Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is...

32
Beknopte wegwijzer, geothermie in België VITO Team geo, Eva De Boever, David Lagrou, Ben Laenen ean Union European Regional Dev elopment F und

Transcript of Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is...

Page 1: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

Beknopte wegwijzer, geothermie in België VITO Team geo, Eva De Boever, David Lagrou, Ben Laenen

ean UnionEuropean Regional Development Fund

Page 2: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

European UnionEuropean Regional Development Fund

The Interregional Cooperation Programme INTERREG IVC, financed by the European Union’s Regional Development Fund, helps Regions of Europe work together to share experience and good practice in the areas of innovation, the knowledge economy, the environment and risk prevention. EUR 302 million is available for project funding but, more than that, a wealth of knowledge and potential solutions are also on hand for regional policy-makers.

www.geopower-i4c.eu

www.vito.be

www.i4c.eu

All rights, amongst which the copyright, on the materials described in this document rest with the Flemish Ins tute for Technological Research NV (“VITO”), Boeretang 200, BE-2400 Mol, Register of Legal En es VAT BE 0244.195.916.The informa on provided in this document is confiden al informa on of VITO. This document may not be reproduced or brought into circula on without the prior wri en consent of VITO. Without prior permission in wri ng from VITO this document may not be used, in whole or in part, for the lodging of claims, for conduc ng proceedings, for publicity and/or for the benefit or acquisi on in a more general sense.

Beknopte wegwijzer, geothermie in BelgiëVITO Team geo, Eva De Boever, David Lagrou, Ben Laenen

december 2012

Page 3: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 

VOORWOORD 

Deze  wegwijzer  geothermie  in  België  werd  opgesteld en mogelijk gemaakt  in het kader van het  Interreg  IVC project  GEO.POWER,  met  de  steun  van  de  Europese Unie.  De  algemene  doelstelling  van  het  GEO.POWER project  is  de  uitwisseling  van  goede  praktijken  in verband  met  geothermische  warmtevoorziening. Vanuit een technische analyse en een afweging van de kosten  en  baten  wordt  nagegaan  in  welke  mate  de praktijkvoorbeelden reproduceerbaar zijn in onze eigen regio  en  hoe  de  weg  geëffend  kan  worden  om  een selectie van goede praktijkvoorbeelden te transfereren naar de betrokken partnerregio.  De  interesse om geothermie te ontwikkelen als een duurzame energiebron kwam de eerste maal op in België met de energiecrisis van de jaren ’70 en ’80. Dit leidde tot de installatie van een geothermisch systeem voor ‘district heating’ in de  stad  St.  Ghislain  (Bergen)  en  tot  enkele  demonstratieprojecten  waar  geothermie  werd  aangewend  voor  de verwarming  van  zwembaden  en  een  visvijver  in  Vlaanderen.  In  1994  was  de  totale,  geïnstalleerde  capaciteit  van geothermie voor warmtevoorziening 101.6 TJ/y  (Berckmans & Vandenberghe, 19981). De  crisis had ook een positief effect op het aantal warmtepompen dat werd geïnstalleerd, maar de daling in de olieprijs midden jaren ’80 zorgde voor een halt in deze evolutie.  Momenteel ligt de focus In Vlaanderen op ondiepe toepassingen, al dan niet met het gebruik van een grondgekoppelde warmtepomp, voor de verwarming van woningen. Deze markt kende ook een gestage groei  in de voorbije  jaren. Er werden reeds 150 ATES2 en BTES3 systemen, goed voor 133 TJ/jaar4 aangewend zowel voor de verwarming en koeling van woningen  als  van  commerciële  gebouwen. Het directe  gebruik  van  aardwarmte  voor  grootschalige  verwarming wordt  op  dit  moment  enkel  toegepast  in  de  regio  van  Bergen.  De  succesvolle  implementatie  van  geïntegreerde geothermische systemen  in de woningbouw,  in commerciële gebouwen en  in de tuinbouwsector, zowel nationaal als internationaal,  heeft  in  de  recente  jaren  het  belangrijke  potentieel  van  geothermie  voor  duurzame  verwarming  en koeling opnieuw aangetoond.  Deze wegwijzer heeft tot doel een breed publiek te  informeren over de verschillende aspecten en mogelijkheden van het gebruik van geothermie. Hierbij focussen we op zogenaamde ‘traditionele’ toepassingen waarbij gebruik gemaakt wordt van natuurlijk aanwezige watervoerende  lagen  in de ondergrond.  In een eerste hoofdstuk wordt aangegeven waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar geothermie of aardwarmte juist voor staat en waarvoor het aangewend kan worden. Het volgende hoofdstuk  belicht  het  geologisch  potentieel  voor  geothermie  in  België.  De  drie  daaropvolgende  hoofdstukken  zijn gewijd  aan  toepassingen,  enerzijds  van  ondiepe  geothermie  in  combinatie  met  warmtepompen,  anderzijds  diepe geothermie  voor  rechtstreeks  gebruik  voor  verwarming  en  tenslotte  wordt  er  gekeken  naar  de  vraagzijde.  Hierin worden enkele sleutelparameters aangehaald die van belang zijn om een geothermisch systeem rendabel toe te passen in  de  warmtevoorziening  van  woningen  en  gebouwen.  In  een  laatste  hoofdstuk  wordt  er  kort  ingegaan  op  de beleidsaspecten en regelgeving in België omtrent geothermie.   

                                                                 1 Berckmans, A., & Vandenberghe N. (1998): Use and potential of geothermal energy in Belgium. Geothermics, 27, 2, pp. 235‐242. 2 ATES  (Aquifer  Thermal  Energy  Storage): dit  is  een open  systeem waar grondwater  via  een onttrekking‐  en  injectieput over  een warmtepomp wordt gestuurd.  3 BTES  (Borehole Thermal Energy Storage): dit  is een gesloten systeem waar een vloeistof  in een aardsonde  (U‐vormige  lus) wordt rondgepompt en zijn warmte afgeeft aan de warmtepomp.  4 Gegevens van 2010, bron: Terra Energy, presentatie op GEO.POWER Final Conference (okt. 2012) 

Warakai geothermieveld in Nieuw Zeeland (foto IGA).

Page 4: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 1 

1. WAT IS GEOTHERMIE? – OORSPRONG VAN AARDWARMTE 

Geothermie of aardwarmte is een duurzame bron van energie. Strikt genomen is geothermie de energie die in de vorm van warmte  in de ondergrond zit opgeslagen  (EU RES Directive 2009/28/EC). De  term stamt uit het Grieks en  is een samentrekking van de woorden geo (aarde) en thermos (warmte). Geothermie verwijst dan ook naar alle toepassingen die op één of andere manier gebruik maken van de warmte die zijn oorsprong vindt in de ontstaansgeschiedenis van de aarde. Het gaat dus net zo goed om het onttrekken van warmte voor het aandrijven van een warmtepomp, het direct aanwenden  van  de  onttrokken  warmte  voor  de  verwarming  in  de  gebouwde  omgeving,  als  om  de  productie  van elektriciteit  op  basis  van  zeer warm water  of  stoom  uit  hete  grondlagen  (>  100°C).  Strikt  genomen  vallen  KWO  of koude‐warmte‐opslagtoepassingen  hier  niet  onder.  Deze  toepassingen  maken  echter  wel  gebruik  van  de  warmte‐opslagcapaciteit in de ondergrond.  In  bepaalde,  vulkanisch  actieve  gebieden  zoals  bijvoorbeeld  in  Ijsland  is  warmte‐  en  elektriciteitswinning  uit warmwaterbronnen of geisers nabij het aardoppervlak reeds lang gekend, maar ook in België is geothermie mogelijk. In verschillende delen  zijn  immers watervoerende  lagen beschikbaar,  zij het wel op grotere diepte, met een geschikte temperatuur voor o.a. de verwarming van gebouwen. Hoe dieper men in de ondergrond boort, hoe warmer het wordt. In de Belgische ondergrond stijgt de temperatuur ongeveer met 30 °C per kilometer bij een startwaarde van ongeveer 10°C  aan  het  aardoppervlak  (maaiveld).  De  ondergrens  voor  directe  verwarmingstoepassingen  is  ongeveer  25°C. Hiervoor dien je dus al 500 m diep te boren.   

  Wat  is  nu  de  oorsprong  van  die  aardwarmte?  Dit  moet  gezocht  worden  in  drie  processen  tijdens  de  geologische geschiedenis van de aarde.  

Diepe warmteflux: Een deel van de warmte stamt uit de tijd dat de aarde gevormd werd. Het vormingsproces van de aarde ging gepaard met talrijke botsingen van stofclusters en kleine gesteentebrokken. Hierbij werden enorme hoeveelheden energie vrijgezet. Uiteindelijk liep de temperatuur zo hoog op dat het gesteente smolt. De buitenste schil van deze gloeiende bol gesmolten massa koelde snel af, maar de kern bleef heet. De warmte uit de kern van de  aarde  straalt  geleidelijk  uit  naar  het  aardoppervlak. Deze  diepe warmteflux  is  niet  homogeen  verdeeld. Op plaatsen waar  de  diepe warmte  naar  boven welt, wordt  de  korst  van  de  aarde  opengescheurd  en  komt  heet, gesmolten gesteente, of magma, kort bij het oppervlak. Dit gaat veroorzaakt intens vulkanisme en indrukwekkende vormen  van  geothermie  zoals  geisers,  poelen  van  kokend  water  en  modder,  en  fumarolen,  openingen  in  het aardoppervlak langs waar hete gassen ontsnappen. 

Figuur 1: Struktuur van de aarde vanaf de oppervlakte  totkern. (Bron: ADEME‐BRGM) 

Page 5: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 2 

Wrijvingswarmte:  Van  zodra  magma  het  aardoppervlak  heeft  bereikt,  koelt  het  af.  Het  stolt  en  vormt  nieuw gesteente. Dit vaste gesteente is zwaarder dan het vloeibare magma. Het heeft dan ook de neiging naar beneden te zinken, bijvoorbeeld aan plaattektonische subductiezones, zones waar de ene plaat onder de andere duikt. Dit veroorzaakt wrijving waardoor  het  gesteente wordt  vervormd  en  opgewarmd. Ook  de wrijvingswarmte  tussen bewegende platen aan het oppervlak van de aarde zoekt een uitweg. Dit geeft op bepaalde plaatsen, aanleiding tot warmwaterbronnen.  

Radioactief verval: Het grootste deel van het aardoppervlak is relatief koud. Op deze plaatsen is het derde proces vaak dominant: namelijk radioactief verval. De buitenste schil van de aarde, ook wel de korst genoemd, is immers rijk aan de  radioactieve elementen U, Th en  40K. Deze elementen zijn niet stabiel. Ze vallen geleidelijk uiteen  in stabiele componenten. Hierbij wordt energie vrijgezet die in de aardkost wordt omgezet in warmte. 

 De afkoeling van de kern van de aarde en het radioactief verval in de korst zijn twee processen die traag verlopen. Naar menselijke maatstaven zijn beide warmtefluxen dan ook min of meer constant  in de tijd. Kortom, ze zorgen voor een quasi constante toevoer van warmte naar het bovenste deel van de aardkorst. In die zin is geothermische energie dan ook hernieuwbaar.   

