Tijdens het Nationaal Congres Bodemenergie was er een volledige ochtend ingeruimd voor sprekers die vertelden over de mogelijkheden van HT-ATES (High Temperature Aquifer Thermal Energy Storage). Vrij vertaald: warmte energieopslag in watervoerende grondlagen op hoge temperatuur. En niet voor niets: deze manier van opslag is uitermate geschikt als seizoensbuffer om de vraag naar warmte in de winter en koude in de zomer op elkaar af te stemmen.

Waar kun je zo’n seizoensbuffer op een veilige manier maken? Dat kan bijvoorbeeld in mijnen en grotten, maar die hebben we in ons land niet veel. Een andere optie is in opslagtanks, maar dat is kostbaar en die nemen veel ruimte in en die is er meestal niet in de gebouwde omgeving. Opslag in watervoerende grondlagen neemt geen ruimte in en is redelijk betaalbaar voor collectieve systemen.

Hoe werkt een ATES?
Het is een circulair proces. Er worden twee bronnen geboord, het liefste tussen 100 en 500 meter diepte. Ga je dieper dan heb je te maken met de waterwinning en met de mijnwet. In de zomer wordt koud water opgepompt en dat wordt verwarmd met bijvoorbeeld restwarmte en teruggepompt in de andere bron. In de winter gaat dit andersom waarbij de warmte uit het water wordt gebruikt voor het verwarmen.  Gemiddeld genomen is de efficiëntie van een dergelijk systeem in de eerste jaren laag, zo rond de 40 tot 50 procent. Later, wanneer de bodem meer is opgewarmd, wordt de efficiëntie rond de 70 tot 80 procent.

Mariëlle Koenen van TNO vertelt hoe je een HT-ATES kunt integreren in je collectieve warmtesysteem en hoe een opdrachtgever kan bekijken of dergelijke oplossing een optie kan zijn  voor zijn warmtenet. Dat hangt natuurlijk af van verschillende factoren: hoe zit de ondergrond in elkaar, wat voor warmtenet komt er, hoe is de warmtevraag en welke warmtebronnen zijn beschikbaar.

De ROSIM- en de CHESS-tool
TNO ontwikkelde twee tools die met elkaar kunnen communiceren en die voor beslissers zeer handig kunnen zijn doordat ze een compleet warmtenetwerk met ATES kunnen simuleren. De ROSIM-tool is een ondergrondsimulator waarin bekeken kan worden of de bewuste ondergrond de mogelijkheid biedt voor opslag. De CHESS-tool is een warmtenetsimulator. Gekoppeld geven de tools een goed beeld van het totale scenario. Denk dan aan CO2-emissies, kosten, subsidies, warmteaanbod en – vraag en of een ATES in de ondergrond past. 

Voorbeeld casus
Als voorbeeld wordt een casus uit Den Haag gebruikt waar vijf wijken met een totale piekvraag van 60 megawatt verwarmd moeten worden. Er waren hier twee mogelijke warmtebronnen: geothermie met een CV-ketel en geothermie met een ATES-systeem, beide gebruik makend van een warmtenet voor de verspreiding van de warmte.

Bij de geothermie in combinatie met een cv-ketel kan aan de warmtevraag van 60 megawatt worden voldaan. Bij het scenario waarbij de cv-ketel hier vervangen wordt door een ATES kan theoretisch gezien ook worden voldaan aan de warmtevraag. Hier moet wel worden aangetekend dat dit dan over een langere looptijd gaat omdat het ATES-systeem de eerste jaren een lagere efficiëntie heeft.

ATES-efficiëntie in beginjaren laag
Het nadeel van het geothermie-systeem met ketel is, dat het niet optimaal wordt benut. In de zomer wordt de warmte namelijk niet gebruikt en in koude maanden moet de ketel vaak bijstoken. Bij het ATES-systeem is in de winter de warmte via geothermie niet voldoende, maar dan haal je de extra warmte uit de ATES. Echter in de beginjaren, als de efficientie nog laag is, moet er moeten worden bijverwarmd via een boiler. Na het derde jaar is deze boiler niet meer nodig.

De twee tools werken in dergelijke casus zeer verhelderend en helpen bij het nemen van dergelijke dure en complexe beslissingen. Ze laten exact zien wat de Capex en Opex zijn. Je kunt verschillende opties goed met elkaar vergelijken. Je kunt warmtebronnen toevoegen of juist weglaten en zo zien wat de beste optie is voor de bepaalde casus.