Grondboringen voor warmtepompen: Soorten, kosten, voordelen en toepassingen

Een warmtepomp die aardwarmte gebruikt is een duurzame en energie-efficiënte oplossing voor het verwarmen en eventueel ook het koelen van woningen. De efficiëntie en prestaties van deze systemen zijn sterk afhankelijk van de manier waarop de warmte uit de grond wordt opgenomen. Dit gebeurt via zogenaamde grondboringen. In dit artikel geef ik een gedetailleerde uitleg over de verschillende soorten grondboringen, hun voordelen en nadelen, de kosten die eraan verbonden zijn, en de toepassingsgebieden. Op deze manier krijg je als bouwprofessional, renovatie-enthusiast of woningeigenaar een duidelijk overzicht van wat grondboringen voor warmtepompen inhouden.

Wat zijn grondboringen voor warmtepompen?

Grondboringen voor warmtepompen vormen een essentieel onderdeel van geothermische energiesystemen. Deze systemen gebruiken de constante temperatuur van de aarde om warmte op te nemen in de winter en deze in de zomer opnieuw af te voeren. De warmte wordt opgevangen via een netwerk van buizen dat ondergronds is aangelegd. Deze buizen bevatten een vloeistof die warmte uitwisselt met de grond en deze transporteert naar een warmtepomp, die de energie vervolgens gebruikt voor verwarming of koeling.

Er zijn twee hoofdvormen van grondboringen: horizontale captatie en verticale captatie. Beide methoden hebben hun eigen voordelen en toepassingsgebieden, afhankelijk van de beschikbare ruimte, de grondstructuur en de warmtebehoefte van het gebouw.

Horizontale captatie

Werking en toepassing

Bij horizontale captatie worden grondbuizen of aardwarmtecollectoren op een diepte van ongeveer één tot twee meter onder het aardoppervlak geplaatst. Deze buizen worden meestal in een luspatroon gelegd en bevatten een vloeistof die warmte opneemt uit de grond en deze transporteert naar de warmtepomp. Deze methode is ideaal voor locaties met voldoende beschikbare ruimte, zoals tuinen, weilanden of open terreinen.

Horizontale captatie is het meest geschikt voor situaties waarbij de grond gemakkelijk toegankelijk is en het gebouw niet al te groot is. De buizen nemen relatief veel horizontale ruimte in beslag, maar zijn makkelijker en goedkoper in te richten dan verticale systemen. Bovendien is de installatie en onderhoud van deze systemen over het algemeen eenvoudiger en minder complex.

Voordelen van horizontale captatie

• Geschikt voor locaties met voldoende horizontale ruimte.
• Efficiënt in de overdracht van warmte.
• Relatief gemakkelijke installatie en onderhoud.

Nadelen van horizontale captatie

• Beperkt geschikt voor stedelijke omgevingen waar ruimte schaars is.
• De efficiëntie kan variëren afhankelijk van de grondstructuur en seizoenen.
• Grotere oppervlakte nodig voor het leggen van de buizen.

Verticale captatie

Werking en toepassing

Verticale captatie maakt gebruik van diepere boringen, waarbij grondbuizen verticaal in de grond worden geboord, meestal tot een diepte van enkele honderden meters. Deze diepteboringen maken gebruik van de constante temperatuur dieper in de aarde, die minder gevoelig is voor seizoensgebonden variaties. De buizen zijn verbonden met een warmtewisselaar die warmte overbrengt naar de warmtepomp.

Verticale captatie is vooral handig op locaties met beperkte horizontale ruimte, zoals stedelijke omgevingen of bebouwde percelen. Aangezien de buizen verticaal zijn geboord, nemen ze minder oppervlakte in beslag en is het mogelijk om een vergelijkbare hoeveelheid warmte op te wekken op een kleinere oppervlakte. Deze methode is ook geschikt voor gebouwen met een grotere warmtebehoefte, omdat de diepere boringen toegang bieden tot een groter thermisch potentieel.

