Bodemenergieplan ’t Zand & De Hoogt

1.1. Locaties ‘t Zand en De Hoogt

In gemeente Roosendaal zijn twee nieuwbouwlocaties aangewezen waarop aantrekkelijke, duurzame en energieneutrale woningen worden ontwikkeld: locaties ’t Zand en de Hoogt. Op locatie 't Zand worden 43 woningen ontwikkeld, op locatie De Hoogt worden 17 woningen gerealiseerd, de wijken zijn ruim opgezet met centraal gelegen openbare ruimte.

De gemeente Roosendaal wil de duurzame idealen omzetten in daden en resultaten: de woningen die nu worden gebouwd passen binnen de uitvoering duurzaamheidsagenda "Roosendaal Future Proof". Daarom wordt op ’t Zand en De Hoogt geen gasaansluitingen gerealiseerd maar wordt voor verwarming (en koeling) van de woningen een duurzaam en energiezuinig concept gekozen. De gemeente Roosendaal levert hiermee een bijdrage aan een duurzame, energieneutrale, toekomst.

Energieneutraliteit betekent energieneutraal op gebouw- en huishoudelijk niveau. Het doel is een gebied dat zichzelf voorziet van energie en waarbij per saldo geen fossiele brandstoffen meer worden gebruikt. Om dit te bereiken geldt het substantieel terugdringen van het energieverbruik als opgave.

Alle woningen en de voorzieningen krijgen uitsluitend een aansluiting voor elektriciteit. Er wordt in de woningen geen gebruik gemaakt van aardgas, maar van duurzame alternatieven. De verwachting is dat een groot deel van de te realiseren woningen de warmte en mogelijk koude, uit de bodem zal halen met een individueel gesloten bodemenergiesysteem gekoppeld aan een warmtepomp.

In dit rapport, het bodemenergieplan, wordt specifiek gekeken naar de inzet van de bodem voor de nieuwbouwlocaties ’t Zand en De Hoogt bij het realiseren van de geambieerde duurzaamheidsopgave.

‘t Zand

Nieuwbouwlocatie ’t Zand ligt aan de zuidrand van Roosendaal, verscholen tussen de wijken Langdonk, Kortendijk en het landgoed Visdonk. Op deze unieke plek komen 43 zelfbouwkavels waar duurzame en energieneutrale vrijstaande en twee-onder-één-kap woningen worden gerealiseerd.

‘t Zand is opgedeeld in vijf clusters van kavels, waartussen een stuk openbare ruimte (park) onbebouwd blijft. Op de kavels in ‘t Zand wordt duurzaam en energieneutraal gebouwd en gewoond, voor veld 1 t/m 4 wordt onderscheid gemaakt tussen boskavels en parkkavels (figuur 1.1). Op de parkkavels worden vrijstaande woningen ontwikkeld, deze grenzen aan en kijken direct uit op het centrale park, de ontsluiting is aan de achterzijde van de kavel. De boskavels bevinden zich aan de buitenrand van de kavelvelden, hierop worden vrijstaande woningen of twee-onder-een-kapwoningen ontwikkeld met uitzicht op de bosrijke omgeving. Op veld 5 is ruimte voor verkaveling op maat.

Figuur 1.1. Kavelindeling voor ’t Zand, gemeente Roosendaal. (Bron: https://www.roosendaal.nl/kavels)

De Hoogt

Aan de zuidkant van de bebouwde kom van Wouw, een pittoresk kerkdorp in de gemeente Roosendaal, bevindt zich De Hoogt. Deze nieuwbouwlocatie dankt zijn naam aan de boerderij De Hoogt met haar landerijen, die er vroeger gelegen was. De Hoogt wordt begrensd door de Plantagebaan en de Bulkstraat die het gebied ontsluiten (figuur 1.2).

De inrichting van de wijk wordt aantrekkelijk en duurzaam met een centraal gelegen park waar ruimte is voor water. Hier kunnen vrijstaande woningen, twee-onder-een-kap woningen en rijwoningen naar eigen inzicht ontwikkeld en gebouwd worden. De Hoogt is verdeeld in vijf stroken met kavels (figuur 1.3), binnen vier stroken komen woningen, de grootte en de plaats van de kavel liggen niet vast. Voor één van de stroken (strook 5) is het voornemen bebouwing met een dubbelfunctie (woning met uw bedrijf) te realiseren.

De definitieve kavelindeling is op 27/03/2018 bekend gemaakt, in totaal zullen 19 woningen gerealiseerd worden (figuur 1.4, deze geeft de situatie zoals bekend in 2017 weer; figuur 5.3 de definitieve indeling maart 2018).

Figuur 1.2 Locatie van De Hoogt aan de zuidkant van het dorp Wouw. (Bron: Brochure de Hoogt, Gemeente Roosendaal, 2017)

Figuur 1.3 Voorlopige indeling van de wijk De Hoogt, gemeente Roosendaal. Op stroken 1 t/m 4 komen woningen, op strook 5 komen woningen met bedrijfsfunctie (Bron: Brochure de Hoogt, Gemeente Roosendaal, situatie 2017)

Figuur 1.4 Kavelindeling woningen van de wijk De Hoogt, gemeente Roosendaal. (Bron: Gemeente Roosendaal, 2017)

1.2. Grondwaterbeschermingsgebieden

Beide locaties liggen nabij een grondwaterbeschermingsgebied (figuur 1.5). Locatie De Hoogt, nabij Wouw, is op enige afstand van het grondwaterbeschermingsgebied gelegen. Locatie 't Zand ligt aan de noordoost zijde van een grondwaterbeschermingsgebied bij Roosendaal.

Figuur 1.5  Globale ligging interferentiegebieden De Hoogt en 't Zand in relatie tot grondwaterbeschermingsgebieden (bron: WKO tool)

1.3. Inleiding bodemenergieplan

De gemeente Roosendaal heeft per raadsbesluit de gebieden ’t Zand en De Hoogt aangewezen als interferentiegebieden Roosendaal (besluit gepubliceerd 02/02/2018, gemeenteblad nr. 21396). Dit rapport, het bodemenergieplan, definieert de grenzen van de interferentiegebieden en geeft de bijbehorende gebruiksregels. Deze regels worden in dit bodemenergieplan uitgewerkt en onderbouwd. Doel van het bodemenergieplan is:

• •

  Te komen tot een zo duurzaam en efficiënt mogelijk gebruik van de ondergrond voor de toepassing van bodemenergie gedurende een langere termijn (in overeenstemming met de beoogde levensduur van 50 jaar).

• •

  Het bereiken van de beoogde langjarige duurzaamheid van de reeds aanwezige en de nieuw aan te leggen systemen door middel van het zoveel mogelijk onderling beperken / tegengaan van negatieve beïnvloeding van de afzonderlijke systemen.

• •

  Het beschermen van bodem- en grondwaterkwaliteit en (bodem/grondwater) belangen van andere gebruikers.

• •

  Het vastleggen van enkele belangrijke parameters 1 met betrekking tot de ondergrond, waarmee harmonisatie van de individuele – zowel energetisch als technische – ontwerpen mogelijk is.

• •

  Voor zover mogelijk vastleggen van de uitgangsituatie (nul-situatie) met betrekking tot de bodemeigenschappen, in eerste instantie op basis van beschikbare gegevens uit openbare bronnen2.

De gemeente Roosendaal heeft Groenholland Geo-energiesystemen BV opdracht gegeven om het bodemenergieplan te ontwikkelen voor de interferentiegebieden De Hoogt en ‘t Zand (kenmerk 1083061).

De kern van het bodemenergieplan bestaat uit twee onderdelen: de plankaart waarop de interferentiegebieden zijn aangegeven en de gebruiksregels waaraan de bodemenergiesystemen moeten voldoen. In dit rapport zijn de gebruiksregels voor gesloten- en open bodemenergiesystemen uitgewerkt die gelden binnen het op de plankaart aangewezen interferentiegebieden.

Om de gebruiksregels voor het gebied op te stellen zijn gegevens met betrekking tot bodemopbouw, geo-hydrothermische en energievraagpatronen geïnventariseerd waarbij gebruik is gemaakt van informatie uit het DINOloket en van bij de gemeente aanwezige gegevens. Deze basisinformatie wordt in het tweede deel van dit rapport beschreven.

In het derde deel van het rapport wordt een analyse gemaakt van de toegestane maximale energetische belasting van de bodem, per systeem in een bepaald deelgebied, zodanig dat het functioneren van de andere bodemenergiesystemen binnen het gebied niet nadelig beïnvloed wordt. Dit is nodig omdat interferentie tussen gesloten bodemenergiesystemen binnen een grootschalige toepassing op zal treden. Het wijzigingsbesluit bodemenergiesystemen schrijft weliswaar voor dat de mogelijke negatieve interferentie bepaald moet worden, maar alleen ten opzichte van eerder gemelde of vergunde systemen ("wie het eerst komt het eerst maalt"). Het wijzigingsbesluit geeft bevoegd gezag de mogelijkheid een interferentiegebied aan te wijzen en daarbinnen gebruiksregels op te stellen om ook mogelijke interferentie met nog aan te leggen systemen te voorkomen.

