MEC-V. Haalbaarheidsonderzoek warmteopslag glastuinbouw Vierpolders, MEC-V fase 2a

Transcriptie

1 MEC-V Haalbaarheidsonderzoek warmteopslag glastuinbouw Vierpolders, MEC-V fase 2a Rottedijk 10a 2751 DJ Moerkapelle Tel : (0795) mec-v@agrimaco.nl Datum: 27 mei 2009 Printdatum: 28 mei 2009 Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze ook, zonder voorafgaande toestemming van MEC-V. No part of this publication may be reproduced in any form by print, photo print, microfilm or any other means without written permission of MEC-V.

2 Colofon Titel (& ondertitel) : Haalbaarheidsonderzoek warmteopslag glastuinbouw Vierpolders, MEC-V fase 2a Referentie, versie : mecv bcz rapport 2a Datum : 28 mei 2009 Opdrachtgever : Provincie Zuid-Holland Project : Multi Energy Concept - Vierpolders Auteur : B. de Zwart, IF WEP Penvoerder : T. Biemond, Agrimaco MEC-V, sustainable and future-proof

3 Samenvatting Voor de verduurzaming van het glastuinbouwgebied Vierpolders wordt gedacht aan een Multi Energy Concept (MEC-V). Dit energieconcept voor het totale glastuinbouwconcentratiegebied Vierpolders moet het mogelijk maken dat nieuwe en toekomstige duurzame energievoorzieningen, zoals geothermie, hoge temperatuur warmteopslag, bio-wkk etc, optimaal en flexibel ingezet kunnen worden met maximale bedrijfstijden. Met behulp van het MEC-V concept kunnen de aangesloten glastuinbouwbedrijven gezamenlijk profiteren van een rendabele en duurzame energievoorziening die klaar is voor de toekomst. In voorliggend onderzoek is de technische en juridische haalbaarheid van de toepassing van warmteopslag in de bodem onderzocht. Daarnaast zijn de kosten inzichtelijk gemaakt. Geothermie Een belangrijk onderdeel van het MEC-V concept is de toepassing van geothermie. Met behulp van de geothermische installatie wordt warmte geleverd aan de glastuinbouwbedrijven die zijn aangesloten op het MEC-V warmtenet. Daarnaast wordt het warmteoverschot geladen in de warmteopslag. De toepassing van geothermie is reeds in een voorgaand onderzoek onderzocht (referentie: 1/57324/MaK, d.d. 15 oktober 2008). Uit dit onderzoek volgt dat vooralsnog technisch mogelijkheden worden verwacht voor de toepassing van geothermie in de Onder-Germaanse Trias Groep ten westen van de breuk. Aanvullend onderzoek is echter noodzakelijk. De maximale diepte van het geothermisch doublet bedraagt circa m-nap. Op deze diepte kan water worden onttrokken met een temperatuur van 70 tot 75 C. Met het geothermisch doublet kan circa 5 MW t geleverd worden. Aanvullend onderzoek is ook benodigd naar de mogelijkheden voor de toepassing van diepere geothermie in de Onder-Germaanse Trias Groep, ten noordoosten van de breuk op een diepte van meer dan m-nap. Indien geothermie deze diepte kan worden toegepast kan water worden onttrokken met een temperatuur van circa 100 C. Dit heeft een positief effect op het energieconcept MEC-V en de financiële haalbaarheid en is als variant meegenomen in het onderzoek. Warmteopslag Het doel van voorliggend onderzoek is het inzichtelijk maken van de haalbaarheid van warmteopslag op de projectlocatie. Door het toepassen van een lange termijn warmtebuffer in de bodem, kan de overtollige warmte in de zomer worden opgeslagen. De opgeslagen MEC-V, sustainable and future-proof

4 warmte kan vervolgens in de winter benut voor verwarming. Dit levert een aantal voordelen op: - opvangen van de onbalans tussen het aanbod en de vraag; - back-up capaciteit; - besparing door verdringen van piekvermogen en piekenergie welke anders geleverd wordt door een conventionele, niet duurzame installatie. Voor de toepassing van warmteopslag is onderscheid gemaakt tussen diepe (>500m-mv) en ondiepe (<500 m-mv) warmteopslag. Ondiepe warmteopslag Op basis van de beschikbare informatie wordt ingeschat dat de beoogde warmteopslag met een maximaal debiet van 450 m³/h, circa 18 MW t, en in combinatie met geothermie, technisch op de locatie kan worden toegepast in de Formatie Maassluis met drie doubletten. De benodigde diepte van de bronnen bedraagt circa 215 m-mv. De onderlinge afstand tussen de warme bronnen bedraagt circa 30m. De afstand tot de koudere infiltratie bronnen bedraagt circa 140 tot 160m. Het opslagrendement van de opgeslagen warmte is bepaald op circa 48%. Indien diepe geothermie kan worden toegepast zal het opslagrendement van de warmteopslag in de Formatie Maassluis toenemen tot circa 59% en zijn twee doubletten benodigd voor de warmteopslag. De totale investering voor de warmteopslag in combinatie met geothermie bedragen k (exclusief BTW). De kostprijs voor het leveren van warmte met de warmteopslag is bepaald op circa 0,11 /m³ a.e. (disconteringsvoet 6% en afschrijving 20 jaar). Wanneer de ondiepe warmteopslag kan worden gecombineerd met diepere geothermie zal de kostprijs van de hoge temperatuur warmteopslag reduceren met circa 50%. De toepassing van warmteopslag in de Formatie van Maassluis is vergunningplichtig in het kader van de Grondwaterwet. Het concept met warmteopslag conflicteert met de voorschriften in de Grondwaterwet. Geadviseerd wordt om in overleg met de provincie Zuid-Holland de mogelijkheden voor warmteopslag in de Formatie Maassluis te onderzoeken. Verdere aandachtspunten voor de toepassing van ondiepe warmteopslag is het aantal gegevens van de bodem op de locatie. Van de permeabiliteit (doorlatendheid) en de waterkwaliteit in de Formatie van Maassluis zijn in de omgeving van Vierpolders weinig gegevens beschikbaar. Deze aspecten zijn belangrijk om het technisch en energetische functioneren van de warmteopslag nader te specificeren. Geadviseerd wordt een proefboring uit te voeren om deze parameters te onderzoeken. MEC-V, sustainable and future-proof