     Figuur 2: Plaattektonische bewegingen in relatie tot diepe bewegingen van magma en oppervlaktefenomenen van geothermie en vulkanisme (bron: http://rocks.netdifference.ca/homepage/how‐continents‐move/) 

   

 Arguments against? (http://www.raesidecartoon.com/) 

Page 6: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 3 

2. WAAROM GEOTHERMIE 

  De  probleemstelling  inzake  energievoorziening  is  tweeledig.  Enerzijds  zijn  fossiele  brandstoffen  beperkt  voorradig, maar neemt de vraag nog wereldwijd steeds toe. Ze zijn ook te waardevol om op te stoken daar ze niet alleen een bron van  energie  zijn maar ook  aangewend  kunnen worden  als  grondstoffen  in  tal  van petrochemische producten.  Toch wordt een aanzienlijk deel van deze grondstoffen aangewend voor energievoorziening en meer bepaald de verwarming van  gebouwen  en  installaties  (zie  verder).  Anderzijds  gaat  het  gebruik  van  fossiele  brandstoffen  gepaard  met  de productie van reststoffen die een belangrijke impact hebben op het (leef)milieu.  Om hieraan het hoofd te bieden wordt er gekeken naar oplossingen  in termen van een meer rationeel energie‐gebruik. Daarnaast moet er  in belangrijke mate  ingezet worden op het aanwenden en integreren van hernieuw‐bare, groene energiebronnen.   Wanneer er aan groene energie wordt gedacht,  leggen we  bijna  automatisch  de  link  naar  het  opwekken  van groene  stroom.  Maar  het  is  ook  mogelijk  om  groene warmte  te  produceren,  bijvoorbeeld  via  geothermie. Hierbij  wordt  warmte  onttrokken  aan  de  ondergrond om  gebouwen  te  verwarmen. Het  grote  voordeel  van deze  techniek  is  dat  er  naast  verwarming  ook  koeling kan  verkregen  worden.  De  koelte  van  de  bodem  kan zonder  meerkost  rechtstreeks  voor  koeling  van  het gebouw  worden  aangewend.  Het  gebruik  van  een geothermisch  systeem  voor  verwarming  (en  koeling) van  ruimtes en processen heeft verschillende  troeven. Geothermie  is  een  hernieuwbare  bron  van  energie opgeslagen  in de vorm van warmte  in de ondergrond. Het  gebruik  van  aardwarmte  gaat  nauwelijks  gepaard met  emissies  van  CO2  of  andere  schadelijke  stoffen. Aardwarmtewinning  werkt  doorgaans  met  het aanboren  en  oppompen  van  warm  water  in  diepe laagpakketten  in  de  ondergrond. Hiervoor  dienen  één of  meerdere  diepe  boringen  geplaatst  te  worden (afhankelijk van de vraag). Echter eenmaal geïnstalleerd nemen  deze  bronnen  een  minimum  aan  ruimte  in  en zorgen zij niet voor overlast.   Aardwarmte  is  bovendien  op  veel  plaatsen  lokaal beschikbaar en draagt bij tot de diversificatie van onze energievoorziening.  Inzetten op geothermie verhoogt daarom ook de  leveringszekerheid van onze energietoevoer. Eveneens geldt dat eenmaal geïnstalleerd de energiekosten voor lange tijd stabiel en voorspelbaar worden. In vergelijking met andere, hernieuwbare energiebronnen is geothermie ook niet  afhankelijk  van  bijvoorbeeld  externe  weersomstandigheden.  Het  wordt  daarom  idealiter  ingeschakeld  als  een basislast  in  de  energievoorziening.  Eenzelfde  leef‐,  woon‐  en  werkcomfort  is  verzekerd  zoals  voor  een  andere energiebron. Het  is een duurzame energiebron die toegankelijk  is voor  iedereen, zowel  in zijn werkomgeving als  in zijn private woning.    

Figuur  1:  Project  voor  diepe  geothermie  in  Soultz‐sur‐Forêts 

Geothermie is:   Hernieuwbaar  Ecologisch verantwoord  Overal beschikbaar 

Page 7: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 4 

3. AARDWARMTEWINNING – POTENTIEEL IN BELGIË EN CONCEPTEN 

In  België  kijken  we  momenteel  naar  zogenaamde  traditionele  geothermische  systemen  waarbij  we  warm  water ontrekken aan de ondergrond uit watervoerende lagen of van nature aanwezige breuken. In een traditioneel systeem voor  aardwarmtewinning  wordt  warm  water  omhoog  gepompt  via  een  boring  uit  het  zogenaamde  reservoir (watervoerende  laag  of  breuksysteem).  Het  opgepompte  water  passeert  dan  over  een  warmtewisselaar  en  wordt meestal via een tweede boring terug in het oorspronkelijke reservoir geïnjecteerd (geothermisch doublet, figuur 4).  Of  aardwarmte  al  dan  niet  economisch  rendabel  te winnen  is  of  niet,  hangt  in  eerste  instantie  af  van  geologische factoren. In eerste instantie moet naar de gewenste temperatuur (diepte) gekeken worden. Op dieptes van 1000 m en meer kunnen al temperaturen van 40°C en meer gehaald worden.  In tweede  instantie moeten er natuurlijk geschikte grondlagen  aanwezig  zijn  waaruit  voldoende  water  kan  opgepompt  worden.  Ze  moeten  meer  bepaald  goede doorstromingseigenschappen hebben. Deze watervoerende  lagen zijn  in de meeste gevallen sedimentaire gesteenten zoals kalkstenen of zandstenen (Fig. 5). Deze geologische gegevens vormen een eerste belangrijke aflijning van locaties die gunstig zijn voor geothermie in België.  

   

Figuur 4: Principe van aardwarmte‐winning via een geothermisch doublet. 

Figuur 5: Schematische geologische doorsnede toont de relatie tussen de geothermische bron en de reservoirs in de ondergrond. (Bron: Barbier, 2002, modified by IGA.) 

  

3.1. Watervoerende grondlagen (aquifers) – temperatuur en debiet 

België wordt gekenmerkt door een gevarieerde geologische ondergrond met gesteenten van verschillende onderdom, gaande van harde gesteenten van ongeveer 500 miljoen jaar oud tot recente sedimentaire afzettingen. Figuur 6 toont een vereenvoudigde geologische kaart van België. De structuur van de ondergrond  is het resultaat van verschillende vervormings‐ en sedimentatieperiodes gedurende de geologische geschiedenis van het gebied.  In 1989, hebben Vandenberghe en Fock  temperatuurskaarten voorgesteld op verschillende dieptes  tussen  ‐500 en  ‐2000 m voor België. Deze werden aangemaakt op basis van een interpolatie tussen temperatuursgegevens uit een 60‐tal  boringen.  De  kaarten  laten  toe  een  eerste  inschatting  te  maken  van  de  toepasbaarheid  van  geothermie  in  de verschillende  regio’s.  Ze  tonen  regionale  verschillen  aan. Volgens  een WNW‐ESE oriëntatie  centraal  in België  (regio Kortrijk, Brugge, Gent, Brussel, Leuven richting Maastricht) is de ondergrond gekenmerkt door de aanwezigheid van het oude Massief van Brabant (Cambrium‐Siluur ouderdom), dat relatief koud en weinig watervoerend is. Deze geologische sokkel wordt in het noorden en zuiden omgeven door recentere sedimentaire bekkens.  

Page 8: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 5 

 

 Figuur  6:  Geologische  kaart  van  België  (bron:  Geologica  Belgica  Vol  4,  cover  page,  Bultynck  &  Dejonghe  (eds.); geological map modified after de Béthune, 1954).  De ondiepe ondergrond in Vlaanderen wordt gekenmerkt door sedimenten van Quartaire en Tertiaire en onderdom die gekenmerkt  worden  door  snelle  laterale  verschillen  in  hun  karakteristieken  (samenstelling,  korrelgrootte  en verharding). Verschillende pakketten van watervoerende, eerder zandige lagen (aquifers) en slecht doorlatende, eerder kleiige  lagen (aquitards) volgen elkaar op. Goede aquifers kunnen debieten  leveren van 25 – 100 m³/u. Deze aquifers zijn echter enkel interessant voor (indirecte) toepassingen in combinatie met warmtepompen.  De onderste grens voor rechtstreekse toepassingen van aardwarmte  is ongeveer 25°C. Hiervoor moeten we  in België zo’n 500 m diep boren. Op deze diepte komen er enkel watervoerende lagen met een goede doorlatendheid voor in de Kempen (Fig. 7). Het gaat hier om de kalksteenlagen afgezet in de geologische perioden van het Krijt en begin Tertiair. In het uiterste  zuiden  van West‐Vlaanderen,  in de  regio onder Kortrijk  (Doornik)  komt de Kolenkalk  van Dinantiaan ouderdom voor, doch vaak op (te) beperkte diepte.   Voor temperaturen van 40°C en meer komen er enkel geschikte reservoirs voor in het bekken van de Kempen (Fig. 8), de Roerdalslenk in het uiterste noorden en noordoosten (regio’s Antwerpen en Limburg) en onder het steenkoolbekken van Henegouwen. Het gaat hier dan om de zandstenen van het Trias (Buntsandstein), de zandstenen van Neeroeteren (Westfaliaan) in het noordoosten van België boven Genk en de verkarste kalkstenen van de Kolenkalk (Onder‐Carboon, Dinantiaan) in het bekken van de Kempen en in de regio rond Bergen. In deze laatste regio zijn er excellente condities voor geothermie van de Kolenkalk waar zowel carbonaat als anhydriet gedeeltelijk werden opgelost en het water een artesisch debiet heeft van 100 m³/u.   De ondergrond  in de rest van het zuiden van België  is grotendeels gekenmerkt door harde gesteenten. Dit verhindert geothermische  toepassingen  die  gebruik  maken  van  watervoerende,  doorlatende  lagen  (zie  hogerop  ‘traditionele systemen’). Hier  kunnen  toepassingen  als BTES3  , waarbij warm water  in  een  gesloten  lus  in de ondergrond wordt vastgehouden,  een  alternatief  vormen. Dit  geldt  ook  voor  het westen  en  zuiden  van Vlaanderen  (Gent, Brugge  en Oostende) waar de eerder kleiige condities van de ondergrond minder gunstig zijn. 

Page 9: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 6 

 

Figuur 7: Voorkomen van potentiële reservoirs voor diepe geothermie in België (Laenen 2009 ).  

 

Figuur 8: Vereenvoudigd geologisch NS profiel doorheen Vlaanderen (naar het geologische dwarsprofiel door Vlaanderen te bekomen via Databank Ondergrond Vlaanderen via http://www.dov.vlaanderen.be/geonetwork/srv/nl/main.home?uuid=241b3cdf‐7e0c‐496c‐b1d4‐e810619d48b5).  Informatie omtrent de opbouw van de geologische ondergrond wordt bekomen door o.a. seismische metingen, diepe boringen en geofysische metingen  in deze boorgaten. In tegenstelling tot bijvoorbeeld Nederland waar veel gegevens verzameld werden  in het kader van olie‐ en gaswinning,  zijn deze gegevens  in veel mindere mate beschikbaar voor België en worden we met meer onzekerheden geconfronteerd, zeker voor dieptes vanaf 1 à 2 km. Daarnaast zijn er gegevens  nodig  omtrent  de  petrofysische  (porositeit  en  permeabiliteit)  en  thermische  eigenschappen  van  een gesteente  (thermische  geleidbaarheid).  Systematische  gegevens  hiervan  zijn  momenteel  nog  niet  beschikbaar  en algemene aannames dienen gedaan te worden om een potentieelinschatting te maken voor een bepaalde locatie. 

