Aanhef
Het college heeft besloten om:
1de bodemenergieplannen Schiphol Trade Park, Stadscentrum Hoofddorp, Lincolnpark en Pionierterrein vast te stellen;
2de vastgestelde bodemenergieplannen als toetsingskader voor vergunningen te versturen aan de provincie Noord-Holland;
3deze nota ter informatie te zenden aan de raad.
Bijlage 2
Uitkomsten en uitgangspunten van modelberekeningen
Voor de hydrologische berekening is gebruik gemaakt van het grondwaterstromingsmodel MODFLOW. Er wordt een stationair model gedraaid op vol debiet (worst-case). Voor het hydrothermische model is naast MODFLOW gebruik gemaakt van het warmte- en stoftransportmodel MT3DMS. Er wordt een tijdsafhankelijk model gedraaid voor een periode van 20 jaar. De verschillende modules worden met behulp van Python en FloPy uitgevoerd. In de onderstaande tabellen zijn de gebruikte invoergegevens weergegeven.
Tabel 1 In model opgenomen open bodemenergiesystemen
Bron
Systeem
x
y
Bovenkant filter
[m +mv]
Onderkant filter
[m +mv]
Infiltratie- temperatuur
Infiltratie [m3/seizoen]
Onttrekking [m3/seizoen]
Debiet [m3/h]
WB1
Centrum
106.033
477.920
-70
-130
17
224.400
224.400
132
KB1
Centrum
106.021
478.076
-70
-130
7
224.400
224.400
132
WB2
Parkbos
106.089
477.916
-70
-130
17
336.600
336.600
198
KB2
Parkbos
106.231
477.731
-70
-130
7
336.600
336.600
198
WB3
Elzenrijk
106.040
477.863
-70
-130
17
224.400
224.400
132
KB3
Elzenrijk
106.189
477.656
-70
-130
7
224.400
224.400
132
WB4
Erven
106.004
477.886
-70
-130
17
299.200
299.200
176
KB4
Erven
105.886
477.914
-70
-130
7
299.200
299.200
176
WB1m
Centrum
106.153
478.161
-70
-85
17
85.000
85.000
50
kB1m
Centrum
106.150
478.161
-130
-145
7
85.000
85.000
50
WB2m
Parkbos
106.220
477.963
-70
-85
17
85.000
85.000
50
kB2m
Parkbos
106.217
477.963
-130
-145
7
85.000
85.000
50
WB3m
Elzenrijk
106.038
477.673
-70
-85
17
85.000
85.000
50
kB3m
Elzenrijk
106.035
477.673
-130
-145
7
85.000
85.000
50
WB4m
Erven
105.817
477.750
-70
-85
17
85.000
85.000
50
kB4m
Erven
105.814
477.750
-130
-145
7
85.000
85.000
50
WB5m
Rietlanden
105.977
477.605
-70
-85
17
136.000
136.000
80
kB5m
Rietlanden
105.974
477.605
-130
-145
7
136.000
136.000
80
Tabel 2 In model opgenomen gesloten bodemenergiesystemen
Systeem
x
y
Bovenkant filter[m +mv]
Onderkant filter[m +mv]
Infiltratie- temperatuur
Infiltratie [m3/seizoen]
Onttrekking [m3/seizoen]
1
106.301
477.884
0
-125
3,5
2,5
2
2
106.293
477.884
0
-125
3,5
2,5
2
3
106.294
477.876
0
-125
3,5
2,5
2
4
106.286
477.875
0
-125
3,5
2,5
2
5
106.286
477.867
0
-125
3,5
2,5
2
6
106.278
477.867
0
-125
3,5
2,5
2
7
106.254
477.928
0
-125
3,5
2,5
2
8
106.253
477.920
0
-125
3,5
2,5
2
9
106.245
477.919
0
-125
3,5
2,5
2
10
106.246
477.911
0
-125
3,5
2,5
2
11
106.238
477.912
0
-125
3,5
2,5
2
12
106.240
477.903
0
-125
3,5
2,5
2
13
106.259
477.897
0
-125
3,5
2,5
2
14
106.259
477.888
0
-125
3,5
2,5
2
15
106.267
477.889
0
-125
3,5
2,5
2
16
106.267
477.880
0
-125
3,5
2,5
2
17
106.277
477.881
0
-125
3,5
2,5
2
Tabel 3 In model opgenomen bestaande gesloten bodemenergiesystemen (193 lussen, weergegeven in figuur 4.1 van het hoofddocument)
Grens
x
y
Bovenkant lus
(m +mv)
Einddiepte lus
(m +mv)
Bodemzijdige energie ruimteverwarming [MWh]
Bodemzijdige energie tapwater [MWh]
Bodemzijdige energiekoeling [MWh]
Minimum
106.220
477.891
0
-140
1,17
0,78
0,8075
Maximum
106.424
478.096
0
-110
3,735
2,49
3,8
Gemiddelde
106.329
477.999
0
-117
1,54
1,03
1,19
Tabel 4 In model gehanteerde bodemopbouw
Nr.
Naam
Diepte [m – mv]
Doorlatendheid
Warmte-eigenschappen
Typering
kh [m/d]
kv [m/d]
Warmtecapaciteit
[MK/m3*K]
Warmtegeleidings-
coëfficient [W/m*K]
1
Deklaag
0– 15
0,12
0,03
2,5
1,9
Zand slibhoudend
2
WVP1
15– 35
25
6,25
2,45
2,3
Zand uiterstgrof/middel
grof
3
WVP1
35– 50
25
6,25
2,45
2,3
Zand uiterstgrof/middel
grof
4
WVP2
50– 65
25
6,25
2,45
2,3
Zand uiterstgrof/middel
grof
5
SDL1
65– 70
0,04
0,01
2,4
1,6
klei
6
WVP3
70– 80
30
10,00
2,45
2,3
Zand uiterst grof/middel
grof
7
WVP3
80– 85
30
10,00
2,45
2,3
Zand uiterst grof/middel
grof
8
WVP3
85– 90
30
10,00
2,45
2,3
Zand uiterst grof/middel
grof
9
WVP3
90– 100
30
10,00
2,45
2,3
Zand uiterst grof/middel
grof
10
WVP3
100– 110
30
10,00
2,45
2,3
Zand uiterst grof/middel
grof
11
WVP3
110– 120
30
10,00
2,45
2,3
Zand uiterst grof/middel
grof
12
WVP3
120– 125
30
10,00
2,45
2,3
Zand uiterst grof/middel
grof
13
WVP3
125– 130
30
10,00
2,45
2,3
Zand uiterst grof/middel
grof
14
WVP3
130– 140
30
10,00
2,45
2,3
Zand uiterst grof/middel
grof
15
WVP3
140– 145
30
10,00
2,1
1,8
Zand uiterst grof/middel
grof
16
WVP3
145– 150
30
10,00
2,1
1,8
Zand uiterstgrof/middel
grof
17
WVP3
150- 160
30
10,00
2,1
1,8
Zand uiterstgrof/middel
grof
* De filters van de doubletsystemen zijn geplaatst tussen 70 en 130 m -mv. De warme filters van de monobronnen zijn geplaatst tussen 70 en 85 m -mv. De koude filters van de monobronnen zijn geplaatst tussen 130 en 145 m -mv.
Hydrologische effecten en invloed op kwel- en infiltratiesituatie
De open bodemenergiesystemen van het plan onttrekken en infiltreren grondwater in het 3e watervoerende pakket. Hierdoor ontstaan drukverschillen in het grondwater, ook wel hydrologische effecten genoemd. Tabel 5 vat de belangrijkste hydrologische effecten samen en figuur 2 toont de ruimtelijke verspreiding van de effecten in modellaag 7 waar de bronfilters van de systemen gesitueerd zijn. Ter hoogte van het OBES van Hotel De President aan de Jacobus Ahrendslaan 5 in Hoofddorp (figuur 1 in bijlage 4) wordt een stijghoogteverandering van ca. 5 à 6 cm verwacht. Deze stijghoogteverandering zal geen probleem vormen voor het OBES.
Tabel 5 Berekende grondwaterstand- en stijghoogteveranderingen en grootte 5 cm-invloedsgebied
Laag
Bodemlaag
Grondwaterstand- en stijghoogteveranderingen bij de bronnen1)
Grootte 5 cm-invloedsgebied
1
Deklaag boven
Stijghoogteverandering max. ca. 0,04m.
n.v.t.