5 Diepe warmteopslag Op basis van de beschikbare gegevens wordt ingeschat dat warmteopslag met een maximaal debiet van 400 m³/h, circa 16 MW t, technisch op de locatie Vierpolders kan worden toegepast in de Formatie Het Zand van Brussel met vier doubletten. De benodigde diepte van de bronnen bedraagt circa 760 m-mv. De onderlinge afstand tussen de warmte bronnen bedraagt circa 30m en de afstand tot de koudere bronnen circa 140 tot 160 m. Het opslagrendement in de Formatie Zand van Brussel (bij het beoogde systeemconcept) bedraagt circa 75%. In combinatie met diepere geothermie zal het opslagrendement toenemen tot circa 80% en zijn drie doubletten benodigd voor de beoogde warmteopslag. De totale investering voor de diepe warmteopslag in het Zand van Brussel in combinatie met geothermie bedragen k (exclusief BTW). De kostprijs van warmtelevering met de diepe warmteopslag is bepaald op circa 0,18 /m³ a.e. (disconteringsvoet 6% en looptijd 20 jaar) en is hiermee duurder dan de toepassing van warmteopslag in de Formatie Maassluis. Als de diepe warmteopslag kan worden gecombineerd met diepere geothermie zal de kostprijs voor warmteopslag met circa 30% afnemen. De toepassing van warmteopslag in de Formatie Zand van Brussel is vergunningplichtig in het kader van de Mijnbouwwet en dient te worden aangevraagd bij het Ministerie van Economische Zaken. Van de formatie Het Zand van Brussel zijn eveneens weinig exacte gegevens over de permeabiliteit en waterkwaliteit bekend. Deze parameters zijn belangrijk om het technisch en energetische functioneren van de warmteopslag nader te specificeren. Geadviseerd wordt om een proefboring uit te voeren om deze parameters te onderzoeken. Resumé Warmteopslag kan op de locatie worden toegepast in de Formatie Maassluis en Zand van Brussel voor de opslag van warmte in de bodem. Vanuit financieel oogpunt is de toepassing van warmteopslag in de Formatie Maassluis het meest geschikt. Geadviseerd wordt om in overleg met de Provincie de juridische mogelijkheden te onderzoeken om een pilot-project op te starten voor warmteopslag in de Formatie Maassluis. Daarnaast moet een vooronderzoek worden uitgevoerd naar de waterkwaliteit en de bodemopbouw om de technische mogelijkheden in de Formatie nader te onderzoeken. Tevens is een onderzoek wenselijk naar de effecten van de hoge temperatuur warmteopslag op de biologie in de bodem. Naast het vervolgonderzoek naar de toepassing van warmteopslag wordt ook geadviseerd de mogelijkheden te onderzoeken naar de toepassing van diepere geothermie op de projectlocatie. Indien diepere geothermie kan worden gecombineerd met ondiepe warmteopslag heeft dit een positief effect op de financiële haalbaarheid van MEC-V. MEC-V, sustainable and future-proof

6 Op basis van de verkregen resultaten uit de vervolgonderzoeken dient het concept warmteopslag worden herzien/bijgesteld en kan een keuze worden gemaakt voor de toepassing van warmteopslag op de projectlocatie. MEC-V, sustainable and future-proof

7 Inhoudsopgave 1... Inleiding Algemeen MEC-V Projectinformatie Projectlocatie Glastuinbouwgebied Vierpolders Energetische uitgangspunten Duurzame bodemgerelateerde oplossingen Hoge temperatuur warmteopslag Geothermie Koude-/warmteopslag Hoge temperatuur warmteopslag Vierpolders De ondergrond voor hoge temperatuur warmte opslag Rendement warmteopslag Waterkwaliteit Overwegingen MEC-V, sustainable and future-proof

8 5... Juridisch kader Algemeen Toepassing diepe warmteopslag Toepassing ondiepe warmteopslag Conceptuele analyse Inpassing hoge temperatuur warmteopslag in MEC-V Warmtenetwerk MEC-V Opslaan warmte in warmteopslag Warmtelevering warmteopslag Scenario warmteopslag in combinatie met diepere geothermie Kostenramingen Investeringen warmteopslag Exploitatiekosten warmteopslag Kostprijs exploitatie warmteopslag Investeringen MEC-V Exploitatiekosten MEC-V Conclusies en vervolgtraject Conclusies Vervolgtraject MEC-V, sustainable and future-proof

9 9... Bijlagen Bijlage A: Leidingtracé en berekeningen Bijlage B: Schematische weergave warmte laden WKK-tuinen71 Bijlage C: Schematische weergave warmte laden aardwarmte-tuinen 73 Bijlage D: Schematische weergave warmtelevering met warmteopslag 75 Bijlage E: Kostenraming geothermie MEC-V, sustainable and future-proof

10 1 Inleiding 1.1 Algemeen De glastuinbouwsector is een energie intensieve sector. Het aardgasverbruik in deze sector bedraagt circa 9 à 10% van het totale aardgasverbruik in Nederland. Zowel vanuit de overheid als vanuit de glastuinbouwbedrijven is grote interesse in verduurzaming van deze sector. De verduurzaming draagt bij aan het behalen van de nationale duurzaamheiddoelstellingen voor 2020, zoals klimaatneutrale (nieuwbouw)kassen, 30% minder CO 2 emissies, duurzame warmte en energie en minder afhankelijk zijn van de fossiele brandstoffen. Nabij Vierpolders in Zuid-Holland is een midden groot glastuinbouwgebied Vierpolders gelegen. Gezien de grillige veranderlijkheid van de energieprijzen, de toekomstbestendigheid van de gevestigde en toekomstige bedrijven, is er voldoende draagkracht vanuit het glastuinbouwgebied om de mogelijkheden voor verduurzaming te onderzoeken. Het totale kasoppervlak wat in aanmerking komt voor verduurzaming, bestaande en toekomstige, wordt ingeschat op circa 80 ha. Een generiek probleem bij verduurzaming van één glastuinbouwbedrijf, is dat het ten opzichte van de gangbare energievoorziening (gebaseerd op gas) in welhaast alle gevallen de volgende randvoorwaarden heeft: - een hogere initiële investering met dito hoge vaste kosten die terugverdiend moeten worden door (veel) lagere variabele kosten (goedkope duurzame = niet fossiele brandstof); - een groter individueel marktrisico omdat de grondstofprijzen van niet fossiele brandstoffen, zoals bijvoorbeeld biomassa, snel kunnen variëren (en in de veelal volledig vrije markt sterk kunnen stijgen bij gewijzigde vraag/aanbod verhouding) waardoor de concurrentiepositie van de innoverende tuinder t.o.v. zijn conservatievere collegae sterk kan verslechteren. In het glastuinbouwgebied Vierpolders is sprake van verschillende teelten. Daarnaast kan vanuit het energetisch oogpunt onderscheid worden gemaakt in verschillende type tuinen, te noemen; - ketel-tuinen, waarbij de warmte wordt geleverd door gasgestookte ketels; - WKK-tuinen, waarbij de warmte hoofdzakelijk wordt geleverd door warmte-kracht- installaties; - aardwarmte-tuinen (toekomstig), voor dit type tuin wordt in warmtebehoefte voorzien middels aardwarmte. Dit is mogelijk doordat ten noorden van Vierpolders, ter hoogte van het Brielsemeer, MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 10 / 78