Page 10: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 7 

3.2. Geothermische gradiënt, warmteflux en thermisch vermogen 

Zoals  hoger  aangegeven  neemt  de  temperatuur  in  de  ondergrond  toe  met  de  diepte  volgens  een  geothermische gradiënt die afhankelijk is van de geologische geschiedenis en opbouw van de ondergrond. Een algemene gradiënt van 30°C per km kan gehanteerd worden voor België.  Berckmans en Vandenberghe (1998) berekenden ook een geothermische energie‐inhoud voor elk van de reservoirs, op basis  van  het  reservoirvolume,  een  gemiddelde  porositeit  en  temperatuur.  Deze  getallen  geven  een  idee  van  het theoretische potentieel, maar geven niet de warmtetoevoer of warmteflux aan. De lokale geothermische gradiënten en de  warmteflux  kunnen  bepaald  worden  a.d.h.v.  temperatuursmetingen  in  boringen.  Dreesen  en  Laenen  (2010)5 berekenden  een  warmteflux  op  basis  van  een  gemiddelde  waarde  voor  de  thermische  geleidbaarheid  van  de gesteenten en temperatuursgegevens uit diepe boringen.   

 Q=k ∙ ΔT 

met:  Q: de lokale warmteflux in W.m‐2  k: de thermische geleidbaarheid van het gesteente in W.m‐1.K‐1  ΔT: de temperatuurgradiënt in K.m‐1 

Een gemiddelde waarde van 0.055 W/m² werd bekomen met licht hogere waarden in de regio van de Noorderkempen en de Roerdalslenk. Wanneer men dus echt een hernieuwbaar systeem wenst op te zetten, moet men er rekening mee houden dat het vermogen  tussen 50 à 100 kW/km² dient  te  liggen. Wanneer meer energie onttrokken wordt zal de temperatuur van het water geleidelijk aan afnemen. Dit bepaalt dus in belangrijke mate de levensduur van een project. De levensduur van een geothermisch doublet wordt doorgaans geraamd op minimaal 30 jaar en vaak zelfs langer. Het water  in het  reservoir zal, eenmaal  in  rust,  terug opwarmen door de continue processen dieper  in de aardkorst  (zie hoger).  

De warmteproductie of het thermisch vermogen dat met een doublet gehaald kan worden, Wth, wordt gegeven door:  

 Wth=q ∙ ρ ∙cv ∙ ΔT 

met:  Wth : thermisch vermogen (Watt of J.s‐1)  q: debiet (m³.s‐1). We kijken hier vaak naar debieten van ≥ 100 m³/u voor een goede aquifer.  ρ : densiteit water (kg.m‐3)  cv : warmtecapaciteit water (J.kg‐1.°C‐1)  ΔT: T(productie) – T(injectie) in °C 

 

3.3. Coefficient of Performance (COP) 

De duurzaamheid van de toepassing, uitgedrukt in COP of Coefficient of Performance, is afhankelijk van de verhouding van de ingaande energie (pompkracht) en het geproduceerde geothermisch vermogen.   

COP= nuttig geleverde warmte 

(MWth) 

benodigde electriciteit (MWe) 

Hoe hoger de doorlatendheid van het gesteente en hoe hoger het debiet, des te minder pompkracht is vereist. Uit de formule voor het thermisch vermogen blijkt ook duidelijk dat het gehaalde thermische vermogen en dus de COP niet alleen afhankelijk is van de temperatuur van het opgepompte water, maar vooral van het verschil tussen de productie‐ en reïnjectietemperatuur van het water. Dit noemt men de ‘mate van uitkoeling’. Hoe groter dit verschil, des te groter de opbrengst aan warmte en des te hoger de COP.   

Het Platform Geothermie – Werkgroep gebouwde omgeving (2011) geeft een jaargemiddelde COP richtwaarde van 25 tot  30  voor  een  geothermiedoublet  voor  de  directe  warmtevoorziening  van  woningen  (vloerverwarming, aanvoertemperatuur van 70°C, retourtemperatuur van 30°C). Om het rendement van grotere geothermieprojecten te bepalen moeten bijkomende factoren in rekening gebracht worden zoals: 

Warmteverlies in het distributienet 

Electriciteitsverbruik voor pompen (doubletpomp en transportpompen) 

Aandrijven en verbruik gashulpketel of andere. We spreken dan eerder van PER of Primary Energy Rate, i.p.v. COP. 

                                                                 5 Dreesen, R. & Laenen, B. (2010): Technology watch: geothermie en het potentieel in Vlaanderen. Eindrapport voor VLAKO, pp. 64.  

Page 11: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 8 

4. INDIRECT GEBRUIK VAN AARDWARMTE D.M.V. WARMTEPOMPEN 

4.1. Principe van de warmtepomp 

Een  warmtepomp  kan  omgevingswarmte  op  relatief  lage  temperatuur  (12°C)  opwaarderen  voor  toepassingen  op hogere  temperatuur  (40°C)  zoals  de  verwarming  van  woningen  of  sanitair  water.  De  hoeveelheid  energie  die  het apparaat hiervoor nodig heeft  is  laag  in vergelijking met de opbrengst. 60 tot 80% van de geleverde energie door de warmtepomp is afkomstig uit de omgeving.   In de natuur koelt een warm object af door warmte af  te geven aan  zijn omgeving. Een warmtepomp doet net het omgekeerde.  Een  warmtepomp  is  een  apparaat  dat  thermische  energie  (warmte)  onttrekt  aan  een  medium (warmtebron) op een  relatief  lage  temperatuur en deze  thermische energie bij een hogere  temperatuur afgeeft aan een ander medium (warmteafgiftesysteem). Een warmtepomp ‘pompt’ dus thermische energie van een lager naar een hoger temperatuursniveau. Het warmtetransport gebeurt door een vloeistof (warmtedragend medium).   

4.1.1. De thermodynamische cyclus 

Een geschikte vloeistof (warmtedragend medium) heeft een kookpunt bij  lage druk dat onder de temperatuur van de warmtebron  ligt,  waardoor  de  vloeistof  verdampt  en  aldus  warmte  onttrekt  aan  de  bron  (Fig.  9).  Door  met  een compressor,  die  externe  energie  verbruikt,  de  ontstane  damp  onder  druk  te  zetten,  stijgt  het  kookpunt  en  de temperatuur  en  zal  de  damp  condenseren  (terug  vloeistof  worden).  Hierbij  geeft  het  warmte  af  aan  het warmteafgiftesysteem. Om  terug  te  keren naar de begintoestand moet een drukverlaging worden gerealiseerd met behulp van een expansieventiel. Dan kan de cyclus herbeginnen.  

                

Figuur  9:  De  thermodynamische  kringloop (VEA, 2009)  

 

4.1.2. De winstfactor  

De compressor, die de druk en dus ook de temperatuur in het warmtedragend medium verhoogt is het enige onderdeel in de warmtepomp dat energie verbruikt. Het energieverbruik van de compressor bepaalt hiermee dus de winstfactor van de warmtepomp. Een goede warmtepomp kan voor elke kWh elektriciteit die de compressor verbruikt 3 tot 6 kWh nuttige warmte genereren, en heeft dus een COP6 van 3 to 6.   

                                                                 6  COP  versus  SPF  voor warmtepompen: Wanneer  de  temperatuur  van warmtebron  en/of  het  afgiftesysteem  gedurende  het  jaar schommelt zal ook de COP van de warmtepomp variëren. Bovendien is de warmtepomp niet het enige apparaat dat energie verbruikt in  het  systeem.  De  prestatie  van  een  warmtepompsysteem  of  de  SPF  (“Seasonal  Performance  Factor”)  brengt  zowel  het energieverbruik van de warmtepomp als de randapparatuur in rekening over een gans seizoen. De SPF is steeds lager dan de COP. 

Page 12: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 9 

Hoe groter de drukverhoging van de compressor, hoe hoger zijn energieverbruik en dus hoe lager de winstfactor. Hoe hoger  de  brontemperatuur  en  hoe  lager  de  gewenste  afgiftetemperatuur,  des  te  groter  de  winstfactor.  Bij  een vergelijking  van  de  winstfactor  van  verschillende  warmtepompen  moet  steeds  rekening  gehouden  worden  met  de condensor‐ en verdampertemperatuur die gekoppeld is aan de opgegeven winstfactor.  

4.2. De ondergrond als warmtebron 

Bij de  toepassing  van een warmtepomp dient de warmtebron, die gratis warmte  levert,  gekozen  te worden.  In het kader van indirect gebruik van geothermie worden hieronder enkel grond en grondwater als warmtebron behandeld. Er wordt een onderscheid  gemaakt  tussen  gesloten  systemen die met ondergrondse  leiding  functioneren  (verticale en horizontale grondwarmtewisselaars) en open  systemen die effectief het  grondwater  laten  circuleren  (zie  figuur 10). Daarnaast  moet  er  nog  het  onderscheid  gemaakt  worden  tussen  enkel  energieonttrekking  en  de  combinatie  met energieopslag (het gesloten systeem BTES3, het open systeem ATES2).   

 Figuur 10: Schema van de beschikbare ondiepe (‘LOW ENTHALPY’) geothermische technologieën. Bij ‘HYDROTHERMAL’ wordt  het  onderscheid  gemaakt  tussen  OPEN  en  gesloten  (‘CLOSED’)  systemen.  Voor  elk  van  deze  systemen  wordt onttrekking  (‘EXTRACTION’)  onderscheiden  van  de  seizoensopslag  (ATES,  BTES  (met  subtype  ‘Energie  onttrekking  in fundamenten’)) (bron: Website Terra Energy).  

4.3. Grond als warmteonttrekkingsbron in een gesloten systeem 

De temperatuur in de eerste meters onder maaiveld zijn nog onderhevig aan seizoensschommelingen. Vanaf een diepte van 5 m onder maaiveld is de bodemtemperatuur echter nagenoeg constant en bedraagt in ons gematigd klimaat 10° tot 12 °C waarna ze verder toeneemt met diepte volgens de geothermische gradiënt.  Een  grondwarmtewisselaar  (Fig.  11)  bestaat  uit  een  buizenstelsel  waardoor  een  mengsel  van  water  en  een antivriesmiddel, meestal glycol, stroomt. Deze vloeistof wordt over de verdamper van de warmtepomp geleid. Het juist dimensioneren  van  de  grondwarmtewisselaar  is  van  groot  belang  (gegevens  warmtepomp,  aantal  draaiuren,  soort toepassing,  geologie).  Een  te  kleine  warmtewisselaar  gaat  te  lage  temperaturen  leven,  met  rendementsverlies  tot gevolg. Onnodig grote warmtepompvermogens kunnen de energie‐efficiëntie en de terugverdientermijn van het totale systeem sterk nadelig beïnvloeden. 

Page 13: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 10 

Een verticale grondwarmtewisselaar bestaat uit aardsondes die door middel van een boormachine verticaal in de grond worden gebracht tot op een diepte tussen 25 en 150 m. De afstand tussen de verschillende boringen ligt tussen de 5 en 10 m. Dit systeem neemt dus, in vergelijking met horizontale grondwarmtewisselaar, weinig grondoppervlak in beslag. De verschillende sondeboringen worden met elkaar verbonden en gekoppeld aan de primaire warmtewisselaar van de warmtepomp. Een klassieke circulatiepomp zorgt voor het rondpompen van het energietransportmedium. In een goed gedimensioneerde installatie daalt de gemiddelde grondtemperatuur van 10° tot 12°C in de onmiddellijke nabijheid van de aardsonde naar het einde van het stookseizoen tot net boven het vriespunt, en is bij het begin van het volgend  stookseizoen  terug op het oorspronkelijke niveau. De  temperatuursevolutie kan bij de ontwerpfase van het project accuraat worden gemodelleerd.   