4
Basis WVP2
Stijghoogteverandering max. ca. 0,05m.
n.v.t.
6
Top WVP3
Stijghoogteverandering max.3,26 m
Maximaal ca. 800 m
1)Buiten de bronconstructie / in het pakket zelf.
De locatie ligt in een kwetsbaar kwelgebied en nabij een primair oppervlaktewater. Conform de uitvoeringsregels (15.1) op grond van de Keur moet er aan een zorgplicht worden voldaan (bijlage 4). Gezien de stijghoogteverschillen die optreden onder de deklaag is er sprake van invloed op de kwel- en infiltratiesituatie. Het stijghoogteverschil over de deklaag bedraagt maximaal ca. 0,04 m. Met het oog op de aanwezigheid van de circa 15 m dikke waterremmende deklaag met een ingeschatte weerstand van circa 500 dagen wordt de invloed van deze potentiaalverschillen op de verticale stroming over de deklaag berekend op maximaal:
ΔH/C = 0,04 m / 500 d = 8*10-5 m/d = 8*10-2 mm/d. Deze getallen zijn berekend bij een hypothetische situatie waarbij continu (24u per dag) op vol debiet wordt gepompt. In werkelijkheid zullen de effecten kleiner zijn.
Daarnaast wordt de pomprichting halfjaarlijks omgedraaid. Hierdoor zijn er netto over een jaar bezien geen effecten.
Het stijghoogteverschil boven en onder SDL1 is groter. Hier bedraagt het verschil maximaal 3,26 – 0,05 = 3,21 m. Met het oog op de aanwezigheid van de circa 5 m dikke waterremmende laag (SDL1) met een ingeschatte weerstand van circa 500 dagen wordt de invloed van deze potentiaalverschillen op de verticale stroming over de deklaag berekend op maximaal: ΔH/C = 3,21 m / 500 d = 6,4*10-3 m/d = 6,4 mm/d. Deze getallen zijn berekend bij een hypothetische situatie waarbij continu (24u per dag) op vol debiet wordt gepompt. In werkelijkheid zullen de effecten kleiner zijn. Daarnaast wordt de pomprichting halfjaarlijks omgedraaid. Hierdoor zijn er netto over een jaar bezien geen effecten. Tenslotte is het effect op korte afstand tot de bronnen reeds grotendeels uitgevlakt. Ter illustratie: ter hoogte van warme bron 2 is de verlaging maximaal 3,26 m, op 10 m afstand is dit nog slechts 1,84 m. De zoet/brak grens wordt verwacht in de deklaag en de brak/zout grens grofweg halverwege het gecombineerde 1e/2e watervoerende pakket. De hierboven geschetste hydrologische effecten resulteren niet in een significante beïnvloeding van de zoet/brak en brak/zout grens, zeker omdat de pomprichting halfjaarlijks wordt omgekeerd. Daarmee zal de voorraad zoetwater in de bodem niet worden verminderd.
Figuur 1 Hydrologische effecten van OBES binnen het kader van het bodemenergieplan
Grondmechanische effecten en invloed op ondergrondse infrastructuur
Er komen zettingsgevoelige gebouwen nabij de projectlocatie voor (bijlage 4). Op basis van de berekende stijghoogteverlagingen en de beschikbare bodemgegevens zijn met behulp van de formule van Terzaghi de maaiveldzettingen berekend. De maximale zetting treedt op bij warme bron 2 en bedraagt 7 mm met een verhang van 0,19‰. Schade aan gebouwen treedt meestal pas op vanaf een zettingsverhang van 1 meter op 150 meter (6,66 ‰). Er worden derhalve geen noemenswaardige zettingen verwacht als gevolg van de bodemenergiesystemen. Ter bepaling van het risico op zettingen in het spoortalud is een modelberekening uitgevoerd met een meetpunt op rijksdriehoekscoördinaat X = 106.574 en Y = 477.325. Hier is de zetting nihil: ca. 0,5 mm met een verhang van ca. 0,00 ‰.
Opbarstrisico’s tijdens het in gebruik hebben van de systemen
Met het oog op de kwelproblematiek in de Haarlemmermeer dient het opbarsten van scheidende lagen te allen tijde te worden voorkomen. Voor de berekeningen is uitgegaan van een worst-case scenario waarin 4 warme bronnen relatief dicht bij elkaar geplaatst zijn. De filters worden afgesteld in het 3e watervoerende pakket. De neerwaartse druk boven SDL1 bedraagt ca. 1.270 kN. De maximale opwaartse druk aan de basis van SDL1 is 719 kN ter hoogte van warme bron 2. Daarmee is er geen sprake van een opbarstrisico. Om bodemsplijting te voorkomen mag de maximale injectiedruk van het systeem niet hoger uitkomen dan ca. 14,6 mwk. De maximale stijghoogteverandering bedraagt 3,26 m. Er is derhalve geen risico op bodemsplijting.
Hydrothermische effecten en thermisch rendement.
Figuur 2 toont een vergelijking tussen de huidige situatie voor de gesloten bodemenergiesystemen aan de noordoostzijde van de projectlocatie en de mogelijke toekomstige situatie met bodemenergiesystemen (GBES en OBES) die volgens de plankaart gesitueerd zijn. De grafieken van de huidige situatie (boven) laten over de tijd een duidelijke afname in temperatuur zien door het koudeoverschot van de gesloten systemen. Deze afname is in het cumulatieve model (onder) veel geringer. Dit wordt veroorzaakt door de grondwaterstroming die de open bodemenergiesystemen opwekken. De gesloten systemen worden “geregenereerd” met grondwater van ca. 12,5 °C.
Figuur 2 Temperatuurverloop bij de overige GBES zonder de nieuwe systemen van het bodemenergieplan (boven) en met de systemen van het bodemenergieplan (onder). Nota bene: let op het verschil in de schaal van de y-as.
Thermisch rendement
De thermische verliezen van de OBES van het plan zijn bij de gekozen indeling en indicatieve bronposities (zie figuur 4.2 hoofddocument) laag: gemiddeld over het seizoen ca. 1K en aan het einde van het seizoen maximaal 2,5K. Dit laat zien dat er voldoende afstand bestaat tussen de verschillende stroken om systemen met een hoog thermisch rendement te kunnen realiseren. De thermische bellen van het plan worden getoond in figuur
3Hierbij worden de maximale effecten aan het einde van de winter getoond in laag 14 omdat zich hier de koude bronfilters van de monobronnen bevinden. Voor de situatie aan het einde van de zomer wordt juist laag 6 gebruikt omdat zich hier de warme bronfilters van de monobronnen bevinden.
Figuur 3 Hydrothermische effecten van OBES binnen het kader van het bodemenergieplan
Bijlage 3
Uitvoeringsrichtlijnen voor bodemenergiesystemen op openbaar terrein
Richtlijnen voor open bodemenergiesystemen
1Horizontaal leidingwerk dient volledig ondergronds te worden afgewerkt. De inpassing van het leidingwerk in de openbare ruimte dient te worden afgestemd met de gemeente.
2Voorkeurslocaties voor putconstructies zijn A) het trottoir, parkeervlakken en pleinen, waarbij ondergrondse afwerking wordt vereist, of B) groenvakken, waarbij een bovengrondse putconstructie mogelijk is indien deze inpasbaar is (denk aan zitvlakken of andere inpasbare elementen). Dit dient te worden afgestemd met de gemeente. Voor gelijk aan maaiveld afgewerkte putten geldt dat het door artesisch grondwater noodzakelijk kan zijn om de bronnen af te werken met uitschuifbare stukken en ringstukken (afbeelding 1).
3De putten die gelijk aan maaiveld zijn afgewerkt, dienen minimaal te voldoen aan verkeersbelastingsklasse EN 1433 C-250.
4Putten die in het straatwerk worden geplaatst moeten netjes worden afgewerkt, waarbij er geen beton in het zicht mag zijn. Dit geldt ook voor andere maaiveldverhardingen.
5De gemeente behoudt het recht om de randen van bovengrondse putconstructies te voorzien van informatie, kunst, reclame of andere grafische afbeeldingen. Dit zal geen invloed hebben op het onderhoud van de bron.
6Het inperken van het groenareaal (met name bomen) door de putconstructie dient zoveel mogelijk voorkomen te worden.