11 gasvormige CO 2 van de OCAP ontsloten kan worden. Voor de verduurzaming van het glastuinbouwgebied Vierpolders wordt daarom gedacht aan een Multi Energy Concept (MEC). Dit energieconcept voor het totale glastuinbouwconcentratiegebied Vierpolders moet het mogelijk maken dat nieuwe en toekomstige duurzame energievoorzieningen, zoals geothermie, hoge temperatuur warmteopslag, bio-wkk etc, optimaal en flexibel ingezet kunnen worden met maximale bedrijfstijden. Met behulp van het MEC-V concept kunnen de aangesloten bedrijven gezamenlijk profiteren van een rendabele en duurzame energievoorziening die klaar is voor de toekomst. 1.2 MEC-V MEC-V (Multi Energy Concept Vierpolders) is een initiatief van Agrimaco, Visser & Smit Hanab (V&SH) en IF WEP. De focus en de rolverdeling tussen de partijen is als volgt: Agrimaco penvoerder, integrator V&SH warmte- en CO 2 web en energetische inpassing IF WEP aardwarmte en HT opslag De provincie Zuid-Holland en Senter Novem hebben budgetten en subsidies ter beschikking gesteld om de mogelijkheden voor verduurzaming van het glastuinbouwgebied Vierpolders middels het MEC-V concept te onderzoeken. Binnen het onderzoek wordt gekeken naar optimalisatie van de bestaande bedrijven, inpassing van bijvoorbeeld geothermie en warmteopslag en mogelijk andere duurzame oplossingen. Het onderzoek is gesplitst in twee deelonderzoeken: fase 2a: haalbaarheidsonderzoek naar HT warmteopslag in Vierpolders; fase 2b: haalbaarheidsonderzoek naar de milieuen kosteneffectiviteit van warmteweb met geothermie en of hoge temperatuuropslag (HT) in Vierpolders. Deze onderzoeken maken deel uit van MEC-V fase 2, haalbaarheidsonderzoek. Fase 1 betreft de conceptuele en organisatie fase, fase 3 en verder betreffen businessplanning, realisatie en in bedrijfsname. Het voorliggende onderzoek geeft de resultaten weer van het deelonderzoek 2a en beschrijft de technische, juridische en financiële mogelijkheden voor de toepassing van warmteopslag in de bodem in Vierpolders. Dit onderzoek is uitgevoerd in een samenwerkingsverband tussen Agrimaco, Visser & Smit Hanab en IF WEP. MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 11 / 78

12 2 Projectinformatie In dit hoofdstuk is informatie over de projectlocatie en het glastuinbouwconcentratiegebied Vierpolders omschreven en zijn de energetische en financiële kentallen weergegeven welke zijn gehanteerd voor de uitwerking van dit onderzoek. 2.1 Projectlocatie De locatie van het glastuinbouwgebied Vierpolders is gelegen nabij Vierpolders. In figuur 2.1 is de projectlocatie weergegeven. Figuur 2.1 Projectlocatie glastuinbouwgebied Vierpolders 2.2 Glastuinbouwgebied Vierpolders Het glastuinbouwgebied Vierpolders bestaat uit bestaande glastuinbouwbedrijven. Een aantal bedrijven hebben het voornemen om in de toekomst uit te breiden. Daarnaast wordt in Vierpolders een nieuw glastuinbouwconcentratiegebied ontwikkeld; glaspark 4P. In het glastuinbouwconcentratiegebied Vierpolders kan op basis van het energieconcept onderscheid worden gemaakt tussen drie type tuinen. Onderstaand worden de verschillende tuinen kort omschreven. MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 12 / 78

13 Ketel-tuinen Een glastuinbouwbedrijf wordt binnen dit onderzoek aangeduid als een ketel-tuin wanneer gas gestookte ketels de belangrijkste warmtevoorziening is voor het verwarmen van de kassen. WKK-tuinen Een glastuinbouwbedrijf waar de belangrijkste warmtebron de warmte-kracht-kopppeling (WKK) is, wordt omschreven als een WKK-tuin. De WKK levert het grootste aandeel van de benodigde warmte. Daarnaast worden piekketels ingezet voor het verwarmen van de kassen wanneer de warmtelevering met de WKK onvoldoende of onrendabel is. Aardwarmte-tuinen Voor de warmtelevering aan glastuinbouwbedrijven in Vierpolders worden de mogelijkheden onderzocht voor de warmtelevering middels aardwarmte (zie nadere omschrijving paragraaf 4.1). Voor dit type tuinen wordt het overgrote gedeelte van de warmte geleverd met behulp van de aardwarmte. Voor dit onderzoek is een inventarisatie uitgevoerd naar de aanwezige glastuinbouwbedrijven in het gebied Vierpolders. In onderstaande tabel zijn de verschillende tuinen weergegeven. Hierbij is tevens het verwachtingspatroon aangegeven van welk aandeel van de aanwezige tuinders geïnteresseerd is in koppeling met het MEC-V concept. In tabel 2.1 zijn de bestaande en toekomstige WKKtuinen weergegeven. Voor het Glaspark 4P zijn twee mogelijke nieuwe WKK-tuinen weergegeven. De WKKtuinen voor Glaspark 4P zijn niet meegenomen in de berekeningen. Tabel 2.1 WKK-tuinen potentiele WKK-tuinen ha Leo vd Valk 4,10 Wim Dingemans 4,25 Dumati 6,00 Noordermeer 3,00 Robin Grootscholten 6,00 Tabos 4,10 Gebr. Keijzer 5,00 Van de Harg 3,00 Jan van Marrewijk 8,06 Glaspark 4P, perceel 3 (4) Glaspark 4P, perceel 4 (5) subtotaal bestaand 43,51 prognose deelname 75% deelname MEC-V 32,63 Onderstaande tabel toont de potentie van de aardwarmte-tuinen. MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 13 / 78

14 Tabel 2.2 Aardwarmte-tuinen potentiele aardwarmte-tuinen ha Robin Grootscholten uitbr. 5,00 Paul Grootscholten 5,00 Paul Grootscholten uitbr 5,20 Glaspark 4P, perceel 1 6,00 Glaspark 4P, perceel 2 9,00 subtotaal 30,20 prognose deelname 100% deelname MEC-V 26,00 In tabel 2.3 is een aanname weergegeven van de potentie van de ketel-tuinen. Tabel 2.3 Ketel-tuinen potentiele ketel-tuinen ha ketel-tuin a 2,50 ketel-tuin b 2,50 ketel-tuin c 2,50 ketel-tuin d 2,50 ketel-tuin e 2,50 subtotaal 12,50 prognose deelname 100% deelname MEC-V 12,50 Het bestaande glastuinbouwconcentratiegebied Vierpolders zal in de toekomst worden uitgebreid naar in totaal circa 82 ha. glastuinbouw. Op basis van bovenstaande verwachting zal circa 87% van de bedrijven worden aangesloten op het MEC-V concept. Op basis van deze glastuinbouwbedrijven is het systeemconcept MEC-V verder uitgewerkt. Het concept MEC-V, de energetische uitgangspunten van de glastuinbouwbedrijven en de temperatuurtrajecten zijn nader in detail uitgewerkt is het MEC-V onderzoek fase 2b. 2.3 Energetische uitgangspunten In deze paragraaf zijn de gehanteerde kentallen en uitgangspunten weergegeven die zijn gehanteerd binnen dit onderzoek Energetische en milieutechnische kentallen en uitgangspunten De tabellen 2.4 en 2.5 bevatten de energetische uitgangspunten en kentallen. In de tabellen wordt onderscheid gemaakt tussen warmteopslag diep en ondiep. Diepe warmteopslag wordt toegepast op dieptes > 500 m-mv en ondiepe warmteopslag op dieptes < 500 m-mv. In hoofdstuk 3 en 4 wordt dit nader uitgewerkt. De COP (Coëfficiënt Of Performance) geeft inzicht in de energetische prestatie van de systemen. Tegenover de hoeveelheid warmte die een systeem levert staat namelijk ook een hoeveelheid elektrische energie dat MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 14 / 78