1.4. Achtergrondinformatie en toelichting

Bodemenergiesystemen leveren verwarming (ruimteverwarming en tapwater) en mogelijk ook koeling voor gebouwen. Aangezien de brontemperatuur uit een bodemenergiesysteem niet hoog genoeg is voor directe verwarming (de gemiddelde brontemperatuur varieert tussen ± 0 oC in en maximaal 25 oC) wordt de temperatuur uit het bodemenergiesysteem door een warmtepomp verhoogt tot de gewenste temperatuur (minimaal 35 oC voor ruimteverwarming en 55 oC voor tapwaterbereiding).

Elektrisch aangedreven warmtepompen met een bodemenergiesysteem kunnen door een hoog energetisch rendement een aanzienlijke besparing op primair energieverbruik en CO2 emissies realiseren. Het rendement van de bodemenergiesystemen hangt sterk af van de brontemperatuur en de brontemperatuur verandert door het gebruik, waarbij naburige systemen elkaar kunnen beïnvloedden. Het wijzigingsbesluit bodemenergiesystemen stelt een aantal toevoegingen en wijzigingen vast van het Besluit Lozen Buiten Inrichtingen (BlBi) en het Activiteitenbesluit. Onder andere is aangegeven dat het niet is toegestaan een bodemenergiesysteem in werking te hebben indien door interferentie het doelmatig functioneren van andere bodemenergiesystemen kan worden geschaad.

Bodemenergiesystemen (tot een maximale diepte van 500 meter beneden maaiveld) worden voornamelijk in twee varianten toegepast: open en gesloten bodemenergiesystemen. Open bodemenergiesystemen pompen actief grondwater op en gebruiken dit water als bron voor het verwarmen of koelen van gebouwen. Na gebruik wordt het grondwater weer in de bodem teruggebracht. Gesloten bodemenergiesystemen gebruiken geen grondwater maar wisselen warmte met de bodem uit met een bodemwarmtewisselaar 3. Voor open bodemenergiesystemen is de provincie bevoegd gezag, voor gesloten bodemenergiesystemen is de gemeente bevoegd gezag (in uitzonderlijke gevallen kan de provincie bevoegd gezag zijn voor gesloten bodemenergiesystemen).

Gesloten bodemenergiesystemen zijn niet afhankelijk van de aanwezigheid en kwaliteit van het grondwater en zijn goed in een gefaseerde ontwikkeling van het gebied aan te leggen. Bij een grondgebonden woning wordt per woning een warmtepomp met een of meerdere bodemwarmtewisselaars aangelegd op het eigen perceel. Bij gestapelde bouw, een school of kantoorgebouw worden één of meerdere warmtepompen aangesloten op een bodemwarmtewisselaarsysteem bestaande uit meerdere bodemwarmtewisselaars. Voor deze systemen is geen complex distributienet (zoals bij grote collectieve systemen) nodig.

Door het geplande aantal individuele bodemenergiesystemen in de gebieden ’t Zand en De Hoogt, die niet in één totaalontwerp in samenhang worden ontworpen, zal er sprake kunnen zijn van aanzienlijke temperatuureffecten tussen de systemen onderling. Omdat gesloten bodemenergiesystemen in de woningbouw netto warmte aan de bodem onttrekken zal de temperatuurverandering in het gebied een verlaging van de temperatuur betreffen waardoor het rendement van de systemen en daarmee het doelmatig functioneren, kan worden geschaad.

Bij een reguliere melding of vergunningaanvraag voor een bodemenergiesysteem (buiten een interferentiegebied) moet in een effectenstudie worden vastgesteld of er sprake is van negatieve interferentie, daarbij worden alleen naburige systemen die al gemeld of vergund zijn beschouwd. Wanneer dit principe van “wie het eerst komt, het eerst maalt” wordt toegepast binnen een groter project, dan zal voor een aantal kavels de temperatuureffecten van omliggende kavels zo groot zijn dat daar geen bodemenergiesysteem gerealiseerd kan worden, of moet het bodemenergiesysteem onevenredig over-gedimensioneerd worden. Om dit te voorkomen kan het gebied door het bevoegde gezag (i.c de gemeente) aangewezen worden als een interferentiegebied, waarbinnen alle bodemenergiesystemen vergunningplichtig zijn en aan specifieke voorwaarden (gebruiksregels) moeten voldoen.

2.1. Interferentiegebied

De globale locatie van het interferentiegebieden ’t Zand en De Hoogt in de gemeente Roosendaal worden in figuur 2.1 gegeven. Figuur 2.2 geeft de begrenzing van de interferentiegebieden in meer detail weer. De onderlinge afstand tussen de twee interferentiegebied is ongeveer 6 kilometer.

Op basis van gegevens van de gemeente zijn er in de directe omgeving van de interferentiegebieden geen andere bodemenergiesystemen aanwezig.

Figuur 2.1. Interferentiegebieden ’t Zand en De Hoogt, gemeente Roosendaal.

Figuur 2.2. Detailweergave interferentiegebieden de Hoogt, Wouw (links) en 't Zand (rechts).

2.2. Gebruiksregels

De gebruiksregels voor gesloten en open bodemenergiesystemen die in het bodemenergieplan zijn uitgewerkt zijn:

• 1.

  Alle vormen van bodemenergie, zowel open als gesloten, zijn toegestaan.

• 2.

  Gesloten bodemenergiesystemen betreffen vertikale bodemwarmtewisselaars. Andere vormen van bodemwarmtewisselaars (horizontaal – aangelegd op een diepte van 2 tot 5 meter beneden maaiveld, “aardwarmtekorven” of anders) worden ter goedkeuring aan de gemeente voorgelegd. Daarbij moet worden aangetoond dat er geen negatieve interferentie (gedefinieerd als een maximale temperatuurverlaging van 1,5 oC) met omliggende bodemenergiesystemen optreedt.

• 3.

  Boringen worden pas uitgevoerd na het bouwrijp opleveren van de kavel.

• 4.

  De initiatiefnemer stelt voor het voorgenomen bodemenergiesysteem een ontwerp op conform de geldende normen en richtlijnen. Daarbij wordt voor gesloten bodemenergiesystemen tevens aan de volgende beperkingen voldaan:

  • a.

    De thermische bodemparameters, geldig tot een einddiepte van 80 meter, die bij het ontwerp gebruikt worden zijn:

    • i.

      Warmtegeleidingscoëfficiënt bodem: De Hoogt: 2,15 W/mK, 't Zand: 2,05 W/mK

    • ii.

      Warmtecapaciteit bodem De Hoogt: 2,48 MJ/m3K, 't Zand: 2,43 MJ/m3K

    • iii.

      Ongestoorde gemiddelde bodemtemperatuur: 10,5 oC

  • b.

    Bij het ontwerp van een individueel of collectief bodemenergiesystem wordt voor het bodemenergiesysteem van een levensduur van ten minste 50 jaar uitgegaan.

  • c.

    De netto specifieke energievraag aan de bodem, per jaar en per strekkende meter verticale bodemwarmtewisselaar, is voor het betreffende deelgebied kleiner of gelijk aan het in de tabel 5.1 voor ’t Zand en tabel 5.2 voor de Hoogt toegekende energiebudget.

  • d.

    Indien aan gebruiksregel 4c is voldaan hoeft verder geen effectenberekening met betrekking tot mogelijke negatieve interferentie te worden uitgevoerd.

  • e.

    Indien door een initiatiefnemer een aantal aangrenzende kavels in samenhang wordt ontworpen (als collectief systeem of als integraal ontworpen individuele systemen) kan van de eisen onder regel 4c worden afgeweken. De initiatiefnemer zorgt tevens voor een aanvullende bepaling van de interferentie met alle systemen binnen het interferentiegebied. Deze analyse wordt als bijlage aan de vergunningaanvraag toegevoegd.

  • f.

    De afstand tot bodemwarmtewisselaars van naburige systemen bedraagt niet minder dan zes meter. De afstand tot naburige systemen of groepen van systemen (clusters), die als niet thermisch beïnvloed worden beschouwd, bedraagt niet minder dan 35 meter.

  • g.

    De bodemwarmtewisselaars van individuele gesloten bodem-energiesystemen (grondgebonden woningen) worden op eigen kavel geplaatst. Daarbij wordt een afstand van ten minste drie meter tot de erfgrens aangehouden.

  • h.