7Voor de locatie, inpassing en uiterlijk van de bronput dient te allen tijde contact met de gemeente Haarlemmermeer plaats te vinden. De bronput moet voldoen aan de digitale welstandskaart Haarlemmermeer.
Richtlijnen voor gesloten bodemenergiesystemen
1Horizontaal leidingwerk dient volledig ondergronds te worden afgewerkt. De inpassing van het leidingwerk in de openbare ruimte dient te worden afgestemd met de gemeente.
2De lus dient volledig ondergronds te worden afgewerkt.
3In de constructie moet verkeersbelastbaarheid worden meegenomen.
Figuur 1 Uitschuifbare bronconstructie
Bijlage 4
Onderzochte scenario’s voor de ruimtelijke indeling van bodemenergiesystemen
Figuur 1 schetst de verwachte situatie in het plangebied. Er is sprake van 5 deelgebieden waarin het merendeel van het vastgoed wordt ondergebracht in één commerciële tender (figuur 1). Er zijn onderdelen die door andere ontwikkelende partijen worden opgepakt: de corporatie Eigen Haard zal zelf in meerdere deelgebieden losstaande gebouwen ontwikkelen (“corporatie”) en er zullen meerdere woongebouwen door collectieven worden ontwikkeld (“CPO”). Van deze laatste is op dit moment alleen de ontwikkeling in deelgebied Parkbos bekend. Daarnaast worden in deelgebied Centrum de scholen en sporthal apart ontwikkeld (figuur 1). Gezien het grote belang van Eigen Haard in het plangebied is de kans groot dat deze zullen aansluiten op een collectief systeem samen met de primaire ontwikkelaar van het deelgebied. De scholen en sporthal worden in opdracht van de gemeente ontwikkeld en kunnen derhalve ook worden meegenomen in een collectief systeem. De haalbaarheid van deze collectiviteit is echter niet zeker en wordt mogelijk geplaagd door de uiteenlopende faseringen van de verschillende ontwikkelingen.
Het vooronderzoek heeft uitgewezen dat de vijf deelgebieden met één collectief doublet per deelgebied van energie kunnen worden voorzien (bijlage 5). De energievraag in deelgebied Rietlanden is dusdanig laag dat deze ook geheel middels één monobron kan worden voldaan. Het grondwater stroomt in het gebied richting het noordoosten. Idealiter lopen de stroken van de gebiedsindeling parallel aan de grondwaterstroming zodat warmte van warme bronnen richting andere warme bronnen afstroomt en vice versa voor koude bronnen.
Vanwege de lage stromingssnelheid in het plangebied hoeft de grondwaterstromingsrichting echter niet leidend te zijn.
Figuur 1 Situatieschets
Op basis van de bovenstaande situatieschets zijn meerdere scenario’s uitgewerkt waaruit twee als meest kansrijk worden gezien. Eerst is scenario 1 ingetekend (figuur 2). Ter referentie worden mogelijke bronposities getoond. In dit scenario wordt uitgegaan van het kunnen realiseren van één collectief systeem per deelgebied, met uitsluiting van de bekende grondgebonden CPO woningen in deelgebied Parkbos. Voor deze grondgebonden woningen liggen gesloten bodemenergiesystemen (GBES) voor de hand indien niet wordt aangesloten op een collectief systeem. De GBES-zone houdt voldoende afstand tot de overige gesloten systemen in de wijk ten noordoosten ervan, zodat negatieve beïnvloeding wordt voorkomen.
Voor deelgebied Rietlanden wordt uitgegaan van een monobron en voor de overige deelgebieden van doubletten. Scenario 1 kent echter drie zwaktes:
-De effectiviteit van de planindeling valt of staat bij het kunnen realiseren van één collectief systeem per deelgebied. Losstaande ontwikkelingen met een afwijkende fasering kunnen zo minder flexibel hun energievraag invullen. Monobronnen zouden goed bij dit soort losstaande ontwikkelingen passen, maar zijn buiten deelgebied Rietlanden niet toegestaan.
-De energievraag in deelgebied Rietlanden zou hoger kunnen uitpakken dan vooraf ingeschat. In dat geval zou een doublet beter bij het gebied passen dan een monobron. Dit is in scenario 1 echter uitgesloten.
-Het gebied rondom de overige gesloten bodemenergiesystemen aan de noord(oost)zijde van het projectgebied blijft onbenut.
Uit de bovenstaande bevindingen is scenario 2 voortgekomen. Hierin wordt de koude zone aan de zuidoostzijde verlengd tot in deelgebied Rietlanden en de warme zone verbreed tot in Rietlanden. Verder wordt aanvragers de mogelijkheid gegeven om monobronnen tussen de koude en warme zones te realiseren indien kan worden aangetoond dat huidige of toekomstige doubletsystemen in de warme en koude zones niet negatief beïnvloed worden. Tenslotte wordt het gebied rondom de gesloten bodemenergiesystemen aan de noord(oost)zijde van het plangebied benut voor monobronnen. Bij monobronnen die in balans zijn wordt er netto evenveel koude als warmte aan de bodem toegevoegd. Daarnaast genereren monobronnen grondwaterstroming. Hierdoor is er een netto positief effect op de bestaande gesloten systemen.
In zowel scenario 1 als scenario 2 heeft de bodem voldoende capaciteit om aan de volledige energievraag te voldoen. Vanwege de hogere mate van flexibiliteit is gekozen voor scenario 2.
Figuur 2 De belangrijkste onderzochte scenario’s voor de ruimtelijke indeling van bodemenergie
Bijlage 5
1.Inleiding
1.1Projectbeschrijving
In Hoofddorp worden plannen gemaakt voor de ontwikkeling van het project Lincolnpark. In deze gemengde wijk worden ca. 1.600 – 1.800 woningen, 50 – 100 zorgwoningen, winkels, scholen, een sporthal en kleine bedrijven gerealiseerd. Het gebied is opgedeeld in 5 deelgebieden: Centrum, Parkbos, Erven, Elzenrijk en Rietlanden. Deze deelgebieden worden allemaal door een ander thema gekenmerkt, waardoor elk gebied een unieke uitstraling en karakter zal hebben. Het merendeel van het vastgoed wordt per deelgebied ondergebracht in een commerciële tender. Toch zijn er onderdelen die door andere ontwikkelende partijen worden opgepakt: de corporatie Eigen Haard zal zelf in meerdere deelgebieden losstaande gebouwen ontwikkelen en er zullen meerdere woongebouwen door collectieven worden ontwikkeld. Daarnaast worden in deelgebied Centrum momenteel de scholen en sporthal apart ontwikkeld.
Figuur 1.1 De vijf deelgebieden in Lincolnpark
De duurzaamheidsambities van de gemeente zijn hoog. De wijk moet energieneutraal zijn, waarvoor een duurzaam energiesysteem geselecteerd moet worden. Bodemenergie biedt hiervoor goede mogelijkheden en kan in principe voldoen aan deze eis. De gemeente ziet het belang in van het eventueel moeten invoeren van beleidsregels indien dit het algemeen belang dient. Dit kan met behulp van een bodemenergieplan en het aanwijzen van een interferentiegebied. Om uitsluitsel te geven of een bodemenergieplan voldoende toegevoegde waarde heeft, is het van belang eerst een vooronderzoek uit te voeren naar de bodempotentie en (geohydrologische) risico’s. Het onderzoek richt zich op zowel open als gesloten systemen.
1.2Inhoud van het advies
Het vooronderzoek dient om uitsluitsel te kunnen geven of een bodemenergieplan voor Lincolnpark voldoende toegevoegde waarde biedt. Dit hangt af van de bodempotentie ten opzichte van de energievraag, de verwachte vorm waarin bodemenergie zal worden toegepast en eventuele geohydrologische risico’s en omgevingsbelangen die spelen bij grootschalige inzet van bodemenergie. Deze onderwerpen komen aan bod in het onderhavige advies.
Als inleiding wordt de werking van en wetgeving omtrent open en gesloten bodemenergiesystemen beschreven. Daarnaast gaan we kort in op de Warmtewet en daarmee samenhangende betaalbaarheid richting eindgebruikers, alsmede de bereidheid van Energy Service Companies (ESCo’s) om voorinvesteringen te doen in een collectief systeem voor het gehele gebied, waardoor aanvullende schaalvoordelen gerealiseerd kunnen worden (hoofdstuk 2).