15 nodig is om de warmte aan de bodem te onttrekken en te infiltreren. De COP wordt berekend door het verwarmingsvermogen (MWt) te delen door het elektrische vermogen (MWe). Een COP van 20 betekent bijvoorbeeld dat 1 deel elektrische energie 20 delen thermische energie oplevert. De COP dient dus zo hoog mogelijk te zijn. De rendementen (COP s) ten behoeve van de bodemgerelateerde oplossingen zijn gebaseerd op basis van ervaringen en metingen bij andere projecten. Tabel 2.5 Kentallen exploitatiekosten verbruikskosten elektriciteit 0,075 /kwhe onderhoud diepe warmteopslag 2% onderhoud ondiepe warmteopslag 3,2% onderhoud geothermische installatie 1,34% onderhoud regeling 2% onderhoud en beheer leidingnetten 1,0% gemiddeld onderhoud MEC-V 1% Tabel 2.4 Energetische kentallen rendement elektriciteitscentrale 42 % op Ho onderste verbrandingswaarde 8,8 kwh/m³ aardgas (Ho) gemiddelde COP hoge temperatuur 27 - warmteopslag (diep) gemiddelde COP hoge temperatuur 41 - warmteopslag (ondiep) gemiddelde COP geothermie 20 - gemiddelde COP distributie Financiële kentallen Onderstaande tabel toont de gehanteerde kentallen voor het ramen van de exploitatiekosten. De kosten voor onderhoud- en beheer zijn gebaseerd op basis van ervaring met andere projecten CO 2 stromen Een groot aantal tuinders heeft CO 2 nodig om de groei van hun gewassen te stimuleren en te versnellen. Deze CO 2 wordt in de conventionele situatie vooral uit de rookgassen van de ketel- of WKK installatie gewonnen. Bij warmtelevering met de duurzame oplossingen zal de uitstoot van CO 2 afnemen. De benodigde CO 2 voor de teelt zal in dat geval op alternatieve wijzen aangeleverd moeten worden. Onderdeel van het MEC-V-concept is daarom de toepassing van een CO 2 -net welke gekoppeld wordt aan de OCAP leiding. Glastuinbouwbedrijven kunnen derhalve de benodigde CO 2 afnemen uit het CO 2 -net. In hoofdstuk 7 is een inschatting gemaakt van de kosten voor de realisatie en onderhoud van het CO 2- net. MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 15 / 78

16 3 Duurzame bodemgerelateerde oplossingen Het doel van voorliggend haalbaarheidsonderzoek is het onderzoeken middels desk research van de mogelijkheden ten aanzien van hoge temperatuur warmteopslag (technisch, geofysisch en financieel). Voor de warmtelevering aan de glastuinbouwbedrijven binnen Vierpolders zijn er daarnaast nog andere bodemgerelateerde oplossingen welke geschikt zijn voor warmtelevering. In deze paragraaf wordt het principe van de hoge temperatuur warmteopslag omschreven. Hierbij zal in worden gegaan op het principe, de toepassingsmogelijkheden binnen MEC-V en ervaringen. Daarnaast wordt in het kort ingegaan op de toepassing van geothermie binnen het MEC-V concept en de mogelijkheden ten aanzien van koude- /warmteopslag (KWO). 3.1 Hoge temperatuur warmteopslag Prinicpe hoge temperatuur warmteopslag In het glastuinbouwgebied Vierpolders zijn verschillende typen glastuinbouw gelegen. De warmtelevering aan de tuinen wordt voorzien door WKK s, ketels en in de toekomst aardwarmte/geothermie. De energiebehoefte van de glastuinbouw (ook in Vierpolders) kenmerkt zich door een sterk in het jaar variërende warmtevraag. Het benodigde verwarmingsvermogen en warmte is afhankelijk van een aantal factoren, verschillende type teelten, buitentemperatuur, dag/nacht-, week/weekend ritme. Met name in de zomerperiode zal bijvoorbeeld in de tuinen, waarbij de warmte wordt geleverd met de WKK s, het aanbod van warmte groter zijn dan de warmtevraag. De beschikbare warmte niet kan volledig worden ingezet voor verwarmingsdoeleinden. Indien het warmteoverschot in de zomer niet direct nuttig kan worden ingezet kan de warmte afgevoerd dienen te worden aan de omgeving (warmtelozen). Door het toepassen van een lange termijn warmtebuffer kan de overtollige warmte in de zomer worden opgeslagen, waardoor de opgeslagen warmte in de winter benut kan worden voor verwarming. Dit levert een aantal voordelen op: MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 16 / 78

17 - opvangen van de onbalans tussen het aanbod en de vraag; - back-up capaciteit; - besparing door verdringen van piekvermogen en piekenergie welke anders geleverd wordt door een conventionele, niet duurzame installatie. Warmteopslag, voor korte termijn buffering, is een bekend concept. Met name in de glastuinbouw worden veelal korte termijn buffers toegepast om overtollige warmte uit bijvoorbeeld warmtekrachtkoppeling te bufferen om op een ander tijdstip die dag of dat weekend in te kunnen zetten. Deze warmtebuffers bestaan vaak uit grote geïsoleerde opslagtanks die op of onder maaiveld worden geplaatst. warmte overschot Figuur 3.1 warmte tekort Principe warmteopslag in de bodem Voor lange termijn warmteopslag is een hele grote buffer benodigd, voorzien van goede warmte-isolerende eigenschappen. De bodem kan daarbij uitstekend fungeren als buffer. Lange termijn lage temperatuur warmte- en koudeopslag (KWO) wordt in Nederland op grote schaal toegepast, zie paragraaf 3.3. Het principe van warmteopslag in de bodem kan beschreven worden aan de hand van de volgende bedrijfssituaties, zie figuur 3.1. Warmte laden (opslag) Indien in de zomer het aanbod van warmte groter is dan de warmtevraag, wordt grondwater uit een onttrekkingsbron gepompt. Het grondwater wordt vervolgens langs een warmtewisselaar geleid, waarmee de overtollige warmte uit het warmtenet wordt overgedragen aan het grondwater. Het opgewarmde grondwater wordt vervolgens via een andere bron, die zich op enige afstand van de onttrekkingsbron bevindt, weer aan de bodem teruggevoerd. In dat geval kan de overtollige warmte opgeslagen worden in een lange termijn warmtebuffer, waarbij de bodem als buffer gebruikt kan worden. Warmte ontladen (levering) In de winter kan de opgeslagen warmte worden ingezet in het geval de vraag naar warmte in de glastuinbouw groter is dan de basislevering. De directe warmtelevering van de glastuinbouw en de levering vanuit de warmteopslag vormen samen de basislevering van warmte aan de afnemers. Het MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 17 / 78

