Energieopslag De Monnikenberg te Hilversum

Transcriptie

1 Energieopslag De Monnikenberg te Hilversum Effectenstudie grondwatersysteem Opdrachtgever Tergooiziekenhuizen locatie Hilversum Van Rietbeeckweg 212 Postbus DA Hilversum T E j.krommenhoek@tergooiziekenhuizen.nl Contactpersoon: Dhr. J. Krommenhoek Opsteller effectenstudie IF Technology Velperweg 37 Postbus AP ARNHEM T F E m.doorn@iftechnology.nl Contactpersonen: mevr. ir. M. Doorn mevr. H.A.M. Mathijssen MSc /56176/HeM 22 juli 2011

2 Samenvatting Inleiding Voor de ontwikkelingen bij de herstructurering van het plangebied Monnikenberg te Hilversum wordt een planmer uitgevoerd. Het voornemen bestaat om energieopslag in de bodem toe te passen voor de duurzame klimatisering van de nieuwbouw op het gehele plangebied. Deze effectenstudie studie maakt onderdeel uit van de planmer en beschrijft de effecten van het grondwatersysteem. Energieopslagsysteem De bronnen van het energieopslagsysteem zijn beoogd in het gecombineerde eerste, tweede en derde watervoerende pakket. Het systeem onttrekt en infiltreert maximaal m³/jaar met een maximaal debiet van 750 m³/uur. Energiebesparing en emissiereductie Door het toepassen van energieopslag kan jaarlijks circa m³ aardgasequivalenten worden bespaard. Deze energiebesparing leidt tot een jaarlijkse emissiereductie van ton CO 2 en kg NO x. Hydrologische effecten Het berekende hydrologische invloedsgebied reikt tot 230 m van de bronnen. De maximale grondwaterstands- en stijghoogteveranderingen bedragen respectievelijk 0,01 m en 3,0 m. Negatieve hydrologische invloed op de grondwatergebruikers en overige belanghebbenden is niet aan de orde. Hydrothermische effecten Het berekende hydrothermische invloedsgebied reikt tot 220 m van de bronnen. Negatieve thermische invloed op de overige grondwatergebruikers treedt niet op. Grondmechanische effecten De maximaal berekende zetting bedraagt 2 mm. Deze geringe zetting en het daarmee gepaard gaande zettingsverhang veroorzaken geen schade aan gebouwen, funderingen, de nabijgelegen spoorbaan of wegen. Effecten op de grondwaterkwaliteit Het zoet-/brakgrensvlak wordt niet negatief beïnvloed. Gezien de geringe temperatuurverschillen bij dit project worden hiervan geen significante effecten verwacht op de chemische en microbiologische samenstelling van het grondwater. Binnen het hydrologische invloedsgebied zijn geen ernstige verontreinigingen aanwezig /56176/HeM 22 juli

3 Inhoudsopgave Samenvatting Inleiding Systeembeschrijving Uitgangspunten Grondwatercircuit Energiebesparing en emissiereductie Bestaande milieusituatie en milieugevolgen Bodem Bodemopbouw Grondwaterstand en stijghoogte Grondwaterstroming Oppervlaktewater Grondwatertemperatuur Hydrologische berekeningen Hydrologisch model Hydrologische effecten Hydrothermische berekeningen Hydrothermisch model Hydrothermische effecten Invloed op omgevingsbelangen Grondwaterkwaliteit Chlorideconcentratie Verontreinigingen Grondwaterbescherming Natuur en openbaar groen Cultuurhistorie en archeologische waarden Bebouwing en infrastructuur Grondwatergebruikers Literatuur /56176/HeM 22 juli

4 Figuren: 1.1 Projectlocatie 2.1 Principeschema van het energieopslagsysteem 2.2 Bronnenplan 3.1 Isohypsenpatroon REGIS 3.2 Berekende stijghoogteveranderingen in het opslagpakket 3.3 Berekende temperaturen in het opslagpakket 4.1 Ligging van de Ecologische Hoofdstructuur (Bron: Provincie Noord-Holland) 4.2 Ligging beschermde natuurmonumenten 4.3 Ligging van de aardkundig waardevolle gebieden en aardkundige monumenten (Bron: Provincie Noord-Holland) Bijlagen: 1 Kadastrale kaart met bronlocaties 2 Proefboring (boorbeschrijving, filterstelling en aanvulstaat) 3 Analyseresultaten en bodemtemperatuur van de proefboring 4 Berekening van de zetting /56176/HeM 22 juli

5 1 Inleiding De gemeente Hilversum is voornemens om het plangebied Monnikenberg te herstructureren. Het plangebied Monnikenberg bevindt zich aan de oostzijde van Hilversum. De noordgrens van het plangebied wordt gevormd door de spoorlijn Hilversum - Baarn en de oostgrens wordt gevormd door de Rijksweg A27. De globale coördinaten van het plangebied zijn x= en y= Figuur 1.1 toont de ligging van het plangebied Monnikenberg. Figuur 1.1 Locatie plangebied Monnikenberg Bij de herstructurering wordt de huidige bebouwing (het gebouw van Tergooiziekenhuis en het gebouw van Merem behandelcentrum) vervangen door een bovenregionaal gezondheidspark, bestaande uit een ziekenhuis en diverse zorggerelateerde gebouwen en woningen. Gezien de omvang van het bouwprogramma en de bijzondere landschappelijke en ecologische potentie van het gebied, wordt hiervoor een planmer uitgevoerd. Hierin worden onder andere de effecten van de ontwikkeling op bestaande landschappelijke, ecologische en cultuurhistorische waarden onderzocht. Het voornemen bestaat om de klimatisering van het hele plangebied op een duurzame wijze te realiseren door gebruik te maken van energieopslag in de bodem. Ten behoeve van de planmer zijn de effecten van het grondwatersysteem onderzocht. In een voorstudie is op basis van de benodigde energievraag van de gebouwen en de capaciteit van de bodem een bronnenplan opgesteld waarbij zo optimaal mogelijk gebruik wordt gemaakt van de ondergrond /56176/HeM 22 juli