Voordelen van verticale captatie

• Geschikt voor locaties met beperkte horizontale ruimte.
• Minder beïnvloed door weersomstandigheden.
• Hogere efficiëntie bij diepere temperaturen.

Nadelen van verticale captatie

• Hogere investeringskosten vanwege het boren op grotere diepte.
• Complexere installatie en onderhoud.
• Benodigdheid van een vergunning bij het boren op grotere diepte, afhankelijk van de lokale regelgeving.

Het verschil tussen open en gesloten bronnen

In de context van grondboringen voor warmtepompen is het ook belangrijk om het onderscheid te maken tussen open bronnen en gesloten bronnen.

Open bronnen

Open bronnen zijn systemen waarbij water uit de grond wordt opgepompt, gebruikt om warmte op te nemen of af te voeren, en vervolgens weer wordt afgevoerd naar de bodem. Deze methode vereist toegang tot grondwater en kan alleen worden toegepast in regio’s waar grondwater beschikbaar is en waar er geen milieuregels zijn die het gebruik van grondwater beperken. Een voordeel van open bronnen is dat ze efficiënter kunnen zijn, omdat ze direct gebruik maken van grondwater. De nadelen zijn echter dat ze meer risico’s met zich meebrengen op milieugebied, zoals het verstoren van het grondwaterpeil of het veroorzaken van sedimentatie.

Gesloten bronnen

Gesloten bronnen, zoals de meeste geothermische systemen, maken gebruik van een gesloten buizensysteem dat gevuld is met een milieuvriendelijk antivriesmiddel. Dit vloeistofcirculeert in een lus en wisselt warmte uit met de omringende grond. De vloeistof blijft in een gesloten systeem en wordt nooit afgevoerd naar de bodem. Deze methode is milieuvriendelijker en geschikt voor gebruik in stedelijke gebieden, omdat het geen impact heeft op het grondwater. Het nadeel is dat het systeem minder efficiënt kan zijn, afhankelijk van de diepte van de boringen en de warmtecapaciteit van de grond.

Kosten van grondboringen voor warmtepompen

De kosten van grondboringen variëren afhankelijk van een aantal factoren, zoals de type boring (horizontaal of verticaal), de diepte, het aantal meters die geboord moeten worden, en de samenstelling van de grond. Uit de bronnen is gebleken dat de kosten van grondboringen tussen € 700 en € 1.000 per kW variëren. Deze prijs omvat het volledige installatieproces, inclusief de boringen zelf, alle benodigde apparatuur, arbeidsuren, materialen en de installatie van buizen vanaf de boring tot aan de aansluiting op de warmtepomp.

Voorbeelden van kosten

Voor een gemiddelde nieuwbouwwoning liggen de totale kosten voor grondboringen tussen € 5.000 en € 15.000. Dit hangt af van de grootte van de woning, de warmtebehoefte, en de efficiëntie van het warmtepompsysteem. Als bijvoorbeeld een warmtepomp van 10 kW benodigd is, kunnen de kosten zo’n € 7.000 tot € 10.000 bedragen.

Bij een verticaal geboorde oplossing, zoals een geothermische sonde die tot 100 meter diep boort, ligt de kostenprijs tussen € 4.000 en € 6.500 per boorgat. Het aantal benodigde boorgaten hangt af van de warmtecapaciteit van de grond en de thermische belasting van het gebouw.

Invloed van grondstructuur en locatie

De grondstructuur speelt een grote rol in de kosten en het ontwerp van het systeem. Bijvoorbeeld in zandige of leemige grond is het thermische geleidingsvermogen hoger dan in klei of rots, waardoor minder boringen nodig zijn om de gewenste warmtecapaciteit te bereiken. In stedelijke gebieden waar de grond volledig bebouwd is, is verticale boring vaak de enige optie, wat de kosten aanzienlijk kan verhogen.