Vervolgens wordt de bodemzijdige energievraag per deelgebied berekend (hoofdstuk 3). De geohydrologische situatie en daarmee samenhangende risico’s komen aan bod in hoofdstuk 4. Hoofdstuk 5 behandelt de omgevingsbelangen.
In hoofdstuk 6 wordt de bodempotentie berekend op basis van de geohydrologie, rekening houdende met vermindering van de effectieve bodempotentie als gevolg van geohydrologische risico’s, overige belangen en het juridische kader. Deze bodempotentie wordt afgezet tegen de in hoofdstuk 3 berekende energievraag. Daarnaast wordt ingegaan op regeneratiemogelijkheden, de afweging tussen schaalvoordeel bij collectiviteit versus flexibiliteit (OBES) en de inpasbaarheid van GBES.
Uit het bovenstaande volgt een conclusie met betrekking tot de haalbaarheid van bodemenergie voor het Lincolnpark en de eventuele meerwaarde van een bodemenergieplan (hoofdstuk 7).
In hoofdstuk 8 is een begrippenlijst opgenomen waarin de technische begrippen uit dit rapport worden verduidelijkt.
1.3Gebruikte informatie
Voor het maken van deze studie is gebruikt gemaakt van de volgende informatie:
-De geologische modellen REGIS v2.2 en GeoTop v1.4 (TNO Geologische Dienst Nederland)
-DINOloket.nl
-Grondwatertools.nl
-Informatie uit de gebiedsstudie Haarlemmermeer en het bodemenergieplan voor Hoofddorp Centrum door VHGM
-Ontvangen gegevens van Omgevingsdienst Noordzeekanaalgebied (omliggende OBES en GBES)
-Informatie over de energiebehoefte van Spectral en TNO/ Cauberg Huygen
-Effecten en risico's van gesloten bodemenergiesystemen, KWR Water Research, augustus 2013
-Optimale ondergrondse inpassing van open bodemenergiesystemen, KWR Water Research, mei 2020
1.4Disclaimer
Dit rapport is geen ontwerpdocument conform de BRL SIKB 11000 en protocol 11001 en kan ook niet als zodanig worden gebruikt. De uitgangspunten uit een vooronderzoek kunnen afwijken ten opzichte van de uitgangspunten die gebruikt worden in het ontwerp of de vergunningaanvraag.
De opdrachtgever (de gemeente Haarlemmermeer) stimuleert kennisuitwisseling en innovatie bij duurzame gebiedsontwikkeling. Zij stimuleert dat de inhoud van dit rapport actief wordt gedeeld, gebruikt en toegepast door derden. De inhoud van dit rapport is met zorgvuldigheid opgesteld. We kunnen echter niet garanderen dat de inhoud foutloos is. De gemeente Haarlemmermeer aanvaardt daarom geen aansprakelijkheid voor schade als gevolg van het gebruik van dit rapport. Derden gebruiken de inhoud op eigen risico. Meer projectinformatie: www.Lincolnpark.online.
2.Inleiding bodemenergie
Er kunnen twee hoofdvormen in bodemenergiesystemen worden onderscheiden: open en gesloten bodemenergiesystemen. Het is van belang de verschillen tussen deze systemen te kennen om het toepassingsgebied en de effecten op de omgeving te begrijpen.
Gesloten bodemenergiesystemen
Bij gesloten bodemenergiesystemen (GBES) worden bodemlussen in de bodem gebracht (figuur 2.1). Door warmtegeleiding tussen de bodem en de bodemlussen wordt warmte of koude onttrokken. Er wordt dus geen grondwater onttrokken of geïnfiltreerd. De temperatuur in de bodemlus mag maximaal 30°C en minimaal 3°C bedragen. GBES zijn met name geschikt voor lagere vermogens, zoals individuele woningen, kleinere appartementencomplexen en kleinere utiliteitsgebouwen.
GBES kennen vaak een bodemzijdig koudeoverschot. Er is dus rondom dit type systemen meer koude dan warmte in de bodem aanwezig, hetgeen ook wordt toegestaan door het bevoegd gezag. Vanwege dit koudeoverschot resulteren gesloten systemen in de directe omgeving van warme bronnen van open systemen in negatieve interferentie.
Figuur 2.1 Gesloten bodemenergiesysteem
Open bodemenergiesystemen
Bij open bodemenergiesystemen (OBES) worden bronnen in de bodem geboord. Vanuit deze bronnen wordt warm en koud grondwater onttrokken en geïnfiltreerd in een warme bel (maximaal 25 °C) en een koude bel (minimaal 5 °C).
Het onttrekken en infiltreren veroorzaakt drukveranderingen in de watervoerende pakketten (hydrologische effecten) naast de thermische effecten die ook voor GBES gelden.
OBES zijn rendabel voor relatief hoge vermogens, zoals hoogbouw, kantoren en collectieve warmtenetten met woningen, idealiter met een vergelijkbare koude- en warmtevraag. Er zijn weinig boringen benodigd om hoge vermogens te leveren. Vanuit het bevoegd gezag wordt een (klein) koudeoverschot soms toegestaan. De systemen worden tegenwoordig echter vaak in balans aangevraagd.
Er zijn twee typen OBES te onderscheiden. Bij een monobron worden de koude en warme bron in één boorgat gerealiseerd, waarbij een verticale tussenafstand wordt aangehouden om kortsluiting te voorkomen (figuur 2.2). Met dit systeem wordt de capaciteit gelimiteerd door de afmeting van de buizen die in het boorgat passen. Bij een doublet worden de warme en koude bron in een eigen boorgat aangelegd, waarbij een horizontale afstand wordt aangehouden om kortsluiting tussen de warme en koude bel te voorkomen. De twee bronnen infiltreren en onttrekken over het algemeen op dezelfde diepte (figuur 2.3).
Figuur 2.2 Monobron
Figuur 2.3 Doublet
Regeneratie
Bij open systemen is vanuit de provincie een mate van energetische bodembalans vereist om vergunningen te kunnen verlenen. Deze bodembalans is noodzakelijk om de bodem niet netto af te koelen, hetgeen kan leiden tot uitputting van de bodem en grote mate van interferentie met andere systemen. De bodem netto opwarmen is niet toegestaan bij open bodemenergie.
Verschillende gebruiksfuncties van gebouwen kennen verschillende energieprofielen. Zo hebben woningen voornamelijk een warmtevraag (centrale verwarming en tapwater) en hebben kantoren en winkels voornamelijk een koudevraag. Het koude- of warmteoverschot dient geregenereerd (gecompenseerd) te worden met externe warmte- of koudebronnen. Dit kan lokale energie zijn vanuit de lucht, vanuit watersystemen op het dak geïntegreerd met zonnecellen (PVT) of thermische energie uit oppervlaktewater (TEO), maar kan ook uit externe bronnen onttrokken worden, zoals datacenters, rioolwaterzuiveringen, stadsverwarming, restwarmte uit industrie, etc.
Wetgeving
Wetgeving omtrent bodemenergiesystemen, inclusief lozingen, bodemenergieplannen en de nieuwe warmtewet (verwacht in 2023) staat beschreven in bijlage 1 (H2).
3.Energievraag per deelgebied
Voor de 5 deelgebieden zijn de gegevens in tabel 3.1 berekend (bijlage 2). Hierbij is het conceptrapport van Spectral als vertrekpunt genomen, maar hebben we andere aannames gemaakt voor de warmte- en koudevraag per woning/ gebouw (bijlage 2). Deze gegevens zijn slechts een ruwe schatting om het benodigde brondebiet te kunnen bepalen. Dit debiet kan dus nog wijzigen bij het ontwerp en de vergunningaanvraag van bodemenergiesystemen. De deelgebieden worden allen gekenmerkt door een bodemzijdig koudeoverschot, omdat bovengronds meer warmte dan koude benodigd is. Voor deelgebied Centrum is dit koudeoverschot relatief laag, omdat supermarkten met een hoge koudevraag worden voorzien. Daarnaast hebben ook scholen en sportvoorzieningen over het algemeen een relatief grote koudevraag. Bij een OBES wordt het koudeoverschot over het algemeen (grotendeels) geregenereerd, dat wil zeggen, het ‘gebrek’ aan warmte in de bodem wordt (deels) gecompenseerd door warmte toe te voegen uit bijvoorbeeld oppervlaktewater (TEO). Voor GBES wordt dit over het algemeen niet gedaan.