6 Hierbij is speciale aandacht besteed aan het minimaliseren van de effecten op omgevingsbelangen. Op basis van het vastgestelde bronnenplan en de energetische uitgangspunten zijn de effecten van de energieopslag op de bodem en het grondwater en omgevingsbelangen in beeld gebracht. Voorliggende effectenstudie geeft een overzicht van de effecten van het grondwatersysteem. De opbouw van het rapport is als volgt. De kenmerken en dimensionering van de energieopslag zijn beschreven in hoofdstuk 2. In hoofdstuk 3 zijn de geohydrologie van de locatie en de hydrologische en hydrothermische effecten van de energieopslag beschreven. In hoofdstuk 4 is de invloed op omgevingsbelangen beschreven /56176/HeM 22 juli

7 2 Systeembeschrijving 2.1 Uitgangspunten Om lange termijn energieopslag in de bodem mogelijk te maken wordt een grondwatersysteem aangelegd. Het grondwatersysteem bestaat uit vijf koude en vijf warme bronnen waar grondwater aan kan worden onttrokken en in geïnfiltreerd. Tussen de warme en de koude bronnen worden transportleidingen aangelegd, waardoor grondwater van de warme naar de koude bronnen kan worden gepompt en omgekeerd. De transportleidingen worden door de technische ruimte geleid, waar de warmte of koude via warmtewisselaars wordt overgedragen van het grondwatersysteem aan het secundaire systeem. De werking van de energieopslag is schematisch weergegeven in figuur 2.1 en kan worden beschreven aan de hand van onderstaande bedrijfssituaties. Figuur 2.1 Principeschema van het energieopslagsysteem Verwarming/koudeopslag Ten behoeve van de warmtelevering wordt grondwater uit de warme bronnen opgepompt. Het opgepompte grondwater staat zijn warmte via warmtewisselaars af aan het water in het secundaire circuit, waar het wordt gebruikt voor verwarming. Door de afgifte van warmte koelt het grondwater af. Het afgekoelde grondwater wordt vervolgens via de koude bronnen in de bodem geretourneerd en opgeslagen voor de zomerperiode /56176/HeM 22 juli

8 Koeling/warmteopslag Als behoefte is aan koeling wordt grondwater opgepompt uit de koude bronnen. Het opgepompte grondwater staat zijn koude via warmtewisselaars af aan het water in het secundaire circuit, waar het wordt ingezet voor koeling. Het opgewarmde grondwater wordt vervolgens via de warme bronnen in de bodem geretourneerd en opgeslagen voor het winterseizoen. Systeemconcept en energetische uitgangspunten De nieuw te bouwen zorggebouwen en woningen hebben een beoogde omvang van respectievelijk circa m² en m² bruto vloeroppervlak. Voor de gebouwen met een zorgfunctie wordt zowel voor de zomer als de winter uitgegaan van een bivalent systeemconcept. In de winter wordt de basislast geleverd met het energieopslagsysteem in combinatie met warmtepompen aangevuld met ketels voor de pieklastdekking. In de zomer wordt de basislast direct geleverd met koeling vanuit de bronnen aangevuld met de warmtepompen die in dit geval functioneren als koelmachines. Voor de gebouwen met een woonfunctie wordt voor de winter uitgegaan van een bivalent concept en voor de zomer van een monovalent concept. Bij het monovalente concept wordt de koudevraag volledig gedekt met directe koeling vanuit de bronnen. De belangrijkste uitgangspunten van het energieopslagsysteem zijn in tabel 2.1 samengevat. Tabel 2.1 Energetische uitgangspunten energieopslagsysteem parameter eenheid winter zomer maximale waterhoeveelheid [m³/jaar] gemiddelde waterhoeveelheid [m³/jaar] maximaal debiet [m³/uur] gemiddelde infiltratietemperatuur [ C] 7 17 minimale/maximale infiltratietemperatuur [ C] 5 25 gemiddelde energiehoeveelheid [MWh t /jaar] De maximale waterhoeveelheden kunnen voorkomen in de eerste paar jaar van de energieopslag. De bodem rond de bronnen is dan nog niet voldoende afgekoeld/opgewarmd, zodat meer grondwater moet worden verplaatst om een bepaalde hoeveelheid koeling of verwarming te leveren. Ook tijdens extreme klimatologische omstandigheden (zoals strenge winters en hete zomers) kan door een tijdelijk grotere energievraag meer grondwater worden verplaatst dan gemiddeld. De effecten in deze effectenstudie zijn berekend op basis van de maximale waterhoeveelheid /56176/HeM 22 juli