    A   B   C 

Figuur  11:  Concept  van  geothermische  warmteonttrekking  met  gesloten  systemen  (verticale  (A)  en  horizontale  (B) grondwarmtewisselaars) en een open systeem (C) (bron: Terra Energy)  Horizontale  warmtewisselaars  bestaan  uit  een  netwerk  van  buizen  op  een  diepte  van  meer  dan  1  m  (onder  de vorstgrens).  Indien  mogelijk  plaatst  men  het  netwerk  onder  het  grondwaterpeil.  De  dimensionering  gebeurt voornamelijk op basis op de warmtegeleidingcoëfficiënt van de bodem, die voornamelijk wordt bepaald door het klei‐ en vochtgehalte. Voor een gemiddelde woning volstaan over het algemeen 200 à 250 geboorde meters. Afhankelijk van de grondsamenstelling en het compressorvermogen van de warmtepomp zal de benodigde grondoppervlakte voor een gemiddelde woning tussen 200 en 500 m2 bedragen.  

4.4. Grondwater als warmteonttrekkingsbron in een open systeem  

Door onttrekking van het grondwater zelf, met een  temperatuur van 10°  tot 12°C, voor huishoudelijk gebruik zal de temperatuur in de aquifer niet dalen. De COP van de warmtepomp zal dan ook hoog zijn en weinig variëren. Om deze techniek succesvol toe te passen moet men echter beschikken over een voldoende doorlatende watervoerende laag.  Men zuigt het water op in een productieput en stuurt het langs de warmtepomp. Vervolgens wordt het water via een injectieput terug naar dezelfde geologische laag gebracht. Voor warmtepompen ligt de diepte van de boringen tussen 20 m en 100 m, afhankelijk van de geologie.   

4.5. Ondergrond als energieopslag medium 

Dit  systeem  kent  vooral  zijn  toepassing  in  grotere  gebouwen,  zoals  appartementblokken,  bedrijven  en  openbare gebouwen waar de warmte‐ en koudevraag voldoende hoog is.  In tegenstelling tot bijvoorbeeld een lucht‐lucht warmtepomp, kan een grondgekoppelde warmtepomp de warmte die geladen  is gedurende de zomermaanden ondergronds opslaan en deze hergebruiken  in de winter. Dit  is het principe van thermische seizoensopslag. Door de toenemende vraag naar ‘comfort’  in gebouwen wordt naast verwarming ook koeling  in  de  zomer  een  belangrijk  aspect.  En  aan  deze  vraag  kan  een  thermische  seizoensopslag  dus  ook beantwoorden.  

Page 14: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 11 

4.5.1. Gesloten systeem: BTES 

De  toegepaste  technologie,  BTES,  is  identiek  aan  de  verticale  grondwarmtewisselaar  in  gesloten  systemen  zoals hierboven beschreven. Maar naast het onttrekken van warmte wordt  in dit systeem ook warmte die  in de zomer aan een gebouw wordt onttrokken of via, bijvoorbeeld zonnecollectoren wordt verzameld, ondergronds opgeslagen om het nadien te kunnen gebruiken gedurende het stookseizoen.  Deze technologie wordt toegepast voor grote gebouwen zoals kantoren, serrecomplexen, scholen, zwembaden etc. Het bestaat over het algemeen uit een veld van boringen, soms wel meer dan 100, die onderling worden verbonden en worden gekoppeld aan de primaire warmtewisselaar van de warmtepomp. BTES is de geothermische technologie met de minste geologische beperkingen en is dus quasi overal toepasbaar (met uitzondering van waterwinningsgebieden). In België is het toepasbaar en haalbaar voor 99% van het grondgebied. De terugverdientijd is 6 to 12 jaar en dit zonder rekening te houden met eventuele subsidieregelingen.  Volledigheidshalve  vermelden  we  nog  de  toepassing  van  een  gesloten  geothermische  systeem  dat  ingebouwd  kan worden in de funderingen van gebouwen (‘Energy Extracting Foundations’, Fig. 12). Het is in principe overal toepasbaar (met  uitzondering  van  waterwinningsgebieden),  maar  komt  komt  slechts  in  aanmerking  bij  een  lage  energievraag, omdat de funderingspalen van de gebouwen eerder ondiep worden geplaatst.  

      A                      B 

Figuur 12: Concept van ondiepe geothermische seizoensopslag: (A) open systeem (ATES) en (B) gesloten systeem (BTES).   

4.5.2. Open systeem: ATES 

De  toegepaste  technologie,  ATES,  is  identiek  aan  de  verticale  grondwarmtewisselaar  in  het  open  systemen  zoals hierboven beschreven. Maar naast het onttrekken van warmte wordt  in dit systeem ook warmte die  in de zomer aan een  gebouw wordt onttrokken, ondergronds opgeslagen om het nadien  te  gebruiken  tijdens het  stookseizoen. Het systeem bestaat uit één of meer onttrekkingsputten en injectieputten.  ATES  is  de  geothermische  technologie  met  de  hoogste  energie‐efficiëntie.  Men  heeft  echter  wel  een  permeabele grondwaterlaag  (aquifer) nodig op gewenste diepte met water  van  goede  kwaliteit. Deze  technologie  is  toepasbaar voor ongeveer 20% van Belgisch grondgebied. De terugverdientijd is 4 tot 9 jaar en dit zonder rekening te houden met eventuele subsidieregelingen.  

   

Page 15: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 12 

4.6. Voor‐ en nadelen van warmtepompsystemen 

Voordelen  Nadelen 

Hoog comfortniveau van lage temperatuur verwarming (LTV*) afgifte systemen 

Meestal hogere investeringen (die zich doorgaans binnen 4‐15 jaar terugbetalen) 

Energiebesparing / winst voor het milieu    Beperking tot LTV‐afgiftesystemen, zoals vloer en wandverwarming 

Voldoen aan energieprestatieregelgeving  Benodigde kennis en vakmanschap voor een goede toepassing is nog niet breed aanwezig 

Mogelijkheid van natuurlijke koeling tijdens warme zomers 

 

* (aanvoer temperatuur <50°C) 

 

4.7. Enkele voorbeelden uit binnen‐ en buitenland 

In  het  GEO.POWER  project  werden  goede  praktijken  in  verband  met  geothermische  warmtevoorziening  tussen  de partners uitgewisseld. Vanuit een technische analyse en een afweging van de kosten en baten werd nagegaan in welke mate  de  praktijkvoorbeelden  reproduceerbaar  zijn  in  onze  eigen  regio  en  hoe  de  weg  hiervoor  best  geëffend  kan worden. Hieronder wordt een praktijkvoorbeeld uit België toegelicht dat door verschillende GEO.POWER‐parters werd geselecteerd en een praktijkvoorbeeld uit Hongarije dat door VITO werd geëvalueerd op zijn toepasbaarheid in België.   

4.7.1. Glastuinbouwsector 

De steeds stijgende kosten van conventionele energie hebben geleid tot een stijgende interesse in duurzame oplossingen  voor  de  land‐  en  tuinbouw.  De  lagere bedrijfs‐  en onderhoudskosten  in  combinatie met de afgenomen  emissies  maken  van  geothermische verwarming  en  koeling  de  voor  de  hand  liggende oplossing. Een mooi voorbeeld hiervan  is een  innovatief project bij  een  aardbeienkwekerij  te  Hoogstraten  (provincie Antwerpen). Een grondgekoppelde warmtepomp met een  ATES‐systeem  levert  voor  het  serrecomplex  van 13500 m2 energie‐efficiënte verwarming  in de winter en  natuurlijke  koeling  in  de  zomer.  De  koeling gedurende  de  zomer  zorgt  er  voor  dat  er  minder ventilatie  nodig  is  in  de  serres,  een  zogenaamd ‘gesloten  serre’.  Het  systeem  leidt  tot  betere omstandigheden voor de groei van de aardbeien door een verlaging van  ziektes en het behouden van hogere CO2‐concentraties  in de  serres, wat de groei van de planten bevordert. Dit alles zorgt voor 20% hogere opbrengst. 

‐ De grondgekoppelde warmtepomp van 825 kW zorgt voor 90% van de verwarming van de serres; ‐ Een op olie gestookte verbrandingsketel van 640 kW wordt gebruikt om het piekverbruik op te vangen; ‐ Het ATES‐systeem bestaat uit twee 140 m diepe boringen met een tussenafstand van 140m. ‐ De  terugverdientijd,  berekend  op  basis  van  energiebesparing  (minder  verbruik  van  gas  en  olie),  bedraagt 

ongeveer 12 jaar. Wanneer de productietoename wordt meegerekend daalt de terugverdientijd tot 7 jaar. ‐ Deze installatie vermindert het primaire energieverbruik met 65%, wat resulteert in een CO2‐emmissiereductie 

van 34%.  Dit  demonstratieproject  voor  de  glastuinbouw  in  noordoost  België  wordt  gesteund  door  VEA,  het  Vlaams  Energie Agentschap en de veiling van Hoogstraten. Elke jaar neemt het aantal serrekwekers in deze streek af, voornamelijk door de  toenemende energiekosten. Dit demonstratieproject  toont dat energiebesparing  kan worden  gecombineerd met productie‐efficiëntie en is dan ook van groot belang voor de toekomst van deze economische activiteit van deze regio.  

Page 16: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 13 

4.7.2. Renovatieproject van een appartementsgebouw: Hun street (Hongarije) 

Het  voorbeeldproject  betreft  een  flatgebouw  uit  de jaren  ’70  van  10  verdiepingen  met  256 appartementen,  dat  onderdak  biedt  aan  ongeveer 1000  personen.  Voor  de  renovatie  was  het  gebouw aangesloten op een stadsverwarmingsysteem.  In een eerste  fase  van  de  restauratie  werd  het  gebouw grondig geïsoleerd, met dak‐ en muurisolatie, energie‐efficiënte ramen en door de bewoners zelf afstelbare verwarmingsradiatoren. Na deze investering werd een grondgekoppeld ATES‐systeem geplaatst. Het systeem bestaat uit 4 productieputten en 6 injectieputten en 3 grondgekoppelde warmtepompen, 434 kW nominale capaciteit  voor  verwarming  en 245  kW  voor  sanitair water.  Er  is  geen  andere  warmtebron  nodig.  De woonkosten daalden met 33% en er werd 336  t CO2 per jaar minder uitgestoten. Vergelijkbare  flatgebouwen  uit  de  jaren  ’70  worden ook vele Belgische steden aangetroffen. Het praktijkvoorbeeld van Hun street  is dus zeer  relevant voor de Belgische situatie. Zeer belangrijk is de grondige isolatie (daken, muren en ramen) van het gebouw voor een mogelijke installatie van een goed gedimensioneerd ATES‐systeem gecombineerd met grondgekoppelde warmtepompen.   Literatuurlijst / Geraadpleegde werken 

‐ Terra Energy, presentatie GEO.POWER final conference en website: http://www.terra‐energy.be/ ‐ VEA, 2009. Warmtepompen voor woningverwarming. D/2009/3241/023,35p. 