Tabel 3.1 Indicatief bodemzijdig vermogen en jaarlijkse energievraag per deelgebied
Vemogen [kW]
Energie [MWh]
Verwarmen
+ tap
Koelen
Warmtevraag
Koudevraag
Koudeoverschot
Centrum
1.335
682
1.335
984
351
Parkbos
1.804
896
2.334
627
1.707
Erven
1.573
779
2.035
545
1.489
Elzenrijk
1.169
591
1.519
414
1.105
Rietlanden
661
317
848
222
626
Totaal
6.542
3.265
8.071
2.792
5.279
4.Geohydrologie en risico’s vande grootschalige inzet van bodemenergie
4.1Inleiding
In dit hoofdstuk komen de belangrijkste bevindingen uit het geohydrologische onderzoek naar voren (bijlage 1). Op basis van het onderzoek worden geschikte pakketten aangewezen voor open en gesloten bodemenergiesystemen. Vervolgens worden de belangrijkste geohydrologische risico’s in deze pakketten beschreven.
4.2Meest geschikte bodemlagen voor open en gesloten bodemenergiesystemen
Lussen voor gesloten bodemenergiesystemen kunnen zowel in klei als in zand, warmte en koude uitwisselen met de bodem. De bodemopbouw in de Haarlemmermeer bestaat overwegend uit zand, hetgeen gunstig is voor de energieopbrengst per meter lus. Gesloten bodemenergiesystemen voor grotere vermogens worden veelal tot ca. 200 à 250 m -mv aangelegd. Indien in een bodemenergieplan (BEP) voor Lincolnpark wordt gekozen om GBES verticaal te scheiden van OBES, zullen GBES echter slechts tot ca. 60 m – mv kunnen worden aangelegd.
Voor OBES is het 3e watervoerende pakket, gelegen op een diepte van ca. 70 tot 175 m – N.A.P., het meest geschikt vanwege een goede doorlatendheid, lage grondwaterstroomsnelheid en homogene kwaliteit van het grondwater. Daarnaast zal er geen negatieve invloed ontstaan op de zoetwatervoorraad door vermenging van zoet, brak en zout grondwater. Het grondwater in het 3e watervoerende pakket is namelijk geheel zout.
4.3Risico’s bodemenergiesystemen Lincolnpark
De verschillende risico’s die kunnen voorkomen bij de aanleg van zowel open als gesloten bodemenergiesystemen op de projectlocatie zijn uitvoerig beschreven in bijlage 1. Alleen de risico’s die daadwerkelijk een rol spelen bij Lincolnpark worden in dit hoofdstuk kort samengevat.
Artesisch water en het ontstaan van wellen
Artesisch water is grondwater in een watervoerend pakket dat onder druk staat. Door deze overdruk zijn er extra risico’s op het ontstaan van wellen bij de aanleg en tijdens de levensduur van bodemenergiesystemen.
Ten eerste kunnen wellen ontstaan doordat infiltrerende OBES de druk in het pakket dusdanig verhogen dat de van nature aanwezige kleilagen ‘barsten’. De kans hierop wordt voor Lincolnpark klein geacht (bijlage 1).
Ten tweede kunnen vanwege artesisch water wellen ontstaan tijdens de aanleg van zowel open als gesloten bodemenergiesystemen. In het 3e watervoerende pakket is de kans op artesisch water hoog, in WVP1/2 is de kans hierop laag tot gemiddeld (bijlage 1).
Om het risico op wellen ten gevolge van artesisch water te verkleinen kunnen tijdens de aanleg van het systeem verschillende maatregelen genomen worden: boren met voldoende overdruk (verhoogd opstellen/ boorspoeling gebruiken), boren met een casing en deze in het boorgat achterlaten en het boorgat op de juiste manier afdichten. Het meest voor de hand liggend is om verplicht te stellen om de boorwagen verhoogd op te stellen (beperkt het risico tijdens de aanleg) en om een casing achter te laten in het boorgat (beperkt het risico zowel tijdens de aanleg als tijdens de levensduur van het systeem).
Bij GBES is het aantal doorboringen van de scheidende lagen een aandachtspunt. Bij een diepterestrictie tot de basis van WVP1/2 (60 m – mv) wordt het risico enerzijds beperkt: de artesische druk is het hoogst in WVP3, en de scheidende laag tussen WVP1/2 en WVP3 wordt in dit scenario niet doorboord. Anderzijds is het aantal doorboringen van de deklaag wel significant hoger, er zijn namelijk circa 3700 boringen nodig, versus circa 1100 indien geen diepterestrictie wordt toegepast
(H 6.5).
Grondwaterstroming
De grondwaterstroming is in alle watervoerende pakketten op de projectlocatie minder dan 5 meter per jaar. Dit wordt geclassificeerd als een lage grondwaterstroomsnelheid. Voor gesloten bodemenergiesystemen kan dit tot gevolg hebben dat het koudeoverschot opbouwt rond de lussen en niet wegstroomt. Hier dient rekening mee gehouden te worden. De lage grondwaterstroomsnelheid is niet per definitie nadelig: het maakt regeneratie mogelijk en voorkomt interferentie met andere projecten. Voor OBES is de lage stroomsnelheid per definitie gunstig, omdat het afstromen van de warme en koude bellen beperkt blijft.
5.Omgevingsbelangen
Op basis van de provinciale kaarten en informatie opgevraagd bij de gemeente en omgevingsdienst blijkt dat er in de nabijheid van de projectlocatie overige open en gesloten bodemenergiesystemen voorkomen en dat er enkele gebieden met richtlijnen binnen een straal van 2 km van de projectlocatie aanwezig zijn. In bijlage 1 worden alle omgevingsbelangen behandeld. Hieronder worden alleen de aandachtspunten kort samengevat.
Tabel 5.1 Omgevingsbelangen
6Relatie tussen energievraag en -aanbod
6.1Relatie tussen energievraag en bodempotentie voor OBES
Doubletten
De potentie van WVP3 staat kort samengevat in tabel 6.1. Er kan uit dit pakket op de projectlocatie een brondebiet geleverd worden van ca. 250 m3 per uur. Echter, bij grootschaligere ontwikkelingen is het aantal vollasturen wat de bron levert groter, waardoor de bron meer belast wordt. Dan is het maximale brondebiet ca. 220 m3/h. Per deelgebied is er gekeken naar het aantal doubletten dat minimaal benodigd is om aan de energievraag te voldoen (tabel 6.2). Uit de berekeningen blijkt allereerst dat de deelgebieden, met uitzondering van Rietlanden, een groot deel van de maximale capaciteit of meer dan een doublet benutten (tabel 6.2). Het belang hiervan is dat een doublet voor deze deelgebieden een voor de hand liggende en efficiënte oplossing is. Wel moet er dan per deelgebied een centrale techniekruimte komen waar vanuit de warmte en koude gedistribueerd wordt. Uit de berekeningen blijkt verder dat doubletten goed inpasbaar zijn in het gebied: er is ruimschoots voldoende bodempotentie.
Tabel 6.1 Potentie van WVP3
Variabele
Waarde
Diepteligging [m - N.A.P.]
68à 70 tot 170 à 180
Dikte [m]
100à 110
Doorlaatvermogen [m2/d]
Ca. 2.000 tot 5.000
Globale hoeveelheid geschikte zandlagen om bronfilter in af te stellen [m]
Ca. 60
Brondebiet [m3/h] bij inzet gehele pakket*
Ca. 220 à 250 m3/h
* Nota bene: de te halen debieten zijn een globale indicatie en afhankelijk van bepaalde ontwerpaspecten
Monobronnen
Monobronnen zijn, ook in zeer doorlatende pakketten, om technische redenen gelimiteerd tot ca. 80 m3/h per bron. Het benodigde aantal bronnen is vermeld in tabel 6.2. Met uitzondering van de grotere gebouwen in Centrum en Parkbos is de energievraag per gebouw kleiner dan hetgeen een monobron kan leveren. Derhalve liggen kleine collectieven van enkele gebouwen voor de hand en één monobron per gebouw niet. Net als doubletten kunnen monobronnen, ondanks hun lagere debiet, voldoende vermogen leveren en zijn ze inpasbaar binnen de deelgebieden. Indien echter de warme en koude bronfilters van naburige monobronnen op ongeveer dezelfde diepte worden afgesteld, kan de inpasbaarheid door negatieve interferentie in het gedrang komen. Er is ook altijd sprake van negatieve interferentie indien een monobron vlak bij een groot doublet wordt geplaatst. Een klein doublet met scheve filterstelling kan wel dicht op monobronnen worden ingepast zonder negatieve interferentie door het warme filter ter hoogte van een warm filter van een monobron te plaatsen en het koude filter ter hoogte van het koude filter van een andere monobron. De capaciteit van een dergelijk doublet is echter veel lager dan dat van een doublet met normale filterstelling. Deelgebied Rietlanden kan worden voorzien middels 1 monobron. Een monobron zou derhalve een voor de hand liggende keuze kunnen zijn voor dit gebied.