9 Energiebalans Volgens provinciaal beleid moet het energieopslagsysteem energetisch in balans zijn. In het huidige energieconcept is de warmtevraag groter dan de koudevraag. Om een energiebalans te realiseren moet een regeneratievoorziening worden opgenomen, waarmee aanvullend warmte in de bodem kan worden geladen. In de uitgangspunten is extra debiet gereserveerd voor de regeneratievoorziening. Voor de thermische en hydrologische berekeningen is uitgegaan van een energiebalans in de bodem (zie tabel 2.1). Spuien In verband met preventief onderhoud van de bronnen worden deze een aantal keer per jaar gespuid. Bij deze actie wordt uit de bron enige tijd grondwater onttrokken met het maximale debiet. Per jaar zal niet meer dan m³ grondwater worden gespuid. 2.2 Grondwatercircuit Het beoogde grondwatersysteem bestaat uit tien bronnen (vijf doubletten). De beoogde locaties van de bronnen zijn weergegeven in figuur 2.2. In bijlage 1 zijn de bronlocaties ingetekend op de kadastrale kaart. De warme en koude bronnen zijn in een kruislings patroon geplaatst, waardoor de effecten van de onttrekkingen en infiltraties op de stijghoogte en de grondwaterstand geminimaliseerd worden. De afstand tussen de koude en warme bronnen bedraagt circa 160 m. Deze afstand is bepaald aan de hand van de thermische straal van de bronnen 1. Om thermische interactie tussen de warme en de koude bronnen te voorkomen is een afstand van circa 3 keer de thermische straal aangehouden tussen de bronnen. De definitieve filterstelling is afhankelijk van de bodemopbouw ter plaatse van de bronnen. De filters zullen worden geplaatst in het gecombineerde eerste, tweede en derde watervoerende pakket, in het traject van 80 tot 160 m-mv. De effectieve filterlengte is afhankelijk van het aantal slecht doorlatende lagen in het filtertraject en bedraagt naar verwachting circa 30 m. In de praktijk kan de werkelijk geplaatste filterlengte hiervan afwijken. Het plaatsen van meer filter resulteert in kleinere effecten dan berekend. Voor de berekeningen in deze effectenstudie is een globale inschatting gemaakt van de boorgatdiameter van de bronnen. De grootte van de boorgatdiameter heeft geen invloed op de grootte van de effecten van de energieopslag op de omgeving. Het grondwatercircuit wordt luchtdicht en onder een overdruk ten opzichte van de atmosfeer gehouden, zodat geen lucht in het grondwatercircuit kan toetreden. 1 De thermische straal wordt bepaald door de filterlengte en de waterhoeveelheid die per bron wordt geïnfiltreerd. De thermische straal kan gezien worden als de afstand in het watervoerende pakket waar de temperatuur beïnvloed wordt, gezien vanaf de infiltratiebron, als er geen verliezen naar de omgeving zijn. In de NVOE-richtlijnen wordt gesteld dat voor energieopslag in het algemeen een bronafstand van drie keer de thermische straal dient te worden aangehouden /56176/HeM 22 juli

10 2.3 Energiebesparing en emissiereductie Voor het bepalen van de maximale energiebesparing en de maximale emissiereductie wordt de warmte- en koudelevering met energieopslag en warmtepompen vergeleken met een conventionele installatie voor koeling en verwarming, bestaande uit koelmachines (airconditioning) voor de koeling en een HR-ketel voor de verwarming. Het verbruik van elektriciteit is omgerekend naar de hoeveelheid aardgas die nodig is voor de elektriciteitsopwekking. Hierdoor kan het totale primaire aardgasverbruik worden bepaald. Indien jaarlijks MWh t aan warmte en MWh t aan koude wordt onttrokken aan de bodem en geleverd aan de gebouwen, bedraagt de besparing in het primair aardgasverbruik m³ aardgasequivalenten per jaar. Dit komt neer op een energiebesparing van 59%. Deze energiebesparing resulteert in een jaarlijkse emissiereductie van ton (55%) koolstofdioxide (CO 2 ) en kg (86%) stikstofoxiden (NO x ) /56176/HeM 22 juli

11 3 Bestaande milieusituatie en milieugevolgen 3.1 Bodem Bodemopbouw De bodemopbouw op de locatie is beschreven op basis van de volgende gegevens: a. Grondwaterkaart van Nederland; b. Regionaal Geohydrologisch Informatie Systeem (REGIS); c. boorbeschrijvingen uit het archief van TNO Bouw en Ondergrond via DINOLoket; d. boorbeschrijving van de proefboring (zie bijlage 2). Op basis van deze gegevens zijn de bodemopbouw en de bodemparameters bepaald. Op de locatie is een gecombineerd eerste, tweede en derde watervoerende pakket aanwezig. Op basis van de korrelgroottebeschrijvingen uit de proefboring en boringen uit het DINOLoket is met behulp van de formule van Shepherd [Lit. 1] een doorlaatvermogen van tot m²/d bepaald voor het gecombineerde eerste, tweede en derde watervoerende pakket. In deze studie wordt een doorlaatvermogen van m²/d aangehouden. In het gecombineerde eerste, tweede en derde watervoerende pakket komen lokaal klei- en leemlagen voor. Op basis van de boorbeschrijvingen varieert de weerstand van de klei- en leemlagen tussen 100 en 800 dagen in het traject van 0 tot 80 m-mv. Voor de weerstand is uitgegaan van gemiddeld 100 d/m voor klei en 65 d/m voor leem. In de proefboring zijn tussen 32 en 34 m-mv en tussen 56 en 58 m-mv kleilagen aangetroffen. Om de worst-case effecten te bepalen wordt voor deze lagen een weerstand van totaal 100 dagen aangehouden. In tabel 3.1 is de bodemopbouw geschematiseerd weergegeven, conform de bodemopbouw zoals aangetroffen in de proefboring. Tabel 3.1 Geohydrologische schematisatie diepte [m-mv]* lithologie geohydrologische benaming doorlaatvermogen [m²/d] of weerstand [d] 0-32 matig fijn tot zeer grof zand gecombineerd 1 e, 2 e en 860 m²/d 3 e watervoerende pakket kleilaag lokale weerstandslaag matig grof zand (grindig) gecombineerd 1 e, 2 e en 590 m²/d 3 e watervoerende pakket kleilaag lokale weerstandslaag matig grof tot uiterst grof zand, gecombineerd 1 e, 2 e en m²/d met grindige lagen en enkele kleibrokjes 3 e watervoerende pakket > 160 afwisselend klei- en zandlagen hydrologische basis * Het maaiveld bevindt zich op circa 4 m+nap /56176/HeM 22 juli

