Raadpleeg de Kennisbank

Waarom bodemenergie?

U bent hier:
 

Bodemenergie is een techniek waarmee energie wordt bespaard bij het koelen en verwarmen van gebouwen. Het verbruik van fossiele primaire energie voor verwarmen en koelen van gebouwen bedraagt circa 40% – 50% van het totale energiegebruik in Nederland. Met de groeiende toepassing van bodemenergie kan hier een fors deel van worden bespaard.

Conventioneel worden gebouwen in Nederland verwarmd met gasketels en gekoeld met koelmachines die gas en stroom gebruiken. Door in plaats van een gasketel een warmtepomp met bodemenergie te gebruiken, wordt er veel energie bespaard. Dit komt doordat de verhouding tussen warmtelevering en primair energiegebruik van een warmtepomp meer dan 4 is, terwijl die verhouding bij een gasketel minder dan 1 is. Bij koelen met bodemenergie is de besparing nog groter: een koelmachine heeft 1 eenheid stroom nodig om 3 eenheden koeling te kunnen leveren, een bodemenergiesysteem levert voor 1 eenheid stroom wel 20 eenheden koeling!

Warmtepomp: omzetten primaire energie in warmte

Met een warmtepompsysteem wordt geen duurzame energie opgewekt, maar verbruik van primaire energie vermeden. Er wordt een kleine hoeveelheid elektrische energie verbruikt om een grote hoeveelheid warmte (of koude) op te wekken. Een warmtepomp maakt gebruik van de Carnot cyclus om warmte naar een hoger temperatuur te brengen. Deze cyclus bestaat uit 4 stappen:

  • Door het gaseuze circulatiemedium samen te persen neemt de temperatuur toe.
  • De (hogere temperatuur) warmte van het circulatiemedium wordt via een warmtewisselaar aan het gebouwcircuit afgeven, het afgekoelde medium condenseert hierdoor naar vloeistof. Daarom heet deze warmtewisselaar in de warmtepomp de condensor.
  • Het circulatiemedium wordt verder afgekoeld door het weer te expanderen met een expansieventiel.
  • Het koude circulatiemedium is nu koud genoeg om weer warmte op te nemen vanuit de bodem, waardoor het medium verdampt. Dit gebeurt via een warmtewisselaar die de verdamper wordt genoemd. Het opgewarmde gas gaat vervolgens weer naar de compressor van stap 1.

Twee eigenschappen van een warmtepomp hebben belangrijke implicaties:

  1. Voor het samenpersen van het circulatiemedium in stap 1 is een compressor nodig, dat is de belangrijkste stroomgebruiker in de warmtepomp. Zolang de benodigde temperatuurverhoging tussen verdamper en condensor niet te groot is, is dit een heel efficiënt systeem waarbij er per gebruikte eenheid stroom wel 4 tot 8 eenheden warmten kunnen worden geproduceerd door de warmtepomp. Als gevolg van de beperkte temperatuursprong kan een warmtepomp gekoppeld aan bodemenergie doorgaans tot maximaal 40/50°C heel efficiënt warmte leveren. Dit betekent dat een gebouw dat die warmte wil gebruiken, goed geïsoleerd moet zijn en een geschikt afgiftesysteem moet hebben om met deze temperaturen voldoende vermogen te kunnen leveren (vaak wordt daarom vloerverwarming toegepast).
  2. De eigenschappen van circulatiemedium zijn van cruciaal belang voor het functioneren van de warmtepomp. Die moet bij specifieke druk en temperatuur condenseren en verdampen. Er bestaan verschillende typen circulatiemedium, maar het ontwerp van de warmtepomp kan niet zomaar worden aangepast naar willekeurige condensor- en verdampertemperaturen.

De maat voor efficiëntie van de warmtepomp is COP: Coëfficiënt of Performance. Dit is het quotiënt van de geleverde warmte en de verbruikte elektriciteit.

Bodem is een gunstige bron

De warmtepomp gebruikt een kleine hoeveelheid hulpenergie om omgevingswarmte van een lage temperatuur te verplaatsen naar een hoge temperatuur. Die omgevingswarmte kan betrokken worden uit lucht, water of uit de bodem.  

In de bodem zijn de temperaturen, in vergelijking met lucht of oppervlakte, veel stabieler en daardoor gunstiger voor de warmtepomp. Van nature is het in de bodem relatief warm in de winter, wanneer verwarming geleverd moet worden. Terwijl in de zomer de bodem relatief koel is. In figuur 1 is de temperatuurloop over het jaar uitgezet, voor verschillende dieptes (gegevens klimaatstation de Bilt, gemiddelden 1981 – 2010). Op een diepte van 5 centimeter volgt de temperatuurgang nagenoeg de temperatuur van de buitenlucht, maar op een diepte van vijf meter is deze al nagenoeg uitgedempt. Op een diepte van 10 meter of meer is de bodemtemperatuur praktisch gesproken constant.

3. Jaarlijkse temperatuurgang op verschillende dieptes in de bodem

Verticale temperatuur gradiënt tijdens verschillende momenten in het jaar. Ondiep werkt de seizoensmatige buitenluchttemperatuurvariatie door. Op circa 10 meter diepte is de temperatuur constant met de diepte neemt de temperatuur toe met circa 30°C/km.

We kunnen dit positieve effect versterken door de in de zomer warmte in de bodem te stoppen, waardoor de bron van omgevingswarmte voor de warmtepomp nog hoger is. Omdat de warmte in de bodem niet snel wegstroomt kan de bodem gebruikt worden als opslagsysteem: de in de winter geproduceerde koude kan in de zomer gebruikt worden voor koeling. Dat is met name interessant wanneer het mogelijk is deze koude direct voor koeling te kunnen gebruiken, de zogenaamde passieve of vrije koeling (zonder inzet van de warmtepomp).

Was de informatie op deze pagina waardevol?
0 out Of 5 Stars
5 Sterren 0%
4 Sterren 0%
3 Sterren 0%
2 Sterren 0%
1 Sterren 0%
How can we improve this article?
Inhoudsopgave