Bodemkaart Nederland voor warmtepompinstallaties: Aanpak, berekening en praktijkvoorbeelden

Inleiding

In de transitie naar duurzame energie spelen warmtepompen een steeds belangrijkere rol, zowel in de woningbouw als in commerciële en industriële toepassingen. Een essentieel onderdeil van deze technologie is de bodemenergie. Het gebruik van de ondergrond als warmtebron vereist echter een nauwkeurige analyse van de bodemstructuur en -capaciteit, omdat deze het rendement van de warmtepomp direct beïnvloeden.

Deze artikel behandelt de toepassing van bodemkaarten in de context van warmtepompinstallaties in Nederland. We zullen ingaan op de technische aandachtpunten rondom het booren van boringen, de opbrengst per meter grond, de keuze tussen open en gesloten systemen en de rol van de boormeester. Bovendien bespreken we de energieopwekking via bodemenergie in de bredere context van de energietransitie in de gebouwde omgeving.

De informatie is gebaseerd op recente gegevens en praktijkervaringen, zoals beschreven in de bronnen. Het doel is om zowel voor professionals als voor eigenaars van woningen helderheid te geven over de stappen en overwegingen bij het gebruik van bodemenergie.

Gesloten en open bodemenergiesystemen

Een warmtepomp die werkt met bodemenergie kan in twee vormen worden uitgevoerd: gesloten of open systemen. De keuze hangt af van de locatie, de ondergrond, de benodigde vermogens en de regelgeving.

Gesloten systeem

Bij een gesloten systeem wordt een horizontaal of verticaal bodemwarmtewisselaar in de grond aangebracht, waarbij een gesloten circuit van kunststofbuizen een vloeistof (vaak een mix van water en glycol) doorlaat. Deze vloeistof onttrekt warmte aan de ondergrond en brengt deze naar de warmtepomp. Dit type is vooral gebruikelijk bij individuele woningen.

De opbrengst van een gesloten systeem hangt sterk af van de ondergrond. In Nederland varieert de opbrengst tussen 20 en 70 Watt per meter, afhankelijk van de grondsoort. Bijvoorbeeld:

  • Droog sediment: ca. 20 Watt/m
  • Kiezel of watervoerend zand: 55–65 Watt/m
  • Kalksteen of zandsteen: 45–65 Watt/m
  • Gneis: 60–70 Watt/m

De boormeester speelt een cruciale rol bij het berekenen van het benodigde aantal meters boring. In de praktijk kan dit bijvoorbeeld 2 boringen van 100 meter of 4 van 50 meter betekenen. De afstand tussen de boringen moet minimaal 5 meter zijn om thermische interferentie te voorkomen.

Open systeem

Bij een open systeem wordt water uit een bron zoals een rivier, kanaal of plas opgepompt en gebruikt als warmtetransportmiddel. Dit water wordt geleid door een warmtewisselaar, waarna het weer wordt teruggestroomd. Deze methode is vaak voorkomt in centrale installaties zoals ketelhuisinstallaties voor blokverwarming of grote utiliteiten.

Een belangrijk nadeel van open systemen is het risico op verstoppingen en vervuiling van de warmtewisselaar. Hoewel filters worden toegepast, blijft het een complexe oplossing die veel onderhoud vereist. Daarom wordt vaak gekozen voor een gesloten systeem, vooral bij individuele woningen.

Het boorproces en de rol van de boormeester

Het boorproces is een technische en geografisch complexe aangelegenheid. Het vereist zowel kennis van de ondergrond als van de benodigde technische specificaties. De boormeester is verantwoordelijk voor het uitvoeren van de boorkalkulatie, het bepalen van het aantal meters dat geboord moet worden en het selecteren van de geschikte boringstechniek (horizontaal, verticaal, heipalen, korven, etc.).

Benodigde berekeningen

De berekening van het benodigde aantal meters wordt uitgevoerd op basis van de vermogensbehoeften van de warmtepompinstallatie en de verwachtingen van de opbrengst per meter. Bijvoorbeeld: als een warmtepomp 8 kW aan warmte nodig heeft en de opbrengst 40 Watt per meter is, dan is 8.000 : 40 = 200 meter nodig.

In droge zandgronden, waar de opbrengst lager is (ca. 25 Watt/m), kan dit aanzienlijk meer worden: 8.000 : 25 = 320 meter. Dit benadrukt de invloed van de bodemsamenstelling op het ontwerp en de kosten van de installatie.

Proefboring

Als in de buurt van een projectlocatie geen geschikte meetgegevens beschikbaar zijn, kan een proefboring worden uitgevoerd. Deze boring helpt om de opbrengst per meter en de samenstelling van de ondergrond te bepalen. Dit is vooral van belang in regio’s waar de bodemstructuren sterk variëren.

Technische aandachtspunten bij warmtepompinstallaties

Bétafactor en draaiuren

De Bétafactor is een technische parameter die aangeeft hoeveel van het benodigde vermogen wordt onttrokken aan de bodem. Bijvoorbeeld: een Bétafactor van 0.8 betekent dat 80% van het nodige vermogen uit de bodem komt, terwijl de rest (20%) via elektriciteit wordt toegevoegd. In het voorbeeld van een warmtepomp van 10 kW is dus 8 kW benodigd uit de bodem en 2 kW via de compressor.

