Postbus TH UTRECHT T E Stef.Roell@provincie-utrecht.nl Contactpersoon: dhr. S. Roëll

Transcriptie

1 Energievoorziening glastuinbouw provincie Utrecht Haalbaarheidsstudie Opdrachtgever Provincie Utrecht Postbus TH UTRECHT T E Stef.Roell@provincie-utrecht.nl Contactpersoon: dhr. S. Roëll Adviseur IF Technology Velperweg 37 Postbus AP ARNHEM T F E info@iftechnology.nl Contactpersonen: dhr. B.J. de Zwart dhr. K. Hellebrand 1/58361/GW 27 augustus 2009

2

3 Inhoudsopgave 1 Inleiding Inventarisatie glastuinbouwgebieden Projectlocaties Kentallen en uitgangspunten Geologische inventarisatie Geologische inventarisatie Mogelijkheden diepe geothermie Mogelijkheden ondiepe geothermie Mogelijkheden hoge temperatuur warmteopslag Mogelijkheden KWO Systeemconcepten Referentievariant Diepe geothermie (voorbeeldcase) Ondiepe geothermie Hoge temperatuur warmteopslag Koude-/warmteopslag Financiële analyse Investeringskosten Exploitatiekosten Financiele analyse Emissiereductie Conclusies Diepe geothermie Ondiepe geothermie Hoge temperatuur warmteopslag KWO Vervolgtraject Bijlage: 1 Plan van aanpak geothermie provincie Utrecht 1/58361/GW 27 augustus

4

5 1 Inleiding De glastuinbouw sector 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 er een grote interesse in verduurzaming van deze sector. De verduurzaming draagt bij aan het behalen van de nationale duurzaamheiddoelstellingen. Daarnaast levert de verduurzaming voor de glastuinbouwbedrijven een positie op waarbij zij voor lange termijn minder afhankelijk zijn van de fossiele brandstoffen. Binnen de transitie van verduurzaming van de glastuinbouw zijn veel concepten mogelijk waarbij de bodem een belangrijke rol speelt. Hierbij kan gedacht worden aan concepten waarbij gebruik wordt gemaakt van aardwarmte of waarbij de bodem wordt gebruikt als opslag medium voor warmte en koude. Naar aanleiding van de bovengenoemde doelstellingen is de vraag ontstaan of duurzame bodemgerelateerde toepassingen, zoals bijvoorbeeld geothermie, op voor de glastuinbouw en haalbaar duurzaam alternatief (of aanvulling) kunnen zijn voor de huidige wijze van warmteopwekking. De interesse voor duurzame bodemgerelateerde toepassingen voor het leveren van warmte leeft binnen de voornaamste glastuinbouwgebieden in de Provincie Utrecht; de Harmelerwaard en Houten. IF heeft opdracht gekregen van de provincie Utrecht voor het uitvoeren van een haalbaarheidsonderzoek naar de toepassing van een viertal duurzame bodemgerelateerde oplossingen voor de warmtelevering aan glastuinbouwgebieden: 1. diepe geothermie; 2. ondiepe geothermie; 3. hoge temperatuur warmteopslag; 4. koude-/warmteopslag (KWO). De duurzame toepassingen worden op technisch, juridisch en financieel vlak vergeleken met elkaar en met een referentievariant, waarbij gebruik wordt gemaakt van een warmtekracht-koppeling (WKK) en gas gestookte piekketels. Doel van het onderzoek is het inzichtelijk maken of het gebruik van de bodem in de vorm van geothermie, hoge temperatuur opslag of KWO financieel interessant zijn voor de bestaande en toekomstige glastuinbouwgebieden in Utrecht. Om de haalbaarheid van de duurzame toepassingen inzichtelijk te kunnen maken wordt het onderzoek uitgewerkt aan de hand van een gemiddeld glastuinbouwbedrijf. 1/58361/GW 27 augustus

6 Leeswijzer In het kader van dit financiële onderzoek heeft IF reeds twee onderzoeken uitgevoerd naar de toepassing voor diepe geothermie voor beide glastuinbouwgebieden (referentie: Geothermie Harmelerwaard 1/58361/BZ, d.d. 10 december 2008 en Geothermie Jongerius Houten 1/58187/GW, d.d. 17 oktober 2008). Op basis van de resultaten van deze onderzoeken was de verwachting dat geothermie kon worden toegepast in de Formatie Hellevoetsluis. TNO heeft een vergelijkend onderzoek uitgevoerd. De resultaten uit de onderzoeken van IF en TNO laten een verschillend beeld zien van de toepassingsmogelijkheden voor diepe geothermie in de Formatie Hellevoetsluis. Voornaamste reden hiervoor was de afwezigheid van boorgegevens. Naar verwachting biedt de ondieper gelegen Slochteren Formatie wel mogelijkheden voor de toepassing van diepe geothermie. De mogelijkheden voor de toepassing van geothermie in de Formatie van Slochteren, zoals temperaturen en capaciteiten, vereist nader onderzoek. Dit vervolgonderzoek naar de technische mogelijkheden in Slochteren heeft een ander tijdspad dan voorliggend onderzoek. Om de financiële haalbaarheid van geothermie voor de glastuinbouw in Utrecht inzichtelijk te maken, is voor dit onderzoek een voorbeeldcase uitgewerkt. Aan de hand van de voorbeeldcase kan ordegrote de financiële haalbaarheid van geothermie worden bepaald. Het voorliggende onderzoek is als volgt ingedeeld. In hoofdstuk 2 zijn gegevens met betrekking tot de projectlocaties, uitgangspunten en kentallen weergegeven. In hoofdstuk 3 is het bodemonderzoek opgenomen. De systeemconcepten en uitgangspunten van de vier varianten worden technisch op hoofdlijnen uitgewerkt in hoofdstuk 4. De financiële haalbaarheid van de duurzame bodemgerelateerde oplossingen is uitgewerkt in hoofdstuk 5. Hoofdstuk 6 bevat de conclusies en aanbevelingen. 1/58361/GW 27 augustus

7 2 Inventarisatie glastuinbouwgebieden 2.1 Projectlocaties Het glastuinbouwgebied in de Harmelerwaard is gelegen ten westen van Utrecht, tussen Harmelen, Vleuten en de Meern. De Harmelerwaard heeft een glasoppervlak van circa 60 hectare. De komende jaren zal de oppervlakte aan kassen vermoedelijk uitgroeien tot 90 hectare. Het glastuinbouwgebied in Houten is gelegen aan de Utrechtseweg ten noorden van Houten. Het glastuinbouwgebied in de Harmelerwaard en in Houten wordt gekenmerkt door de volgende teelten; - paprika s; - trostomaten; - komkommers; - potorchideeën; - bonsaihandelskwekerij; - plantenkwekerij. In onderstaande figuur is een bovenaanzicht weergegeven van de omgeving van Utrecht. In dit aanzicht zijn de glastuinbouwgebieden Houten (blauw kader) en de Harmelerwaard (rood kader) aangegeven. Rotterdam Alexander Figuur 2.1 Glastuinbouwgebieden Harmelerwaard en Houten (bron: Google) 1/58361/GW 27 augustus