Voordelen van grondboringen voor warmtepompen

De keuze voor grondboringen in combinatie met een warmtepomp biedt een aantal aanzienlijke voordelen, zowel op korte als op lange termijn. Deze voordelen zijn van betekenis voor zowel woningeigenaren als bouwprofessionals en bepalen vaak de haalbaarheid van een warmtepompsysteem.

Duurzame energieopwekking

Een grondboring in combinatie met een warmtepomp maakt gebruik van een natuurlijke en duurzame energiebron: de aarde. In tegenstelling tot fossiele brandstoffen zoals aardgas of olie, is aardwarmte onuitputtelijk en heeft het geen negatieve impact op het klimaat. Door warmte op te nemen uit de grond en deze te gebruiken voor verwarming en koeling, draagt een geothermische warmtepomp bij aan een lagere CO₂-uitstoot en een vermindering van de afhankelijkheid van fossiele energiebronnen.

Energie-efficiëntie

Warmtepompen die gebruikmaken van grondboringen zijn zeer energie-efficiënt. Omdat de grond een constante temperatuur heeft, hoeft de warmtepomp minder energie te verbruiken om warmte op te wekken. De efficiëntie wordt uitgedrukt in de COP (Coefficient of Performance), die voor geothermische systemen vaak boven de 4 ligt. Dit betekent dat voor elke 1 kWh elektriciteit die wordt gebruikt, er 4 kWh warmte wordt opgewekt. Dit maakt geothermische systemen een van de meest efficiënte verwarmingsoplossingen op de markt.

Lange levensduur en weinig onderhoud

Een geothermisch systeem is ontworpen voor een lange levensduur. De buizen en boringen in de grond hebben een levensduur van 50 jaar of langer, mits ze goed worden geïnstalleerd en onderhouden. De warmtepomp zelf heeft een levensduur van ongeveer 20 tot 25 jaar. Aangezien de systemen in de grond zijn geplaatst, zijn ze niet blootgesteld aan weersinvloeden en slijtage zoals bijvoorbeeld bij lucht-water warmtepompen. Dit betekent dat het onderhoud beperkt blijft tot het regelmatig controleren van de warmtepomp en het systeem.

Koelingsmogelijkheden

Naast verwarming is het ook mogelijk om een geothermisch systeem te gebruiken voor koeling. In de zomer kan warmte worden afgevoerd vanuit het gebouw en opnieuw in de grond worden afgevoerd. Dit maakt het mogelijk om een duurzame en energie-efficiënte koelingsoplossing te realiseren, zonder gebruik te maken van conventionele airconditioning. Dit is vooral van belang in warme klimaten of in gebouwen met hoge koelingsbehoeften.

Subsidies en financiële voorzieningen

In Nederland zijn er een aantal subsidies en maatregelen beschikbaar om de aanschaf van een geothermische warmtepomp te ondersteunen. Deze subsidies kunnen aanzienlijk helpen bij het verlagen van de investeringskosten en maken het voor veel woningeigenaren mogelijk om te kiezen voor een duurzame verwarmingsoplossing.

Warmtepompsubsidie

De warmtepompsubsidie is een regeling die wordt aangeboden door de overheid om de overgang naar duurzame verwarmingsystemen te faciliteren. De voorwaarden voor deze subsidie zijn:

• De woning moet voor 1 januari 2019 zijn gebouwd.
• De installatie mag maximaal 24 maanden eerder plaats hebben gevonden.
• De installatie moet uitgevoerd zijn door een erkend warmtepompinstallateur.

Als bovendien extra isolatiemaatregelen worden genomen, kan het subsidiebedrag voor de isolatie verdubbelen. Dit maakt het mogelijk om zowel de warmtepomp als de isolatie te ondersteunen met subsidies, waardoor de totale investering aanzienlijk wordt verlaagd.

Technische voorbereiding en installatie

De installatie van grondboringen vereist een zorgvuldige voorbereiding en een professionele uitvoering. Het is belangrijk om rekening te houden met een aantal technische aspecten, zoals de locatie van de boringen, de diepte, de grondstructuur, en de benodigde apparatuur.