12 3.1.2 Grondwaterstand en stijghoogte De minimale, gemiddelde en maximale grondwaterstand en de stijghoogte in de watervoerende pakketten is weergegeven in tabel 3.2. Over het algemeen is de grondwaterstand en stijghoogte aan het einde van de zomer laag en aan het einde van de winter hoog. Tabel 3.2 Grondwaterstand en stijghoogte in de watervoerende pakketten [m+nap] peilbuis laagste gemiddeld hoogste grondwaterstand B32A0613 0,0 m +NAP 1,1 m+nap 2,6 m+nap 1 e, 2 e en 3 e watervoerende pakket B32A0584 0,1 m+nap 0,9 m+nap 2,0 m+nap Grondwaterstroming Horizontale stroming De stijghoogte in het opslagpakket varieert tussen 2,0 en 3,9 m-mv en bedraagt gemiddeld 3,1 m-mv. De snelheid van de regionale horizontale grondwaterstroming in het gecombineerde eerste, tweede en derde watervoerende pakket bedraagt 15 à 20 m/jaar. Uit het isohypsenbeeld (zie figuur 3.1) volgt dat het grondwater in westnoordwestelijke richting stroomt Oppervlaktewater Op en in de omgeving van de projectlocatie is geen oppervlaktewater aanwezig Grondwatertemperatuur De temperatuur van het grondwater in het gecombineerde eerste, tweede en derde watervoerende pakket bedraagt circa10 C op 85 m-mv [Lit. 2]. 3.2 Hydrologische berekeningen Hydrologisch model Om de hydrologische effecten van de energieopslag te berekenen, is gebruik gemaakt van het hydrologische softwarepakket MLU for Windows (Multi Layer Unsteady state). Het MLU programma berekent op basis van een analytische oplossingsmethode de effecten van putstroming in afgesloten, gedeeltelijk afgesloten en freatische watervoerende pakketten. In het model wordt de bodemopbouw geschematiseerd tot een aantal homogene watervoerende en scheidende lagen. In MLU wordt de horizontale stromingscomponent in de watervoerende lagen berekend en de verticale stromingscomponent in de scheidende lagen. Meer informatie over MLU is te vinden op De bodemopbouw in het model is gebaseerd op de geohydrologische schematisatie in tabel 3.1. De scheidende laag op 160 m-mv heeft een dermate hoge weerstand dat deze wordt beschouwd als hydrologische basis. Door de interactie met het onderste deel van het watervoerend pakket buiten beschouwing te laten, zullen de berekende stijghoogteveranderingen in geringe mate een overschatting van de werkelijk optredende stijghoogteveranderingen zijn. Uitgangspunt is dat de bodemopbouw geldt voor het totale gemodelleerde gebied. In tabel 3.3 is deze schematisatie weergegeven /56176/HeM 22 juli

13 Tabel 3.3 Schematisatie bodemopbouw voor modellering met MLU diepte toelichting doorlaatvermogen weerstand [m-mv] [m² /d] [d] 1,4* gesloten bovenrand - - 1,4-32 deellaag 1 e, 2 e en 3 e watervoerende pakket lokale weerstandslaag deellaag 1 e, 2 e en 3 e watervoerende pakket lokale weerstandslaag deellaag 1 e, 2 e en 3 e watervoerende pakket fictieve scheidende laag deellaag 1 e, 2 e en 3 e watervoerende pakket (opslagpakket) fictieve scheidende laag deellaag 1 e, 2 e en 3 e watervoerende pakket * Uit stijghoogtemetingen in een nabijgelegen peilbuis (B32A0613) blijkt dat de grondwaterstand minimaal op 1,4 m-mv ligt. Gecombineerde eerste, tweede en derde watervoerende pakket Omdat de filters van de bronnen slechts een gedeelte van het watervoerende pakket beslaan, is het pakket met behulp van fictieve scheidende lagen in een aantal sublagen onderverdeeld. In werkelijkheid zijn de fictieve lagen niet aanwezig. Door het onderverdelen van het gecombineerde eerste, tweede en derde watervoerende pakket in een aantal sublagen moet per sublaag een doorlaatvermogen worden ingevoerd. Aangenomen wordt dat de doorlatendheid ter hoogte van het filtertraject groter is dan in het overige pakket, aangezien de filters in de grovere zandlagen zullen worden geplaatst. De weerstanden van de fictieve scheidende lagen zijn berekend met de formule: weerstand = D/k v, waarbij D de som is van de helft van de dikten van de boven- en onderliggende lagen en k v de verticale doorlatendheid. Aangenomen wordt dat de verticale doorlatendheid circa 50 % van de horizontale doorlatendheid bedraagt. Oppervlaktewater In de omgeving van de locatie is geen oppervlaktewater aanwezig. In het grondwatermodel is daarom een gesloten bovenrand (oneindige weerstand) gedefinieerd. Schematisatie in tijd Om de stijghoogte- en grondwaterstandveranderingen te berekenen is een stationaire berekening uitgevoerd, waarbij het systeem op maximaal debiet draait. Het maximale debiet in de winter en de zomer is 750 m³/uur. In de praktijk zal het energieopslagsysteem slechts gedurende een zekere periode op maximaal debiet draaien. De stationaire situatie met betrekking tot de grondwaterstand wordt daardoor niet bereikt. De resultaten van de berekeningen zijn daarom een overschatting van de werkelijk optredende effecten /56176/HeM 22 juli