8 2.2 Kentallen en uitgangspunten In deze paragraaf zijn de gehanteerde kentallen en uitgangspunten weergegeven die zijn gehanteerd binnen dit onderzoek. De bodemgerelateerde duurzame oplossingen worden gedimensioneerd op de warmtevraag. In uitzondering op de variant met KWO, wordt koeling buiten beschouwing gelaten. Energetische en milieutechnische kentallen en uitgangspunten De volgende tabellen bevatten de energetische uitgangspunten, de energetische kengetallen en de milieutechnische kentallen. De energetische uitgangspunten zijn bepaald op basis van ervaring met andere glastuinbouwgebieden en in overleg met glastuinbouwbedrijven Van Dijk en Jongerius. Als uitgangspunt voor dit onderzoek is gekozen de bodemgerelateerde oplossingen uit te werken voor een gemiddeld glastuinbouwbedrijf met een verbruik van 37 m³/m². Dit komt ordegrote overeen met het verbruik van het bedrijf van Van Dijk in de Harmerlerwaard. In onderstaande tabel zijn de benodigde vermogens en energiehoeveelheden weergegeven. Tabel 2.1 Energetische uitgangspunten verwarming gemiddeld glastuinbouwbedrijf vermogen en energie gasverbruik oppervlak kas [m²] vermogen [kwt] warmte [MWht] [m³/m²] glastuinbouw In onderstaande tabel zijn de energetische kentallen weergegeven welke zijn gehanteerd voor het uitwerken van het onderzoek. De rendementen (COP s) ten behoeve van de bodemgerelateerde oplossingen zijn gebaseerd op basis van ervaringen en metingen bij andere projecten. De COP s van de hoge temperatuur warmtepompen zijn opgevraagd bij fabrikant GEA Grasso en GTI koudetechniek bv. De kentallen ten aanzien van de ketel en de warmte-kracht-koppeling zijn getallen uit de praktijk en zijn in overleg met Van Dijk vastgesteld. Tabel 2.2 Energetische kentallen rendement elektriciteitscentrale 42 % op H o onderste verbrandingswaarde aardgas 8,8 kwh/m³ gemiddeld jaarlijkse rendement ketels 98 % op H o gemiddeld jaarlijkse rendement warmtekrachtkoppeling (warmte) 50 % op H o gemiddeld jaarlijkse rendement warmtekrachtkoppeling (elektriciteit) 45 % gemiddelde COP grondwatersysteem 40 - gemiddelde COP geothermie 15 - gemiddelde COP hoge temperatuur warmteopslag 40 - gemiddelde COP ondiepe geothermie 20 - gemiddelde COP warmtepompen 4 - gemiddelde COP hoge temperatuur warmtepompen 3,9 - gemiddelde COP regeneratievoorziening 25 - Tabel 2.3 bevat de milieutechnische kentallen welke zijn gehanteerd voor het bepalen van de CO 2 emissiereductie. 1/58361/GW 27 augustus

9 Tabel 2.3 Milieutechnische kentallen gemiddelde emissiefactor CO 2 elektriciteit in Nederland 0,566 kg/kwh e gemiddelde emissiefactor CO 2 aardgasverbranding in Nederland 1,780 kg/m³ Financiële kentallen en uitgangspunten Voor het bepalen van de investeringskosten, de exploitatiekosten en de financiële rentabiliteit van de duurzame energielevering zijn de volgende kentallen gehanteerd. De kentallen ten aanzien van de investeringen betreffen ervaringsgetallen. Tabel 2.4 Kentallen investeringskosten investeringskosten WKK /kw e 540,- investeringskosten warmtepompen /kw tcond 225,- investeringskosten hoge temperatuur warmtepompen /kw tcond 150,- investeringskosten ketel /kw t 90,- investeringskosten regeneratievoorziening / kw t 140,- Onderstaande tabel toont de gehanteerde kentallen voor het ramen van de exploitatiekosten ten behoeve van de verschillende varianten. De kosten voor aardgas en elektriciteit zijn in overleg met Van Dijk vastgesteld, overige kosten voor onderhoud- en beheer zijn gebaseerd op basis van ervaring met andere projecten. Tabel 2.5 Kentallen exploitatiekosten verbruikskosten elektriciteit / kwh e 0,09 gemiddelde opbrengst teruglevering elektriciteit / kwh e 0,06 verbruikskosten gas (inclusief transport en vastrecht) / m³ 0,25 kosten onderhoud ketel percentage 2% kosten onderhoud warmtepompen percentage 2% kosten onderhoud hoge temperatuur warmtepompen percentage 4% kosten onderhoud WKK /draaiuur 21,- kosten onderhoud geothermische installatie percentage 1,3% kosten onderhoud KWO percentage 2% kosten onderhoud HT warmteopslag percentage 2% kosten onderhoud ondiepe geothermie percentage 1,3% Ten aanzien van de financiële analyse is rekening gehouden met de levensduur van de verschillende componenten. Onderstaande tabel 2.6 toont voor de bronnen en de omzetters de bijbehorende levensduur welke is gehanteerd voor het onderzoek. Voor de financiële analyse is tevens een rendementeis aangenomen van 6% welke behaald dient te worden over de investeringen. Tabel 2.6 Kentallen financiële analyse rendementseis percentage 6% levensduur duurzame technieken (geothermie/kwo en opslag) jaar 30 levensduur WKK jaar 10 levensduur ketels jaar 15 levensduur warmtepompen jaar 15 levensduur hoge temperatuur warmtepompen jaar 15 1/58361/GW 27 augustus

