarom tijdig contact opnemen met de netbeheerder om ervoor te zorgen dat de elektrische infrastructuur voldoende is uitgebreid.

Toepassing in Grotere Utiliteitsgebouwen

WKO is vooral geschikt voor grotere utiliteitsgebouwen, zoals zorgcentra, kantoren, en scholen. Deze gebouwen hebben vaak een hoge verwarmings- en koelcapaciteit, waardoor het gebruik van WKO rendabel is. Een voorbeeld is een zorgcentrum met een gebruiksoppervlakte van 1.500 m², waarbij een WKO-systeem van € 270.000 kan worden aangelegd. Dit systeem kan zowel verwarmings- als koelcapaciteit leveren, waardoor het klimaat in het gebouw het hele jaar door comfortabel blijft.

Een open WKO-systeem werkt met een doublet, waarbij grondwater uit een aquifer wordt opgepompt en vervolgens opnieuw in de bodem wordt geïnjecteerd. Het grondwater verloopt hierbij door een warmtewisselaar, waarbij de warmte wordt afgegeven aan een warmtepomp. Het afgekoelde water wordt gebruikt om het gebouw te koelen, en het warme water wordt gebruikt voor verwarmingsdoeleinden. Deze cyclische benutting van grondwater maakt het systeem efficiënt en duurzaam.

In utiliteitsgebouwen is het vaak ook mogelijk om het WKO-systeem te combineren met een warmtenet. Dit is een collectieve oplossing waarbij meerdere gebouwen via een warmtenet worden verbonden met een centrale warmtepomp of WKO-installatie. Dit heeft voordelen zoals lager energieverbruik en lagere kosten per gebruiker. Echter, bij een collectief systeem moet rekening worden gehouden met het beheer en het onderhoud, aangezien het systeem door meerdere partijen wordt gebruikt.

Invloed van WKO op de Energiebalans in de Bodem

Een belangrijk aspect bij de toepassing van WKO is de energiebalans in de bodem. Omdat grondwater wordt opgepompt en opnieuw wordt geïnjecteerd, moet er zorg voor worden dat de temperatuur van de bodem niet te sterk verandert. Dit is belangrijk om de bodemgesteldheid te behouden en om te voorkomen dat het systeem negatief invloed heeft op de omgeving. Daarom is het verplicht om jaarlijks monitoring en rapportage te doen van het systeem. Dit helpt om ervoor te zorgen dat de energiebalans in de bodem behouden blijft en dat er geen negatieve effecten op de bodem of het grondwater optreden.

In sommige gevallen kan het gebeuren dat het opgewarmde water niet direct wordt gebruikt voor verwarmingsdoeleinden. In dat geval moet het water via de buitenlucht worden afgekoeld voordat het weer in de bodem wordt geïnjecteerd. Dit proces heet laden van de bron, en is nodig om ervoor te zorgen dat het water weer geschikt is voor de volgende koelcyclus in de zomer.

Bevoegdheden en Regulering

Het gebruik van WKO-systemen valt onder bepaalde regelgevingen en bevoegdheden. In Nederland is de provincie het bevoegd gezag voor open WKO-systemen. Als er meer dan 10 m³ grondwater per uur uit de bodem wordt gehaald, is een vergunning van de provincie nodig. Dit is vanwege de mogelijk negatieve effecten op het grondwater en de bodemgesteldheid. Daarnaast moet rekening worden gehouden met drinkwaterbeschermingsgebieden en verbodsgebieden, waarin het boren voor WKO niet is toegestaan.

Voor gesloten WKO-systemen is de gemeente het bevoegd gezag. De gemeente moet toestemming geven voor de aanleg van het systeem en kan ook betrokken zijn bij het beheer. In sommige gevallen kan de gemeente zelfs de exploitant worden van het WKO-systeem. Dit is bijvoorbeeld het geval bij collectieve systemen waarbij meerdere gebouwen via een warmtenet zijn verbonden. In dat geval kan de gemeente een interferentieplan opstellen om ervoor te zorgen dat de WKO-bronnen optimaal worden aangelegd en dat de ondergrond niet te sterk wordt beïnvloed.

Conclusie

Warmte-koude opslag (WKO) is een veelbelovende technologie die een belangrijke rol kan spelen in de toekomstige energievoorziening van gebouwen. Het biedt aanzienlijke energiebesparing en draagt bij aan duurzaamheid en milieuwerving. De toepassing van WKO vereist wel een uitgebreide technische voorbereiding, een geschikte bodem, en een goed functionerende installatie. Bovendien zijn er financiële en regelgevende aspecten die moeten worden meegenomen in de planning. Voor grotere utiliteitsgebouwen en collectieve systemen kan WKO een efficiënte oplossing zijn die zowel verwarmings- als koelcapaciteit biedt. Door het optimaal benutten van het bodempotentieel en het zorgvuldig plannen van de afstanden tussen systemen, kan WKO een duurzame en kostenefficiënte bijdrage leveren aan de energievoorziening in de bouwsector.