18 piekvermogen kan indien nodig worden ingevuld door middel van gas- of oliegestookte hulpwarmtecentrales. waarbij aan maaiveld slechts een putdeksel zichtbaar is, zie figuur 3.2. Voor hoge temperatuur warmteopslag in de bodem zijn twee varianten mogelijk: 1. "ondiepe" warmteopslag < 500 m-mv; 2. warmteopslag in diepe formaties > 500 m-mv. In de volgende paragraven worden deze varianten nader omschreven Ondiepe warmteopslag Bij warmteopslag in aquifers wordt gebruik gemaakt van de thermische opslagcapaciteit van een watervoerend pakket (aquifer). Een warmteopslagsysteem bestaat ondergronds uit twee of meerdere bronnen tot een diepte van circa 100 tot 500m-mv. Een bronnenpaar (doublet) beschikt, afhankelijk van de bodemopbouw, over een opslagvermogen van circa 3 à 6 MWh t. Het vermogen is eenvoudig uit te breiden door meer bronnen te clusteren. Fysiek neemt een bron aan maaiveld slechts een zeer beperkte ruimte in beslag. Putbehuizing met afmetingen van circa 2 x 2 meter die ongeveer 0,5 meter boven maaiveld uitsteken zijn de enige zichtbare onderdelen van een warmteopslagsysteem. Indien gewenst kunnen de putbehuizingen geheel ondergronds worden afgewerkt, Figuur 3.2 Foto putbehuizing Diepe warmteopslag Een alternatief voor warmteopslag in "ondiepe" aquifers is het opslaan van warmte in dieper gelegen geologische formaties. Hierbij wordt gebruik gemaakt van watervoerende lagen tussen vanaf 500 meter diep tot circa meter diep. Het grote voordeel hiervan is dat de natuurlijke omgevingstemperatuur op deze opslagdieptes hoog is en daarmee de warmteverliezen in de bodem tot een minimum gereduceerd worden. De gemiddelde bodemtemperatuur, op enkele meters diepte, bedraagt in Nederland circa 11 à 12 C. In MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 18 / 78

19 Nederland neemt de natuurlijke bodemtemperatuur per 100 meter diepte met circa 3 C toe. Dit is gebaseerd op de geothermische flux; de warmtegeleiding die vanuit de warme kern van de aarde naar het aardoppervlak plaatsvindt. Zodoende bedraagt de bodemtemperatuur op een diepte van meter circa 40 C. De werkelijke bodemtemperatuur is afhankelijk van de ligging en eigenschappen van de geologische formaties en kan daarom plaatselijk afwijken van de geothermische flux. Het principe van warmteopslag in deze diepe formaties is gelijk aan het principe voor ondiepe warmteopslag in aquifers. Een doublet heeft, afhankelijk van de eigenschappen van de geologische formatie een opslagvermogen van circa 4 tot 7 MWh t. De voordelen ten opzichte van ondiepe warmteopslag zijn: - De temperatuurverliezen in het opslagpakket zijn, vanwege de hoge omgevingstemperatuur beperkt; - Naast warmteopslag bestaat de mogelijkheid om (natuurlijke) geothermische warmte te onttrekken aan de bodem en deze warmte direct in te zetten voor verwarmingsdoeleinden. Hiervoor dient de warmteopslag voldoende diep te liggen, waarbij de natuurlijke temperatuur hoog genoeg is voor directe warmtelevering. Hiermee kan de diepe warmteopslag als backup of als tijdelijke warmtebron worden toegepast. Daardoor kan een eventuele vertraging of een hiaat in de fasering van de aanleg van het warmtenet overbrugd worden. De nadelen ten opzichte van de ondiepe warmteopslag zijn: - Voor diepe boringen, dieper dan circa 800 m-mv, zijn zwaardere booropstellingen benodigd en wordt gebruik gemaakt van boortechnieken afkomstig uit de olie- en gaswinning. Deze boortechnieken, werkwijze en de benodigde veiligheidsvoorzieningen zijn in de olie- en gaswereld sterk gestandaardiseerd en liggen qua prijsniveau sterk boven het niveau van de boortechnieken die in de drinkwaterwereld gebruikelijk zijn. - Van de diepe ondergrond is minder gedetailleerde informatie beschikbaar dan van de ondiepere ondergrond. Daardoor zijn de geologische risico's groter dan bij ondiepe opslag. De risico's kunnen worden beperkt door het uitvoeren van gedegen onderzoek per locatie, eventueel ondersteund door de informatie afkomstig uit proefboringen Ervaring warmteopslag in de bodem In Nederland zijn tot op heden twee opslagprojecten gerealiseerd voor hoge temperatuur warmteopslag, te weten de Universiteit in Utrecht en De Bruggen in Zwammerdam, een zorginstelling. Beide systemen zijn inmiddels uit bedrijf genomen. In deze paragraaf worden de ervaringen van verschillende warmteopslag projecten besproken. MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 19 / 78

20 Universiteit Utrecht De warmteopslag bij de Universiteit Utrecht is lange tijd uniek geweest in de wereld als het enige project waarbij grondwater wordt opgewarmd bij een temperatuur van 90 C en vervolgens in een watervoerende laag wordt opgeslagen. De warmteopslag is 1991 in bedrijf genomen. In 1999 is de warme bron defect geraakt en is de opslag uit bedrijf genomen. Het functioneren van de warmteopslag is geëvalueerd (referentie: IF Technology/NOVEM 1/9703/GW, d.d 29 mei 2001) onderstaand kort de belangrijkste bevindingen/aandachtspunten. De opslag van de Universiteit diende om restwarmte van de warmtekracht centrales van de universiteit in de zomer op te slaan voor gebruik voor verwarming in de winter. De warmteopslag bestaat uit een koude en een warme bron, beide in de derde aquifer op een diepte van 220 tot 260 meter. Voor de opslag van hoge temperatuur warmte op deze diepte is vergunning verleend in het kader van de Grondwaterwet. De opslag is gedimensioneerd op een opslagvermogen van 6 MW t en een opslaghoeveelheid van MWh t /jaar ( GJ). In onderstaande figuur is de warmteopslag van de Universiteit Utrecht schematisch weergegeven. Figuur 3.3 Warmteopslag Universiteit Utrecht Het thermisch rendement van de opslag is bepaald op gemiddeld 27% over de negen jaar dat het systeem in bedrijf is geweest. Het lage opslagrendement werd veroorzaakt door storingen aan de WKK s (weinig warmte opgeslagen) en een te hoge retourtemperatuur uit het gebouw, waardoor de warmteopslag weinig warmte aan de CV kon afstaan. Hierdoor bevatte de opslag aan het eind van de winter nog veel warmte die volgens prognose nog bruikbaar zou zijn in de installatie. Opvallend gegeven is dat het thermisch rendement van de opslag gedurende twee jaar waarin minder warmte is opgeslagen wel hoog was, namelijk 68% en 80%. Dit benadrukt dat het gemiddeld lage opslagrendement van 27% gevolg is geweest van de (kwaliteit van de) warmtevraag uit het gebouw en niet MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 20 / 78