Tabel 6.2 Absolute en relatieve bodempotentie per deelgebied
* Monobronnen zijn inpasbaar indien de warme en koude bronfilters van naburige systemen op ongeveer dezelfde diepte worden afgesteld om negatieve interferentie te voorkomen. Dit kan middels regels in een BEP worden vastgelegd.
6.2Inpassing bronnet en bronnen
Deelgebied Centrum kent geen privaat terrein buiten de gebouwen. Zowel de bronnen als het gehele bronnet dienen derhalve in de openbare ruimte gerealiseerd te worden. De overige gebieden kennen vrij veel privaat terrein, voor geheel Lincolnpark is namelijk 45% van het oppervlak uitgeefbaar. Er is derhalve voldoende ruimte om bronnen op privaat terrein te realiseren. Het is wenselijk dat een bronnet ook zoveel mogelijk op privaat terrein wordt aangelegd. Er zal echter ook gebruik gemaakt moeten worden van openbare ruimte om de verschillende gebouwen aan elkaar te koppelen. Hierbij is een goede afstemming tussen de gemeente en de ontwikkelaar van het bodemenergiesysteem vereist.
6.3Kansen en aandachtspunten voor regeneratie van OBES
Om de energiestromen in balans te brengen is er een aanvullende warmtebron nodig. Hiervoor worden veelal lucht- water warmtepompen of droge koelers ingezet. Het gebruik van droge koelers is echter niet onbeperkt in verband met ruimte op daken. Daarnaast worden de regels omtrent de geluidsproductie van droge koelers en lucht-water warmtepompen steeds strikter en kan er geluidsoverlast worden ervaren door bewoners.
Regeneratie kan ook middels PVT-panelen worden uitgevoerd. Alleen in Centrum is vanwege het kleine koudeoverschot (zie H3) voldoende dakruimte beschikbaar binnen het deelgebied, slechts 17% van het dakoppervlak hoeft te worden ingezet. In de andere deelgebieden is niet voldoende dakruimte beschikbaar binnen het deelgebied: 119 tot 166% van het beschikbare dakoppervlak is benodigd (bijlage 2). Uiteraard kan wel een (groot) deel van de regeneratie middels PVT worden voldaan. Het voordeel van PVT is de flexibiliteit en kleinschaligheid, elk gebouw kan zijn eigen PVT op het dak krijgen. Nadeel zijn de hogere kosten ten opzichte van grotere collectieve regeneratieopties zoals thermische energie uit oppervlaktewater (TEO), rioolwaterzuiveringsinstallaties of datacenters.
Aan de westzijde van de projectlocatie ligt de Hoofdvaart. Vanwege de grootte van de vaart en de grote mate van doorstroming is TEO een reële optie voor het gehele gebied indien er één bronnet komt. Naast de Hoofdvaart kan mogelijk de nieuw te graven brede watergang ten oosten van het plangebied worden ingezet. Vanwege de geringe diepte van ca. 80 cm zullen er sterkere temperatuureffecten optreden in dit waterlichaam, waardoor de kans aanwezig is dat uittredepunten van een TEO niet vergund worden door de sterke thermische effecten die optreden. De ondiepe watergang kan waarschijnlijk het beste worden ingezet ten behoeve van innamepunt(en), waarbij de uittredepunten in de Hoofdvaart zijn gelegen. Bij een dergelijke opzet is er geen kortsluitstroming van koude tussen de uittrede- en innamepunten mogelijk, waardoor de maximale potentie wordt verhoogd. Een vereiste voor inzet van de ondiepe watergang voor innamepunten is dat het waterlichaam middels duikers of anderzijds is verbonden met overige waterlichamen en idealiter uiteindelijk met de Hoofdvaart (anders wordt het waterlichaam leeggepompt).
Buiten de fysieke eigenschappen van de waterlichamen, is de potentie voor TEO sterk afhankelijk de voorschriften die het Hoogheemraadschap van Rijnland maakt in de vergunningsprocedure.
Indien er een distributienet per deelgebied komt (Scenario B in H6.4), is TEO het meest reëel voor het aan de Hoofdvaart gelegen deelgebied Erven, maar niet voor deelgebied Centrum dat slechts een klein koudeoverschot kent. Anderzijds kan er ook in dit scenario warmte worden geleverd aan meerdere deelgebieden indien er distributieleidingen komen tussen de gebieden. Dit vergt wel enige afstemming tussen de verschillende deelgebieden.
De meeste datacentra kennen een warmteoverschot. Mogelijk kan warmte van de datacentra van bedrijvenpark President worden ingezet voor de regeneratie van bronnen. Dit is naar verwachting het meest rendabel indien een groot deel van of het gehele gebied aansluit op één bronnet.
6.4Betaalbaarheid, schaalvoordelen en flexibiliteit van verschillende energieconcepten
Introductie
In deze paragraaf worden de voor- en nadelen van verschillende scenario’s voor OBES behandeld. Bij gelijktijdige oplevering van meerdere deelgebieden per keer kan er enige schaalvoordeel behaald worden. De gemeente geeft op voorhand aan niet de rol van een nutsbedrijf op zich te willen nemen. Om gebruik te maken van grote schaalvoordelen is het dan noodzakelijk dat een ESCo bereid is te investeren in het gefaseerd op te leveren Lincolnpark. Navraag maakt duidelijk dat ESCo’s hiertoe bereid zijn mits aan een aantal voorwaarden wordt voldaan (bijlage 1, H 6.2).
Voor de energieconcepten met OBES worden de voor- en nadelen van de verschillende scenario’s samengevat in tabel 6.3. Een grofmazige inschatting van de investeringskosten wordt gegeven in tabel 6.4.
Scenario A
In dit scenario worden de ontwikkelingen in alle deelgebieden aangekoppeld aan een collectief bronnet. Hierbij wordt water uit de bronnen direct op het net geleverd. Vanaf decentrale techniekruimten zal dit water middels een warmtepomp worden opgewaardeerd om vervolgens via lage-temperatuur distributie de gebouwen van warmte en koude te voorzien.
Indien regeneratie niet wordt meegenomen zijn de investeringskosten voor scenario A vergelijkbaar aan die van scenario B (tabel 6.4). In scenario A kan echter (grotendeels) middels een centraal TEO-systeem (indien deze vergund wordt) of middels restwarmte uit datacentra worden geregenereerd. Dit is significant goedkoper qua totale investeringskosten (niet getoond in tabel 6.4), maar ook energetisch significant efficiënter (hetgeen zich ook vertaalt naar kosten) dan de voor de hand liggende alternatieven met droge koelers of lucht-water warmtepompen (H 6.6).
Een tweede groot voordeel van scenario A ten opzichte van scenario B is redundantie: omdat meerdere bronnen op één bronnet zijn aangesloten, kan bij het uitvallen van een bronpaar nog een groot deel van het vermogen geleverd worden en komen eindgebruikers niet in de kou te zitten. In scenario B is er maar een doublet per gebied, waardoor deze intrinsieke redundantie niet bestaat (tabel 6.2).
Om scenario A te kunnen realiseren is het nodig dat de verschillende deelgebieden en de losstaande ontwikkelingen daarin (zie H1.1) gezamenlijk een ESCo in de arm nemen.
Scenario B
In dit scenario worden kleine onafhankelijke distributienetten aangelegd per deelgebied. Hierbij wordt in gebied Rietlanden naar verwachting een monobron geboord, en in de overige deelgebieden een doublet (H 6.1). Deze distributienetten inclusief de bijbehorende bronnen worden dan eigendom van een Vereniging van Eigenaren, zoals ook het geval is bij de garagegebouwen. Scenario B kan ook worden uitbesteed aan ESCo’s. Mogelijke voordelen van het eigenaarschap door eindgebruikers (tabel 6.3) komen dan te vervallen. Andere voordelen van scenario B ten opzichte van scenario A zijn de flexibiliteit en de minder prominente rol van de gemeente (tabel 6.3). Scenario B is met minder sturing te realiseren dan scenario A. Het feit dat er ook losstaande ontwikkelingen in de deelgebieden zijn (H1.1) biedt echter wel uitdagingen ten aanzien van fasering en financiering omdat per deelgebied slechts een doublet of monobron benodigd is.