    Het rendement van het systeem, bij de vergunningaanvraag uitgedrukt als één totale SPF4, moet worden gesplitst in een rendement voor ruimteverwarming, tapwaterverwarming en (passieve) koeling. Het rendement voor het bodemenergiesysteem, inclusief pompenergie, energie voor de warmtepomp en voor een eventuele regeneratievoorziening zal ten minste gelijk zijn aan:

    • i.

      Ruimteverwarming SPF ≥ 4,3

    • ii.

      Tapwater SPF ≥ 2,7

    • iii.

      Passieve koeling SPF ≥ 20

• 5.

  Boorgaten worden afgedicht conform het protocol Mechanisch boren (protocol 2101). De diepteligging van scheidende lagen die ten minste afgedicht dienen te worden zijn gegeven in tabellen 3.1a ('t Zand) en 3.1b (De Hoogt). Toegepast afvulmateriaal voldoet aan het Besluit Bodemkwaliteit (BBk).

• 6.

  Beperking einddiepte boringen: geen beperking. Voorkeur is het bodemenergiesysteem aan te leggen met een zo beperkt mogelijk aantal boringen.

• 7.

  Lozen van werkwater tijdens het boren en van ontwikkelwater bij aanleg van open bodemenergiesystemen is niet toegestaan, boor- en ontwikkelwater dienen te worden opgevangen en afgevoerd.

• 8.

  Boren met een zogenaamde spoelvijver is niet toegestaan. Werkwater dient in een gesloten systeem met bezinkbak te circuleren.

• 9.

  De bovenste twee meter (of meer indien nodig) van de boring wordt verbuisd in verband met controle boorproces en correct afdichten nabij maaiveld

• 10.

  Vrijgekomen boormateriaal kan niet op de locatie worden verwerkt maar dient te worden afgevoerd.

• 11.

  Als warmteoverdrachtsmedium in het bodemwarmtewisselaarsysteem wordt water (drinkwaterkwaliteit) toegepast. Antivriesmiddelen of andere toevoegingen zijn niet toegestaan.

• 12.

  Bij het ontwerp van gesloten bodemenergiesystemen hoeft geen rekening gehouden te worden met mogelijke toekomstige open bodemenergiesystemen. Bij plaatsen van een gesloten bodemenergiesysteem in het thermische invloedsgebied (temperatuurverandering +0,5oC) van de warme bron van een vergund open bodemenergiesysteem moet door de initiatiefnemer door een effectenstudie worden aangetoond dat er geen negatieve interferentie optreedt5 .

• 13.

  Bij de vergunningsaanvraag van het bodemenergiesysteem worden aanvullende gegevens zoals vermeld in de bijlage E bij het bodemenergieplan aan de gemeente verstrekt.

• 14.

  Na aanleg van het bodemenergiesysteem dienen revisiegegevens (gerealiseerde situatie) aangeleverd te worden zoals vermeld in de bijlage E bij het bodemenergieplan.

Daar waar deze beleidsregels afwijken van de geldende algemene regels hebben de beleidsregels voorrang, verder blijven de algemene regels onverminderd van kracht.

Binnen het interferentiegebied gelden de volgende aanvullende beleidsregels ten aanzien van open bodemenergiesystemen:

• 1.

  Bij het ontwerp van open bodemenergiesystemen moet voor de warme bron rekening gehouden worden met de mogelijke thermische effecten van de aanwezige en voorziene gesloten bodemenergie systemen.

• 2.

  In verband met bescherming van de strategische watervoorraad op grotere diepte is de maximale boordiepte voor een open bodemenergiesysteem beperkt tot 80 meter beneden maaiveld.

Daar waar deze beleidsregels afwijken van de geldende algemene regels hebben de beleidsregels voorrang, verder blijven de algemene regels onverminderd van kracht.

Voor aan te leggen open bodemenergiesystemen wordt een reguliere vergunning bij bevoegd gezag (Provincie) aangevraagd. Afstemming van het ontwerp van het open bodemenergiesysteem met het bodemenergieplan en gemeente zal plaats moeten vinden.

3.1. Bodemopbouw en geo-hydrothermie

Bij de inventarisatie van de bodemopbouw en geohydrologische schematisatie is gebruik gemaakt van gegevens uit het informatieportaal van TNO – Geologische dienst van Nederland (Dinoloket). In Figuur 3.1 is een overzicht van boringen dieper dan 50 meter –mv in de omgeving van de interferentiegebieden gegeven, hieruit blijkt dat er geen diepere boringen zijn binnen de grenzen van de interferentiegebieden. Wel zijn er vanaf een enkele honderden meters van de buitengrenzen van de interferentiegebieden ’t Zand en De Hoogt boringen dieper dan 50 meter bekend.

Deze gegevens worden gebruikt om de bodemopbouw en geohydrologische parameters (doorlatendheid, grondwatergradiënt en daaruit voortvloeiende grondwaterstroming) voor de verschillende eenheden te bepalen, om de kwaliteit van het grondwater te bepalen en om de geothermische parameters (warmtegeleidingscoëfficiënt, warmtecapaciteit, ongestoorde bodemtemperatuur) in te schatten.

Figuur 3.1 Overzicht van de beschikbare boringen dieper dan 50 meter uit het DINOLoket rond interferentiegebieden de Hoogt, Wouw en ’t Zand, Roosendaal. zijn weergegeven.

3.2. Geohydrologische karakterisatie

Het REGIS II 2.2 model geeft een globale geo-hydrologische schematisatie op basis van beschikbare boorgegevens uit de directe omgeving. Er zijn voor de locaties verschillende verticale doorsnedes gemaakt, waaruit weinig laterale variatie bleek van de bodemopbouw binnen de interferentiegebieden zelf. De bodemopbouw in de twee interferentiegebieden welke ongeveer 6 kilometer van elkaar liggen is globaal hetzelfde, hoewel er kleine verschillen zijn tussen de diepte van de lagen en verspreiding van lokale kleilagen in de watervoerende pakketten. Figuren 3.2a en 3.2b geven een geschematiseerde bodemopbouw voor beide locaties weer. In bijlage A worden de grondwaterstijghoogten (isohypsen) en berekende grondwaterstromingssnelheden gegeven.

3.2.1 Bodemopbouw

Bij het realiseren van bodemenergiesystemen, voor de keuze van wijze van afdichten en trajecten van aanbrengen van klei-stoppen, is het voorkomen en ligging van scheidende lagen en watervoerende pakketten van groot belang. De bodemopbouw en geohydrologische schematisatie zoals hierboven beschreven geeft een globaal beeld van de bodemopbouw voor de bovenste 200 meter onder -NAP. Tabel 3.1 geeft een overzicht van de geohydrologische schematisatie van de interferentiegebieden ’t Zand en de Hoogt. De gegevens zijn afkomstig uit het REGIS II 2.2 model (TNO, 2017) en relevante literatuur. Bij het uitvoeren van boringen op de locatie verdient het aanbeveling deze opbouw te verifiëren.

Aan de bovenzijde bevindt zich een zandige laag van enkele meters bestaande uit holocene sedimenten en de formaties van Boxtel en Stamproy. In deze afzetting is het freatische grondwater aanwezig. Hieronder is een 10 tot 15 meter dikke kleilaag van de formatie van Waalre aanwezig welke de top vormt van de Formatie van Peize en Waalre. Hieronder bevinden zich diverse zandige eenheden, de bovenste met een dikte van 50 – 65 meter, waar lokaal enkele meters dikke kleilagen inzitten die niet lateraal vervolgbaar zijn behoren tot de Formatie van Peize en Waalre. Dit pakket bestaat voor het overgrote deel uit vertandingen van fluviatiele afzettingen van Pleistocene ouderdom die zijn aangevoerd door het Baltische riviersysteem en het riviersysteem van de Rijn (Bosch, 2003; Westerhoff & Weerts, 2003). Onder deze formatie is nog 10 – 20 meter zandig pakket aanwezig van de formatie van Maasluis, een mariene kustnabije afzetting van vroeg Pleistocene ouderdom, bestaande uit grove en fijne, schelphoudende zanden met ingeschakelde kleilagen of kleilenzen (Huizer & Weerts, 2003). Tezamen vormen deze zanden het eerste watervoerend pakket.

Dit eerste watervoerende pakket wordt aan de onderzijde afgesloten door een 5 – 10 meter dikke scheidende laag, de Kallo klei, welke de bovenkant van de Formatie van Oosterhout vormt (Ebbing & de Lang, 2003). Onder deze laag bevinden zich meerdere zandige pakketten welke behoren tot de Formaties van Oosterhout en Breda. De dikte van de zandige pakketten van de Formatie van Oosterhout neemt toe in oostelijke richting, bij Wouw is de dikte nog ongeveer 40 tot 50 meter, terwijl deze in Roosendaal al 60 tot 70 meter dik is. De formatie van Oosterhout, ook bekend als de Zanden van Kattendijk of 'Pliocene Schelpenlaag' bestaat uit mariene kustafzettingen van Onder-Plicene ouderdom. De formatie bestaat dominant uit matig grove tot middelgrove glauconiethoudende zanden, de vele schelpresten zijn kenmerkend (TNO, 1970; Ebbing en de Lang, 2003).