10

11 3 Geologische inventarisatie 3.1 Geologische inventarisatie Om een indicatie van het potentieel van de lagen voor de toepassing van geothermie, ondiepe geothermie, hoge temperatuur warmteopslag en KWO te krijgen, is de gelaagdheid van ondergrond in de omgeving van beide projectlocaties in beeld gebracht. De geologische opbouw is bepaald aan de hand van de beschikbare (olie- en gas)boringen aangevuld met kaartmateriaal en literatuur. Tevens is de informatie gebruikt uit de twee eerder uitgevoerde studies. Niet alle lagen zijn geschikt voor de toepassing van (ondiepe) geothermie, hoge temperatuur warmteopslag of KWO. Allereerst moet er voldoende water aanwezig zijn, hierbij speelt de porositeit een grote rol. Tevens moet de doorlatendheid (permeabiliteit) hoog genoeg zijn om grondwater te onttrekken. De lithologie bepaalt voor een groot deel de porositeit en de permeabiliteit. In tabel 3.1 zijn de geologische stratigrafie en lithologie van de voor de toepassing van geothermie, ondiepe geothermie, hoge temperatuur warmteopslag en KWO relevante pakketten en formaties bij beide projectlocaties weergeven. Naast de verschillende geologische formaties en geohydrologische pakketten is in deze tabel ook de diepte waarop het laagpakket voorkomt weergegeven. Tabel 3.1 Geologische opbouw relevante pakketten en formaties Diepte [m-mv] Lithologie Geohydrologie Harmelen Houten / Formatie klei en siltig fijn zand Deklaag overwegend grof zand 1 ste watervoerend pakket klei 1 ste scheidende laag grof zand 2 e watervoerend pakket klei 2 e scheidende laag zanden en kleien Maassluis zanden Oosterhout zanden en kleien Breda nader onderzoek noodzakelijk Slochteren* zandstenen, kleistenen, koollagen Hellevoetsluis * Voor Slochteren in nader technisch onderzoek noodzakelijk. Weergeven waarden zijn op basis van beschikbare informatie en ervaring ingeschat. De technieken, (ondiepe) geothermie, hoge temperatuur warmteopslag en KWO, die mogelijk in elk van de pakketten en formaties uit tabel 3.1 kunnen worden toegepast zijn weergegeven in tabel 3.2. Hierbij is KWO = koude-/warmteopslag; HT = hoge temperatuur warmteopslag; GT (on.) = ondiepe geothermie; GT = diepe geothermie. Deze tabel is aangevuld met enkele reservoireigenschappen van en de heersende temperatuur in de desbetreffende lagen. Aan de hand van de verwachte reservoireigenschappen is tevens een inschatting gemaakt van het haalbare debiet. Voor beide locaties geldt dat de reservoireigenschappen van de verschillende lagen vergelijkbaar zijn. 1/58361/GW 27 augustus

12 Tabel 3.2 Reservoireigenschappen Geohydrogie Techniek T gem reservoireigenschappen Geschat debiet / Formatie [ C] [m³/h] Deklaag d - 1 ste watervoerend pakket KWO m/d ste scheidende laag d - 2 e watervoerend pakket KWO 15 ~60 m/d e scheidende laag d - Maassluis HT m/d ~90 Oosterhout HT/ GT (on.) 24 8 m/d Breda GT (on.) 31 ~14 m³/h/bar ~50 Slochteren* GT 90 7,5 Dm 110 (voorbeeldcase) Hellevoetsluis GT 100 ~7 Dm ~110 * Voor Slochteren in nader technisch onderzoek noodzakelijk. Weergeven waarden zijn op basis van beschikbare informatie en ervaring ingeschat. In figuur 3.1 zijn de resultaten van tabel 3.2 schematisch weergegeven. De schematisatie is niet op schaal getekend en toont enkel de toepassingsmogelijkheden van de bodemgerelateerde oplossingen in de verscheidene formaties om een indruk te geven van de mogelijkheden. m - N.A.P. 5 KWO HT GT (on.) GT deklaag óf 1 ste watervoerend pakket 1 ste scheidende laag e watervoerend pakket 2 e scheidende laag 240 óf Formatie van Maassluis 570 óf Formatie van Oosterhout 750 Formatie van Breda óf verschillende formaties Figuur 3.1 Schematisatie toepassing duurzame varianten in Hellevoetsluis Formatie 1/58361/GW 27 augustus

13 Ondiepe watervoerende pakketen Grondwaterstroming De grondwaterstroming in het eerste watervoerende pakket is zuidwestelijk gericht met een snelheid van ongeveer 15 m per jaar. Bij deze grondwaterstromingssnelheid is een koude-/warmteopslag mogelijk. In de laagpakketten onder het 2 e watervoerend pakket is de grondwaterstromingssnelheid verwaarloosbaar. Grondwaterkwaliteit Het zoet-/brakgrensvlak (choloridegehalte van 150 mg/l) bevindt zich op circa 240 m-mv. Het grondwater in het 1 e en 2 e watervoerende pakket is daarom zoet. Er zal geen verzilting optreden van het zoete grondwater en dit vormt derhalve geen juridische belemmering in het kader van de Grondwaterwet. Redox Een redoxgrens is een overgang van (sub)oxische (zuurstof- en nitraatrijk, ijzerloos) grondwater naar gereduceerd (ijzerrijk en zuurstof- en nitraatloos) grondwater. Bij menging van (sub)oxisch grondwater met gereduceerd grondwater vinden redoxreacties plaats, waarbij ijzer(hydr)oxiden worden gevormd, ofwel ijzerneerslag. Dit kan leiden tot bronverstopping. Gezien het feit dat er op beide locaties een deklaag aanwezig is, wordt verwacht dat zich in het eerste watervoerend pakket gereduceerd water bevindt. Dit dient wel in een later stadium geverifieerd te worden. Grondwaterbelangen Voor de toepassing van koude-/warmteopslag dient rekening gehouden te worden met reeds aanwezige grondwaterbelangen in de omgeving. Deze belanghebbenden mogen geen negatieve invloed ondervinden van de beoogde systemen (zie paragraaf 3.2). Het risico op negatieve interactie wordt bepaald door de grootte en configuratie van de systemen, de bodemopbouw en de afstand (zowel in de verticaal als horizontaal) tot de grondwaterbelangen. Figuur 3.1 geeft een overzicht van mogelijke belanghebbenden en hun voorkomen met de diepte. Deze belangen zijn van belang voor koude-/warmteopslag. In een eventuele vergunningaanvraag in het kader van de Grondwaterwet maakt de provincie een afweging van de invloed op deze belangen. Verontreinigingen De verwachting is dat op beide locaties geen verontreinigingen aanwezig zijn die een belemmering vormen voor de toepassing van koude-/warmteopslag. 1/58361/GW 27 augustus

14 Figuur 3.1 Mogelijke grondwaterbelangen Drinkwaterwinning Zowel locatie Harmelen als locatie Houten bevinden zich ruim buiten de 50 jaarszones van de drinkwaterwingebieden Bunnik en De Meern. Grondwaterafhankelijke natuurgebieden Ten noorden van locatie Harmelen ligt ten noorden van de spoorlijn een grondwaterafhankelijk natuurgebied. Het is niet de verwachting dat een koude-/warmteopslagsysteem hierop een negatief effect heeft. Grondwateronttrekkingen Op basis van het een overzicht van grondwatergebruikers in de provincie Utrecht blijkt dat op zowel locatie Harmelen als locatie Houten grondwater onttrokken wordt door één van de deelnemers in THC (in 2005 circa m³ water) respectievelijk plantenkwekerij Jongerius (in 2006 circa m³ water) zelf. In beide gevallen bevinden de onttrekkingsfilters van de winning zich in het tweede watervoerend pakket. Diepe formaties (vanaf Maassluis) Voor de toepassing van diepe geothermie worden mogelijkheden verwacht in de Slochteren Formatie. Nader onderzoek naar de technische mogelijkheden voor de toepassing van geothermie in deze formatie is noodzakelijk. De zanden in de Formatie van Breda zijn onder eenzelfde soort omstandigheden afgezet als de zanden in de Hellevoetsluis Formatie. Aangezien op de diepte waarop de Formatie van Breda voorkomt weinig onderzoek naar geologie is gedaan, zijn er betreffende de doorlatendheid, dikte en onderlinge connectiviteit nog onzekerheden. Voor de realisatie van een ondiep geothermisch project of een hoge temperatuur warmteopslag systeem in deze formatie zal dan ook aanvullend geologisch onderzoek uitgevoerd moeten worden. De overige pakketten (Formatie van Oosterhout en Formatie van Maassluis) hebben zich in het verleden al bewezen voor de beoogde toepassing. Verder is er veel bekend over deze pakketten waardoor de onzekerheden relatief klein zijn. 1/58361/GW 27 augustus