14 De berekeningen zijn gebaseerd op het beginsel van superpositie, hetgeen inhoudt dat alleen de stijghoogteveranderingen ten gevolge van de energieopslag worden berekend. De werkelijke stijghoogte kan worden verkregen door de berekende stijghoogteveranderingen te superponeren op het stijghoogtepatroon van dat moment (zie paragraaf 3.1.2) Hydrologische effecten De hydrologische berekeningen zijn uitgevoerd om inzicht te krijgen in de veranderingen van de grondwaterstand en de stijghoogten in de verschillende watervoerende pakketten ten gevolge van de energieopslag. Tevens is bepaald tot welke afstand in de omgeving van de energieopslag grondwaterstand- en stijghoogteveranderingen merkbaar zijn. Dit is het zogenaamde invloedsgebied, dat wordt gedefinieerd als het gebied waar de berekende veranderingen groter zijn dan 0,05 m. In figuur 3.2 zijn de stijghoogteveranderingen in het gecombineerde eerste, tweede en derde watervoerende pakket (opslagpakket) in de zomersituatie gepresenteerd. De maximale grondwaterstand- en stijghoogteveranderingen in de watervoerende pakketten zijn in tabel 3.4 weergegeven. In de zomer- en wintersituatie zijn de grondwater- en stijghoogteveranderingen even groot, maar tegengesteld. De grootte van het invloedsgebied in het opslagpakket bedraagt 230 m. Tabel 3.4 Maximale grondwaterstand- en stijghoogteveranderingen watervoerende laag eenheid zomer- en wintersituatie freatisch [m] 0,01 1 e /2 e /3 e watervoerende pakket (34-56 m-mv) [m] 0,04 1 e /2 e /3 e watervoerende pakket (58-80 m-mv) [m] 0,4 1 e /2 e /3 e watervoerende pakket (opslagpakket) [m] 3,0 De maximale verandering van de grondwaterstand is kleiner dan 0,05 m. Derhalve is deze verandering niet in een figuur weergegeven. 3.3 Hydrothermische berekeningen Hydrothermisch model Het berekenen van de thermische effecten van de energieopslag is uitgevoerd met het programma HstWin-2D. Met het programma HstWin-2D kunnen warmte- en stoftransport worden berekend in een verzadigd 2-dimensionaal grondwatersysteem. De randvoorwaarden in het HstWin-2D-model zijn gebaseerd op de geohydrologische beschrijving in paragraaf 3.1. HstWin-2D simuleert de grondwaterstroming en het warmtetransport in één laag. De dikte van deze laag is gelijk gekozen aan de effectieve dikte van de filters (30 m). In deze berekening is het watervoerende pakket als afgesloten beschouwd (geen verticale voeding). Wel vindt warmte-uitwisseling met boven- en onderliggende lagen plaats door middel van geleiding. In tabel 3.5 zijn de belangrijkste geohydrologische en geothermische invoerparameters opgenomen die bij de berekeningen zijn gebruikt. De warmtegeleidingscoëfficiënten en de warmtecapaciteiten zijn ontleend aan de VDI 4640, Blatt 1/part 1 [Lit. 3] /56176/HeM 22 juli

15 Tabel 3.5 Modelschematisatie HstWin-2D laagnaam dikte [m] horizontale doorlatend heid [m/d] verhang [ ] warmtegeleidingscoëfficiënt volumetrische warmtecapaciteit [MJ/(m³K)] [W/(mK)] geleidende toplaag ,4 2,5 opslagpakket ,5 2,4 2,5 geleidende onderlaag ,4 2,5 Op basis van het onttrekkings-/infiltratiepatroon weergegeven in tabel 3.6 is het grondwatersysteem thermisch doorgerekend met het programma HstWin-2D. Tabel 3.6 Onttrekkings-/infiltratiepatroon (maximale situatie) seizoen bedrijfstoestand onttrekken uit infiltreren in waterhoeveelheid [m³/jaar] winter warmtelevering W K lente rust zomer koudelevering K W herfst rust infiltratietemperatuur [ C] Hydrothermische effecten De koude bel is gedefinieerd als het gebied waarbinnen de grondwatertemperatuur in het opslagpakket minimaal 0,5 C lager is dan de natuurlijke grondwatertemperatuur. De warme bel is gedefinieerd als het gebied waarbinnen de grondwatertemperatuur in het opslagpakket minimaal 0,5 C hoger is dan de natuurlijke grondwatertemperatuur. De natuurlijke grondwatertemperatuur van het opslagpakket bedraagt 10 C. De berekende temperaturen na 20 jaar energieopslag zijn weergegeven in figuur 3.3. Het contourinterval is 0,5 C. Na 20 jaar is een temperatuurverandering van 0,5 C in het opslagpakket mogelijk tot maximaal 220 m vanaf de bronnen /56176/HeM 22 juli