Scenario C
In scenario C worden monobronnen aangelegd. Per monobron worden enkele gebouwen aangesloten in een klein distributienet. Dit scenario heeft als voordeel een hoge mate van flexibiliteit, zelfs bij fasering binnen een deelgebied. Dit kan met name uitkomsten bieden voor het geringe aandeel gebouwen dat niet is ondergebracht in één commerciële tender per deelgebied (H1.1). De investeringskosten van scenario C liggen significant hoger vanwege het grote aantal monobronnen dat moet worden geboord (tabel 6.4). Daarnaast kan er geen centrale regeneratie worden toegepast zoals TEO of restwarmte uit datacentra (tabel 6.3).
Tariefstelling
Indien de bronnen en kleine distributienetten van scenario B of C in eigendom komen van een vereniging van eigenaren (VVE) kan een potentiële winst direct aan de eindgebruiker worden uitgekeerd in de vorm van lagere energietarieven. Het is echter niet zeker dat een VVE lagere tarieven zal kunnen rekenen. Dit is zeker het geval voor scenario C vanwege de hogere investeringskosten. Daarnaast zal de VVE risicodragend zijn voor de installatie.
Eventuele kosten voor bronverstopping of andere problemen zullen dus ook direct naar de eindgebruiker moeten worden doorberekend.
Ten aanzien van tariefstelling door ESCO’s geldt er thans een maximaal tarief vanuit de autoriteit consument en markt (ACM). Projectontwikkelaars of de gemeente kunnen in hun uitvraag ook strengere eisen stellen aan het tarief. In de huidige markt is een percentage van 90% ACM gebruikelijk. Aandachtspunt hierbij is wel dat een lager ACM percentage zal resulteren in een hogere bijdrage aansluitkosten (BAK) die gerekend wordt richting de projectontwikkelaars, hetgeen zich weer zal uiten in de huisprijs dan wel huurprijs. Ten slotte is bekend dat de aankomende Wet collectieve warmtevoorziening (“Warmtewet 2.0”) extra bescherming zal bieden voor eindgebruikers. Hoe deze bescherming zich in de praktijk naar tarieven zal vertalen is nog niet bekend.
Tabel 6.3 Voor- en nadelen van de verschillende scenario’s
Tabel 6.4 Globale kostenraming van een bronnet (scenario A) versus een oplossing per deelgebied (scenario B) of een oplossing per klein cluster van gebouwen (scenario C)
Variabele
Scenario A
Scenario B
Scenario C
Aantal doubletten
4
4
-
Kosten à € 400.000 per doublet (€)
1.600.000
1.600.000
-
Aantal monobronnen
0
1
11
Kosten à € 280.000 per monobron
(€)
-
280.000
3.080.000
Horizontaal leidingwerk voor
backbone (m)
480
-
-
Kosten à € 500 per meter (€)
240.000
-
-
Totale kosten(€)
1.840.000
1.880.000
3.080.000
* De berekende kosten zijn indicatief en kennen een foutmarge van ca. 40%. De kosten zijn exclusief aanleg van technische ruimtes en regeneratiemiddelen. Gezien de foutmarge zijn de kosten voor scenario A en B ongeveer gelijk.
6.5Relatie tussen energievraag en bodempotentie voor GBES
Naast de mogelijkheden voor OBES is er ook gekeken naar de relatie tussen de energievraag en de bodempotentie voor GBES. De resultaten hiervan zijn samengevat in tabel 6.3. Hierbij is gekeken naar twee verschillende scenario’s, namelijk mét een diepterestrictie en zonder. In een bodemenergieplan kan namelijk eventueel een diepterestrictie tot de basis van WVP1/2 (~60 m – mv) worden opgelegd aan GBES om negatieve interferentie met OBES in het 3e watervoerende pakket te voorkomen. In het scenario zonder diepterestrictie wordt uitgegaan van een gemiddelde boordiepte van 200 m. Om aan de totale energievraag te voldoen is er ongeacht de toegepaste boordiepte ca. 400 km aan lus benodigd.
Het aantal benodigde boringen ligt significant lager indien geen diepterestrictie wordt toegepast (tabel 6.4). Een diepterestrictie heeft ook gevolgen voor de inpasbaarheid van de lussen onderpands. De gemeente gaf te kennen dat zij de voorkeur heeft om lussen onderpands, of tenminste binnen de uit te geven percelen te boren, omdat de ruimte daarbuiten gemeentelijk bezit wordt. Zonder diepterestrictie kan naar verwachting het grootste deel van de lussen onderpands of binnen de percelen worden geboord. Met diepterestrictie moet juist een groot deel van de lussen buiten de bouwpercelen worden geboord (tabel 6.3).
De boorkosten van GBES vormen de bodemzijdige investeringskosten voor dit energieconcept. Dit deel van de kosten ligt substantieel hoger dan dat voor de OBES scenario’s (vergelijk tabel 6.4 en 6.5).
Tabel 6.5 Absolute en relatieve bodempotentie per deelgebied. Groen: onderpands inpasbaar.
Oranje: inpasbaar op uitgegeven grond. Rood: alleen inpasbaar indien gemeentegrond wordt gebruikt
6.6Energetisch rendement en elektriciteitsnetbelasting van verschillende duurzame oplossingen
Energetische efficiëntie en netcongestie
De energetische efficiëntie van het bodemenergiesysteem van scenario A tot en met C ligt dicht bij elkaar. Geredeneerd per systeem is er in scenario A meer gelijktijdigheid en dus minder piekbelasting dan in scenario B en C omdat er simpelweg meer gebouwen op één systeem worden aangelegd. Echter, geredeneerd vanuit het gehele gebied is de gelijktijdigheid hetzelfde voor scenario A tot en met C. De grootste verschillen tussen deze drie scenario’s met OBES komen dus voort uit de manier van regenereren. In scenario A kan centraal worden geregenereerd middels een TEO, hetgeen energetisch veel efficiënter is dan de voor de hand liggende alternatieven zoals lucht-water warmtepompen en droge koelers. In scenario B is TEO nog steeds een optie voor een deel van de gebieden, maar in optie C niet. Let wel, een TEO heeft op basis van de fysieke eigenschappen van de waterlichamen voldoende potentie voor het gebied. Het is echter niet op voorhand zeker welke eisen het Hoogheemraadschap van Rijnland binnen de vergunningsprocedure zal stellen. Deze eisen kunnen de potentie voor TEO verminderen.
Er zijn nog veel sterkere contrasten in energetische efficiëntie en netcongestie wanneer OBES wordt vergeleken met GBES en lucht-water warmtepompen. Figuur 6.1 toont het verschil in elektriciteitsverbruik tussen OBES, GBES en lucht-water warmtepompen. Tijdens nominale bedrijfsvoering is er een klein verschil tussen de oplossingen. Tijdens piekproductie op koude winterdagen zijn GBES en met name lucht-water warmtepompen echter veel minder efficiënt vanwege de lage aanvoertemperatuur. Dit zorgt voor een hogere belasting van het elektriciteitsnet en bij gebruik van grijze stroom ook voor een hogere CO2-uitstoot.
Figuur 6.1 Normaal en piek-elektriciteitsverbruik van OBES, GBES en lucht-water warmtepompen
* Nota bene: in de prijs per strekkende meter horizontaal leidingwerk is ervan uitgegaan dat het terrein ten tijde van het graven volledig braakliggend is.