Page 17: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 14 

5. DIEPE GEOTHERMIE VOOR DIRECTE VERWARMING 

In wat volgt worden enkele concepten en concrete voorbeelden van directe aanwending van aardwarmte toegelicht. De onderste  grens  voor de  directe  aanwending  van  geothermie  voor  de  verwarming  van  ruimtes wordt doorgaans gelegd op 40°C.  In onze  regio dient hiervoor dieper dan 1  km geboord  te worden. Een eerste  voorbeeld behandelt geothermie  voor  stadsverwarming  via  een  cascadesysteem.  Een  tweede  voorbeeld  verwijst  naar  één  van  de praktijkvoorbeelden uit het Interreg IVC project GEO.POWER, met name het gebruik van hooggradige geothermie voor de verwarming van historische gebouwen in de stad Ferrara in Italië. Ten derde wordt een voorbeeld aangehaald van diepe geothermie in de glastuinbouw in Nederland. Ten slotte wordt kort ingegaan op een veralgemeend stappenplan dat een idee geeft over de belangrijke, initiële stappen in het traject die dienen doorlopen te worden voor realisatie.  

5.1. Geothermie voor stadsverwarming volgens een cascadesysteem 

Verschillende  gebouwen  en  installaties  in  een  stad  kunnen  een  sterk  verschillende  warmtevraag  hebben.  Idealiter kunnen  geothermieprojecten  via  een  cascadesysteem  ingericht  worden  waarbij  de  eerste  schakel  de  hoogste temperatuur  krijgt  aangeleverd.  Toepassingen  met  een  lagere  warmtevraag  worden  dan  in  serie  achter  elkaar geschakeld vooraleer het water via de  injectieput opnieuw  in het ondergronds  reservoir geïnjecteerd wordt. Op die manier wordt de bovengehaalde warmte optimaal ingezet.   De radiatoren in bestaande woningbouw werken vaak met temperaturen van 70° tot 90 °C. Zij zijn dus vaak de eerste schakel. De trend  in nieuwbouw  is dat de warmtevraag steeds kleiner wordt. Dit kan gaan van 60 – 80°C tot 40°C en lager wanneer de  ruimtes voorzien  zijn van vloerverwarming of klimaatplafonds  (30°C). Naast  toepassingen voor de verwarming  van  ruimtes  kunnen  ook  andere  toepassingen  hieraan  gekoppeld  worden,  zoals  de  verwarming  van zwembadwater, drogen van biomassa . De verschillende toepassingen zijn met elkaar verbonden via een warmtenet en zijn    beste  niet  te  ver  van  elkaar  en  van  de  productieput  gelegen  zodat  het  transport  van  het  warme  water geminimaliseerd wordt.  In  St.  Ghislain,  in  de  regio  van  Bergen  wordt  dit  concept  reeds  meer  dan  20  jaar  toegepast  (bron:  http:// energie.wallonie.be;  www.idea.be;  Fig.  13).  Het  water  dat  hier  opgepompt  wordt,  is  afkomstig  van  het  Dinantiaan reservoir op ongeveer 2.500 m diepte. Omwille van de lokale geologie is het water artesisch. Dat wil zeggen dat, door de druk in het reservoir, het water in de boring natuurlijk tot aan de oppervlakte komt en dit met een debiet van 100 m³/u. De temperatuur die men ontvangt aan de oppervlakte is 72° ‐ 73°C. Het water uit deze boring wordt afgeleid naar een  verwarmingscentrale waar  3 warmtewisselaars  geïnstalleerd  staan met  een  totale  capaciteit  van  5.2 MW. Van hieruit wordt voorzien in de verwarming van 3 schoolgebouwen, een sporthal met zwembad, het hospitaal van Grand‐Hornu  en  10  (sociale)  woonblokken  in  de  buurt.  Sinds  2009  is  ook  het  station  van  St.‐Ghislain  aangesloten  op  dit warmtenet. De leidingen hebben een totale lengte van 6 km en de circulatie van het water gebeurt door 2 pompen met een debiet van 130 m³/u. De geothermische bron voorziet hier de belangrijkste basislast. Wanneer de  temperatuur beneden  0°C  daalt,  wordt  er  bijverwarmd  door  middel  van  2  gasketels  (5  MW  elk,  10%  van  jaarlijkse  last).  De temperatuur  na  afkoeling  in  de  verwarmingscentrale  bedraagt  ongeveer  40°C  en  werd  daarna,  tot  voor  kort, aangewend voor de verwarming van serres (4.000 m²). Als laatste wordt het water dat nog een temperatuur van 34°C heeft, gebruikt  voor de droging en  fermentatie  tot methaangas  van  slibs uit de nabijgelegen  transportcentrale. Het water  wordt  hiervoor  nog  over  1.500  m  getransporteerd.  Na  deze  cascadeschakeling  heeft  het  water  nog  een temperatuur van 30°C. Het niet gebruikte potentieel wordt nog geschat op 1 MWth. 

Page 18: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 15 

  

 

Figuur  13:  Algemeen  cascadesysteem  van  de  geothermische  exploitatie  van  Henegouwen  –  Saint‐Ghislain.  (uit presentatie L. Licour, 2011) en van links naar rechts: foto’s van de bron, warmtewisselaars en gasketels.   

5.2. Stadsverwarming van historische gebouwen in historisch centrum van ferrara (Italië) 

Ferrara  is  een  moderne  stad  van  135.000 inwoners  in  het  noorden  van  Italië  met verscheidene  historische  gebouwen  die teruggaan tot de Middeleeuwen. Deze situatie is erg vergelijkbaar met de historische kernen van  verschillende  Belgische  steden.  Tegen 2020  moeten  ook  deze  gebouwen  hun energievoorziening aanzienlijk verduurzamen. Renovatie  is  echter  niet  altijd  een  optie (gedeeltelijke  of  volledige  bescherming) waardoor andere oplossingen moeten gezocht worden. Geothermie wordt dan ook steeds meer aanzien als een groene, lokale en duurzame oplossing als verwarming van deze gebouwen.   

Page 19: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 16 

In 1960, tijdens exploratie naar nieuwe olievelden, werd een ondergronds reservoir aangetroffen van warm water op 2.000 m diepte. Na de energiecrisis van de jaren ’70, nam de stad Ferrara het initiatief om een project op te zetten voor stadsverwarming, grotendeels gebaseerd op deze geothermische bron. Water met een temperatuur van 100° ‐ 105°C wordt opgepompt uit 2 productieputten vanop een diepte van 1.000 m en met een  totaal debiet van 400 m³/u. De warmte  wordt  afgegeven  via  warmtewisselaars  aan  een  secundair  circuit  waarin  het  warme  water  over  11  km getransporteerd wordt naar het centrum van de stad. Het opgepompte water wordt ter plekke opnieuw geïnjecteerd om de geotechnische  stabiliteit  te verzekeren. Het  zoutgehalte van dit water bedraagt 60 g/L. Sinds 1990 maakt dit geothermisch netwerk deel uit van een “Geïntegreerd Energie Stadsverwarmingsnetwerk” (Fig. 14). De geothermische energie  is  de  primaire  verwarmingsbron  en  produceert  ongeveer  75.000  MWh/jaar.  Het  voorziet  hiermee  in  een constante en betrouwbare basislast. Een WTE (waste‐to‐energy) plant vormt een secundaire bron sinds 1993 (19.590 MWth, 87.000 MWe in 2008) en een derde energiebron bestaat uit 7 natuurlijke methaangas‐boilers die de piekvragen helpen beantwoorden  (Fig. 15). Vier opslagtanks met een capaciteit van 1.000 m³ elk kunnen de warmte opslaan op momenten dat het aanbod de vraag overstijgt.  Het netwerk is ongeveer 130 km lang en voorziet warmte voor ongeveer 5.245.000 m³, verdeeld over 530 gebruikers, waaronder woningen, gebouwen in tertiaire sector en industriële toepassingen.  Dit systeem en de aanpak  in de stad Ferrara vormen een goed voorbeeld van een stadsverwarmingssysteem waarbij geothermie  gecombineerd  en  geïntegreerd  wordt  met  andere  duurzame  energiebronnen.  Bovendien  wordt  er  in Ferrara momenteel gekeken om een tweede geothermale bron aan te sluiten en het systeem uit te breiden met een zonne‐energie‐installatie  en  een ORC  systeem  (Organic  Ranking  Cycle)  voor  elektriciteitsopwekking. Hiermee wordt gemikt  op  de  productie  van  289  GWhth  (waarvan  163  GWth  uit  geothermie)  waardoor  91%  van  de  totale warmtevoorziening voor het district uit duurzame bronnen zou komen.  

Figuur 14: Ferrara stadsverwarming ontwikkelingsplan: bestaande project (links) en beoogde uitbreiding (rechts) (Bron: International District Energy Climate Award. Document uitgebracht door HERA) 

  

Figuur 15: Energiemix van het geïntegreerde energiesysteem van Ferrara (Bron: International District Energy Climate Award. Document uitgebracht door HERA) 

  

Page 20: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 17 

5.3. Verwarming in de glastuinbouw 

Voorbeeld van Vleestomatenbedrijf A+G van den Bosch in Bleiswijk (Nederland).  A+G van den Bosch is een vleestomatenbedrijf in Bleiswijk. In 2006 – 2007 werd er gestart met de eerste boring naar aardwarmte om de serres te verwarmen, op dat moment een primeur in Nederland (www.vleestomaat.nl; Fig. 16). Het reservoir  bevindt  zich  op  een  diepte  van  1.700  m  en  het  water  heeft  een  temperatuur  van  60  °C.  De injectietemperatuur varieert van 24° tot 34°C en het debiet tussen 85 en 150 m³/h. Het vermogen bedraagt 5 MWth. De  efficiëntie,  in  termen  van  COP,  bedraagt  gemiddeld  18.  De  pompdruk  varieert  tussen  12  en  26  bar  en  het electriciteitsverbruik tussen 220 en 280 KWh. Met deze eerste put wordt 7,2 ha aan serres verwarmd. Er is ook nog een tweede  serre van 7,6 ha aan de bron gekoppeld die de  restwarmte, na  serre 1, ontvangt.  Indien nodig kan aardgas bijgestookt worden. Het aardwarmtesysteem vult  in eerste  instantie een warm waterbuffer van 1.500 m³ waaruit de nodige  warmte  gehaald  wordt  voor  de  serres.  De  energiebesparing  komt  neer  op  ongeveer  3  miljoen  m³  aardgas equivalent per  jaar wanneer enkel serre 1 verwarmt wordt (7,2 ha) en 4,5 miljoen m³/jaar voor serres 1 +2 (14,9 ha). Hun CO2 voetafdruk werd met 74% verlaagd t.o.v. het gebruik van een gewone ketel.  Voor bijkomende technische ingrepen die mogelijk zijn om de efficiëntie van het systeem verder te verhogen, verwijzen we naar het Stappenplan Winning Aardwarmte voor Glastuinbouw (2010) in Nederland.  

 

Figuur 16: Foto’s van www.vleestomaat.nl – geothermieproject A+G Van den Bosch.   

5.4. Nota omtrent indirect gebruik van aardwarmte voor elektriciteitsproductie 

Het  indirect  gebruik  van  geothermie  omvat  het  omzetten  van  aardwarmte  naar  elektriciteit.  Dit  kan  via stoomaangedreven turbines indien de temperatuur en het debiet van het geproduceerde water hoog genoeg zijn (T > 190°C).  Stroomopwekking  is  echter  ook mogelijk  bij  lagere  temperaturen  (100  tot  190°C)  door  te werken met  een organisch  fluïdum  in een secundair circuit dat bij  lagere  temperaturen al voldoende dampspanning genereert  (ORC). Meestal vindt dit plaats door het gebruik van warmte aanwezig op grotere dieptes (3 – 5 km). Dit hoeft echter niet altijd zo  te  zijn.  Dergelijke  geothermische  toepassingen  zijn  gekend  op  verscheidene  plaatsen  in  Europa  (zie  EGEC  Deep Geothermal  Market  report  20117).  Vooral  voor  gecombineerde  toepassingen  waar  aan  elektriciteitswinning  wordt gedaan uit geothermie, in combinatie met warmtelevering, bestaan er mogelijkheden in België.   