De onderliggende zanden van de Formatie van Breda hebben een constantere dikte, deze is ±60 meter in Roosendaal en ±70 meter bij Wouw. Deze formatie, ook wel Groenzanden van Antwerpen en Deurne zijn matig fijne mariene afzettingen uit het Midden- en Boven-Mioceen, vooral bekend vanwege de kenmerkende glauconiet mineralen (TNO, 1970; Westerhoff, 2003).

Samen vormen deze zandige eenheden het tweede watervoerende pakket. Hieronder ligt de Boomse klei, welke tot de formatie van Rupel behoort en hier in dit rapport als hydrologische basis is genomen (de Lang & Ebbing, 2003). Deze indeling is gebaseerd komt overeen met het grondwatermodel van Noord-Brabant (TNO, 1970), waarin voor dit deel van de provincie twee watervoerende pakketten worden gegeven welke worden gescheiden door de Kallo klei.

’t Zand:

Tabel 3.1a geeft de globale bodemopbouw en geo-hydrologische indeling weer, figuur 3.2a een verticale aansnede. Bij ’t Zand bestaat de bovengrond uit midden en grof zand tot 8,5 meter onder maaiveld. Hieronder ligt een eerste scheidende laag van 8,5 tot 21,5 meter. Onder de scheidende laag bevindt zich het eerste watervoerend pakket van 21,5 meter tot 87,0 meter. Deze wordt onderbroken door een 3 meter dikke kleilaag tussen 35,5 en 38,5 meter onder maaiveld, de laterale verspreiding van deze kleilaag is beperkt. Vanaf 87 tot 96 meter onder maaiveld bevindt zich een derde scheidende laag. Vanaf 96 meter tot de hydrologische basis op > 225 meter onder maaiveld bevindt zich het tweede watervoerende pakket. Het tweede watervoerende pakket heeft vanaf 96 meter tot 166 meter onder maaiveld een goede doorlatendheid, vanaf 166 meter is de doorlatendheid vanwege lithologische verschillen aanzienlijk lager dan het bovenste deel.

Tabel 3.1a. Geohydrologische schematisatie van het interferentiegebied ’t Zand, Roosendaal.

De Hoogt:

Tabel 3.1a geeft de globale bodemopbouw en geo-hydrologische indeling weer, figuur 3.2a een verticale aansnede. De bodemopbouw is grotendeels gelijk als bij ’t Zand. Vrijwel direct onder het maaiveld is een 11 meter dikke scheidende laag aanwezig, onderlegen door het eerste watervoerend pakket tot 82,5 meter diepte. Een tweede scheidende laag wordt aangetroffen op een diepte van 82,5 meter tot 88 meter. Vanaf 88 meter tot de hydrologische basis op een diepte van 196 meter onder maaiveld bevindt zich het tweede watervoerende pakket. Het tweede watervoerend pakket kan verder worden opgedeeld in twee gedeelten, waarvan vanaf 130 meter de doorlatendheid van het aquifer lager is dan in het bovenste deel van het tweede watervoerend pakket.

Tabel 3.1b. Geohydrologische schematisatie van het interferentiegebied De Hoogt, Wouw.

Figuur 3.2a. 't Zand: bodemopbouw en klassificatie, verticale E-W doorsnede door interferentiegebied. Het weergegeven hoogtes zijn t.o.v. NAP, het maaiveld ligt op +8 NAP. BXz = Formatie van Boxtel, zandige eenheden; SYz = Formatie van Stamproy, zandige eenheden; WAk1 = Formatie van Waalre, eerste kleiige eenheid; Wak2 = Formatie van Waalre, tweede kleiige eenheid PWZAz = Formatie van Peize en Waalre, zandige eenheden; MSz = Formatie van Maassluis, zandige eenheden, OOk1 = Formatie van Oosterhout, eerste kleige eenheid complexe eenheid, OOz = Formatie van Oosterhout, zandige eenheden, BRz = Formatie van Breda, zandige eenheden (REGIS II 2.2)

Figuur 3.2b. De Hoogt: bodemopbouw en klassificatie, verticale E-W doorsnede door interferentiegebied. Het weergegeven hoogtes zijn t.o.v. NAP, het maaiveld ligt op +7 NAP. Hlc = holocene deklaag; WAk1 = Formatie van Waalre, eerste kleiige eenheid; PWZAz = Formatie van Peize en Waalre, zandige eenheden; MSz = Formatie van Maassluis, zandige eenheden, OOk1 = Formatie van Oosterhout, eerste kleige eenheid complexe eenheid, OOz = Formatie van Oosterhout, zandige eenheden, BRz = Formatie van Breda, zandige eenheden (REGIS II 2.2)

3.2.2 Grondwaterstroming

Gedetailleerde achtergrondinformatie over de stijghoogtepatronen en grondwaterstromingssnelheid wordt in Bijlage A gegeven.

De stijghoogten van het freatische grondwater in de bovenste fijne zanden blijken ongeveer 1 tot 2 meter hoger te zijn dan die van het grondwater in het ondiepe watervoerende pakket.

De gemeten stijghoogten van het grondwater in het ondiepe pakket zijn op hun beurt enkele decimeters hoger dan in het diepe pakket. Uit dit beeld blijkt dat in dit gebied een naar beneden gerichte vertikale grondwaterstroming (infiltratie) plaatsvindt. (TNO, 1970). Deze indeling wordt ondersteund door recente stijghoogtemetingen in de diepe peilbuis B49F1427 te Zegge (NE van Roosendaal) waar tot 410 meter onder maaiveld stijghoogten worden gemeten.

’t Zand:

Bij een gemiddelde horizontale doorlatendheid van 12,5 m/d bedraagt de Darcy grondwaterstroming in het eerste watervoerende pakket 3,51 meter per jaar. Het grondwater stroomt in Noordwestelijke richting.

Uitgaande van een gemiddelde horizontale doorlatendheid van 26,25 m/d komt de Darcy grondwaterstroming in het tweede watervoerende pakket op 8,22 meter per jaar, dit is mogelijk een overschatte waarde. Het grondwater stroomt in Noordwestelijke richting.

De Hoogt:

Bij een gemiddelde horizontale doorlatendheid van 17,5 m/d bedraagt de Darcy grondwaterstroming in het eerste watervoerende pakket 8,57 meter per jaar Het grondwater stroomt in noordelijke richting.

Uitgaande van een gemiddelde horizontale doorlatendheid van 15,0 m/d komt de Darcy grondwaterstroming in het tweede watervoerende pakket op 4,93 meter per jaar voor het tweede watervoerende pakket. Het grondwater stroomt in noordelijke richting.

Potentiële effecten grondwaterstroming

Grondwaterstroming kan een significant effect hebben op de werking van gesloten bodemenergiesystemen en ook het patroon van onderlinge interacties (interferentie) beïnvloedden. Indien grondwaterstroming een belangrijke rol speelt, kunnen reguliere ontwerpmethoden niet worden toegepast.

Voor de BUM BE Bijlage 2, methode toetsen interferentie tussen kleine gesloten bodemenergiesystemen, is een analyse gemaakt van de grenswaarden van grondwaterstromingssnelheid waaronder er geen sprake is van significante effecten. Uitgangspunt in die analyse is een combinatie van energiebalans, lengte van de bodemwarmtewisselaar die in de watervoerende pakketten staat en grondwaterstromingsklasse. De tabel uit de BUM BE Bijlage 2 is hieronder weergegeven:

Tabel 3.2. Grondwaterstromingsshelheden, grenzen voor toepassen methode BUM BE (bron: PRJ 171 en 175 BUMs en HUMs BE Bijlage 2_versie 2.3_141211 tvs).

In tabel 3.1a zijn de berekende grondwaterstromingssnelheden voor 't Zand gegeven. De grondwaterstromingssnelheid is in het eerste watervoerende pakket beperkt. Gezien de diepteligging van het tweede watervoerende pakket en de verwachte einddiepte van de bodemwarmtewisselaars zijn geen significante effecten van grondwaterstroming op de bodemwarmtewisselaars te verwachtten.

Tabel 3.1b geeft de berekende grondwaterstromingssnelheden voor De Hoogt. Omdat de doorlatendheid van het 1e watervoerende pakket op basis van het REGIS model hoger is en ook de stijghoogtegradiënt hoger is, zijn de berekende grondwaterstromingssnelheden hier hoger. De heersende grondwaterstroming kan een significant effect hebben voor warmtewisselaars met geen enkele koellast en een einddiepte tot 95 meter. Aangezien het onbreken van een koelvraag in deze woningen, te leveren door het bodemenergiesysteem, niet aannemelijk is, speelt grondwaterstroming ook in dit geval geen significante rol.