6.7Combinatie gesloten en open systemen
De combinatie van open en gesloten bodemenergiesystemen in één gebied kan vele problemen met zich meebrengen omtrent interferentie en landjepik middels vergunningen (bijlage 1, H 6.3). Het is mogelijk om bij Lincolnpark zowel GBES als OBES te plaatsen. Indien wordt voorzien dat deze systemen op een korte afstand van elkaar geplaatst zullen worden, dient er een horizontale of verticale scheiding vastgelegd te worden in een bodemenergieplan om interferentie tussen de verschillende systemen te voorkomen. Aangezien de verschillende deelgebieden van Lincolnpark gefaseerd opgeleverd zullen worden, is een horizontale scheiding niet ideaal: het is immers nog onbekend voor welk energieconcept de ontwikkelaars zullen kiezen. Ten aanzien van een verticale scheiding zouden GBES op de projectlocatie in WVP1/2 geplaatst kunnen worden tot een diepte van maximaal 60 m -mv. Dit houdt echter in dat een significant groter aantal boringen nodig is dan zonder verticale scheiding, hetgeen GBES financieel minder aantrekkelijk maakt en tevens implicaties heeft voor het risico op artesisch water en het ontstaan van wellen (H 4.3 en 6.5).
7.Conclusie en aanbevelingen
7.1Afweging risico’s, verhouding vraag en aanbod en potentiële maatregelen
In dit onderzoek is de potentie van de bodem voor levering en opslag van energie bestudeerd. Daarnaast zijn de risico’s van de grootschalige toepassing van bodemenergie onderzocht.
Voor open bodemenergiesystemen geldt dat het 3e watervoerende pakket het meest geschikt is. Dit pakket heeft ruimschoots voldoende capaciteit. Echter, bij inzet van monobronnen kan de capaciteit in het gedrang komen door het onvoldoende onderling afstemmen van de diepte van warme- en koude bellen. Hiervoor kunnen aanvullende regels worden opgesteld in een bodemenergieplan. In het 3e watervoerende pakket dient daarnaast rekening gehouden te worden met de verhoogde kans op artesisch water en het hieraan gerelateerde risico op het ontstaan van wellen tijdens de aanleg van de systemen. In een bodemenergieplan kunnen regels worden afgekondigd die dit risico minimaliseren.
Voor gesloten systemen geldt dat de bodemopbouw geschikt is en voldoende capaciteit biedt. Om het risico omtrent artesisch water en wellen te beperken, alsmede om inefficiënte bodembenutting ten gevolge van de combinatie van OBES en GBES te voorkomen, kan in een bodemenergieplan worden opgenomen dat GBES niet dieper dan de basis van het gecombineerde 1e en 2e watervoerende pakket mogen worden geboord. Hierdoor wordt de potentie voor GBES per eenheid oppervlak wel sterk beperkt, wordt het financieel minder rendabel om GBES te boren en kan in de meeste deelgebieden niet de gehele energievraag worden geleverd vanuit de uit te geven percelen. In principe wordt niet verwacht dat GBES veel zullen worden ingezet in het gebied vanwege het grote aantal lussen dat benodigd is bij gestapelde bouw, hetgeen zich vertaalt in relatief hoge investeringskosten. Dit is zeker het geval indien een diepterestrictie wordt toegepast.
De gemeente dient een afweging te maken tussen enerzijds een grote schaalgrootte, hetgeen zich vertaalt in lagere totale investeringskosten, (energetische) efficiëntie, een lagere CO2-uitstoot, efficiëntere bodembenutting en minder congestie op het elektriciteitsnet, en anderzijds om dit volledig aan de markt te laten, hetgeen zich vertaalt in meer flexibiliteit ten koste van efficiëntie. Vanwege de schaalgrootte van de deelgebieden is de kans groot dat projectontwikkelaars zullen kiezen voor een doublet per deelgebied (scenario B), waarbij de kans bestaat dat Rietlanden voor een monobron kiest. Hierbij is de kans groot dat ESCo’s deze kleinere netten zullen beheren, en mogelijk enkele deelgebieden op elkaar aansluiten waardoor toch ten dele scenario A gerealiseerd wordt. Indien de gemeente juist het in eigendom hebben van de systemen door VVE’s wil stimuleren, zullen hierover ook in een vroeg stadium afspraken moeten worden gemaakt met de projectontwikkelaars. Aangeraden wordt om ofwel sturend op te treden, ofwel een open gesprek aan te gaan waarbij zowel projectontwikkelaars als ESCo’s om de tafel zitten, met tot doel om tot een toekomstgericht en voor de eindgebruiker financieel aantrekkelijk energetisch concept te komen.
7.2Advies bodemenergieplan
Vanuit de bevindingen van dit onderzoek wordt geconcludeerd dat een bodemenergieplan wel degelijk meerwaarde heeft voor de ontwikkeling van dit gebied, omdat niet op voorhand is vast te stellen welk bodemzijdig energieconcept zal worden gekozen voor de verschillende deelgebieden (doublet, monobron of GBES). Bij een mix van energieconcepten zijn er aanvullende maatregelen nodig om te voorkomen dat partijen die later ontwikkelen geen gebruik kunnen maken van bodemenergie.
Middels een bodemenergieplan kan daarnaast het risico op het ontstaan van wellen tijdens de aanleg van bodemenergiesystemen worden verkleind. Wij stellen voor om allereerst de bevindingen in dit rapport middels een presentatie te verduidelijken. Hierna kan in onderlinge afstemming worden bepaald of het wenselijk is een bodemenergieplan op te stellen, en zo ja, welke maatregelen hierin naar voren zullen komen.
8.Begrippenlijst
-Bodemenergiesysteem: alle onderdelen tezamen (het systeem) die benodigd zijn om energie te onttrekken aan en op te slaan in de bodem.
-Bodemlus: een afgesloten lus die over het algemeen verticaal in de bodem wordt gebracht en waar water doorheen wordt gepompt ten behoeve van een gesloten bodemenergiesysteem.
-Bron: een boorgat waaruit water wordt onttrokken dan wel geïnfiltreerd ten behoeve van een open bodemenergiesysteem.
-Filter(traject): een geperforeerde buis waardoor bij een open bodemenergiesysteem water in de bodem kan worden gebracht (infiltratie) of juist uit de bodem kan worden gehaald (onttrekking)
-Geologische formatie: een kenmerkende laag in de ondergrond die op een bepaalde manier (bijvoorbeeld door rivieren, de zee, gletsjers of de wind) is afgezet. De manier waarop een dergelijke laag is afgezet, bepaalt de eigenschappen van de laag, hetgeen van belang is voor bodemenergie.
-Gesloten bodemenergiesysteem: een bodemenergiesysteem dat warmte en koude uit de bodem haalt door het rondpompen van een vloeistof (water aangevuld met glycol) door bodemlussen.
-Infiltratie: het weer de bodem inpompen van uit een andere bron onttrokken grondwater (open bodemenergiesysteem).
-Inzijging: het intrekken van regenwater in de bodem. Tegenovergestelde van kwel.
-Interferentie: het elkaar beïnvloeden van bodemenergiesystemen. Hieronder wordt zowel positieve beïnvloeding (warme bellen beïnvloeden elkaar) als negatieve beïnvloeding (koude bel beïnvloed warme bel) verstaan.
-Interferentiegebied: wettelijke constructie om in een bepaald gebied aanvullende eisen te stellen aan bijvoorbeeld de uitvoering van een bron voor een open bodemenergiesysteem of de energiebalans in de bodem.
-Kwel: het omhoog stromen van grondwater naar maaiveld of naar sloten
-Onttrekking: het uit de bodem halen van grondwater ten behoeve van een open bodemenergiesysteem.
-Opbarsting: het door artesische druk scheuren van scheidende lagen waardoor een wel ontstaat.
-Open bodemenergiesysteem: een bodemenergiesysteem dat warmte en koude uit de bodem haalt door middel van infiltratie en onttrekking van grondwater uit bronnen.
-Regievoering: sturing door het bevoegde gezag. Dergelijke sturing kan bestaan uit aanbevelingen, aanvullende beleidsregels en het afkondigen van interferentiegebieden.
-Scheidende laag: een laag die het boven- en onderliggende watervoerende pakket (zie: watervoerend pakket) van elkaar scheidt door zijn hoge weerstand tegen grondwaterstroming. Een scheidende laag bestaat over het algemeen uit klei en/of veen.
-Thermische straal: de afstand tot de bron dan wel bodemlus waarbinnen de temperatuur van de bodem tenminste met een halve graad Celsius wordt beïnvloed.
-Watervoerend pakket: een laag die water goed doorlaat en daarom mogelijk te gebruiken is voor open bodemenergiesystemen. Een watervoerend pakket bestaat uit zand en/of grind.
-Wel: een vorm van zeer lokale kwel waarbij grondwater met hoge snelheid omhoog stroomt door gaten in de afdichtende lagen.