   

                                                                 7 http://egec.info/egec‐deep‐geothermal‐market‐report‐2011/ 

Page 21: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 18 

5.5. Belangrijke stappen in de start van een diep geothermisch project en financiën 

Aanloop‐ en exploratiefase 

 

 

  Ontwikkelingsfase 

 

 

Page 22: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 19 

 

Figuur 17: Grafieken voor cumulatieve kosten en kans op succes tijdens de aanloop‐ en exploratiefase en ontwikkelfase voor een project diepe geothermie.  De  bovenstaande  figuur  (Fig.  17)  geeft  bij  wijze  van  voorbeeld  de  doorlooptijd  en  de  evolutie  van  de ontwikkelingskosten voor een geothermisch systeem voor de verwarming van een serre met twee boringen tot op een diepte van een kleine 2 km. De aanloopkosten worden voor een groot  stuk bepaald door de mate waarin de  lokale ondergrond al gekend  is. In het voorbeeld zijn we er van uit gegaan dat de beschikbare kennis onvoldoende  is en dat extra verkenning aan de hand van seismiek vereist  is. Op plaatsen waar de ondergrond wel  reeds uitvoerig verkend werd, kan deze stap overgeslagen worden. Hierdoor kan het project snel met een half jaar ingekort worden en dalen de ontwikkelingskosten met zowat 500.000 euro.  De grootste kosten zijn verbonden met de boringen. Ze omvatten kosten die moeten gemaakt worden om de boringen te ontwerpen, het terrein voor te bereiden, de vergunningen aan te vragen, de boorapparatuur te mobiliseren en te inspecteren en natuurlijk de kosten voor de boringen zelf. Al deze kosten zijn sterk afhankelijk van de complexiteit van de boringen. Over het algemeen stijgen de kosten met diepte, zij het niet lineair (Fig. 18). Enkele eerste richtgetallen: voor een boring met een diepte van ongeveer 1 km kan 1 miljoen euro volstaan, vanaf 2 km gaat dit bedrag gemakkelijk boven  de  3  miljoen  euro  en  wanneer  er  naar  3  km  en  dieper  geboord  wordt,  gaat  dit  boven  5  miljoen  euro. Bijkomende,  initiële kosten voor de boring zijn het boormanagement (personeel, eventueel opstellen putontwerp) en de benodigde vergunningen (zie verder). Tenslotte is er de afvoer van de grond en de boorspoeling. 

 De  kosten  van  de  bovengrondse  installatie  hangen  zeer sterk af van wat er reeds aanwezig is. Is er al dan niet een bestaand  warmtenet  aangepast  aan  de  geleverde temperaturen? Wat  zijn de nodigde aanpassingen aan de leidingen  van  en  naar  de  putten  en  eventuele optimalisaties  aan  het  systeem  (bv.  grondverwarming, luchtbehandelingskasten  in serres, …).  Indien een volledig nieuw  net  aangelegd  dient  te  worden  dan  zullen  deze investeringen  sterk  toenemen.  Technische  ingrepen kunnen  de  delta  T,  het  verschil  tussen  productie‐  en injectietemperaturen, doen toenemen en het vermogen en COP hierdoor positief beïnvloeden.   

Page 23: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 20 

Figuur 17 toont ook de evolutie van de kans dat het project succesvol kan worden afgerond. Onder ‘succes’ verstaan we dat het systeem voldoende warmte kan  leveren om rendabel te zijn. Het succes wordt dan ook grotendeels bepaald door de hoeveelheid water die kan worden opgepompt en door de  temperatuur van dit water. Bij aanvang van een project kunnen beide parameters doorgaans alleen maar ingeschat worden op basis van modellen en extrapolatie. Men 

is op dat moment dan ook niet 100% zeker of het verwachte vermogen  ook  zal  gehaald  worden.  Pas  nadat  de  eerste boring  is  afgerond;  weet  men  of  de  eerder  gemaakte aannames kloppen of niet. Op dat moment stijgt de kans op succes  aanzienlijk,  maar  100%  zeker  is  men  pas  nadat  het systeem een tijd heeft proefgedraaid.  Dit  geologisch  risico  is  typisch  voor diepe  geothermie  en  is één  van  de  belangrijkste  hindernissen  voor  het  financieren van  een  project.  Een  gecoördineerde  verkenning  van  de diepe ondergrond, gerichte subsidies en een verzekering van het geologisch risico kunnen helpen om deze belemmering te beperken of weg te nemen.  De  initële  investeringen voor een geothermisch doublet zijn hoog  en  vooral  gelinkt  aan  de  kosten  van  het  doublet. De operationele  kosten  zijn  echter  beduidend  lager  dan  voor bijvoorbeeld  gasgestookte  warmtelevering  (zie  Handboek Geothermie in de Gebouwde Omgeving, 2011).   Figuur  18:  Kosten  voor  een  boring  in  functie  van  de  diepte (Bron:  Handboek  Geothermie  in  de  Gebouwde  Omgeving, 2011) 

  

5.6. Opmerking installatie onder‐ en bovengronds en levensduur 

Wanneer uit een put warm water geproduceerd wordt en het afgekoelde water nabij geïnjecteerd wordt, onstaat er in de  ondergrond  een  koudefront  dat  richting  productieput  kan  opschuiven  indien  men  meer  warmte  ontrekt  dan natuurlijk aangevoerd wordt (Figuur 19). In dergelijk geval geldt hoe groter de ondergrondse afstand tussen de putten, des te langer de levensduur van een project.    

  

Figuur  19:  Modellering  van  de  opschuiving  van  het  koudefront  tijdens  injectie  over  30  jaar  –  hypothetische gevallenstudie (prod1 = productieput; inj1 = injectieput) 

Page 24: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 21 

Vaak wordt er  gewerkt met een ondergrondse  afstand  tussen producer en  injector  van ongeveer 1,5  km. Er wordt doorgaans aangenomen dat buiten een rechthoek die de 2 cirkels met diameter van 1,5 km rond de 2 boringen omvat, de druk‐ en temperatuurverschillen na 30  jaar niet beduidend zijn. Dat zou dus betekenen dat hiernaast een tweede geothermieproject  kan opgezet worden  in dezelfde  aquifer  zonder  interferentie. Dit  is  in praktijk echter  zelden het geval  omdat  de  meeste  van  onze  reservoirs  erg  heterogeen  zijn  (variatie  in  samenstelling,  porositeit  en doorlatendheid).  Het  is  maar  met  voorschrijdend  inzicht  bij  nieuwe  boringen  dat  we  onze  voorspellingen  omtrent invloedsradii  beter  gaan  kunnen  onderbouwen  en  voorspellen. Numerische  modelleringen  zijn  het  meest  aangewezen  om  de evolutie  van  de  invloedsradii  en  afkoeling  doorheen  de  tijd  te voorspellen voor verschillende pompscenario’s (Fig. 19).  De  installatie  bovengronds  tijdens  de  booractiviteiten  kan oplopen  tot  meer  dan  100  m²,  maar  kleinere  projecten  zijn mogelijk  voornamelijk  wanneer  ook  de  aan  te  boren  diepte afneemt  (30  m²).  Eenmaal  de  geothermische  putten  geplaatst zijn, is het enige ruimtebeslag nog de warmtewisselaar, pompen en  eventuele  back‐up  installatie.  Dit  kan  volledig  ondergronds (maar  toegankelijk) of  in een gebouw van beperkte afmetingen ondergebracht worden. In sommige gevallen kiest men er echter voor deze expliciet te tonen aan het publiek.      

Page 25: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 22 

6. MARKT EN CONDITIES VOOR TOEPASSING VAN GEOTHERMIE 

België  kent  de  hoogste  bevolkingsdichtheid  van  Europa  waarbij Vlaanderen ook nog eens koploper is binnen België (Hilderson et al., 2010 8). Ongeveer 4.3 miljoen wooneenheden werden geregistreerd in  2008  en  dit  aantal  stijgt  met  ongeveer  9%  per  jaar  (9,6%  in Vlaanderen). Hiervan  behoren  80%  tot  eensgezinswoningen  en de helft daarvan komt voor als alleenstaande woningen, voornamelijk in de  superbane  regio’s en  rondom de  stad. Dit heeft voor gevolg dat  de  voetafdruk  van  de  bebouwde  omgeving  nog  steeds  sterk groeit.  Op  dit  moment  komt  ongeveer  42%  van  de  totale warmtevraag  toe  aan  de  gebouwde  omgeving  waarvan  60%  voor huishoudens en 40% voor utiliteit. In dichtbebouwde gebieden is het energieverbruik  dan  ook  grotendeels  toe  te  schrijven  aan  de verwarming gerelateerd aan de bebouwing.  In 2005 kwam dit neer op 347.990 TJ aan energie in de residentiële sector.  Naast verschillen in densiteit van bebouwing is er ook een duidelijk contrast in de ouderdom en stijl van het woningpark tussen het zuiden en noorden van het  land enerzijds en tussen steden en superbane regio’s anderzijds.  In het zuiden domineren  oude,  alleenstaande  woningen,  ouder  dan  1945  of  zelfs  1919  die  gekenmerkt  worden  door  een  laag energielabel en dus relatief hoge warmtevraag. Het woningpark in het noorden, Vlaanderen, is doorgaans iets jonger en diverser (60% van het woningpark ouder dan 1970, ECODATA, 2008 9). Hier zijn voornamelijk de woningen in stedelijke context het minst energie‐efficiënt. Met name in zo goed als niet‐geïsoleerde woningen ligt de warmtevraag ruim 40% hoger dan voor nieuwbouw. Er kan dus gesteld worden dat een belangrijke verduurzamingsslag kan gemaakt worden in de residentiële sector of bebouwde omgeving, meer specifiek, in steden en in het zuiden van het land.  

   

Figuur 20: Energievraag in de huizenmarkt in België.    

                                                                 8 Hilderson, W., Mlecnik, E., Cré, J., 2010. Potential of Low Energy Housing Retrofit, Final Report Low Energy Housing Retrofit (LEHR), 

Belgian Science Policy (Programme to stimulate knowledge transfer in areas of strategic importance – TAP2), Brussels, 52 p. 9 ECODATA, FOD Economie, KMO, Middenstand & Energie, 2008, Gebouwen volgens het kadaster, http://ecodata.mineco.fgov.be/mdn/Kadaster.jsp 

Page 26: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 23 

Welke  condities  moeten  nu  in  rekening  gebracht  worden  voor  de  evaluatie  van  een  rendabele  toepassing  van geothermie voor de verwarming van gebouwen of installaties?   

Publieke acceptatie van de energiebron. Bij grootschalige  (diepe) geothermietoepassingen moet er  rekening gehouden  worden  met  de  inpassing  van  een  collectief  (warmte)systeem  waar  verschillende  eigenaars  ‐ gebruikers zich op aansluiten. 

