Wetenschap - 8 oktober 2015

Onzichtbare accu onder de campus

tekst:
Roelof Kleis

Je ziet er niks van. Toch zit in het hart van de campus en diep onder de grond, een reusachtige warmte-accu. Die accu helpt ons in de zomer het hoofd koel te houden. Die accu houdt ons deze winter weer warm.

Vrijdag 9 oktober is de landelijke Dag van de Duurzaamheid. Op de infomarkt in Forum laat Wageningen UR op donderdag alvast zien hoe duurzaam ze bezig is. Probleem daarbij is dat sommige zaken slecht in beeld te brengen zijn. Neem warmte-koudeopslag (wko), de techniek die gebruikmaakt van de bodem voor de opslag van warmte en koude. In 2007 zette de campus de eerste stappen op het wko-pad. Inmiddels is de helft van de gebouwen aangesloten op de ondergrondse accu. Maar hoe werkt het eigenlijk en wat is er zo duurzaam aan?

Onder de campus, op 45-85 meter diepte, zit een goed geïsoleerde waterhoudende zandlaag of aquifer. Die laag wordt in de zomer gebruikt om overtollige warmte uit gebouwen in op te slaan en in de winter om koude gebouwen mee te verwarmen. Om meteen een mogelijk misverstand te voorkomen: die waterlaag is van zichzelf geen warmtebron, wij máken er een bron van. Vandaar de vergelijking met de accu. Het water is een tijdelijk opslagmedium van warmte en koude.

14 illustratie warmte koude.jpg

Deze waterlaag is van zichzelf zo’n 11 graden Celsius. Dit koude water (de koudebron) wordt in de zomer gebruikt om gebouwen te koelen. De warmte uit de gebouwen wordt door warmtewisselaars overgedragen aan het koele water uit de grond. Dit opgewarmde water – 17/18 graden – gaat elders op het terrein terug de grond in en vormt daar de warmtebron voor de winter. ’s Winters vindt het proces in omgekeerde richting plaats en winnen de warmtewisselaars de opgeslagen warmte terug. ‘Je hebt dus warme en koude bronnen en het water pendelt tussen beide heen en weer’, vat energiecoördinator Michiel van der Wal het proces bondig samen.

Aanvullend
Wko is daarmee wezenlijk anders dan geothermie. Bij die techniek wordt heet water uit diepere grondlagen op vele honderden meters of zelfs kilometers diepte naar boven gepompt. Die warmte is voor eenmalig gebruik. Wko is overigens niet de enige bron van warmte of koude in de aangesloten gebouwen. Naast wko zijn er ook gewone cv-ketels en koelinstallaties. Bij de meeste gebouwen is wko aanvullend, legt Van der Wal uit. Dat is zo bij Forum, Atlas en Radix-West. ‘Daar is wko supplementair. Orion heeft een eigen en nog moderner systeem, waar wko leidend is en de reguliere verwarming en koeling aanvullend. Hetzelfde geldt straks voor Helix. Dat is dus fundamenteel anders.’

Bij het heen en weer pompen van water draait het om grote getallen. Van der Wal: ‘De pompen kunnen per stuk tot 110 kuub water per uur verwerken. Dat is dus 110.000 liter water. Wij hebben vergunning voor maximaal 1,4 miljoen kuub water per jaar met een bijbehorende thermische energie van 4 megawattuur. Maar dat aantal halen we nog lang niet: we zitten ongeveer op de helft.’ Al dat heen en weer pompen kost overigens ook energie. Toch is wko duurzaam, omdat het geen fossiele brandstoffen consumeert en dus bijdraagt aan het verminderen van de uitstoot van CO2. Wko draagt bovendien een steentje bij aan de realisatie van de doelstelling om in 2030 energieneutraal te zijn.

Projectleider Regeltechniek Dick van Hoften (links) en energiecoördinator Michiel van der Wal in de machinekamer van Orion. Dat gebouw heeft een eigen, modern systeem voor warmte-koudeopslag.
Projectleider Regeltechniek Dick van Hoften (links) en energiecoördinator Michiel van der Wal in de machinekamer van Orion. Dat gebouw heeft een eigen, modern systeem voor warmte-koudeopslag.

De opslag van warmte en koude is een kwestie van balans. Het systeem werkt optimaal als je jaarlijks evenveel energie en water van de koude naar de warme bron pompt als andersom. En dat vergt heel wat geregel en gepuzzel, al was het maar omdat geen seizoen hetzelfde is en elk gebouw zijn eigenaardigheden heeft. ‘Orion bijvoorbeeld vraagt structureel minder koude dan warmte’, vertelt Dick van Hoften, projectleider Regeltechniek. ‘Er is dus koude over. Dat hebben we opgelost door sinds kort ook een deel van Actio, Vitae (Rikilt) en Zodiac op de wko-koeling aan te sluiten. Dan hoeven de koelmachines daar een stuk minder te werken.’

Sinds de invoering van wko in 2007 is de helft van de gebouwen op de campus aangesloten op de ondergrondse warmteaccu. Voor Gaia en Lumen en grote delen van Radix zijn volgens Van der Wal ideeën, maar nog geen concrete plannen. Vandaag wordt op de infomarkt in Forum aandacht besteed aan wko. Maar zoals gezegd, veel te zien is er niet. De accu doet diep weggestopt onder de grond in stilte zijn duurzame werk. 

Foto: Guy Ackermans

KOPLOPER MET BESCHEIDEN RESULTAAT Nederland is koploper in de wereld als het om warmte-koudeopslag (wko) gaat. Twee jaar terug waren er in ons land volgens het CBS 2740 wko-systemen, goed voor een capaciteit van 1103 megawattuur energie. In 2020 zal dat bij de huidige groei toenemen tot 3500 systemen. Het effect is echter nog bescheiden: die 3500 systemen verminderen de uitstoot van CO2 door gebouwen jaarlijks met 2 procent. Ook in het totale energieverbruik van Wageningen UR neemt wko een bescheiden plaats in. Zo’n 3 procent van het zelf opgewekt vermogen aan duurzame energie komt van wko. Het watergebruik daarentegen is aanzienlijk. Alle wko-systemen in ons land verplaatsen jaarlijks 261 miljoen kuub water en zijn daarmee na drinkwater (756 miljoen kuub) de grootste gebruiker van grondwater. Met dit verschil dat het water niet verbruikt wordt, maar slechts als opslagmedium dient. Van die 261 miljoen kuub komt maximaal 1,4 miljoen kuub voor rekening van de wko op de campus.


Re:ageer