Het aantal draaiuren is ook een belangrijke factor. In Nederland worden gemiddeld 2000 draaiuren per jaar voor verwarming en 500 draaiuren voor tapwater gerekend. Dit bepaalt hoeveel warmte het systeem gedurende de levensduur (meestal 30 jaar) moet leveren.

Filters en scheidingswisselaars

Bij open systemen is het gebruik van filters en scheidingswisselaars essentieel. Deze filters voorkomen dat de warmtepomp vervuild raakt met sediment of andere verontreinigingen die uit het water komen. De scheidingswisselaar zorgt ervoor dat de vervuiling in het filter blijft en niet in de warmtepomp terechtkomt, wat de levensduur en efficiëntie van de installatie kan verlengen.

Glycoltoevoeging

Om het risico op bevriezing te beperken, wordt in het circuit van een open bron meestal 10% glycol toegevoegd. Deze glycol zorgt ervoor dat het water niet bevriest, zelfs bij tijdelijk verminderde flow door vervuiling of andere technische problemen.

De rol van bodemkaarten in de energietransitie

Bodemkaarten zijn essentieel voor het planning en uitvoeren van warmtepompinstallaties. Ze geven inzicht in de ondergrond, de opbrengst per meter en de geschiktheid van een locatie voor warmtepompinstallaties. In Nederland is er een steeds groeiende databank van bodemgegevens, waardoor projectontwikkelaars en eigenaren van woningen beter kunnen bepalen of een warmtepompinstallatie technisch en economisch haalbaar is.

Energiebesparing en CO2-reductie

Volgens de Energieatlas is het gebruik van warmtepompen een effectieve manier om fossiele brandstoffen te vervangen en CO2-uitstoot te verminderen. In 2017 waren gebouwen in Nederland verantwoordelijk voor 13% van het fossiele energiegebruik. Met warmtepompen kan dit percentage aanzienlijk worden verlaagd.

Aanpassingen aan het elektriciteitsnet

De groei van warmtepompinstallaties heeft ook gevolgen voor het elektriciteitsnet. Extra hoogspanningsleidingen kunnen nodig zijn als veel huizen tegelijk overstappen. Slimme netwerken (smart grids) helpen om pieken in stroomgebruik beter te verdelen en zorgen voor een stabielere energievoorziening.

Praktijkvoorbeelden en ervaringen

Lukt het altijd?

Niet alle projecten verlopen naar plan. Er zijn voorbeelden van woningen waarbij de gekozen collector niet werkte, bijvoorbeeld vanwege onvoldoende opbrengst of ongunstige bodemomstandigheden. In zulke gevallen wordt vaak overgeschakeld op een andere methode, zoals een lucht/water warmtepomp of een gesloten bodemcollector na een proefboring.

Belang van toezicht en onderhoud

Installaties die goed draaien, doen dat vaak onder goed toezicht en met regelmatig onderhoud. Dit geldt zowel voor open als gesloten systemen. Voorbeelden zijn installaties in woonwijken en utiliteitsbedrijven, waar professionele beheerders zorgen voor het functioneren van het systeem.

Toekomstige ontwikkelingen

Innovaties in boringstechnologie

Er zijn voortdurend innovaties in de technologie van boringen en warmtewisselaars. Denk bijvoorbeeld aan het gebruik van korven of combinaties van horizontale en verticale systemen. Deze ontwikkelingen maken het mogelijk om warmtepompinstallaties efficiënter en duurzamer uit te voeren.

Duurzame energie in de landbouw

De landbouwsector speelt een steeds grotere rol in de energietransitie. Windturbines op boerderijen, zonneparken en vergistingsinstallaties voor mest bieden extra inkomsten en dragen bij aan het verminderen van de afhankelijkheid van aardgas. Op boerenerven zijn steeds vaker duurzame energieopwekkingen aan te treffen, wat ook de toekomst van bodemenergie beïnvloedt.

Conclusie

Bodemenergie is een essentieel onderdeel van de duurzame energietransitie in Nederland. Het gebruik van warmtepompen met bodemenergie vereist een nauwkeurige analyse van de ondergrond, het berekenen van het benodigde aantal meters en de keuze tussen open en gesloten systemen. De boormeester speelt een cruciale rol in het plannen en uitvoeren van de installatie, terwijl bodemkaarten en technische berekeningen essentieel zijn voor de efficiëntie en levensduur van de installatie.

Hoewel er risico’s zijn, zoals verstoppingen in open systemen of lage opbrengst in droge gronden, zijn er ook veel geslaagde voorbeelden van installaties die goed draaien. Het succes van een warmtepompinstallatie hangt af van de kwaliteit van de planning, de keuze van het systeem en het onderhoud.

Voor eigenaren van woningen en professionals in de bouw- en renovatiesector is het belangrijk om zowel technische als praktische overwegingen in overweging te nemen. Warmtepompen met bodemenergie bieden een duurzame en energie-efficiënte oplossing die aanzienlijk bijdraagt aan het verminderen van fossiele energiegebruik en CO2-uitstoot.

Bronnen

  1. Warmtepomp-info.nl
  2. Edugis.nl - Energieatlas
  3. Energieopwek.nl

Related Posts