Aan‐  of  afwezigheid  van  bestaande  klein‐  of  grootschalige  warmtenetten:  Wanneer  reeds  een  warmtenet aanwezig is kan de inpassing van geothermie eenvoudiger gebeuren. Hierbij dient er wel nagegaan te worden of  de  aangeleverde  temperatuur  overeenkomt  met  de  temperatuur  waarvoor  het  net  werd  aangelegd. Mogelijks zijn hier aanpassingen noodzakelijk. 

Nabijheid tussen toepassing en geologisch potentieel: Warmte transporteren is duur en gaat gepaard met een daling  van  de  COP.  In  een  ideale  situatie  is  de  aquifer  aanwezig  in  de  directe  ondergrond,  staat  de  bron centraal en kan de warmte‐afzet maximaal gebeuren over korte afstand. Dit kan bijvoorbeeld in een wijk met een  zekere  bouwdichtheid  (>  35  woningen/ha),  op  een  bedrijventerrein  of  voor  een  serrecluster.  Bij nieuwbouw zal de warmtevraag lager zijn en zal een groter gebied betrokken moeten worden. Voor bestaande bouw in bijvoorbeeld oudere stadswijken kan geothermie daardoor een meer rendabele oplossing zijn om de warmtevraag te verduurzamen.  

Maximale  thermisch  vermogen  inzetten  en  verzekeren  als  basislast.  Een  geothermisch  doublet  heeft  een bepaald maximum vermogen afhankelijk van o.a. de uitkoeling en het debiet. Dit wordt best maximaal ingezet en  kan  door  een  combinatie  aan  toepassingen  te  beogen  waarbij  deze  in  een  cascadesysteem  achtereen geschakeld  worden.  Geothermie  wordt  daarom  ook  bij  voorkeur  als  een  continue  basislast  ingezet!  Een combinatie met warmteopslag kan het systeem verder optimaliseren. 

De economische  rentabiliteit van de distributie‐ en het afgiftesysteem spelen een belangrijke  rol. Zekerheid kan gecreëerd worden door afspraken  te maken met woonmaatschappijen, bedrijven,  corporaties  zodat de warmte‐afname  over  langere  tijd  gegarandeerd  is. Het  voordeel  is  dat  de  prijs  van warmtevoorziening  uit geothermie hoofdzakelijk afhankelijk is van de kapitaallasten die veel stabieler zijn dan de variabele lasten bij andere energiebronnen. Dit is interessant voor exploitant en gebruiker. 

Page 27: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 24 

7. BEVOEGDHEDEN, REGELGEVING EN STIMULANSMAATREGELINGEN 

In  het  kader  van  geothermische  projecten  ligt  het  zwaartepunt  van  de  bevoegdheden  en  regelgeving  bij  het gewestelijke beleidsniveau. Zij zijn bevoegd voor het merendeel van de facetten die bij de realisatie van een dergelijk project aan bod komen  (milieu en energie).  In onderstaande  tabellen wordt enerzijds een overzicht gegeven van de bevoegdheidsverdeling  voor  verschillende  aspecten  van  een  geothermisch  project  en  anderzijds  van  de  huidige regelgeving voor de belangrijkste aspecten. Technisch zijn er duidelijke verschillen voor ondiepe en diepe toepassingen, maar in de regelgeving is er geen uniforme en consistente definitie van wat ondiep, respectievelijk diep is. Op technisch vlak wordt deze grens vaak gelegd op ca. 400 à 500 m. Op het vlak van regelgeving is de 500 m dieptegrens belangrijk.  Voor  meer  details  verwijzen  we  naar  de  desbetreffende  decreten,  uitvoeringsbesluiten  en  voor  een  meer gedetailleerde samenvatting naar het ANTEA‐rapport ‘Inventarisatieonderzoek van het gebruik van geothermie en het regelgevend kader daarrond in relevante buitenlandse rechtsordes’ (2011).  

7.1. Wettelijke verplichtingen en subsidieregelingen 

Vergunningen, aangegeven door VEA, moeten worden aangevraagd in volgende gevallen: ‐ indien  een  zeer  grote  warmtepomp  wordt  toegepast  (met  een  totale  genïstalleerde  drijfkracht  van  de 

warmtepomp van meer dan 200 kW); ‐ indien grondwater wordt rondgepompt (met onttrekking‐ en injectieput), dit geldt dus voor de open systemen 

die rechtstreeks grondwater benutten; ‐ indien  de  verticale  grondwarmtewisselaar  als  bron  wordt  toegepast  en  dieper  werd  geboord  dan  het 

dieptecriterium ter plaatse; ‐ indien een horizontale of  verticale grondwarmtewisselaar wordt  toegepast met daarin een warmtedragend 

medium met gevaarlijke stoffen zoals bedoeld in bijlage 2B van Vlarem I.  Wanneer er geen sprake is van vergunningsplicht, zal vaak wel een melding moeten gedaan worden. Dit is het geval in volgende situaties: 

‐ de warmtepomp heeft een totale geïnstalleerde drijfkracht van meer dan 5 kW; ‐ er  wordt  gebruik  gemaakt  van  een  verticale  bodemwisselaar  waarbij  tot  een  diepte  tot  aan  het  lokaal 

dieptecriterium wordt geboord (indien dieper dan 50m geldt een vergunningsplicht;  

 Gewesten 

Federaal Vlaanderen  Wallonië Bescherming van het (leef)milieu 

MER‐decreet (diepe geothermie) 

Milieuvergunningsdecreet met uitvoeringsbesluiten (VLAREM I, II): reglementering en code van de goede praktijk voor hinderlijke activiteiten bij realisatie van geothermisch project, verlenen van vergunningen; 

Bodemregelgeving;  

Afvalstoffenbeleid 

Le Code de l’Environnement est la législation cadre relative à l’environnement.  • Code de l’eau • Législation sur les déchets 

Productnormen (waaronder ecolabel): voorwaarden waaraan product/materiaal (vb. boormateriaal, ‐spoeling) moet voldoen om op markt gebracht te mogen worden (gebruik is gewestelijke bevoegdheid) 

Energie  Verantwoordelijk voor productie van energie uit hernieuwbare energiebronnen, toekennen van mogelijke steunmaatregelen, beleid rationeel energiegebruik. Bevoegd voor warmtenetten. Uitzondering: electriciteit: enkel bevoegd voor distributie. 

Le système des certificats verts : un soutien est accordé une fois que le projet est dans la phase opérationnelle c.‐à.‐d quand l’investissement est réalisé. 

L’incitant est uniquement pour des projets de géothermie produisant de l’électricité. 

Transmissie van electriciteit; transmissie‐ en distributienettarieven; Eventuele belastingsvermindering of fiscale aftrek voor groene warmte. 

Natuurlijke  Decreet Diepe Ondergrond: hierin is  L'énergie géothermique n'est pas  Ondergrondse opslag en 

Page 28: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 25 

rijkdommen  geothermie niet opgenomen. Aardwarmte is bijgevolg, net als zon en wind, vrij te gebruiken. 

spécifiquement mentionné dans la législation minière.  

transport van aardgas;  

Ondergrondse opslag van radioactief afval 

Ruimtelijke ordening 

Stedenbouwkundig akkoord en voorschriften (bv. bufferzones) 

Législation urbanistique : Adopté en 1984, le Code Wallon de l'Aménagement du Territoire, de l'Urbanisme et du Patrimoine « CWATUP » constitue la base légale du droit de l’aménagement du territoire, de l’urbanisme et du patrimoine. En 2007, le CWATUP est devenu le 

CWATUPE (E pour énergie) en vue de promouvoir la performance énergétique des bâtiments 

  

Verzekeringen  Momenteel geen speicifieke initiatieven. 

Pas d’assurances spécifiques à la géothermie mises en place a ce jour. 

 

 Vlaanderen  Wallonië  Federaal 

Gewesten   

Tabel 1: Verdeling van bevoegdheden  (bron Vlaanderen:  ‘Inventarisatieonderzoek van het gebruik van geothermie en het regelgevend kader daaerond in relevante buitenlandse rechtsordes’, 2011).  

  Vlaanderen  Wallonië 

Pre‐f

eas

ibili

ty  Nog geen databanken ter beschikking voor 

potentieelinschatting, of voor aanwezige projecten. Pas de databases disponible à ce jour. 

Ru

imte

lijke p

lan

nin

Vlaamse codex ruimtelijke ordening (VCRO), 1 sept. 2009 en latere wijzigingen;  

Stedenbouwkundinge vergunningsplicht voor de boringen en de bovengrondse installaties (opgelegd in artikel 4.2.1 VCRO). Mogelijke uitzondering wanneer installatie valt onder 'gebruikelijke ondergrondse constructie'.  

Ruimtelijke structuurplannen op gewestelijk, provinciaal, lokaal niveau 

Geen regelgeving wat betreft ruimtelijke ordening van ondergrond 

Demande de permis d’urbanisme pour la mise en place les puits géothermiques souhaités. 

Demande de permis d’environnement temporaire pour l’opération de forage et la réalisation des tests nécessaires au droit des puits nouvellement mis en place (pompage d’essai, mesure de la température, autres diagraphies, …)  

Un élément clé dans la législation relative à l’aménagement du territoire est le(s) permis d’urbanisme. Combiné avec le permis d’environnement, le permis d’urbanisme peut être regroupé dans un permis unique. Le permis unique est d’application depuis le 1er octobre 2002. 

Page 29: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 26 

Mili

euw

etge

vin

Decreet integraal waterbeleid van 18 juli 2003 met aanpassingen en uitvoeringsbesluit van de Watertoets;  

Milieukwaliteitsnormen voor oppervlaktewater, waterbodems en grondwater van 21 mei 2010; 

Decreet maatregelen grondwaterbeheer van 24 jan 1984;  

Toetsing aan de M.E.R. plicht (Milieu‐effectrapportage;Decreet 18 dec 2002, aanvullend op decreet 5 april 1995 ) voor grote projecten (cfr. vaak klasse 1) zoals diepe geothermische boringen die water zullen onttrekken  

Milieuvergunningsdecreet van 28 juni 1985 en wijzgingen: o.b.v. klasse van de hinderlijke inrichting Meldingsplicht: klasse 3, milieuvergunningsplicht: klasse 1, 2; 

Uitvoeringsbesluiten: VLAREM I (klasse 3, o.a. warmtepomp met drijfkracht > 5kW, bodemwisselaars tot aan lokaal dieptecriterium) en VLAREM II (algemene en sectorale milieuvoorwaarden tijdens exploitatie en code van goede praktijk), o.a. grote ondiepe systemen, systemen dieper dan dieptecriterium, gebruik stoffen in gesloten grondwarmtewisselaar;  

Bodemsaneringsdecreet van 27/10/2006 en wijzigingen, gericht op duurzaam bodembeheer. Uitvoeringsbesluit: Vlarebo; 

Decreet duurzaam beheer materiaalkringlopen en afvalstoffen 23/12/2011. Uitvoeringsbesluit: Vlarema; 

VLAREL: bekwaamheid van boorfirma's 

Milieubeleidsplannen op gewestelijk, provinciaal en lokaal niveau als ook beleidsplannen voor klimaat, duurzame ontwikkeling 

Demande de permis d'environnement (classe 1: EIE obligatoire, classe 2: notice envoronnementale ou/et EIE, classe 3) 

Décret sur les eaux souterraines (déchargement, stockage, injection d'eau); 

Rubriques 45.12.01 et 02 ‐ Le forage nécessaire à la réalisation d’un projet de géothermie sera toujours de classe 2. Procédure permis : Annexe XVIII « opérations de forage et de sondage » avec distinction entre usage « prise d’eau » et « usage géothermique sans prise d’eau » 

Les eaux souterraines : En général, les projets de géothermie profonde appartiendront à la rubrique 41.00.03.02 et seront de la classe 2 en ce qui concerne la prise d’eau. l’annexe III « Formulaire relatif aux prises d’eau » de l’AGW du 4 juillet 2002 relatif à la procédure et à diverses mesures d'exécution du décret du 11 mars 1999 relatif au permis d'environnement fait également référence au pompage d’essai d’une durée n’excédant pas douze mois. 