Stijghoogteverschillen tussen watervoerende pakketten

De stijghoogten van de in het grondwatermodel Noord-Brabant gedefinieerde bovenste twee watervoerende pakketten is, ondanks de aanwezigheid van een scheidende laag, ongeveer gelijk. De isohypsenpatronen zijn gecompenseerd voor dichtheidsverschillen door chlorideconcentraties in de watervoerende pakketten (TNO, 1970).

De stijghoogte in het freatische grondwater is hoger dan in de onderliggende watervoerende pakketten. Hierdoor zal infiltratie van dit grondwater plaatsvinden. Tussen het eerste en het tweede watervoerende pakket is weinig verschil, de stijghoogten in het diepte pakket zijn iets lager dan die in het ondiepe, er treedt een lichte naar beneden gerichte stroming op.

Het watervoerende pakket dat onder de Boomse klei ligt, heeft stijghoogten die enkele meter hoger liggen, hier heerst overdruk.

Grondwaterkwaliteit

Het zoutgehalte van grondwater is van belang bij de toepassing van gesloten bodemenergiesystemen aangezien het de zwellende werking van de toegepaste afdichtende kleien beïnvloedt. Het grondwater wordt ingedeeld in drie klassen: zoet, brak of zout. De indeling wordt bepaald door de concentratie chloride dat in het grondwater is opgelost. Zoet grondwater heeft een chloridegehalte tot maximaal 150 mg/l, tussen 150 en 1000 mg/l is het grondwater brak, en zout grondwater heeft een chloridegehalte van meer dan 1000 mg/l.

Op basis van de globale diepteligging van het zoet-brak en brak-zout grensvlak (https://kaartbank.brabant.nl/viewer/app/Kaartbank) blijkt vanaf een diepte van ± 100 – 200 meter meter de overgang van zoet naar brak plaats te vinden en vanaf ± 250 / 300 meter van brak naar zout. Voor enkele waarnemingspunten zijn de gemeten chloride gehaltes uitgezet tegen de diepte (figuur 3.2) Tot een diepte van ± 170 meter is het grondwater als "zoet" ter karakteriseren. Deze waarden zijn in overeenstemming met de diepte van het zoet-brak isochloridevlak van de grondwaterkaart van Nederland 49 Bergen op Zoom (TNO, 1970).

Figuur 3.2. Chloridegehalte als functie van diepte (bron: Dinoloket).

3.3 Geothermische karakterisatie

De warmtegeleidingscoëfficiënt en warmtecapaciteit voor het bodemprofiel is berekend op basis van de lithologische gegevens van enkele boorprofielen uit de gegevensbank van NITG-TNO (Dinoloket). De warmtegeleidingcoëfficient en warmtecapaciteit zijn berekend over de gehele lengte van het boortraject. De resultaten zijn samengevat in tabel 3.3, de locatie van de gebruikte boringen ten opzichte van de interferentiegebieden is weergegeven in figuur 3.3.

De warmtegeleidingscoëfficiënten zijn berekend per boring en gemiddeld over het gehele boortraject. De laagst berekende warmtegeleidingscoëfficiënt is 1,87 W/mK, in boring B49F0286, waarin onderin relatief veel schelpenresten voorkomen. De hoogste berekende warmtegeleidingscoëfficiënt is 2,22 W/m. De berekende warmtegeleidingscoëfficiënt gemiddeld over de 14 gebruikte boringen is 2,05 W/mK, deze waarde geeft een goede benadering voor de warmtegeleidingscoëfficiënten van de bodem in de gemeente Roosendaal voor het dieptetraject dat gebruikelijk is voor inzet van bodemenergiesystemen.

De warmtecapaciteit is minder variabel en ligt tussen 2,38 MJ/m3K (B49F0264) en 2,49 MJ/m3K (B49E0101), de gemiddelde warmtecapaciteit is 2,45 MJ/m3K, dit geeft een goede benadering voor de warmtecapaciteit van de bodem in de gemeente Roosendaal voor de bovenste 150 meter, het dieptetraject dat gebruikelijk is voor inzet van bodemenergiesystemen.

Tabel 3.3. Geothermische karakterisatie op basis van boorbeschrijvingen uit de gegevens van het Dinoloket. Thermische eigenschappen zijn per boring gegeven tot de einddiepte en tot een einddiepte van 80 meter.

Wanneer de diepte van de bodemwarmtewisselaars beperkt wordt tot 80 meter zijn de gemiddelde warmtegeleidingscoëfficient (W/mK)) en warmtecapaciteit (MJ/m3K)) over het dieptetraject iets anders vanwege het kortere bodemprofiel. Voor deze einddiepte geld een gemiddelde warmtegeleidingscoëfficient van 2,07 (W/mK)) warmtecapaciteit van 2,44 (MJ/m3K)).

Figuur 3.3. Overzicht van boringen dieper dan 100 meter rondom de interferentiegebieden De Hoogt en ’t Zand in de gemeente Roosendaal waarvan de lithostratigrafische gevens gebruikt zijn voor de thermische karakterisatie (bron: Dinoloket).

Bodemtemperatuur

De bodemtemperatuur op de locatie is bepaald op basis van de klimaatnormalen (1981 – 2010) gepubliceerd door het KNMI van de stations Vlissingen en Gilze-Rijen. De gemiddelde jaartemperatuur is 10,5 oC, de gemiddelde maximum temperatuur 22,3 oC en de gemiddelde minimum temperatuur 0,9 oC. Op grotere diepte (beneden 10 - 15 meter –mv) zal de bodemtemperatuur stabiel zijn en tot een diepte van 100 meter -mv ± 10,5 oC bedragen. Het is op dit moment niet bekend of er op de locatie een herkenbare geothermische gradiënt aanwezig is.

3.4 Bodemverontreiniging

Op het moment van schrijven zijn geen bodemverontreinigingen bekend

3.5 Archeologie

Op het moment van schrijven zijn geen archeologische vindplaatsen bekend

3.6 Overige aandachtspunten bij aanleg bodemenergiesystemen

Naast de bodemopbouw, het voorkomen van archeologische vondsten die bewaard moeten blijven en de mogelijke bodemverontreiniging zijn er nog enkele andere aandachtspunten waarmee mogelijk rekening gehouden moet worden bij de aanleg van gesloten bodemenergiesystemen. In de ondiepe bodem moet rekening gehouden worden met de aanwezige technische infrastructuur, de collectieve naam voor het voorkomen van kabels en leidingen. Tevens kan er sprake zijn van specifieke aandachtspunten met betrekking tot afdichten van boorgaten of mogelijke beperkingen aan de toegestane boordiepte.

3.6.1 Afdichten bovenzijde boringen

Op locatie 't Zand is een freatisch grondwaterpakket aanwezig waarin een overdruk heerst ten opzichte van het onderliggende 1e watervoerende pakket. In het dieptetraject 8,5 – 21,5 meter dient een kleistop (conform protocol 2100) aangebracht te worden om mogelijke inzijging van ondiep grondwater te voorkomen.

3.6.2 Beperking maximale boordiepte

Door de provincie is voor Brabant een "beleidsregel grondwaterbeheer Noord-Brabant" opgesteld (22/12/2015, http://www.brabant.nl/loket/regelingen/cvdr386565_1.aspx). In Artikel 4a is bepaald dat een bodemenergiesysteem niet dieper dan 80 meter plaatsvind, tenzij het grondwater in het betreffende gebied over de gehele diepte niet geschikt is voor de openbare drinkwatervoorziening vanwege het voorkomen van zout.

Deze regel heeft als doel de dieper gelegen strategische grondwatervoorraad (bestaande uit zeer oud en daarmee niet-verontreinigd grondwater) te beschermen.

De provincie is bevoegd gezag in het kader van de waterwet en daarmee voor open bodemenergiesystemen. De door de provincie Brabant in het kader van de waterwet opgestelde beleidsregel is daarmee niet van toepassing op gesloten bodemenergiesystemen.

Om te te bepalen of een beperking van de maximale boordiepte binnen de interferentiegebieden noodzakelijk is, wordt het volgende overwogen:

• -

  Aanwezigheid van een duidelijke en functionele scheidende laag: op beide locaties is op basis van de boorgegevens uit het Dinoloket en REGIS model sprake van een duidelijke scheidende laag tussen het eerste en tweede watervoerende pakket. Deze scheidende laag bevindt zich op een diepte van 82,5 – 88 meter (De Hoogt) en 87 – 96 meter ('t Zand).

• -

  Kwaliteit grondwater: Op ± 175 meter diepte wordt het grensvlak zoet-brak grondwater aangetroffen. Het bovenste watervoerende pakket is zoet, het onderste zout. Het diepere grondwater is zeer oud en niet verontreinigd (strategische voorraad).

