Energie opslaan in de grond: een toekomstbestendige oplossing met warmtepompen

Published by Redactie on september 29, 2025 | Category warmtepomp

In de huidige realiteit waar duurzaamheid en energiezuinigheid centraal staan, is het opslaan van energie in de grond een veelbelovende methode om gebouwen te verduurzamen en de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen. Bodemwarmtepompen en warmte/koude-opslag (WKO) maken gebruik van de constante temperatuur van de ondergrond om energie op te slaan en op te wekken. In dit artikel worden de technische principes, toepassingen en voordelen van deze systemen besproken, op basis van de meest actuele en betrouwbare informatie uit betrouwbare bronnen.

Inleiding

Het gebruik van bodemenergie, ook wel aangeduid als warmte/koude-opslag (WKO), groeit gestaag in Nederland. In 2023 bedroeg de hoeveelheid benutte energie via bodemwarmtepompen 6,6 petajoule (PJ), wat circa 2 procent uitmaakt van het eindverbruik van hernieuwbare energie. Dit type energieopslag maakt gebruik van grondwater of een gesloten buizensysteem in de bodem om warmte uit de aarde te halen of af te voeren, afhankelijk van seizoenen. Met warmtepompen kan deze energie naar hogere temperaturen worden gebracht, waardoor het mogelijk wordt om woningen comfortabel te verwarmen of te koelen.

Deze opslagmethoden bieden voordelen zoals duurzaamheid, energie-efficiëntie, en de mogelijkheid om passief te koelen in de zomer en te verwarmen in de winter. Voor zowel particulieren als professionele bouwers is het belangrijk om goed onderbouwde keuzes te maken op basis van de technische mogelijkheden, kosten en reguleringen. In de onderstaande paragrafen worden de werking, toepassingen en uitdagingen van bodemwarmtepompen en warmteopslag in de grond uitgebreid toegelicht.

Hoe werkt energieopslag in de grond?

Energieopslag in de grond maakt gebruik van de constante temperatuur van de ondergrond. Deze temperatuurvariatie hangt af van de diepte: hoe dieper je gaat, hoe stabiler de temperatuur. In Nederland is bijvoorbeeld op een diepte van 100 meter de temperatuur gemiddeld tussen de 10 en 12 graden Celsius. Deze warmte kan worden gebruikt om woningen te verwarmen in de winter, terwijl in de zomer overtollige warmte uit de woning in de bodem kan worden afgevoerd.

Open en gesloten systemen

Er zijn twee hoofdcategorieën van bodemwarmtepompsystemen:

Open systemen: Hierbij wordt grondwater opgepompt en gebruikt als warmtetransportmiddel. Na het gebruik wordt het water opnieuw in de bodem gebracht. Dit systeem vereist vaak een bronvergunning en is gevoeliger voor verontreiniging vanwege de aanwezigheid van mineralen en chemicaliën in het grondwater. Een filter is daarom noodzakelijk om schade aan de warmtepomp te voorkomen.
Gesloten systemen: In deze systemen wordt een gesloten buizensysteem gebruikt, waarin een milieuvriendelijk antivriesmiddel wordt rondgepompt. Dit systeem is minder gevoelig voor verontreiniging, maar vereist wel een warmtepomp om de energie naar een hoger temperatuurniveau te brengen.

De rol van warmtepompen

Zowel open als gesloten systemen gebruiken meestal een water/water-warmtepomp om de energie uit de grond te gebruiken voor verwarming of warm tapwater. De temperatuur van het grondwater of het antivriesmiddel is meestal te laag om direct bruikbaar te zijn. Hier komt de warmtepomp aan te pas: deze verhoogt de temperatuur van de energie tot een niveau dat geschikt is voor verwarming van een woning.

In zomermaanden kan de warmtepomp ook worden omgezet in een koelsysteem. Dan wordt de warmte uit de woning afgevoerd naar de grond, waar het water afkoelt. Dit passieve koelsysteem is energiezuiniger dan traditionele airco's en draagt bij aan een duurzame energiebalans.

Toepassing in de praktijk

De SolarFreezer: slimme combinatie van zon, bodem en buffer

Een voorbeeld van een slimme opslagoplossing is de SolarFreezer, ontwikkeld door Mathijsen en zijn team. In dit systeem werken thermische collectoren, een water/water-warmtepomp en een bufferzak samen. De zonnepanelen en thermische collectoren onttrekken energie aan de zon en de buitenlucht, die vervolgens door de warmtepomp wordt gebruikt voor vloerverwarming en warm tapwater. Een bufferzak in de kruipruimte onder het huis zorgt voor opslag van de energie, zodat deze in koudere maanden nog beschikbaar is.

De keuze voor een water/water-warmtepomp in plaats van een lucht/water-warmtepomp was grotendeels gebaseerd op het geluidsniveau, het energieverbruik en het onderhoud. De grondbooringsvariant werd als alternatief beschouwd, maar het SolarFreezer-systeem biedt een minder intrusief alternatief zonder veel grondverstoring.

Toepassing in woningen en woningbouwprojecten

Bodemwarmtepompen zijn zowel geschikt voor individuele woningen als voor grotere woningbouwprojecten. In het laatste geval is het vaak efficiënter om een centrale warmtepomp te installeren die meerdere huizen voorziet van warmte. Dit is bijvoorbeeld het geval bij de aardwarmteinstallaties die op diepere lagen werken (500 meter en dieper), waarbij duizenden woningen op één warmtebron kunnen zijn aangesloten via een warmtenet.