15 3.2 Mogelijkheden diepe geothermie Technisch Op basis van de resultaten uit de eerder uitgevoerde quickscans naar de mogelijkheden van geothermie in de Harmelerwaard en in Houten, was de verwachting dat er zowel technisch als juridisch mogelijkheden waren voor het toepassen van diepe geothermie op beide locaties in de Formatie Hellevoetsluis. Het in het publiek domein ter beschikking komen van de kerngegevens van boring EVD- 01 heeft de aanvankelijke interpretatie van de geologie in de quickscans sterk veranderd. De zandsteenlagen uit de Hellevoetsluis Formatie die als potentieel reservoir gekenmerkt waren, beschikken in de kernen genomen in boring EVD-01 over slechte reservoireigenschappen voor de toepassing van geothermie. Bovendien blijkt dat er in de formatie meer klei aanwezig is dan aanvankelijk op basis van boring Jutphaas (JUT-01) werd ingeschat. Deze twee gegevens hebben de geologische onzekerheden aanzienlijk vergroot. Op basis hiervan wordt de in de quickscan als potentieel omschreven Hellevoetsluis Formatie, voorlopig niet aangemerkt als een mogelijk voor geothermie geschikt reservoir. Op basis van de in boring JUT-01 genomen kernmetingen werd de potentie van de Slochteren Formatie als reservoir voor geothermie aanvankelijk laag ingeschat 1. Uit kerngegevens van boring EVD-01 blijkt dat de reservoireigenschappen van de Slochteren Formatie beter zijn dan werd ingeschat op basis van de kernmetingen van JUT-01. Uit de kerngegevens van EVD-01 blijkt dat de Slochteren Formatie mogelijk potentie heeft om als reservoir voor de toepassing van geothermie te dienen. De reservoireigenschappen (doorlatendheid, dikte en diepte) van de Slochteren Formatie bevatten echter nog zodanig grote onzekerheden dat zonder aanvullend geologisch onderzoek de risico s voor de succesvolle realisatie van een geothermisch project groot zijn. In bijlage 1 is een stappenplan opgenomen om de mogelijkheden ten aanzien van geothermie nader te onderzoeken. Voor de verdere uitwerking van dit haalbaarheidsonderzoek wordt een voorbeeldcase uitgewerkt met een geothermisch doublet in de Slochteren formatie met een maximaal debiet van 110 m³/h. De diepte van de putten bedraagt circa meter. Juridisch Voor de toepassing van geothermie, het onttrekken van grondwater, geldt dat vanaf een diepte van 500 m onder maaiveld de Mijnbouwwet van toepassing is. Het onttrekken van grondwater wordt in de Mijnbouwwet gezien als het winnen van aardwarmte. Hiervoor is een vergunning nodig. Het aanvragen van deze vergunning bestaat uit twee stappen. In eerste instantie dient een Opsporingsvergunning te worden aangevraagd bij het Ministerie van Economische Zaken. Indien blijkt dat de warmte economisch winbaar is kan vervolgens een Winningvergunning worden aangevraagd. 1 Nadere bestudering van de boorgegevens van boring JUT-01 heeft aan het licht gebracht dat de kernmetin gen uit deze boring niet representatief zijn voor de locatie. 1/58361/GW 27 augustus

16 Nadat een aanvraag voor een Opsporingsvergunning is ingediend treed de volgende procedure in werking. Na ontvangst van de aanvraag door EZ wordt deze gepubliceerd in de Staatscourant. Hierna volgt een periode van 13 weken waarin partijen de kans hebben om een concurrerende aanvraag in te dienen. Nadat deze termijn verstreken is wordt door een drietal organen advies uitgebracht aan de Mijnbouwraad. Van de Mijnbouwraad is wettelijk verplicht om binnen 6 maanden na sluiting van de termijn een beslissing te nemen. Deze periode kan worden verlengd met 6 maanden indien aangetoond kan worden dat 6 maanden te kort is om tot een besluit te komen. 3.3 Mogelijkheden ondiepe geothermie Technisch Op de locaties kan technisch ondiepe geothermie worden toegepast in een aantal formaties; Maassluis, Oosterhout en Breda. Bij de toepassing van ondiepe geothermie wordt gestreefd naar een hoge aanvoertemperatuur uit de bodem. Indien geothermie wordt toegepast in Maassluis is dit concept vergelijkbaar met KWO en wordt om die reden voor dit onderzoek buiten beschouwing gelaten. Dit impliceert dat ondiepe geothermie technisch kan worden toegepast in de Formaties Oosterhout en Breda. De toepassing van ondiepe geothermie in de Formaties Oosterhout en Breda kent zowel energetische, technische als juridische aandachtspunten. Het toepassen van ondiepe geothermie in de formatie Oosterhout is technisch mogelijk. Er is veel bekend over de formatie Oosterhout waardoor de technische mogelijkheden goed zijn in te schatten en de onzekerheden relatief klein zijn. De diepte van de Oosterhout Formatie wordt geschat op 240 tot 570 m-mv. De capaciteit van de bronnen wordt op basis van de beschikbare informatie geschat op circa 100 tot 150 m³/h per bron. Op basis van de beschikbare gegevens over de Formatie Breda wordt de toepassing van ondiepe geothermie in deze Formatie technisch mogelijk geacht. De beschikbare informatie is echter beperkt waardoor de capaciteit van moeilijk te bepalen is. Derhalve wordt aanbevolen om een aanvullend geologisch onderzoek te doen om deze onzekerheden zoveel mogelijk te beperken. Hierbij valt te denken aan het uitvoeren van een proefboring. De kosten voor het uitvoeren van een proefboring bedragen circa ,-. Voor de verdere uitwerking van het onderzoek is aangenomen dat de maximale capaciteit per maximaal 50 m³/h bedraagt. Juridisch Voor het onttrekken en infiltreren van grondwater tot een diepte van 500 m is de Grondwaterwet van toepassing. Deze vergunning dient aangevraagd te worden bij de provincie Utrecht. Energieopslag wordt in de provincie Utrecht in beginsel niet toegestaan in watervoerende pakketten met hoogwaardig grondwater. In de praktijk betekent dit dat ondiepe geothermie alleen in het eerste watervoerende pakket gerealiseerd mag worden. Zoals reeds bij diepe geothermie uitvoerig is omschreven valt het onttrekken van grondwater vanaf een diepte van 500 m onder maaiveld onder de Mijnbouwwet (zie paragraaf 3.2). De toepassing van ondiepe geothermie in de formatie Breda valt onder de Mijnbouwwet en hiervoor dient zoals omschreven een Opsporingsvergunning en een Win- 1/58361/GW 27 augustus