16 4 Invloed op omgevingsbelangen 4.1 Grondwaterkwaliteit Een verandering van de temperatuur van het grondwater kan het chemisch evenwicht van reacties veranderen. In het kader van onderzoek naar warmteopslag in de bodem is veel onderzoek gedaan naar het gedrag van water en sediment bij verwarming. Uit deze onderzoeken is gebleken dat de invloed van de temperatuurverandering die optreedt bij energieopslag (in het algemeen minder dan 10 C) op de watersamenstelling veelal verwaarloosbaar klein is [Lit. 4, 5]. 4.2 Chlorideconcentratie De chlorideconcentratie op de projectlocatie is bepaald aan de hand van het analyseresultaat van een watermonster uit een van de peilfilters in de proefboring op een diepte van 36 tot 38 m-mv. De chlorideconcentratie bedraagt 29 mg/l. In bijlage 3 zijn de analyseresultaten opgenomen. Volgens REGIS is het grondwater in het gecombineerde eerste, tweede en derde watervoerende pakket zoet. Het zoet-/brakgrensvlak (chloridegehalte van 150 mg/l) bevindt zich op circa 245 m-nap. Invloed energieopslag Gezien de afstand tussen de bronfilters en het zoet-/brakgrensvlak zal deze niet worden beïnvloed door de energieopslag. 4.3 Verontreinigingen Op basis van het Bodemloket zijn geen ernstige verontreinigingen aanwezig in het hydrologische invloedsgebied van de beoogde energieopslag van de Monnikenberg. Invloed energieopslag Binnen het berekende invloedsgebied van het beoogde energieopslagsysteem bevinden zich geen (ernstige) verontreinigingen. 4.4 Grondwaterbescherming De locatie is niet gelegen binnen een grondwaterbeschermingsgebied. 4.5 Natuur en openbaar groen Een deel van het plangebied ligt binnen de Ecologische Hoofdstructuur (EHS). Het betreft de gronden van het landgoed Monnikenberg aan de oostzijde van het plangebied. Figuur 4.1 toont de ligging van de EHS /56176/HeM 22 juli

17 Legenda plangebied Ecologische Hoofdstructuur Ecologische verbindingszone Figuur 4.1 Ligging van de Ecologische Hoofdstructuur (Bron: Provincie Noord- Holland) Het plangebied ligt nabij onderstaande op grond van de Vogel- en Habitatrichtlijn beschermde natuurmonumenten: 1. Zuiderheide/Laarderwasmeer op 400 m ten noorden van de projectlocatie; 2. Heidebloem op 400 m ten noorden van de projectlocatie; 3. Heide achter sportpark op een afstand van 500 m ten zuidwesten van de projectlocatie; 4. Hilversums wasmeer op een afstand van 750 m ten zuiden van de projectlocatie; 5. Hoorneboegse heide op een afstand van 800 m ten zuidwesten van de projectlocatie. De ligging van bovenstaande natuurmonumenten is weergegeven in figuur /56176/HeM 22 juli

18 Figuur 4.2 Ligging beschermde natuurmonumenten Invloed energieopslag De invloed op de grondwaterstand (paragraaf 3.2.2) is dermate gering (0,01 m) dat de energieopslag geen invloed heeft op natuur (Vogel- en Habitatrichtlijngebieden, Natuurbeschermingswetgebieden of Ecologische beschermingszones) en openbaar groen. 4.6 Cultuurhistorie en archeologische waarden Het plangebied is cultuurhistorisch zeer waardevol. Op de projectlocatie bevindt zich een kloostercomplex, bestaande uit een boerderij en diverse bijgebouwen. Dit is aangeduid als rijksmonument. Een deel van het plangebied is aangeduid als aardkundig monument (zie figuur 4.3) /56176/HeM 22 juli

19 Legenda plangebied aardkundig waardevol gebied aardkundig monument Figuur 4.3 Ligging van aardkundig waardevolle gebieden en aardkundige monumenten (Bron: Provincie Noord-Holland) Invloed energieopslag De invloed op de grondwaterstand (hoofdstuk 3.2.2) is dermate gering ( 0,01 m) dat de energieopslag geen invloed heeft op eventueel aanwezige cultuurhistorie en archeologische waarden. 4.7 Bebouwing en infrastructuur Grondwaterstand- en stijghoogteveranderingen kunnen van invloed zijn op bestaande bebouwing en infrastructuur via grondwateroverlast, grondwateronderlast en zettingen. Grondwateroverlast De invloed op de grondwaterstand is maximaal 0,01 m. Gezien de beperkte invloed op de grondwaterstand zal dit niet leiden tot grondwateroverlast. Houten paalfunderingen Bij aanwezigheid van houten paalfunderingen kan bij te lage grondwaterstanden paalrot optreden, waardoor de fundering aangetast wordt. Gezien de beperkte invloed op de grondwaterstand is aantasting van eventueel aanwezige houten paalfunderingen niet aan de orde /56176/HeM 22 juli