21 van verliezen in de bodem. Het thermisch gedrag van de warmteopslag heeft voldaan aan de verwachtingen. Hieruit kan tevens worden geconcludeerd dat de keuze van de opslagtemperatuur nauw samenhangt met het temperatuurtraject van de afnemer. Het verdient daarom de aanbeveling de voor- en nadelen van het temperatuurniveau tegen elkaar af te wegen om zodoende aan te kunnen geven waar economisch een energetisch gezien het optimum ligt. De waterbehandeling van de warmteopslag vergde veel aandacht omdat de intensiteit van de behandeling voortdurend moest worden bijgesteld op basis van handmatige metingen. Een hoge intensiteit was niet wenselijk in verband met het risico van kleizwelling, een te lage intensiteit niet in verband met het risico van kalkneerslag. Beide processen kunnen leiden tot verstopping van de bronnen. In veel gevallen zal waterbehandeling bij warmteopslag pas nodig zijn bij opslagtemperaturen boven de 40 à 60 C. De warme bron is in de loop der jaren ernstig verstopt geraakt. De oorzaak van de verstopping is niet bekend. De kans is echter groot dat de kritische waterbehandeling de oorzaak is van de verstopping, maar bewijzen daarvoor ontbreken. Daarnaast is de warme bron in de zomer van 1999 gaan lekken. Belangrijkste oorzaak hiervan was het niet functioneren van de drukbeveiliging op de bronkop en het gebrek aan kennis bij de beheerder. Op technisch en energetisch gebied heeft de installatie verder goed gefunctioneerd. Zo is geen noemenswaardige corrosie waargenomen, de bronnen (stijgbuizen, filters, isolatie, bronkoppen etc.) en de voorgeïsoleerde leidingen hebben goed gefunctioneerd. Vanuit financieel oogpunt zijn de investeringen van de opslag circa 25% hoger uitgevallen dan begroot. Dit met name door de aanvullende meetvoorzieningen in het kader van de vergunningverlening en een onderschatting van de complexiteit van het project. Positief is dat de opslag financieel gezien ondanks de korte levensduur een gunstig resultaat heeft getoond. De exploitatie was met name gunstig doordat de inzet van de WKK s geoptimaliseerd kon worden; in de zomer was het mogelijk meer elektriciteit te produceren met de WKK s voor een gunstig tarief. Daarnaast hebben de subsidies van EG en NOVEM een positieve bijdrage geleverd. Uit de evaluatie van de warmteopslag van de Universiteit Utrecht kan worden opgemaakt dat los van de aandachtspunten ten aanzien van de waterkwaliteit, de koppeling met de gebouwinstallaties en onderhoud en beheer, de warmteopslag goed heeft gefunctioneerd. Als de aandachtspunten goed worden aangepakt kan deze techniek een rendabele toevoeging zijn binnen een energieconcept. MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 21 / 78

22 De Bruggen Zwammerdam De zorginstelling De Bruggen in Zwammerdam heeft een warmtekracht installatie (WKK) staan voor productie van elektriciteit, de vrijgekomen warmte wordt gebruikt voor verwarming. De installatie is tevens voorzien van een hoge temperatuur warmteopslag op een diepte van circa 180 m-mv. Voor de toepassing van warmteopslag op deze diepte is destijds vergunning verleend in het kader van de Grondwaterwet. In de warmteopslag wordt warmte van 90 C opgeslagen als de WKK draait voor elektriciteitproductie, maar er onvoldoende warmtevraag is. De opgeslagen warmte kan later worden benut voor warmtelevering aan de zorginstelling. De warmteopslag is gedurende 5 jaar aandachtig beheerd. Uit telefonisch contact met de beheerder is gebleken dat op dit moment omwille van financiële redenen de warmteopslag uit bedrijf is genomen. Dit heeft als oorzaak dat de WKK de voornaamste warmtebron betreft. De WKK wordt op elektriciteit gestuurd en de overtollige warmte wordt opgeslagen voor later gebruik. De elektriciteit wordt vervolgens tegen een gunstig tarief teruggeleverd aan het net. Uit monitoringgegevens is gebleken dat de terugleververgoeding voor de elektriciteitsproductie en de winst uit de warmteopslag financieel niet uitkomen. Hiertoe is besloten om de WKK in draaiuren terug te brengen en de warmteopslag uit te zetten. Uit de monitoring van de installatie over 5 jaar, is gebleken dat deze technisch wel goed heeft gefunctioneerd. De kwaliteit van de bronnen is goed. Lessen zijn geleerd uit de mogelijke bronverstopping door kalkneerslag of kleizwelling bij de Universiteit Utrecht. Voor de warmteopslag Zwammerdam is daarom de benodigde waterbehandeling onderzocht en geïmplementeerd binnen de installatie. Tijdens de bedrijfsvoering hebben zich geen problemen voorgedaan in de vorm van bronverstopping. Energetisch heeft de installatie goed gefunctioneerd. Het opslagrendement van de warmteopslag is berekend op circa 65%. Hierbij moet worden vermeld dat de warmteopslag een relatief kleine opslag betrof en dus meer hinder ondervond door verliezen in de bodem. Naar verwachting zal het opslagrendement bij een grotere opslag hoger liggen. Uit de monitoring van de warmteopslag van Zwammerdam kan worden opgemaakt dat de installatie technisch en energetisch heeft gefunctioneerd zoals beoogd. Helaas is de installatie omwille van financiële redeneren uit bedrijf genomen. Reichstag Building Berlin In Berlijn is voor de verwarming en koeling van het Reichstag Building in Berlijn, zie onderstaand figuur, gekozen om gebruik te maken van hoge temperatuur MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 22 / 78