• -

  Verschil in stijghoogte: tussen de twee watervoerende paketten is geen groot stijghoogteverschil. Een mogelijke uitwisseling als gevolg van afwezigheid van afdichting op de kleilaag zal beperkt zijn (Bonte 2013).

• -

  Aantal mogelijke doorboringen: het totale aantal voorziene boringen ten bate van de bodemenergiesystemen is relatief gering. Het heeft de voorkeur om zo weinig mogelijk boringen te plaatsen.

• -

  Gesloten bodemenergiesystemen verplaatsen geen grondwater en veranderen de lokale grondwaterdrukken niet, grondwaterverplaatsing treedt alleen op door natuurlijke processen.

Voor de gesloten bodemenergiesystemen wordt geen beperking aan de boordiepte gesteld, voor eventuele open bodemenergiesystemen blijven de provinciale regels onverminderd van kracht.

3.6.3 Lozen werk- en ontwikkelwater

Bij het uitvoeren van boorwerkzaamheden ten behoeve van het plaatsen van gesloten bodemenergiesystemen komen (relatief geringe) hoeveelheden werkwater vrij. Dit water kan aangelengd zijn met bentoniet en mogelijk polymeren. De voorkeursvolgorde voor lozen van werkwater vrijkomend bij gesloten bodemenergiesystemen is:

• 1)

  Vuilwater riolering

• 2)

  In de bodem

• 3)

  Overige routes

Voor aanleg en onderhoud van open bodemenergiesystemen moet een vergunning worden aangevraagd bij de Provincie. Bij het ontwikkelen van de bronnen komen relatief grote hoeveelheden grondwater vrij. De voorkeurs route voor lozing van het water wat vrijkomt bij het ontwikkelen van open bodemenergiesystemen is:

• 1)

  In de bodem

• 2)

  Oppervlaktewater

• 3)

  Hemelwaterriolering

• 4)

  Vuilwaterriolering

• 5)

  Externe verwerker

Direct lozen op oppervlaktewater is vergunningplichtig (waterwet). Lozen in een hemelwaterriool is niet vergunningplichting maar dient bij de gemeente gemeld te worden. Lozen op het vuilwaterriool dient alleen na overleg met hoogheemraadschap en omgevingsdienst of gemeente.

Bij een boring voor een gesloten bodemenergiesysteem komt, bij een globale boorgatdiameter van 0,15 meter, bij een diepte van 100 meter 1,8 m3 grond vrij.

Gezien de ervaringen van de gemeente bij uitvoeren van boorwerkzaamheden is het uitgangspunt dat werk- en ontwikkelwater niet op locatie geloosd kan worden maar dient te worden afgevoerd.

Gezien de ervaringen van de gemeente bij uitvoeren van boorwerkzaamheden is het uitgangspunt dat vrijgekomen boormateriaal niet op locatie verwerkt kan worden maar dient te worden afgevoerd.

Een belangrijke reden om een bodemenergiesysteem toe te passen is de besparing op energie en broeikasgasemissies die gerealiseerd kunnen worden. Hoe hoog die besparingen zijn hangt af van het energetische rendement, dat is de verhouding tussen de energie die verbruikt wordt om het systeem aan te drijven en de energie die als nuttige energie geleverd wordt. De energie die verbruikt wordt (de hulpenergie) is bij elektrisch aangedreven warmtepompen elektriciteit. De nuttige energie is de (aan het bouwwerk) afgegeven warmte of koude. Omdat beide energietypen uitgedrukt kunnen worden in Watt (of Joules) maakt het voor de berekeningen verder niet uit of het om elektriciteit of warmte gaat.

Bij het bepalen van het rendement speelt verder de bron- en afgiftetemperatuur een grote rol. Als het temperatuurverschil tussen bron- en afgifte groot is dan is het rendement laag. Omgekeerd wordt een hoog rendement gerealiseerd bij een klein temperatuurverschil. Bijvoorbeeld: bij een brontemperatuur van 0 oC en een afgiftetemperatuur van 35 oC (geschikt voor ruimteverwarming) bedraagt het rendement 4,3 (bij 1 kW opgenomen hulpenergie wordt 4,3 kW nuttige energie afgegeven). Bij een hogere afgiftetemperatuur van 55 oC (voor tapwaterbereiding) is het rendement slechts 2,7.

Het rendement wordt door de warmtepompleverancier bepaald bij constante condities (temperaturen), deze metingen worden volgens een protocol uitgevoerd. Het rendement van de warmtepomp wordt dan opgegeven bij bepaalde meetcondities: bijvoorbeeld brontemperatuur 10 oC en afgiftetemperatuur 45 oC (meestal geschreven als: B10W45). Dit rendement wordt voor verwarmingsbedrijf ook wel de COP (Coefficient of Performance) genoemd. Voor koelbedrijf wordt de term EER (Energy Efficiency Ratio) gebruikt.

De COP wordt in formulevorm uitgedrukt als:

In een werkend systeem zullen de bron- en afgiftetemperaturen kunnen variëren gedurende het gebruik of de seizoenen. Het werkelijke rendement wat het systeem behaald wordt dan uitgedrukt als SPF (Seizoensmatige Prestatie Factor, Seasonal Performance Factor). Deze wordt normaal gesproken per maand of ten minste per verwarmings- en koelseizoen berekend.

Een verdere verfijning is welke hulpenergie wordt meegenomen. Bij verwarmingsbedrijf is dat (conform het wijzigingsbesluit bodemenergie) het energieverbruik van de compressor in de warmtepomp en de bronpomp. Bij koelbedrijf hangt het ervan af of de warmtepomp wordt ingezet voor het koelen of niet. In de woningbouw wordt over het algemeen alleen passief (zonder inzet van de warmtepomp) gekoeld, dan wordt alleen de energie van de bronpomp meegenomen in de bepaling.

De broeikasgasemissies voor het warmtepompsysteem hangen af van hoeveel broeikasgas wordt uitgestoten bij de productie van elektriciteit. Die hangt af van hoe de elektriciteit wordt opgewekt – worden er (zoals in 2015) veel kolen verstookt dan neemt de uitstoot van broeikasgas per geproduceerde kWh elektra toe. Het rendement van de energieopwekking en transportverliezen spelen een wezenlijke rol wanneer bijvoorbeeld met een gasgestookte ketel vergeleken wordt. Wanneer een groter aandeel van de primaire energie (elektriciteit) wordt opgewekt met zonnepanelen (fotovoltaïsch) of door middel van windenergie, dan worden de broeikasgasemissies van het warmtepompsysteem veel kleiner. In het gunstigste geval worden er in het geheel geen broeikasgassen uitgestoten, wanneer bijvoorbeeld alle noodzakelijke elektrische hulpenergie door zonnepanelen op de woningen wordt geleverd.

In de EU RES (Renewable Energy) Directive is door de Europese Unie vastgelegd dat, om aangemerkt te worden als hernieuwbare energiebron, het rendement van een warmtepomp groter moet zijn dan is daarbij het opwekrendement van de energiecentrale. Deze is (in Nederland) ongeveer 0,43. Het minimaal vereiste rendement om in elk geval energie te besparen is dan: 1,15 * 1/0,43 = 2,67. Het rendement van de warmtepomp moet dus ten minste 2,67 moet zijn om überhaupt op energie en broeikasgasemissie te besparen!

4.1 Minimum systeemrendement bodemenergieplan

In de gebruiksregels van het bodemenergieplan worden eisen gesteld aan het rendement van het bodemenergiesysteem. De regeling bodemenergiesystemen (staatscourant nr 23617) definieert het energierendement van een gesloten bodemenergiesysteem als de Seizoens Prestatie Factor (SPF):

Eén totale SPF waarin zowel de levering van warmte voor ruimteverwarming, warmte voor tapwaterbereiding en (passieve) koeling zijn samengevoegd, is voor systemen in de individuele woningbouw niet praktisch wanneer met eisen wilt stellen aan een minimum rendement. Het rendement bij passieve koeling is namelijk altijd zeer hoog, terwijl het rendement in verwarmingsbedrijf het meest bijdraagt aan het doel van energiebesparing. De eisen met betrekking het rendement in de gebruiksregels zijn daarom gesplitst in een rendement voor de levering van ruimteverwarming, tapwaterbereiding en passieve koeling.

In een onderzoek naar het bepalen van het energetisch rendement van een warmtepompinstallatie met een gesloten bodemenergiesysteem 6 is geïnventariseerd wat de prestaties zijn van warmtepompen die in Nederland veel worden toegepast in de woningbouw. In het "Technisch onderzoek gesloten bodemenergiesystemen" 7 is in het onderdeel met betrekking tot positieve effecten het seizoensrendement van verschillende referentiesystemen bepaald. Uit deze onderzoeken bleek een gemiddeld rendement voor ruimteverwarming (bij een brontemperatuur die kan afnemen tot 0 oC aan het einde van de winter en een afgiftetemperatuur van 35 oC) van ± 4,4. Voor tapwaterbereiding (afgiftetemperatuur 55 oC) bedraagt het gemiddelde rendement ± 2,7. Voor passieve koeling, waarbij alleen de bronpomp wordt ingezet, is het rendement altijd hoger dan 20.