17 ningsvergunning te worden aangevraagd. Voor de toepassing van ondiepe geothermie in de Formatie Breda worden vanuit juridisch oogpunt mogelijkheden verwacht. Indien ondiepe geothermie wordt toegepast in de Formatie Oosterhout vormt dit juridisch een aandachtspunt omdat de bronnen worden gerealiseerd op een diepte waar zowel de Grondwaterwet als de Mijnbouwwet gelden. Geadviseerd wordt om in overleg met Provincie, het Ministerie van Economische zaken te treden om de mogelijkheden van deze formatie te onderzoeken. Uitwerking ondiepe geothermie Voor dit onderzoek wordt voor de toepassing van ondiepe geothermie uitgegaan van de Formatie Breda omdat dit zowel technisch als juridisch mogelijkheden biedt. Om het effect van de toepassing van ondiepe geothermie in de Formatie Oosterhout inzichtelijk te maken, zal binnen de financiële analyse ook deze variant worden belicht waarbij de juridische aandachtspunten buitenbeschouwing worden gelaten. 3.4 Mogelijkheden hoge temperatuur warmteopslag Op de locaties kan technisch en juridisch hoge temperatuur warmteopslag worden toegepast in een aantal formaties. Technisch Het toepassen van hoge temperatuur warmteopslag is in de Formatie van Oosterhout en de Formatie van Maassluis technisch mogelijk. Beide formaties hebben potentie voor warmteopslag. De Formatie Maassluis is ondiep gelegen wat betekent dat de boorkosten relatief laag zullen zijn ten opzichte van de dieper gelegen Formatie Oosterhout. De capaciteit van de bodem in de Formatie Oosterhout is daarentegen weer aanzienlijk beter dan de capaciteit van de Formatie Maassluis. Welke formatie het meest geschikt is voor de toepassing van hoge temperatuur warmteopslag, hangt af van factoren als de capaciteit van de bodem, de opslagcapaciteit en de bronkosten. Vooralsnog wordt voor de verdere uitwerking dit onderzoek uitgegaan van de ondieper gelegen Formatie Maassluis. De maximale capaciteit per bron bedraagt circa 90 m³/h. Om het effect van de toepassing van hoge temperatuur warmteopslag in de Formatie Oosterhout inzichtelijk te maken, zal binnen de financiële analyse ook gekeken worden naar een variant, waarbij de warmteopslag wordt toegepast in de Formatie Oosterhout. Juridisch Het opslaan van hoge temperatuur warmte wordt zowel in de Mijnbouwwet als in de Grondwaterwet niet duidelijk omschreven. Uit de bestudering van de relevante artikelen in de Grondwaterwet, de Mijnbouwwet en het Mijnbouwbesluit kan gesteld worden dat het opslag van warmte in de bodem op een diepte groter dan 100 m onder maaiveld binnen de geest van de werking van de Mijnbouwwet valt. Voor de toepassing van koudewarmteopslag is een uitzondering gemaakt op de Mijnbouwwet. Voor het onttrekken en opslaan van koude en warmte (KWO) geldt dat de Grondwaterwet van toepassing is tot een diepte van 500 m-mv. 1/58361/GW 27 augustus

18 Aangezien andere grondwaterbelangen zoals KWO-systemen en waterwinningen ook in de ondiepe lagen worden toegepast, zal in de praktijk blijken dat de hoge temperatuur warmteopslag zal worden beschouwd als een variant op KWO. Dit betekent dat rekening gehouden dient te worden gehouden met de voorschriften zoals gesteld in de vergunning Grondwaterwet. Dit betekent onder andere dat rekening gehouden dient te worden met overige grondwatergebruikers en dat enkel warmte mag worden geïnfiltreerd met een maximale temperatuur van 25 C. Voor de beoogde warmteopslag bedraagt de infiltratietemperatuur circa 85 C en overschrijdt daarmee de voorschriften. Derhalve wordt geadviseerd om de toepassingsmogelijkheden van hoge temperatuur warmteopslag in de Formatie Maassluis en Oosterhout met zowel de Provincie als met het Ministerie van Economische Zaken te bespreken. 3.5 Mogelijkheden KWO Technisch Op basis van de resultaten van de geologische inventarisatie wordt ingeschat dat KWO technisch en juridisch kan worden toegepast in het eerste watervoerende pakket. De capaciteit van één doublet wordt ingeschat op 100 tot 125 m³/h. Belangrijk aandachtspunt voor de toepassing van KWO in het eerste watervoerende pakket is de mogelijke aanwezigheid van een redoxgrens. Een redoxgrens is een overgang van geoxideerd grondwater naar gereduceerd grondwater. Bij menging van deze waterkwaliteiten vinden redoxreacties plaats, waarbij ijzerneerslag wordt gevormd. Dit kan leiden tot bronverstopping. Bij toepassing van KWO moet de grondwaterkwaliteit op de projectlocaties nader worden onderzocht. Juridisch Het onttrekken en infiltreren van grondwater is in het kader van de Grondwaterwet vergunningplichtig vanaf een debiet van 10 m³/h en/of m³/kwartaal. Deze vergunning dient aangevraagd te worden bij de provincie Utrecht. Energieopslag wordt in de provincie Utrecht in beginsel niet toegestaan in watervoerende pakketten met hoogwaardig grondwater. In de praktijk betekent dit dat een KWO-systeem alleen in het eerste watervoerende pakket gerealiseerd mag worden. KWO kan technisch ook worden toegepast in het tweede watervoerende pakket. Dit is echter vanuit juridisch oogpunt in principe niet toegestaan. Nader onderzoek naar de toepassing van energieopslag in het eerste watervoerende pakket zal moeten doen blijken of dit pakket geschikt is. Indien hieruit blijkt dat de toepassing van KWO, technisch niet mogelijk is in het eerste watervoerende pakket, kan in overleg getreden worden met de Provincie om de mogelijkheden voor energieopslag in dieper gelegen aquifers te onderzoeken. Voordeel van de toepassing van energieopslag in het tweede watervoerende pakket is aanzienlijke toename van de capaciteit van de bronnen. Ander belangrijk aandachtspunt vormen de grondwaterbelangen. Voor de toepassing van koude-/warmteopslag dient rekening gehouden te worden met reeds aanwezige en toekomstige grondwaterbelangen in de omgeving. Deze belanghebbenden mogen geen negatieve invloed ondervinden van het beoogde KWO-systeem. De optredende effecten en de beïnvloeding van de beoogde KWO op andere gebruikers/belanghebbenden dient 1/58361/GW 27 augustus