23 warmteopslag in de bodem. De bovengrondse klimaatinstallatie bestaat hoofdzakelijk uit een WKK en een absorptiekoelmachine. Middels de WKK wordt elektriciteit opgewekt, de warmte die hierbij vrijkomt wordt ingezet voor het verwarmen van het gebouw dan wel opslag in de warmteopslag voor later gebruik. opslagrendement van de warmteopslag bedraagt circa 78%. Op dit moment van schrijven is het onbekend of evaluaties zijn uitgevoerd over het energetische functioneren van de opslag in Berlin. (bron: auqifer thermal energy storage for the Berlin Reichstag Building New Seat of the German Parliament, Frank Kabus and Peter Seibt, june 2000) University of Minsesota De technische haalbaarheid van een hoge temperatuur warmteopslag (hoger dan 100 C) in een diepe aquifers is onderzocht aan de hand van tests aan de universiteit van Minnesota's St. Paul. In het onderzoek is de terugwinning van warmte, de operationele ervaring, het thermisch functioneren, de chemische, de hydrologische en geologische aspecten van de warmteopslag onderzocht en beschreven. Ten aanzien van het opslagrendement is circa 62% van de opgeslagen energie weer onttrokken. Een gemeten opslagrendement wat in lijn ligt met de gemodelleerde opslag voor MEC-V, zie hoofdstuk 4. De warmteopslag is nu buiten bedrijf. Reden hiervoor is niet bekend. Figuur 3.4 Warmteopslag Reichstag Berlin De warmteopslag is gerealiseerd op een diepte van circa 300 m-mv. In de bronnen van de warmteopslag wordt warmte opslagen van circa 70 C. De warmte wordt weer ontrokken met 65 tot 25 C. Het beoogde Bron: University of Minnesota Aquifer Thermal Energy Storage (ATES) project report on the first long-term cycle, Walton M MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 23 / 78

24 3.1.5 Algemene aandachtspunten bij warmteopslag in de bodem Opslagrendement Een belangrijk aandachtspunt bij warmteopslag is het te behalen opslagrendement. Het opslagrendement is gedefinieerd als de verhouding tussen de in een seizoen onttrokken hoeveelheid warmte aan de bodem en de hoeveelheid warmte die het seizoen daarvoor is toegevoerd aan de bodem. Het thermisch rendement van de opslag wordt niet alleen bepaald door de warmteverliezen in de bodem, maar ook door de vastgestelde minimale bruikbare onttrekkingstemperatuur uit de warme bron. Dit wordt aangeduid als de afkaptemperatuur. Bij deze afkaptemperatuur kan het maximale verwarmingsvermogen onder ontwerpcondities geleverd worden. Hoe lager de afkaptemperatuur, hoe meer opgeslagen warmte uit de bodem gehaald kan worden, waardoor het thermisch rendement zal verbeteren. In figuur 3.5 is als voorbeeld de relatie tussen afkaptemperatuur en de hoeveelheid warmte die uit de bodem gehaald kan worden weergegeven bij een warmteopslag op 90 C. Temperatuur [ C] Figuur 3.5 Energiehoeveelheid warmtelevering tot 65 C Extra energiehoeveelheid warmtelevering tot 55 C Tijd [dagen] temp. bron K temp. bron W Temperatuurverloop in de bronnen Uit bovenstaand figuur kunnen de volgende punten worden afgeleid: - de onttrekkingstemperatuur daalt na verloop van tijd als gevolg van warmteverliezen in de bodem; - het thermische vermogen van de warmtelevering uit de opslag neemt daardoor af; - hoe lager de afkaptemperatuur, hoe meer energie onttrokken kan worden uit de opslag; - hoe lager de warmteverliezen in de bodem, hoe langer het duurt voordat de afkaptemperatuur wordt bereikt, dus hoe meer warmte onttrokken kan worden uit de opslag Warmteverliezen bij warmteopslag op hoge temperatuur worden met name bepaald door de MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 24 / 78

25 verliezen als gevolg van vrije convectie: dat wil zeggen door opdrijven van de opgeslagen warmte. Warm water is lichter dan koud water en heeft daardoor de neiging om op te stijgen in de aquifer. Belangrijke factoren die invloed hebben op vrije convectie zijn de geometrie van de opgeslagen warmte (diameter van de opslag in relatie tot de hoogte van de aquifer) en de doorlatendheid van de aquifer. In zijn algemeenheid nemen de verliezen door vrije convectie af als de opslaggrootte toeneemt en de aquifer een kleinere doorlatendheid heeft. De keuze voor een opslagaquifer is dus afhankelijk van de opslagtemperatuur. Bij een hoge opslagtemperatuur is een fijnzandige aquifer nodig om een redelijk thermisch rendement te verkrijgen. In Nederland bevinden zich de fijnzandige aquifers over het algemeen op dieptes van meer dan 150 m-mv. vruchtgroenten. Duidelijk herkenbaar zijn de verminderde warmtevraag in de zomer en tijdens de teeltwisseling. Onder het figuur zijn mogelijke energiebronnen aangegeven en de energetische verdeling hiervan. Met behulp van de WKK of aardwarmte wordt het gehele jaar warmte opgewekt. Het warmteoverschot wordt opgeslagen in de warmteopslag. De opgeslagen warmte wordt vervolgens als extra warmtebron ingezet als directe warmtelevering met de WKK of aardwarmte tekort schiet. In geval dat beide bronnen onvoldoende warmte kunnen leveren wordt bijvoorbeeld een ketel ingezet. In hoofdstuk 6 wordt nader ingegaan op de warmteopslag en warmtelevering met behulp van de warmteopslag. Balans tussen warmteopslag en -teruglevering Wanneer de warmte niet direct nuttig ingezet kan worden, bijvoorbeeld in de zomer, wordt de warmte opgeslagen in de bodem. Wanneer de warmtevraag hoger is dan de warmtelevering, wordt dit in eerste instantie aangevuld met warmte uit de opslag en in tweede instantie aangevuld met nieuw gegenereerde warmte. Om het principe van de warmtelevering met de warmteopslag toe te lichten, is in figuur 3.6 ter illustratie een mogelijke jaarbelasting duurcurve weergegeven voor een glastuinbouwbedrijf met Figuur 3.6 Principe warmteopslag en teruglevering opslag restwarmte MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 25 / 78

26 Collectief of individueel Voor het opslaan van de warmte in de bronnen van de hoge temperatuur warmteopslag kan overwogen worden of dit op een individuele wijze geschiedt of op collectieve wijze. Voor het opslaan van een warmteoverschot geniet een collectieve configuratie van de warmteopslag de voorkeur. Het energetisch opslagrendement van een collectieve warmteopslag ligt hoger dan bij toepassing van een individuele warmteopslag, zie hoofdstuk Principe geothermie 3.2 Geothermie De toepassing van geothermie vormt een belangrijk onderdeel van MEC-V. Met behulp van de geothermische installatie kan warmte worden geleverd aan de glastuinbouwbedrijven die zijn aangesloten op het MEC-V warmtenet. Het geothermiesysteem is nagenoeg het gehele jaar in bedrijf en genereert veel warmte. De warmte uit geothermie kan direct worden ingezet ten behoeve van verwarming van de aardwarmtetuinen en de bestaande keteltuinen of de warmte wordt gebufferd in de hoge temperatuur warmteopslag voor latere verwarmingsdoeleinden. In hoofdstuk 5 wordt hier nader op ingegaan. Figuur 3.7 Schematisatie geothermie Voor het leveren van warmte aan de glastuinbouw door middel van geothermie wordt met een productieput warm water uit een ondergronds reservoir onttrokken. De warmte wordt via een warmtewisselaar overgedragen aan het warmtenet van MEC-V. Het afgekoelde grondwater wordt met een injectieput in hetzelfde reservoir geretourneerd. Figuur 3.7 geeft het principe van diepe geothermie schematisch weer. MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 26 / 78