Voor individuele huizen is het meest voorkomende systeem een bodemwarmtepomp met een horizontaal of verticaal buizensysteem. De diepte van de booringen hangt af van de benodigde warmtecapaciteit. Voor een standaard woning is een boorgat van 40 tot 160 meter diep voldoende. Bij horizontale systemen kan het buizensysteem ook op een diepte van ongeveer 80 tot 100 cm liggen.

Voordelen van energieopslag in de grond

Duurzaamheid en CO2-reductie

Bij gebruik van bodemwarmtepompen is er geen verbranding nodig van fossiele brandstoffen. De warmte komt vanuit de grond, die continu wordt opgeladen via de zon. Dit maakt bodemwarmte een duurzame bron van energie. Daarnaast kan de opslagfunctie ervoor zorgen dat overtollige warmte in de zomer niet verloren gaat, maar opgeslagen wordt voor de winter.

Energie-efficiëntie

Warmtepompen zijn zeer efficiënt: voor elke eenheid elektriciteit die wordt ingezet, kan er meerdere eenheden warmte worden opgewekt. Dit is vooral het geval bij water/water-warmtepompen, die profiteren van de constante temperatuur van het grondwater. De efficiëntie is afhankelijk van de temperatuurverschillen tussen de bron (grond) en de warmtebehoefte van het gebouw.

Gelijke verwarming en passieve koeling

Bij een goed geïntegreerd systeem is het mogelijk om zowel in de winter te verwarmen als in de zomer passief te koelen. In zomertijd wordt de warmtepomp omgedraaid en zorgt hij ervoor dat de warmte uit het gebouw in de grond wordt afgevoerd. Dit zorgt voor een comfortabel binnenuitje zonder gebruik van conventionele airco’s.

Uitdagingen en aandachtspunten

Investeringen en kosten

De installatie van een bodemwarmtepomp vraagt om een aanzienlijke investering, vooral als het gaat om grondboorings. De kosten hangen af van factoren zoals de grootte van het systeem, de diepte van de booringen, en de benodigde warmtecapaciteit. Volgens de CBS zijn de kosten vaak hoger dan bij traditionele verwarmingsystemen. Echter, deze investering kan in de loop van de tijd worden terugverdiend door lagere energiekosten.

Regelgeving en vergunningen

Het gebruik van grondwater of het maken van bronnen vereist vaak een vergunning van de gemeente of waterauthoriteit. Vooral bij open systemen kan het grondwater verontreinigd raken door mineralen of chemicaliën, wat extra preventieve maatregelen vereist. Dit kan leiden tot extra kosten en administratieve lasten.

Balans tussen zomer en winter

Om de bron niet te overbelasten is het belangrijk dat er een balans is tussen de zomertijd (warmte afvoeren) en de wintertijd (warmte onttrekken). Een gebrekkige balans kan leiden tot een afkoeling van de grond in de winter, waardoor de warmtepomp minder efficiënt werkt. In sommige gevallen is het noodzakelijk om extra warmte te genereren of een tweede warmtebron aan te sluiten om de balans te bewaren.

Technische aspecten en toekomstperspectieven

Warmteopslagtechnologieën

Naast het opslaan van warmte in de bodem zijn er ook innovatieve manieren ontwikkeld om energie op te slaan in materialen zoals beton of water. Een voorbeeld is de warmtebatterij van EnergyNest, die gebruik maakt van een stapel van betonnen cilinders die warmte kunnen opslaan op temperaturen tot 450 °C. Deze technologie is vooral geschikt voor industriële toepassingen, waar hoge temperaturen nodig zijn.

Ondergrondse warmteopslag

Het bedrijf Ecovat werkt aan ondergrondse opslagvaten die complete wijken kunnen voorzien van warmte. Deze vaten gebruiken een ‘vat-in-vat’ principe, waarbij een goed geïsoleerd binnenvat zorgt voor minimale warmtelossen. Na zes maanden verliest het systeem volgens de bedenkers slechts 10 procent van de opgeslagen energie.

Conclusie

Energieopslag in de grond met behulp van bodemwarmtepompen is een veelbelovende methode om woningen te verduurzamen en energie-efficiëntie te verbeteren. Het maakt gebruik van de constante temperatuur van de ondergrond en kan zowel gebruikt worden voor verwarming in de winter als voor passieve koeling in de zomer. Door een warmtepomp kan de energie naar hogere temperaturen worden gebracht, waardoor het comfortabel is om er gebruik van te maken.

De technologie biedt voordelen zoals duurzaamheid, energie-efficiëntie en het verminderen van CO2-uitstoot. Echter, er zijn ook uitdagingen zoals de hoge investeringen, de noodzaak van vergunningen en het belang van een goede balans tussen zomer en winter. Voor zowel particulieren als woningbouwmaatschappijen is het belangrijk om deze aspecten goed in kaart te brengen voordat een beslissing wordt genomen.

Met de groeiende aandacht voor duurzame energie en de technologische ontwikkelingen op het gebied van warmteopslag is het aannemelijk dat bodemwarmtepompen en warmte/koude-opslag in de toekomst nog verder hun rol zullen uitbreiden in de Nederlandse woningbouwsector.