4.2 Energievraagpatronen, netto energievraag bodemenergiesysteem

Voor de interferentiegebieden ’t Zand en De Hoogt te Roosendaal zijn de energiegegevens van de bouwwerken op dit moment niet bekend.

Het gebouw zoals een woning heeft een warmtevraag, die verdeeld kan worden in ruimteverwarming en tapwaterbereiding, en een koudevraag. De temperatuur in het bodemenergiesysteem is niet zo hoog dat de warmtevraag direct geleverd kan worden. Tijdens warmtelevering varieert de temperatuur in het bodemenergiesysteem tussen de ongestoorde bodemtemperatuur van ± 10 oC tot ± 0 oC terwijl voor ruimteverwarming een temperatuur van 35 oC vereist is en voor tapwaterbereiding 55 oC. De warmtepomp verhoogt dan de temperatuur tot het gewenste niveau, waarbij elektrische energie wordt verbruikt om de compressor aan te drijven. Indien het rendement van de warmtepomp 4 is, wordt bij levering van 4 kW warmte 3 kW uit de bodem gewonnen en 1 kW compressorenergie in warmte omgezet.

De koelvraag kan deels direct (passieve koeling) geleverd worden. Indien de koelvraag groot is kan het nodig zijn de warmtepomp in te zetten om de temperatuur te verlagen. Bij passieve koeling wordt alleen wat circulatiepompenergie verbruikt en bedraagt het thermische rendement ongeveer 20. De warmte van de circulatiepomp (of van de compressor) wordt nu aan het bodemcircuit toegevoegd: wanneer 4 kW koude wordt geleverd dan wordt 4,2 kW aan de bodem afgegeven.

De netto energievraag aan het bodemenergiesysteem kan nu gedefinieerd worden als de hoeveelheid aan de bodem onttrokken warmte verminderd met de aan de bodem toegevoerde warmte (bij koudelevering).

Voorbeeldberekening:

Er wordt per jaar 8,0 MWh ruimteverwarming geleverd met een rendement van 4,0 en 3,5 MWh tapwater bereid met een rendement van 2,7. De koudelevering bedraagt 3,6 MWh met een rendement van 20.

Met de formule voor het rendement kan nu steeds de netto energievraag aan de bodem berekend worden, bijvoorbeeld: ruimteverwarming 8 MWh met een rendement van 4,0: delen van afgegeven energie door rendement levert hoeveelheid hulpenergie (compressorenergie): 8/4 = 2 MWh hulpenergie. Van de totale warmtelevering van 8 MWh komt dan 6 MWh uit de bodem en 2 MWh is (elektrische) compressorenergie.

De netto energievraag aan de bodem bedraagt (som ruimteverwarming en tapwater, verminderd met koudelevering):

Het negatieve teken geeft hier aan dat netto warmte aan de bodem onttrokken wordt.

Wanneer de lengte van het bodemenergiesysteem bekend is kan de netto energievraag worden uitgedrukt in een energiehoeveelheid per meter bodemkoppeling. Stel in het voorbeeld is de totale lengte van het bodemenergiesysteem 120 meter, dan is de netto specifieke energievraag -0,037 MWh/meter/jaar (of -37,0 kWh/meter/jaar).

De interactie tussen gesloten bodemenergiesystemen hangt vooral af van deze netto specifieke energievraag aan het bodemenergiesysteem, die per systeem (woning, gebouw) kan verschillen. De netto specifieke energievraag wordt uitgedrukt in een hoeveelheid thermische energie (warmte of koude) die met de bodem wordt uitgewisseld, voor elk systeem als de specifieke onttrekking per meter bodemkoppeling per jaar (kWh/meter/jaar – analoog aan de BUM BE Gemeente, Bijlage 2). Door de hoeveelheid netto thermische energie uit te drukken in een hoeveelheid energie per meter lengte van het bodemenergiesysteem, wordt het onafhankelijk van het specifiek gerealiseerde (of te realiseren) systeem.

De berekening van de netto hoeveelheid energie die per meter aan het bodemenergiesysteem wordt onttrokken is in formulevorm:

Hier is:

Omdat de prestatiecoëfficiënt afhangt van bron- en afgiftetemperatuur en voor koeling van vrije koeling gebruik gemaakt wordt, worden drie prestatiecoëfficiënten gebruikt (één voor ruimteverwarming, één voor tapwaterbereiding en één voor leveren koeling).

5.1 Basismethode interferentieberekeningen

Doel van de berekeningen is om te bepalen hoeveel energie uit de bodem gewonnen kan worden (energiebudget), zonder dat er bij enig gesloten bodemenergiesysteem een negatief effect (temperatuurverlaging groter dan -1,5 oC) optreedt.

De temperatuurverandering in de bodem bij het toepassen van gesloten bodemenergiesystemen is een functie van de energieuitwisseling van alle systemen tezamen. Wanneer een systeem energie aan de bodem onttrekt (verwarmingsbedrijf) dan koelt de omringende bodem af, wanneer energie wordt toegevoerd (koelbedrijf) dan warmt de bodem op. De temperatuurverandering over een langere periode (gebruikelijke ontwerp-levensduur van de systemen, 30 – 50 jaar), hangt dan vooral af van de netto energievraag op jaarbasis. Bij gesloten bodemenergiesystemen, waar het warmtetransport door temperatuurverschil gedreven wordt, moeten de temperatuureffecten van alle individuele systemen bij elkaar worden opgeteld, vanwege de lange levensduur van de systemen is het potentiele thermische invloedsgebied daarbij groot.

De rekenmethode die gebruikt wordt om de onderlinge temperatuureffecten te bepalen is gebaseerd op het oneindige lijnbronmodel (Carlsaw & Jaeger, 1947, 1959; Ingersoll et al 1954) met de aanpassing voorgesteld door Hart & Couvillion (1986). Deze aanpassing beperkt de berekende temperatuurverandering van het lijnbronmodel tot een zogenaamde verre-veldradius of verre-veldafstand (de afstand waarbuiten geen temperatuureffect optreedt) die afhangt van de tijd en van de temperatuurvereffeningscoëfficiënt. Op een bepaald tijdstip verandert alleen de temperatuur van punten die binnen die afstand vallen (bij het oorspronkelijke lijnbronmodel verandert de temperatuur van alle punten onafhankelijk van hoe ver die van de lijnbron af gelegen zijn). Deze rekenmethode heeft ook ten grondslag gelegen aan de methode om interferentie te bepalen tussen (kleine) gesloten bodemenergiesystemen (SIKB, BUM BE Bijlage 2). De methode is ontwikkeld door Groenholland (GHNL 011103) in opdracht van het ministerie van I&M.

De rekenmethode is geschikt om de onderlinge temperatuureffecten tussen zeer vele niet gelijksoortige systemen te berekenen. Omdat de methode in staat is een groot aantal berekeningen zeer snel uit te voeren is deze tevens geschikt voor optimalisaties.

Voor het bepalen van de energiebudgetten in een interferentiegebied worden steeds alle temperatuureffecten bepaald. Vervolgens wordt door optimalisatie (iteratieve procedure) de oplossing gezocht waarbij voor elke systeemlocatie een maximaal energiebudget (netto warmteonttrekking in kWh/meter bodemwarmtewisselaar/jaar) wordt toegekent zodanig dat voor geen enkele systeemlocatie de toegestane temperatuurverandering wordt overschreden.

Wanneer een kavelindeling bekend is dan hangen de afstanden tussen de systemen af van de oppervlakte en onderlinge samenhang van de kavels. Indien daarbij al systemen aanwezig zijn kunnen deze eenvoudig in de berekeningen worden meegenomen.

5.1.1 Lijnbronbenadering

De basisformule voor de lijnbronbenadering is:

Deze methode is toepasbaar voor deze berekeningen omdat de temperatuureffecten op enige afstand van de individuele warmtewisselaars en na een lange bedrijfstijd (30 - 50 jaar of meer) bepaald worden. Dezelfde rekenmethode is toegepast voor het bepalen van de (vereenvoudigde) nomogrammen in de BUM BE Gemeente Bijlage 2.

5.2 Bepalen energiebudget bodemenergiesysteem

In een iteratieve optimalisatie methode zijn optimale parameters (weegfactoren) gezocht voor het bepalen de energiebudgetten. Deze zijn berekend op basis van de kavelindeling van de twee deelgebieden.