27 3.2.2 De ondergrond voor geothermie bij Vierpolders De mogelijkheden voor de toepassing van geothermie op de projectlocatie zijn in het kader van de opsporingsvergunningaanvraag van de gemeente Brielle onderzocht. Uit het haalbaarheidsonderzoek blijkt dat de toepassing van geothermie bij Vierpolders projectlocatie goed mogelijk is. In figuur 3.9 is de diepte van de top van de Onder- Germaanse Trias Groep weergegeven. De projectlocatie is in geel weergegeven en de breuklijn is rood Figuur 3.9 Bovenaanzicht projectlocatie en breuk Figuur 3.8 Dwarsprofiel over Vierpolders van ZW naar NO. Breuken zijn rood De lagen voor geothermie zijn aanwezig in de Rijnland Groep en de Onder-Germaanse Trias Groep (figuur 3.8). De breuk op een afstand van m in het profiel doorsnijdt de projectlocatie (zwarte onderbroken lijn in figuur 3.8). In de Rijnland Groep is het IJsselmonde Zandsteen Laagpakket mogelijk geschikt. De top van het IJsselmonde Zandsteen Laagpakket ligt onder Vierpolders op een diepte van circa m-nap. In de Onder-Germaanse Trias Groep zijn de zandsteenlagen uit de Hoofd-Bontzandsteen Subgroep interessant voor geothermie. Uit figuur 3.8 is op te maken dat de Onder- Germaanse Trias Groep onder de projectlocatie op verschillende dieptes voorkomt. Ten zuidwesten van de breuk ligt de top van de Onder-Germaanse Trias Groep op een diepte van circa m-nap. Ten noordoosten MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 27 / 78

28 van de breuk komt dezelfde groep op een diepte van meer dan m-nap voor. Van het diep gelegen gedeelte van de Onder-Germaanse Trias Groep zijn geen gegevens beschikbaar waarmee het doorlaatvermogen van de zandsteenlagen betrouwbaar kan worden bepaald. Vooralsnog wordt in de berekeningen van het rendement van hoge temperaruuropslag uitgegaan van geothermie uit de Onder-Germaanse Trias Groep ten zuidwesten van de breuk. Bij gecombineerd gebruik van de zandsteenlagen uit de Onder-Germaanse Trias Groep met het IJsselmonde Zandsteen Laagpakket kan een geothermisch vermogen van maximaal 5 tot 6 MW gerealiseerd worden. De maximale diepte van een geothermisch doublet bedraagt circa m-nap. Op deze diepte kan water worden onttrokken met een temperatuur van 70 tot 75 C. Het diep gelegen gedeelte van de Onder-Germaanse Trias Groep wordt in hoofdstuk als extra scenario meegenomen in de berekening. De temperatuur in de Onder-Germaanse Trias Groep ten noordoosten van de breuk bedraagt meer dan 100 C. Het thermisch vermogen hangt samen met het doorlaatvermogen. Om meer zekerheid te krijgen over het haalbare debiet wordt aanbevolen aanvullend onderzoek naar de transmissiviteit te doen. Dit aanvullende onderzoek bestaat uit bijvoorbeeld uitbreiding van het aantal opgevraagde boorkernen, het bestuderen van de boorrapporten, het analyseren van boorgruismonsters en het opnieuw analyseren van de beschikbare kernen. Geadviseerd wordt om de in de omgeving aanwezige 3D seismiek te (her)interpreteren. Op basis hiervan kan een zo gedetailleerd mogelijk geologisch model gemaakt worden. Met reservoirmodellering worden de puttrajecten vervolgens gedimensioneerd. Ook het verzamelen en interpreteren van boorgruismonsters en kernen verhoogt de kennis van het reservoir. Dit alles moet leiden tot een zo klein mogelijk risico met betrekking tot het succes van het toepassen van het geothermisch doublet. Om de mogelijkheden voor de toepassing van geothermie (diep en ondiep) op de locatie nader inzichtelijk te maken, is door de Provincie, de Gemeente en de tuinders het initiatief genomen om een aanvullend geologisch onderzoek in te richten. 3.3 Koude-/warmteopslag Principe koude-/warmteopslag Het principe van koude-/warmteopslag (KWO) in de bodem is dat in de zomer wordt gekoeld met winterkoude en in de winter wordt verwarmd met zomerwarmte. De koude en warmte wordt middels een grondwatersysteem in een ondergrondse watervoerende laag opgeslagen en onttrokken. Het principe is weergegeven in figuur MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 28 / 78

29 Tenslotte is voor een open systeem de grondwaterkwaliteit van belang. Dit in verband het mogelijk risico op bronverstopping bij menging van verschillende grondwaterkwaliteiten. Voor een gesloten systeem is de grondwaterkwaliteit niet van belang, omdat het systeem niet in contact staan met het grondwater. Figuur 3.10 Principe van koude-/warmteopslag in de bodem Toepassingsmogelijkheden KWO in MEC-V Het technisch goed functioneren van energieopslagsystemen is afhankelijk van een aantal bodemaspecten. De belangrijkste randvoorwaarde voor open systemen is dat in de bodem een geschikte watervoerende zandlaag aanwezig moet zijn, die voldoende capaciteit biedt voor de opslag van de koude en warmte en waaruit makkelijk water kan worden onttrokken en geïnfiltreerd. Daarnaast is de snelheid en richting van de grondwaterstroming van belang. Bij een open systeem heeft de grondwaterstroming invloed op het positioneren van de bronnen. Thermische interactie tussen de warme en koude bel dient in verband met rendementsverlies te worden voorkomen. De toepassing van koude-/warmteopslag wordt in Nederland toegepast in de ondiepere bodemlagen tot circa 250 m-mv. De temperaturen in de koude en warme bron liggen tussen de 5 en 25 C. Op basis van een globale bodeminventarisatie wordt verwacht dat KWO kan worden toegepast op de projectlocatie. Detail onderzoek, in de vorm van een bodemgeschiktheidsonderzoek naar de ondiepere bodemlagen is noodzakelijk om de technische en juridische mogelijkheden voor KWO inzichtelijk te maken. Inpassing KWO Vierpolders De toepassing van KWO binnen het MEC-V concept behoeft een andere invalshoek in vergelijking met de concepten geothermie en hoge temperatuur warmteopslag. De kassen worden verwarmd op een lage temperatuur verwarmingstraject van bijvoorbeeld circa 55/45 C. De gemiddelde onttrekkingstemperatuur uit de warme bronnen is onvoldoende hoog, circa 15 tot 25 C, om direct te worden ingezet voor het verwarmen van de kassen. Dit impliceert dat, om de kassen te verwarmen, aanvullend verwarmingsvermogen moet MEC-V, sustainable and future-proof Pag. 29 / 78