Locatie van de boringen

De locatie van de boringen hangt af van het beschikbare terrein en de thermische behoefte van het gebouw. Voor horizontale boringen is een vrij groot stuk grond nodig, terwijl verticale boringen geschikt zijn voor bebouwde of beperkte terreinen. Het is belangrijk om de boringen op een locatie te plaatsen waar het grondwaterpeil stabiel is en waar de grondstructuren geschikt zijn voor het leggen van buizen.

Grondstructuur en thermisch geleidingsvermogen

Het thermisch geleidingsvermogen van de grond bepaalt de efficiëntie van het geothermische systeem. In zandige of leemige grond is het thermisch geleidingsvermogen hoger dan in klei of rots. Dit betekent dat minder boringen nodig zijn om de gewenste warmtecapaciteit te bereiken. Het is daarom belangrijk om vooraf een grondonderzoek uit te voeren om te bepalen hoeveel boringen nodig zijn en op welke diepte deze geboord moeten worden.

Benodigde apparatuur

De installatie van grondboringen vereist een aantal specifieke apparatuur en technieken. Voor horizontale boringen zijn gewoonlijk een grasmaaier of een grondlegmachine nodig, terwijl verticale boringen het gebruik van een boormachine vereisen die tot een diepte van enkele honderden meters kan boren. Het is belangrijk om gebruik te maken van een erkende installateur die ervaring heeft met geothermische systemen en die in staat is om het systeem professioneel en efficiënt in te richten.

Toekomstige ontwikkelingen en trends

De geothermische energie is een van de meest veelbelovende duurzame energiebronnen van de toekomst. Naarmate de technologie zich ontwikkelt en de vraag naar duurzame verwarmingsoplossingen toeneemt, worden geothermische systemen steeds efficiënter en goedkoper. Een aantal trends die op dit moment op gang zijn, zijn:

• Mini- en micro-geothermie: Het ontwikkelen van kleinere geothermische systemen die geschikt zijn voor individuele woningen of kleine bedrijven. Deze systemen zijn minder ingrijpend en vereisen minder grondruimte.
• Smart geothermie: Het combineren van geothermische systemen met slimme technologieën, zoals IoT-sensoren en automatische regelingen, om de efficiëntie en het gebruik van het systeem te optimaliseren.
• Duurzame grondopslag: Het gebruik van de grond als opslagmedium voor warmte of koude, waardoor het mogelijk is om warmte op te slaan in de winter en deze in de zomer opnieuw te gebruiken. Dit maakt het mogelijk om het geothermische systeem te gebruiken als een soort energiebuffer.

Conclusie

Grondboringen voor warmtepompen zijn een essentieel onderdeel van geothermische energiesystemen die gebruikt maken van aardwarmte om gebouwen te verwarmen en te koelen. Horizontale en verticale captatie zijn de twee hoofdvormen van grondboringen, elk met hun eigen voordelen en toepassingsgebieden. De kosten van grondboringen variëren afhankelijk van de diepte, de grondstructuur en de benodigde apparatuur. De investering is aanzienlijk, maar de langdurige voordelen, zoals energie-efficiëntie, duurzame opwekking en lange levensduur, maken het een haalbare en aantrekkelijke oplossing voor veel woningeigenaren en bouwprofessionals.

De keuze voor een geothermische warmtepomp in combinatie met grondboringen is niet alleen een investering in duurzame energie, maar ook een investering in comfort, efficiëntie en milieuverantwoordelijkheid. Met de beschikbaarheid van subsidies en de voortdurende technologische ontwikkelingen wordt het steeds aantrekkelijker om over te stappen naar een geothermisch systeem.

Bronnen

1. Geothermische grondboringen – Bobex.nl
2. Bronboring voor bodemwarmtepomp – PH-Bouwadvies.nl
3. Geothermische warmtepomp prijs – Renovatiegids.nl
4. Grond/water-warmtepomp – Viessmann.nl
5. GWTR – Grond, water en energiesystemen