Bij het berekenen van de energiebudgetten is een minimum energiebudget van -19,5 kWh/m/j aangehouden. Ook kunnen er binnen het interferentiegebied al bestaande systemen liggen. In die gevallen wordt ook een temperatuurcompensatie bepaald, deze temperatuurcompensatie factor dient bij de gebruikelijke ontwerptemperatuur opgeteld te worden (bijvoorbeeld: ontwerp bij een gemiddelde brontemperatuur van +2,0 oC, temperatuurcompensatiefactor is 0,3 oC. Ontwerptemepratuur wordt in dat geval 2,3 oC).

5.2.1 Simulatieduur

Een belangrijk uitgangspunt, zowel voor het bepalen van de energiebudgetten als voor het opstellen van de ontwerpen voor de te realiseren bodemenergiesystemen, is de totale simulatieduur (meestal het totale aantal jaren waarover de temperatuurverandering in de bodem als gevolg van het operationeel zijn van het bodemenergiesysteem wordt berekend).

Bij een standaard ontwerp van bodemwarmtewisselaarsystemen wordt over het algemeen uitgegaan van een simulatietijd van 25 jaar, met als achterliggende gedachte dat de temperatuur bij een langere bedrijfstijd niet veel meer zal veranderen (aanname dat een evenwichtstoestand is benaderd). In verband met de schaalgrootte en de beoogde levensduur van 30 – 50 jaar is de vraag of de simulatieduur van 25 jaar wel voldoet.

Belangrijke factoren die de nodige simulatietijd bepalen zijn:

• -

  Jaarlijkse netto energievraag bodemenergiesysteem.

• -

  Afstand tussen individuele systemen.

• -

  Totaal aantal systemen.

Om de minimale simulatietijd te bepalen is een analyse uitgevoerd voor een gebied met een omvang van 43 systemen ('t Zand). Hierbij (figuur 5.1) is bepaald wat de temperatuurverandering is in het systeem (ten opzichte van de voorgaande vijf jaar) voor verschillende tussenafstanden. Bij de gemiddelde tussenafstand op de locatie 't Zand, ca 15 meter, blijkt een minimum simulatietijd van 40 jaar voldoende. Voor locatie De Hoogt, waar minder systemen gerealiseerd worden, kan dezelfde simulatietijd aangehouden worden.

Figuur 5.1 Relatie tussen temperatuurverandering toenemende simulatietijd bij een afstand (D) tussen warmtewisselaars van 5, 10 en 15 meter.

5.2.2 Energiebudgetten

't Zand

Figuur 5.2 geeft voor de locatie 't Zand de uit te geven kavels en de bijbehorende centroïden weer. In totaal zijn er 43 kavels voorzien. De minimum afstand tussen de centroïden bedraagt 20 meter, de simulatietijd van 40 jaar is daarmee ruim voldoende voor een stabiele oplossing. Tabel 5.1 geeft per kavel het toegekende energiebudget (in kWh/m/j) weer en, indien van toepassing, een temperatuurcompensatie.

Figuur 5.2 Kavelindeling en centroïden T Zand.

Tabel 5.1 Energiebudget en temperatuurcompensatie per kavel, 't Zand.

De Hoogt

Figuur 5.3 geeft voor de locatie De Hoogt de uit te geven kavels en de bijbehorende centroïden weer. In totaal zijn er 17 kavels voorzien. De minimum afstand tussen de centroïden bedraagt 19,5 meter, de simulatietijd van 40 jaar is daarmee ruim voldoende voor een stabiele oplossing. Tabel 5.2 geeft per kavel het toegekende energiebudget (in kWh/m/j) weer en, indien van toepassing, een temperatuurcompensatie.

Aanvulling 23/7/2018

Voor locatie de Hoogt zijn op 23/7/2018 een aantal kavels toegevoegd aan de eerdere berekening. De energiebudgetten voor de eerder bepaalde kavels zijn daarbij gehandhaafd, wel is er voor een aantal kavels sprake van een extra temperatuurcompensatie waarmee bij het ontwerp rekening gehouden moet worden.

Figuur 5.3 Kavelindeling en centroïden De Hoogt.

Tabel 5.2 Energiebudget en temperatuurcompensatie per kavel, De Hoogt.

Bonte, M., 2013. Impacts of shallow geothermal energy on groundwater quality. A hydrochemical and geomicrobial study of the effects of ground source heat pumps and aquifer thermal energy storage. PhD Thesis, Free University Amsterdam.

Bosch, J.H.A., 2003. Formatie van Peize. In: Lithostratigrafische Nomenclator van de Ondiepe Ondergrond. Retrieved 14-12-2017 from www.dinoloket.nl

Carslaw, H.S., Jaeger, J.C., 1947. Conduction of heat in solids, first edition. Oxford University Press, New York.

Carslaw, H.S., Jaeger, J.C., 1959. Conduction of heat in solids, second edition. Clarendon Press, Oxford.

De Lang, F.D. & Ebbing J.H.J., 2003. Rupel Formatie. In: Lithostratigrafische Nomenclator van de Ondiepe Ondergrond. Retrieved 14-12-2017 from www.dinoloket.nl

DINOloket, 2017. Data en Informatie van de Nederlandse Ondergrond. https://www.dinoloket.nl/

Ebbing, J.H.J., & de Lang, F.D., 2003. Formatie van Oosterhout. In: Lithostratigrafische Nomenclator van de Ondiepe Ondergrond. Retrieved 14-12-2017 from www.dinoloket.nl

Groenholland, 2011. Methode voor het bepalen van interferentie tussen kleine gesloten bodemenergiesystemen. Rapport GHNL 011103, in opdracht van ministerie van I&M.

Groenholland, 2012: Bepalen van het energetisch rendement van een warmtepompinstallatie met een gesloten bodemenergiesysteem. Rapport GNNL012002 (in opdracht van het ministerie van I&M).

Groenholland, 2013. Effecten van gesloten systemen – werkpakket 1: positieve effecten. Technisch onderzoek gesloten bodemenergiesystemen, Groenholland, IF technology & KWR Watercycle research.

Groenholland, 2003. Kwaliteitsrichtlijn Verticale Bodemwarmtewisselaars (NOVEM, 2DEN-0324)

Hart, D., Couvillion, R., 1986. Earth Coupled Heat Transfer. Publication of the National Water Well Association.

Huizer, J. & Weerts H.J.T., 2003. Formatie van Maassluis. In: Lithostratigrafische Nomenclator van de Ondiepe Ondergrond. Retrieved 14-12-2017 from www.dinoloket.nl.

IF Technology, 2013. Effecten van gesloten systemen – werkpakket 3: Interferentie tussen open en gesloten bodemenergiesystemen, Groenholland, IF technology & KWR Watercycle research.

Ingersoll, L., Zobel, O., & Ingersoll, A., 1954. Heat conduction with engineering, geological and other applications. McGraw-Hill, New York.

REGIS II (v2.2) TNO, 2017. Regionaal Geohydrologisch Informatie Systeem. Bereikbaar via http://www.dinoloket.nl/

SIKB, (2014). Methode toetsen interferentie tussen kleine gesloten bodemenergiesystemen, Versie 2.3 (11-12-2014).

Staatsblad van het Koninkrijk der Nederlanden. 112 (2013). Besluit van 25 maart 2013 tot wijziging van een aantal algemene maatregelen van bestuur in verband met regels inzake bodemenergiesystemen en enkele technische verbeteringen.

Staatscourant 10844, 24 april 2013. Regeling van de Minister van Infrastructuur en Milieu, van 17 april 2013, nr IENM/BSK-2013/58822, tot wijziging van de Activiteitenregeling milieubeheer, de Regeling lozen buiten inrichtingen, de Regeling omgevingsrecht en de Waterregeling.

Staatscourant 10844, 25 april 2013. Rectificatie Regeling bodemenergiesystemen.

Staatscourant 23617, 22 augustus 2013. Regeling van de Minister van Infrastructuur en Milieu, van 26 augustus 2013, nr. IENM/BSK-2013/180433, tot wijziging van de Activiteitenregeling milieubeheer, de Regeling bodemkwaliteit, de Regeling lozen buiten inrichtingen, de Regeling omgevingsrecht en de Waterregeling (bodemenergiesystemen en BBT-informatiedocument).

TNO, 1995. Isohypsen Provincie Noord-Brabant 1995, (download link: http://georegister.brabant.nl/)

TNO, 1970. Grondwaterkaart van Nederland: 49 Oost Bergen op Zoom, 50 West Breda. E. G. Lekehana & P. B. Smoor.

Westerhoff, W.E., 2003. Formatie van Breda. In: Lithostratigrafische Nomenclator van de Ondiepe Ondergrond. Retrieved 14-12-2017 from www.dinoloket.nl

Dit besluit treedt in werking op de derde dag na bekendmaking in het Gemeenteblad.

Aldus besloten door burgemeester en wethouders van Roosendaal op 27 maart 2018,

de secretaris, de burgemeester,