La réinjection peut être considérée comme une recharge des eaux souterraines et appartient dès lors à la rubrique 41.00.04. Qu’importe le débit d’injection, l’activité est de classe 1 et nécessite donc toujours la réalisation d’une étude d’incidences sur l’environnement (EIE). 

Demande de permis d’environnement définitif pour l’exploitation des puits géothermiques et des activités et installations (classées) connexes du projet, avec réalisation de l’étude d’incidences sur l’environnement (EIE) au préalable. 

  

Ener

gie 

Aanvraagdossier bij VREG voor groenestroomcertificaten bij opwekking electriciteit uit hernieuwbare energiebron;  

EPB‐haalbaarheidsstudie: energieprestatie‐eisen voor gebouwen 

En ce qui concerne la production d’electricité, une sous‐rubrique spécifique pour les centrales géothermiques n’existe pas, mais une centrale géothermique peut être considérée comme une centrale thermique. 

Pour la géothermie faisant appel à l’usage de pompes à chaleur, la rubrique 40.30.02 « Installation de production de froid ou de chaleur mettant en œuvre un cycle frigorifique (à compression de vapeur, à absorption/ à adsorption) ou par tout procédé résultant d'une évolution de la technique en la matière » est clairement d’application. 

Ener

gie 

  L’activité  de  distribution  de  la  chaleur  figure  sous  la rubrique 40.30 « Production et distribution de vapeur et d’eau  chaude,  production  de  glace  hydrique  non destinée à la consommation ». 

Page 30: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 27 

Tabel  2:  Actuele  regelgeving  (oktober  2012)  (bron:‘Inventarisatieonderzoek  van  het  gebruik  van  geothermie  en  het regelgevend  kader  daarrond  in  relevante  buitenlandse  rechtsordes’,  2011). Andere  aspecten  zijn  natuurbeheerrecht, landschapszorg en beschermde monumenten, grensoverschrijdende emissies.  Initiatieven  ter bevordering van geothermie en hernieuwbare energieën  in het algemeen moeten  in het  licht gezien worden  van  de  Europese  richtlijn  voor  de  promotie  en  het  gebruik  van  energie  van  hernieuwbare  energiebronnen (2009/28/EG,  artikel  13,4°).  Staten  en  regionale  regeringen  enten  zich  hierop  voor  de  ontwikkeling  van  lokale regelgeving. Het Vlaamse Energie Agentschap heeft in dit kader de bestaande regelgeving en codes voor de bebouwde omgeving  aangepast.  Deze  werden  goedgekeurd  in  september  2012  en  zullen  van  kracht  zijn  vanaf  2013  voor nieuwbouw en grote renovaties van publieke gebouwen en vanaf 2014 voor alle nieuwbouw en grote renovaties.  Daarnaast  zijn  er  ook  verschillende  initiatieven  om  het  gebruik  van  warmtepompen  te  stimuleren.  Een  korte,  niet gelimiteerde, opsomming wordt hieronder gegeven: ‐ Belastingsaftrek  voor  de  installatie  van  een  GCHP  in  het  kader  van  de  regelgeving  rond  energiebesparende 

maatregelen (13,5 tot 15,5% van investering) ‐ Reductie  van  20  tot  40%  op  de  belastingen  voor  vastgoed  van  nieuwbouw  met  een  laag  energieverbruik 

(Vlaanderen). ‐ Netwerkbeheerders, net als stads‐ of provinciebesturen, kunnen een stimulans of bonus geven wanneer een GCHP 

geïnstalleerd  wordt  als  primair  systeem  voor  verwarming.  Het  bedrag  is  afhankelijk  van  het  vermogen  van  de compressor van de warmtepomp. 

 Voor meer informatie surf naar de website van het Vlaams Energie Agentschap (VEA): www.energiesparen.be.  Voor grotere projecten en geothermie investeringen zijn er ook enkele stimulansmaatregelingen van kracht waaronder: ‐ Via Agenschap Ondernemen  in Vlaanderen kunnen KMO’s 50% subidie aanvragen voor advies met een maximum 

waarde van 2500 euro/jaar en via het ERDF‐project ‘Rational use of Energy’ tot 5000 euro/jaar ‐ De  ‘Ecologiepremie’  van het Agentschap Ondernemen  voorziet ondersteuning bij  investeringen  in hernieuwbare 

energie  (GCHP,  BTES,  ATES)  voor  een  maximum  van  1  miljoen  euro  per  onderneming.  De  ‘Strategische Ecologiepremie’ voor grotere, bijvoorbeeld diepe geothermieprojecten is voorzien begin 2013. 

‐ Financiele ondersteuning voor de productie van groene warmte  is voorzien vanaf 2013. België heeft aangegeven 0,6ct/kWh te willen geven voor installaties groter dan 1MWth. De VREG in Vlaanderen is verantwoordelijk voor de evaluatie van de installatie. 

‐ Het  Vlaamse  Energie  Agentschap  levert  ook  ondersteuning  voor  demonstratieprojecten  van  innovatieve hernieuwbare energieprojecten tot 35% (max. 150.000 euro). De ‘Flemish New Industrial Policy’ kan onderstuening geven  voor projecten  van  clusters  van bedrijven en kenniscentra  tot 500.000 euro  (max 80%), net als ERDF  (tot 40%). 

‐ In Wallonië ondersteunt de overheid het diep geothermisch project in de regio van Henegouwen met (opstart)subsidies die op termijn eventueel terugverdiend kunnen worden.   

Eige

nd

om‐/

Geb

ruik

rech

Nog niet geregeld  La concession minière accorde la propriété de la ‘substance’ pour laquelle la concession est obtenue, tandis qu’un permis donne uniquement le droit d’effectuer une activité pour une certaine période, et ce droit vous est « prêté » au lieu de « donné ». En plus, elle accorde un périmètre qui indique que personne d’autre peut faire la même activité dans ce périmètre. Le système du permis n’exclu en principe pas du tout que la même activité soit effectuée dans une zone précise autour d’un projet.  La Direction Wallonne des Risques industriels, Géologiques et Miniers est actuellement en train de réfléchir sur la possibilité de modifier la législation minière. Une procédure simplifiée pour de projets de géothermie y pourrait être reprise pour l’obtention d’une concession ‘géothermie’, qui aurait une durée limitée et un périmètre précis et qui ferait référence à la législation environnementale (un permis d’environnement serait nécessaire).  

  Vlaanderen  Wallonië 

Page 31: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 28 

8. BIJKOMENDE INFORMATIE EN REFERENTIES  

 ANTEA,  2011.  Inventarisatie‐onderzoek  van  het  gebruik  van  geothermie  en  het  regelgevend  kader  daarrond  in  relevante buitenlandse rechtsorders, studie uitgevoerd  in opdracht van de Vlaamse overheid, Departement LNE, Afdeling ALBON, VLA10‐4.3, 288 p.   Barbier E., 2002. Geothermal energy technology and current status: an overview. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 6, 3‐65.  Berckmans, A., & Vandenberghe N. (1998): Use and potential of geothermal energy in Belgium. Geothermics, 27, 2, pp. 235‐242. 

 Dreesen, R. en Laenen, B., 2010. Technology Watch: geothermie en het potentieel in Vlaanderen. Eindrapport. Studie uitgevoerd in opdracht van de Vlaamse overheid, Departement LNE, Afdeling ALBON. Vito‐nummer 2010/SCT/R/001. 64 p.  EGEC Deep Geothermal Market Report, 2011, http://egec.info/egec‐deep‐geothermal‐market‐report‐2011/  Platform Geothermie – Werkgroep Gebouwde Omgeving, 2011. Handboek Geothermie in de Gebouwde Omgeving. , versie 1.1 d.d. 10 oktober 2011.  Terra Energy, presentatie GEO.POWER final conference en website: http://www.terra‐energy.be/  Van  den  Bosch  R.  en  Flipse  B..  2012.  Stappenplan  –  Winning  Aardwarmte  voor  Glastuinbouw,  Gefinancierd  door  Productschap Tuinbouw, het Ministerie van EL&I en Glaskracht Nederland. Xx p.  Hilderson, W., Mlecnik, E., Cré, J., 2010. Potential of Low Energy Housing Retrofit, Final Report Low Energy Housing Retrofit (LEHR), Belgian Science Policy (Programme to stimulate knowledge transfer in areas of strategic importance – TAP2), Brussels, 52 p.  Vandenberghe, N.,  Dusar,  M.,  Boonen,  P.,  Sun‐Fan,  L.,  Voets,  R.  &  Boeckaert,  J.  (2000):  The  Merksplas‐Beerse  geothermal  well (17W265) and the Dinantian reservoir. Geologica Belgica 3: 349‐367. 

 VEA, 2009. Warmtepompen voor woningverwarming. D/2009/3241/023,35p. www.energiesparen.be   

Page 32: Beknopte wegwijzer, geothermie in België · waarom geothermie een belangrijke en duurzame bron is en kan zijn in onze energievoorziening. Vervolgens wordt er kort geschetst waar

 

 29 

Interessante adressen (alfabetisch)  

EGEC – European Geothermal Energy Council  Renewable Energy House – rue d’Arlon 63‐67, 1040 Brussels  +32 2 400 10 24 ‐ fax + 32 2 400 10 39 www.egec.org ; Publications: http://egec.info/publications/ 

Platform warmtepompen Koningsstraat 35, 1000 Brussel 02/218.87.47 www.ode.be 

European Heat Pump Association www.ehpa.org 

Sectoroverleg warmtepompen www.warmtepompplatform.be 

Innovatiesteunpunt voor land‐ en tuinbouw Diestsevest 40, 3000 Leuven 016/28.61.25 ‐ fax 016/28.61.29 [email protected] www.innovatiesteunpunt.be 

Stichting Warmtepompen Nederland www.stichtingwarmtepompen.nl Informatie over leveranciers, fabrikanten  en algemene informatie 

Platform Geothermie Nederland Jan van Nassaustraat 75, 2596 BP Den Haag, Nederland +31(0)703244043 [email protected]; www.geothermie.nl  non‐profit organisatie (NGO) gericht op de bevordering  van de toepassing van (diepe) geothermie of aardwarmte in Nederland 

VEA ‐ Vlaams Energieagentschap Koning Albert II‐laan 20 ‐ bus 17 1000 Brussel 02/553.46.00 ‐ fax 02/553.46.01 www.energiesparen.be Informatie over steunmaatregelen enSubsidies 

International Geothermal Association (IGA) The IGA Secretariat, c/o Bochum University of Applied Sciences Lennershofstr. 140, D‐44801 Bochum, Duitsland Tel:+49 (0)234‐3210712;  http://www.geothermal‐energy.org/2,‐_home__‐.html E‐mail: iga@hs‐bochum.de 

WTCBDepartement bouwfysica, binnenklimaat en installaties Lozenberg 7, 1932 Brussel 02/655.77.11 ‐ fax 02/635.07.29 www.bbri.be 

Databank Ondergrond Vlaanderen (D0V) https://dov.vlaanderen.be/dovweb/html/geologie.html  

 

Partners GEO.POWER