19 in een vervolgfase inzichtelijk te worden gemaakt. Bij vergunningaanvraag in het kader van de Grondwaterwet maakt de provincie een afweging van de invloed van de beoogde KWO op deze overige belanghebbenden. Voor energieopslagsystemen waarmee veel grondwater wordt verpompt, kan naast de Grondwaterwet ook de zogenaamde m.e.r.-plicht of m.e.r-beoordelingsplicht in het kader van de Wet Milieube-heer van toepassing zijn. Hieronder volgt een toelichting. M.e.r.-beoordelingsplicht Energieopslagsystemen met een verplaatste grondwaterhoeveelheid tussen de 1,5 en 3 miljoen m³ per jaar zijn m.e.r.-beoordelingsplichtig. De beoordeling richt zich op de vraag of op grond van kenmerken van de activiteit, plaats, samenhang met andere activiteiten en milieueffecten een m.e.r. wenselijk is. Afhankelijk van de kenmerken van het systeem kan het bevoegd gezag (de Provincie) het doorlopen van een m.e.r.-procedure verplicht stellen. Feitelijk is de m.e.r.-beoordeling een tussenstap in het traject om te komen tot een vergunning Grondwaterwet. De m.e.r.-beoordelingsprocedure is minder uitgebreid dan de m.e.r.-procedure. Middels een zogenaamde aanmeldingsnotitie kan de beoogde energieopslag worden geïntroduceerd bij de Provincie. Belangrijk onderdeel van deze notitie vormt de beschrijving van de milieueffecten. Binnen 6 weken na ontvangst van de aanmeldingsnotitie dient de Provincie kenbaar te maken of voor de activiteit een m.e.r. moet worden uitgevoerd. 1/58361/GW 27 augustus

20 M.e.r.-plicht Zodra meer dan 3 miljoen m3 grondwater verplaatst wordt, is een energieopslagsysteem m.e.r.-plichtig. Dit betekent dat een milieueffectrapportage (MER) moet worden opgesteld. Deze rapportage geeft een beschrijving van de milieugevolgen van de beoogde activiteit en brengt mogelijke alternatieven in kaart. De zogenaamde m.e.r.-commissie beoordeelt de MER en geeft hierover advies aan het bevoegd gezag. Voor energieopslag is de Provincie het bevoegd gezag. De Provincie neemt het m.e.r.-advies mee in haar afweging voor het afgeven van een vergunning in het kader van de Grondwaterwet. De toepassing van KWO voor de beschreven tuinder in de Harmelerwaard zal reeds een m.e.r.-plicht gelden. Indien de toepassing van KWO wordt verkozen voor het leveren van warmte aan de glastuinbouw dient rekening te worden gehouden met het de proceduretijd voor de m.e.r. inclusief de vergunningaanvraag Grondwaterwet van circa 1 à 1,5 jaar. 1/58361/GW 27 augustus

21 4 Systeemconcepten In dit hoofdstuk worden de duurzame bodemgerelateerde oplossingen en de referentievariant op technisch vlak op hoofdlijnen uitgewerkt. Hierbij worden onder andere het systeemconcept, het aantal bronnen en de diepte omschreven. Op volgorde worden de volgende concepten uitgewerkt: - de referentievariant; - diepe geothermie (voorbeeld case, zie paragraaf 3.2); - ondiepe geothermie; - hoge temperatuur warmteopslag; - koude-/warmteopslag (KWO). Voor alle varianten geldt dat de warmtelevering aan de glastuinbouw (kassen) geschiedt vanaf een centrale technische ruimte. De technische ruimte bevindt zich op eigen terrein van en nabij de tuinbouw. Hierdoor is het benodigd horizontaal leidingwerk ten behoeve van het distribueren van de warmte naar de technische ruimte beperkt. In de technische ruimte worden de verschillende componenten opgesteld voor het opwaarderen, of overdragen van de warmte aan de secundaire installatie voor het verwarmen van de kassen. Uitgangspunt voor het verwarmen van de kassen tijdens basislast (circa 80%) is een aanvoertemperatuur naar de afgiftesystemen in de kassen van 55 C. Na energieoverdracht zal het water met circa 45 C retourneren naar de warmtewisselaar. Tijdens pieksituaties, circa 20%, bedraagt de aanvoertemperatuur naar de kas maximaal 65 C. 4.1 Referentievariant Principe en systeemconcept referentie Voor de financiële analyse worden de duurzame bodemgerelateerde varianten vergeleken met een referentiesituatie. Voor de glastuinbouw betreft de referentie individuele gas aandreven warmtkrachtkoppeling-installaties, afgekort WKK. De WKK bestaat voor de referentie uit een gas aangedreven motor die gekoppeld is aan een generator. De WKK wordt ingezet ten behoeve van de productie van elektriciteit. Naast elektriciteit worden ook twee andere producten opgewekt: warmte en CO 2 (koolstofdioxide). Alle drie de producten kunnen nuttig worden ingezet. In onderstaand figuur is het principe van de WKK schematisch weergegeven. 1/58361/GW 27 augustus

22 aardgas = 100% WKK CO 2 productie warmte rendement = 50% elektriciteit rendement= 45% Figuur 4.1 Schematisatie WKK De CO 2 die vrij komt tijdens het proces wordt gefilterd met behulp van een rookgasreiniger en als meststof gebruikt om de plantengroei te bevorderen. De elektriciteit uit de WKK kan worden gebruikt voor de belichting van de gewassen of wordt teruggeleverd aan het elektriciteitsnet. De inzet van CO 2 wordt voor de verdere uitwerking van het onderzoek buiten beschouwing gelaten. In onderstaand figuur is schematisch de inpassing van de referentievariant binnen het glastuinbouwgebied weergegeven. kassen TR technische ruimte (TR) = teruglevering elektriciteit WKK Ketel Figuur 4.2 Inpassing referentievariant Figuur 4.3 geeft het systeemconcept en de energetische uitgangspunten voor de referentievariant weer. De vermogens en energiehoeveelheden zijn gebaseerd op de weergegeven uitgangspunten in hoofdstuk 2. Figuur 4.3 Systeemconcept en energetische uitgangspunten 1/58361/GW 27 augustus