20 Infrastructuur Op basis van de Topografische kaart van Nederland zijn twee infrastructurele werken te onderscheiden die in de nabijheid van de locatie liggen: - direct ten noorden van de locatie ligt de spoorlijn van Hilversum naar Baarn; - direct ten oosten van het plangebied ligt de snelweg A27. Zettingen De stijghoogteveranderingen als gevolg van de energieopslag kunnen een zekere zetting teweegbrengen. In welke mate deze zettingen daadwerkelijk optreden, hangt af van de zettingsgevoeligheid van de aanwezige bodemlagen en van de grootte van de stijghoogteveranderingen. Daarnaast zijn de eerder opgetreden bodembelastingen van belang. Deze zogenaamde voorbelastingen kunnen hebben plaatsgevonden bij extreem lage stijghoogten in droge jaren of door eerdere (tijdelijke) onttrekkingen, maar ook door de massa van het landijs in de ijstijden. De mogelijke zetting van de bodem is berekend met de formule van Koppejan. Hiervoor is de bodem geschematiseerd conform de opbouw tabel 3.4. De zettingsconstanten zijn ontleend aan NEN-blad bladzijde 20 [Lit. 6]. Via deze methode wordt een eindzetting berekend, dat wil zeggen een zetting die zal optreden bij een onttrekking van oneindig lange duur. In werkelijkheid zal het systeem niet continu op maximaal debiet draaien. De berekende eindzetting is daarom een overschatting van de werkelijk optredende zetting. In de berekening is geen rekening gehouden met de uitdempende effecten die de lagen tussen 32 m-mv (= top scheidende laag) en het funderingsniveau hebben op de zettingen op funderingsniveau. Deze effecten zullen direct rond de bronnen de absolute grootte van de zetting op funderingsniveau en het zettingsverhang verminderen. Voor het gebied direct naast de bronnen is een eindzetting van 2 mm berekend (zie bijlage 4). Het zettingsverhang bedraagt in de directe nabijheid van de bronnen (binnen 10 m rondom de bronnen) maximaal 1 m per m. Aan de rand van het berekende hydrologische invloedsgebied bedraagt de berekende eindzetting minder dan 1 mm. Het energieopslagsysteem ligt nabij de spoorlijn van Hilversum naar Baarn. De eindzetting ter hoogte van het spoor bedraagt minder dan 1 mm. Het zettingsverhang is verwaarloosbaar klein. In de Nederlandse Norm Geotechniek van 1990 (NEN 6740) [Lit. 6] zijn normen opgenomen om een ongewenst verlies aan bruikbaarheid, schade of hoge onderhoudskosten aan infrastructuur en constructies te voorkomen. Volgens deze NEN-norm mag de zetting niet groter zijn dan 150 mm en mag het zettingsverhang (rotatie) niet groter zijn dan 1:300. Bij de aanwezigheid van ondiepe zettingsgevoelige bodemlagen, zoals een deklaag, kunnen verschillen in de samenstelling van de betreffende laag aanleiding geven tot verschilzettingen aan maaiveld. Wanneer de veroorzaakte zetting in de deklaag groter is dan 15 mm, dan kunnen effecten van betekenis optreden [Lit. 4] /56176/HeM 22 juli

21 ProRail hanteert een maximaal zettingsverhang van 1 m per m (6 mm per spoorstaaf van 6 m). De berekende zetting en de daarmee gepaard gaande verschilzetting zal derhalve geen schade aan het spoor veroorzaken. De berekende geringe zetting en de daarmee gepaard gaande verschilzetting veroorzaakt geen schade aan gebouwen, funderingen, wegen of constructies. 4.8 Grondwatergebruikers Binnen het berekende hydrologische en thermische invloedsgebied (zie paragraaf en 3.3.1) bevinden zich geen overige grondwatergebruikers. Van beïnvloeding van overige grondwatergebruikers is derhalve geen sprake /56176/HeM 22 juli

22 Literatuur [1] Shepherd, R.G., Correlations of permeability and grain size. Ground Water. Volume 27. Issue 5. [2] Stolk, P., Analyse van temperatuurmetingen in de Nederlandse ondergrond ( m beneden maaiveld) in relatie tot hydrologische en meteorologische omstandigheden in heden en verleden. IF Technology/Vrije Universiteit. Arnhem en Amsterdam. [3] VDI, VDI-Richtlinien. Thermische Nutzung des Untergrundes. Grundlagen, Genehmigungen, Umweltaspekte. Düsseldorf. [4] IF Technology en Krachtwerktuigen, Koudeopslag in de bodem. Vergunningverlening in het kader van de Grondwaterwet. Arnhem, Amersfoort. [5] IF Technology, Temperatuureffecten op grondwaterkwaliteit. Samenvatting bestaande kennis. Rapport in opdracht van NOVEM. Arnhem. [6] NEN, Geotechniek Basiseisen en belastingen + Wijzigingsblad NEN 6740/A1 (1997). Nederlandse Norm /56176/HeM 22 juli

23 Figuren /56176/HeM 22 juli 2011

24 Project: Energieopslag De Monnikenberg te Hilversum Datum: A: B: Onderwerp: Bronnenplan Figuur: 2.2 Status: definitief Stadium: effectenstudie Referentie: 56176/HeM Getek.: BC Schaal: - Maat: m Form.: A4

25 Isohypsenkaart NL (REGIS I)* projectlocatie LEGENDA: WVP 1 WVP 2 WVP 3 *stijghoogte in m +NAP op 25 april 1995 Project: Onderwerp: Figuur: 3.1 Energieopslag De Monnikenberg te Hilversum Isohypsenpatroon 1e, 2e en 3e watervoerende pakket Bron: Regis-I Status: definitief Stadium: effectenstudie Datum: A: B: Referentie: 56176/HeM Getek.: BC Schaal: - Maat: m Form.: A4

26 Topografische Dienst Kadaster, Emmen [2011] Datum: Project: Energieopslag De Monnikenberg te Hilversum Onderwerp: Berekende stijghoogteveranderingen in het opslagpakket Figuur: 3.2 Status: definitief Stadium: effectenstudie Referentie: 56176/HeM Getek.: BC Schaal: - Maat: m A: B: Form.: A4

27 Situatie einde zomer Situatie einde winter m Topografische Dienst Kadaster, Emmen [2011] Project: Onderwerp: Energieopslag De Monnikenberg te Hilversum Berekende temperaturen in het opslagpakket Datum: A: B: Figuur: 3.3 Status: definitief Stadium: effectenstudie Referentie: 56176/HeM Getek.: BC Schaal: - Maat: m Form.: A4