23 De WKK wordt in de referentievariant ingezet voor de levering van elektriciteit. De warmte die bij de opwekking van de elektriciteit vrijkomt wordt zoveel mogelijk direct ingezet ten behoeve van het verwarmen van de kassen. Indien de warmte niet nuttig kan worden ingezet wordt deze via korte termijn buffering opgeslagen in buffertanks. De tanks wordt vervolgens s nachts weer ingezet voor warmtelevering aan de kassen. Voor de levering van pieken in de warmtevraag wordt aanvullend gebruik gemaakt van ketels. 4.2 Diepe geothermie (voorbeeldcase) Uit het geologisch onderzoek blijkt dat aanvullend geologisch onderzoek noodzakelijk is om de technische haalbaarheid van geothermie te bepalen. Hiervoor is in bijlage 1 een plan van aanpak opgenomen. Om inzicht te krijgen in een mogelijk systeemconcept en later ook de investeringen en exploitatiekosten van een geothermisch systeem, is in deze paragraaf voorbeeldcase uitgewerkt. Aangenomen is dat geothermie kan worden toepgast met een maximaal debiet van 110 m³/h met één doublet op een diepte van circa 3 km. Nader onderzoek naar de werkelijk technische haalbaarheid en capaciteit is noodzakelijk. Principe diepe geothermie Voor het leveren van warmte aan de glastuinbouw middels geothermie, wordt warm grondwater uit de onttrekkingsput onttrokken. De warmte wordt via een warmtewisselaar, die in de technische ruimte staat opgesteld, overgedragen aan het distributienet voor het verwarming. Het afgekoelde grondwater wordt weer in de infiltratieput geïnfiltreerd. In figuur 4.4 is schematisch de inpassing van de diepe geothermische installatie weergegeven. kassen technische ruimte (TR) = TR TSA Ketel Figuur 4.4 Geothermie Inpassing diepe geothermie 1/58361/GW 27 augustus

24 Voorbeeld systeemconcept diepe geothermie In onderstaand figuur zijn het systeemconcept en de energetische uitgangspunten weergegeven voor de toepassing van geothermie voor de glastuinbouwgebieden. Figuur 4.5 Systeemconcept en energetische uitgangspunten De warmtelevering aan de kassen zal in principe geschieden middels een bivalent verwarmingssysteem. Met behulp van de geothermische installatie wordt 52% van de totale warmtevraag direct geleverd. Het is technisch mogelijk om de volledige warmtevraag te dekken met geothermie. Hierdoor dienen echter meerdere, relatief dure, geothermische doubletten te worden gerealiseerd terwijl deze alleen worden benut met een beperkt aantal draaiuren bij zeer lage buitentemperaturen. Daarom wordt naast aardwarmte extra ketelvermogen opgesteld. De ketels worden dus ingezet voor het leveren van warmte tijdens pieksituaties. Het ketelvermogen vormt tevens een back-upvoorziening in geval van calamiteiten en onderhoud aan de geothermische installatie. Voor het leveren van warmte aan de glastuinbouw wordt formatiewater van circa 90 C onttrokken uit de onttrekkingsput. De onttrokken warmte zal vanaf de onttrekkingsput naar een collectieve technische ruimte worden geleid. In de technische ruimte worden de distributiepompen, de warmtewisselaar (TSA), de buffervaten, de expansievaten, de regeltechnische voorzieningen en de piekketels opgesteld. In de warmtewisselaar vindt de warmteoverdracht plaats tussen het formatiewater en het water in het distributienet voor het verwarmen van de kassen. Het afgekoelde formatiewater van circa 45 C wordt geïnfiltreerd in de infiltratieput. 1/58361/GW 27 augustus

25 Groot voordeel van diepe geothermie is de hoge onttrekkingstemperatuur uit de bodem. Deze is hoger dan de benodigde aanvoertemperatuur naar de kas. Hierdoor kan direct warmte worden geleverd met de geothermische installatie zonder tussenkomst van een andere warmtebron voor het aanvullend suppleren van warmte. Globale dimensionering geothermie Geothermie (voorbeeldcase) kan worden toegepast met één doublet. De boringen worden gedevieerd uitgevoerd. Hierdoor wordt de minimaal benodigde bronafstand (1.500 m) verkregen om thermische interactie tussen de bronnen te voorkomen. Voor de boorwerkzaamheden moet rekening gehouden met circa 1 hectare aan ruimtebeslag. In verband met de grondwaterkwaliteit en de temperaturen van het formatiewater vormt de materiaalkeuze een aandachtspunt voor de geothermische installatie. De componenten moeten bestand zijn tegen invloeden als bijvoorbeeld omgevingslucht, hoge grondwater temperaturen, een hoog zoutgehalte, corrosie e.d. De materiaalkeuze van het transportleidingwerk hangt in grote mate af van de combinatie maximale druk en maximale temperatuur. 4.3 Ondiepe geothermie Principe ondiepe geothermie Voor het leveren van warmte aan de glastuinbouw wordt warm grondwater uit de onttrekkingsput onttrokken. In tegenstelling tot geothermie wordt warmte onttrokken uit ondiepere aardlagen. De warmte wordt via een warmtewisselaar, die in de technische ruimte staat opgesteld, overgedragen aan het distributienet voor verwarming. Het afgekoelde grondwater wordt weer in de infiltratieput geïnfiltreerd. In figuur 4.6 is schematisch de inpassing van de diepe geothermische installatie weergegeven. 1/58361/GW 27 augustus

26 kassen TR technische ruimte (TR) = HT WP Ketel TSA ondiepe geothermie Figuur 4.6 Inpassing ondiepe geothermie 1/58361/GW 27 augustus

27 Systeemconcept ondiepe geothermie In onderstaand figuur zijn het systeemconcept en de energetische uitgangspunten weergegeven voor de toepassing van ondiepe geothermie voor de glastuinbouw in de Formatie Breda. Figuur 4.7 Systeemconcept en energetische uitgangspunten Voor ondiepe geothermie wordt in tegenstelling tot diepe geothermie gebruik gemaakt van ondieper gelegen aardlagen. De onttrekkingstemperatuur is circa 30 C en is daarmee aanzienlijk lager dan bij diepe geothermie en kan niet direct worden ingezet voor het verwarmen van de kas. De verwarmingsinstallatie van de kassen betreft een bivalente installatie bestaande uit ketels en hoge temperatuur warmtepompen (HT WP). De onttrokken aardwarmte zal met behulp van hoge temperatuur warmtepompen worden opgewaardeerd naar 55 C. De combinatie van ondiepe geothermie en de hoge temperatuur warmtepomp leveren samen circa 65% van de totale warmtevraag. Aanvullend worden ketels opgesteld ten behoeve van de pieklastdekking. De componenten ten behoeve van de warmtelevering aan de kassen zoals de distributiepompen, de warmtewisselaar (TSA), de buffervaten, de expansievaten, de regeltechnische voorzieningen, de hoge temperatuur warmtepompen en de piekketels, worden opgesteld in een collectieve technische ruimte. In de warmtewisselaar vindt de warmteoverdracht plaats tussen het formatiewater en het water in het distributienet voor het verwarmen van de kassen. Het afgekoelde grondwater wordt weer in de infiltratieput geïnfiltreerd. 1/58361/GW 27 augustus