28 Bijlage 1 Kadastrale kaart met bronlocaties /56176/HeM 22 juli 2011

29

30 Bijlage 2 Proefboring (boorbeschrijving, filterstelling en aanvulstaat) /56176/HeM 22 juli 2011

31

32

33

34

35

36 Bijlage 3 Analyseresultaten en bodemtemperatuur van de proefboring /56176/HeM 22 juli 2011

37 IF Technology Dhr. U. Sobering Analyserapport Blad 2 van 3 Projectnaam Projectnummer Rapportnummer Proefboring Tegooi Ziekenhuis Hilversum 56176/WH Orderdatum Startdatum Rapportagedatum Analyse Eenheid Q METALEN calcium µg/l Q kalium µg/l Q 1200 magnesium µg/l Q 5100 mangaan µg/l Q natrium µg/l Q ijzer µg/l Q < ANORGANISCHE VERBINDINGEN ammonium mg NH4/l Q 1.2 bicarbonaat mg/l Q 88 DIVERSE NATCHEMISCHE BEPALINGEN chloride mg/l Q 29 nitraat mg/l <0.75 <0.75 <0.75 sulfaat mg/l Q 18 De met S gemerkte analyses zijn geaccrediteerd en vallen onder de AS3000 erkenning door de ministeries VROM en V&W. Overige accreditaties zijn gemerkt met een Q. Nummer Monstersoort Monsterspecificatie Grondwater Grondwater Grondwater PB F-1 (23-25) PB F-2 (36-38) PB F-3 (64-66) ALCONTROL B.V. IS GEACCREDITEERD VOLGENS DE DOOR DE RAAD VOOR ACCREDITATIE GESTELDE CRITERIA VOOR TESTLABORATORIA CONFORM ISO/IEC 17025:2005 ONDER NR. L 028 Paraaf : AL ONZE WERKZAAMHEDEN WORDEN UITGEVOERD ONDER DE ALGEMENE VOORWAARDEN GEDEPONEERD BIJ DE KAMER VAN KOOPHANDEL EN FABRIEKEN TE ROTTERDAM INSCHRIJVING HANDELSREGISTER: KVK ROTTERDAM

38 IF Technology Dhr. U. Sobering Analyserapport Blad 3 van 3 Projectnaam Proefboring Tegooi Ziekenhuis Hilversum Orderdatum Projectnummer 56176/WH Startdatum Rapportnummer Rapportagedatum Analyse Monstersoort Relatie tot norm mangaan Grondwater Conform NEN 6966 en conform NEN-EN-ISO ijzer Grondwater Idem nitraat Grondwater Conform NEN 6604 calcium Grondwater Conform NEN 6966 en conform NEN-EN-ISO kalium Grondwater Idem magnesium Grondwater Idem natrium Grondwater Idem ammonium Grondwater Eigen methode bicarbonaat Grondwater eigen methode, titrimetrische methode chloride Grondwater Conform NEN 6604 sulfaat Grondwater Idem Monster Barcode Aanlevering Monstername Verpakking 001 B ALC204 Theoretische monsternamedatum 001 B ALC207 Theoretische monsternamedatum 002 B ALC204 Theoretische monsternamedatum 002 B ALC207 Theoretische monsternamedatum 002 B ALC207 Theoretische monsternamedatum 002 F ALC227 Theoretische monsternamedatum 002 T ALC244 Theoretische monsternamedatum 003 B ALC204 Theoretische monsternamedatum 003 B ALC207 Theoretische monsternamedatum Paraaf : ALCONTROL B.V. IS GEACCREDITEERD VOLGENS DE DOOR DE RAAD VOOR ACCREDITATIE GESTELDE CRITERIA VOOR TESTLABORATORIA CONFORM ISO/IEC 17025:2005 ONDER NR. L 028 AL ONZE WERKZAAMHEDEN WORDEN UITGEVOERD ONDER DE ALGEMENE VOORWAARDEN GEDEPONEERD BIJ DE KAMER VAN KOOPHANDEL EN FABRIEKEN TE ROTTERDAM INSCHRIJVING HANDELSREGISTER: KVK ROTTERDAM

39 Bodemtemperaturen Projectnaam: Ziekenhuis Tergooi Ziekenhuis Hilversum Projectnummer: 56176/WH Veldwerkdatum: woensdag 24 maart 2010 Rapport: Rapportage proefboring Bijlage: 4 Meettechnicus: US Kabellengte (m): 300 Opmerkingen: Meting in F-5 gestaakt op 15 meter, 2de meting in F-4 gestaakt op 85 meter Temperatuur [ o C] Diepte [m -mv]

40 Bijlage 4 Berekening van de zetting /56176/HeM 22 juli 2011

41 Zettingsberekening Versie 29 september 2004 Berekening van eindzetting volgens de methode van Koppejan (combinatie van Terzaghi en Keverling Buisman) Projectnaam: Projectnummer: Datum berekening: Bijlage Rapport: Specialist: Opmerking(en): De Monnikenberg jul-11 4 Effectenstudie ir. M. Doorn eindzetting in de bron GLG: 4 m-mv Gebruikte formule van Terzaghi: z D C s k Ds k ln s k [m-mv] [m] [-] [-] [-] [kg/m3] [N/m²] [N/m²] [mm] Materiaal diepte Dikte H Cp Cs Conein r sk Dsk Z 0 Onverz.zone 4 0, , Zand 28 0, ,00E ,1 0, Klei (vast) , ,25 0, Zand 22 0, ,00E ,4 0, Klei (matig vast) , ,2 0, Zand 22 0, ,00E , Zand 30 3, ,00E , Zand 50 0, ,00E ,2 0, Verklaring van de parameters: symbolen verklaring D = Dikte [m] H = Stijghoogteverandering [m] Cp = Primaire zettingsconstante [-] Cs = Seculaire zettingsconstante [-] eenheid Conein = Totale zettingsconstante [-] r = Bulkdichtheid [kg/m 3 ] sk = Korrelspanning [N/m 2 ] Dsk = Verandering korrelspanning [N/m 2 ] Z = Zetting [mm] GLG = Gemiddelde laagste grondwaterstand [m-mv] Totale zetting [mm] 1,9 IF Technology bv Zettingsberekening