28 Globale dimensionering ondiepe geothermie Naar verwachting zijn er technisch en juridisch mogelijkheden voor de toepassing van ondiepe geothermie in de Breda Formatie. Op basis van de resultaten van de geohydrologische inventarisatie blijkt dat grondwater kan worden onttrokken met een maximaal debiet van 50 m³/h per bron. Dit impliceert dat om het benodigd vermogen te kunnen leveren vier doubletten (vier warme en vier koude bronnen) benodigd zijn. De diepte van de bronnen bedraagt circa 750 m-mv. Het toepassen van ondiepe geothermie in de formatie Oosterhout is technisch ook mogelijk. De diepte van de Oosterhout Formatie wordt ingeschat op 240 tot 570 m-mv. Op basis van de resultaten van de geologische inventarisatie is ingeschat dat grondwater kan worden onttrokken met een maximaal debiet van circa 150 m³/h per bron. Het benodigde grondwaterdebiet bedraagt maximaal 300 m³/h. Dit impliceert dat bij toepassing van ondiepe geothermie in deze formatie, twee doubletten benodigd zijn. Doordat ondiepe geothermie gebruik maakt van de ondieper gelegen formaties, kan voor het boren van de bronnen gebruik worden gemaakt van relatief standaard boortechnieken. Daarnaast is de temperatuur in de ondiepe formaties circa 35 C. Hierdoor kunnen de bronnen worden vervaardigd van relatief goedkope kunststof (PE) leidingen. 4.4 Hoge temperatuur warmteopslag Principe Het kenmerk van warmtevraag is dat deze vaak niet continue is. In de praktijk is het mogelijk dat er gedurende het jaar een periode van warmteoverschot en een periode van warmtetekort optreden. Met behulp van de hoge temperatuur warmteopslag systeem is het mogelijk om het warmteoverschot van bijvoorbeeld de WKK ondergronds op te slaan en deze te benutten op het moment dat de warmtevraag groter is dan het warmteaanbod. Op deze manier wordt de onbalans tussen het aanbod en de vraag naar warmte opgevangen. Om dit principe verder toe te lichten is in figuur 4.8 een jaarbelasting duurkromme weergegeven van een ander project. 1/58361/GW 27 augustus

29 ketels levering uit opslag WKK levering warmte uit opslag opslag restwarmte Figuur 4.8 Principe hoge temperatuur warmteopslag In figuur 4.8 is de jaarlijkse warmtevraag gerangschikt in de tijd naar vermogen. Een groot vermogen treedt bijvoorbeeld maar een beperkt aantal uur op. Het oppervlak onder de grafiek is de warmtevraag op jaarbasis. De basislast wordt ingevuld door de WKK. De restwarmte van de WKK wordt opgeslagen in de hoge temperatuur warmteopslag. Wanneer de WKK niet de benodigde warmte kan leveren, wordt de opgeslagen warmte met een bepaald opslagrendement (verliezen in de bodem), ingezet voor aanvullende warmtelevering. 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 welke kan worden ingezet voor directe warmtelevering aan de kassen. 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 tegenstelling tot de referentievariant wordt een deel van de warmtelevering tijdens pieklast dus ingevuld door de duurzame toepassing met hoge temperatuur warmteopslag. Dit zal ten goede komen van het overall systeemrendement van de energielevering. In figuur 4.9 is schematisch de inpassing van de hoge temperatuur warmteopslag weergegeven. 1/58361/GW 27 augustus

30 kassen TR technische ruimte (TR) = teruglevering elektriciteit WKK Ketel TSA warmte laden en leveren Figuur 4.9 HT warmteopslag Inpassing hoge temperatuur warmteopslag Systeemconcept In onderstaand figuur zijn het systeemconcept en de energetische uitgangspunten weergegeven voor de toepassing van hoge temperatuur warmteopslag voor de glastuinbouw in de formatie Maassluis. Figuur 4.10 Systeemconcept en energetische uitgangspunten 1/58361/GW 27 augustus

31 De verwarming met behulp van hoge temperatuur warmteopslag is nagenoeg gelijk aan de referentievariant. Wanneer de warmtevraag kleiner is dat de geproduceerde warmte met de WKK, bijvoorbeeld wanneer de elektriciteitsvraag leidend is, kan de restwarmte worden opgeslagen in de bodem voor verwarmingsdoeleinden wanneer het warmteaanbod van de WKK tekort schiet. De resterende warmtevraag wordt ingevuld door piekketels. De componenten ten behoeve van de warmtelevering aan de kassen zoals de distributiepompen, de warmtewisselaar (TSA), de buffervaten, de expansievaten, de regeltechnische voorzieningen, de WKK s en de piekketels, worden opgesteld in een collectieve technische ruimte. In de warmtewisselaar vindt de warmteoverdracht plaats tussen het grondwater en het water in het distributienet voor het laden van de warmte in de bodem en later het verwarmen van de kassen. Voor de warmteopslag geldt dat de WKK water opwarmt tot circa 90 C water. Indien de warmte niet nuttig wordt ingezet en rekeninghoudend met een temperatuurverlies van 5K over de warmtewisselaar, wordt deze warmte opgeslagen in de warme bron met 85 C. De in de bodem opgeslagen warmte is onderhevig aan verliezen. De gewenste aanvoertemperatuur naar de kassen bedraagt 55 C. Rekeninghoudend met 5K verlies over de wisselaar is de afkaptemperatuur van de opgeslagen warmte in de bodem minimaal 60 C. Op basis van ervaringen met andere studies waarbij de mogelijkheden van warmteopslag zijn onderzocht wordt verwacht dat het opslagrendement van de hoge temperatuur warmteopslag circa 70 tot 80% zal zijn. De hoeveelheid warmte die kan worden opgeslagen is moeilijk te bepalen en zal per teelt verschillen en is daarnaast afhankelijk van de verkoopprijs van elektriciteit. Naar verwachting zal met name in de zomerperiode sprake zijn van een warmteoverschot. In deze periode kan veel warmte worden opgeslagen. Voor dit onderzoek is aangenomen dat de WKK meer vollasturen zal draaien in de zomerperiode. De WKK wordt op elektriciteit gestuurd. Het totaal aantal vollasturen van uur in de referentie zal toenemen naar circa uur. Dit impliceert dat circa 20% van de opgewekte warmte kan worden opgeslagen in de bodem. Het rendement van de toepassing van hoge temperatuur warmteopslag wordt grotendeels bepaald door de inzet van de WKK en de hoeveelheid warmte die kan worden opgeslagen en kan worden teruggeleverd. Bij de diverse teelten kunnen hier grote verschillen tussen zitten en dit zal de financiële haalbaarheid beïnvloeden. Derhalve wordt geadviseerd om de hoeveelheid warmte die kan worden opgeslagen, in een later stadium en per tuinder, nauwkeuriger vast te stellen aan de hand van een jaarlijks vraagpatroon. Globale dimensionering hoge temperatuur warmteopslag Op basis van de resultaten van de geohydrologische inventarisatie wordt de hoge temperatuur warmteopslag toegepast in de Formatie Maassluis. Deze formatie grondwater kan worden onttrokken met een maximaal debiet van 90 m³/h per bron. Dit impliceert dat om het benodigd vermogen te kunnen leveren één doublet (een warme en een koude bron) benodigd is. De diepte van de bronnen bedraagt circa 240 m-mv. 1/58361/GW 27 augustus