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: hoge temperatuuropslag of 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, liefst tussen kleilagen in, neemt geen bovengrondse ruimte in en is redelijk betaalbaar voor collectieve systemen.

Hoe werkt een ATES?
Het is een circulair proces. Er worden twee bronnen geboord, vaak tussen 100 en 500 meter diepte. Ga je dieper dan heb je te maken 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.

Badkuipprobleem
Grootschalige warmteopslag wordt toegepast op het moment dat er een verschil zit tussen warmteaanbod en warmtegebruik over een seizoen heen. Een zonthermieveld bijvoorbeeld, oogst in de zomer veel warmte, maar warmte is vooral in de winter nodig. Als je vraag en aanbod uitzet in een grafiek, krijg je een lijn van de warmtevraag in een badkuipvorm, zie de afbeelding hieronder. Om te voldoen aan de warmtevraag kun je de beschikbare warmte dus tijdelijk opslaan.

 

 

 

 

 

 

Bas Godschalk, international business manager bij IF Technology, vertelt dat het bedrijf verantwoordelijk is voor vele ATES-projecten in ons land. Een daarvan is gerealiseerd in Middenmeer bij kassencomplex Agriport met een grote warmtevraag.

Bronpompen houden er niet van om stil te staan
Hier wordt geothermische warmte van maar liefst 92 graden Celsius van meer dan 2 kilometer diepte gebruikt. De geothermie doubletten hebben een behoorlijke warmteoverproductie in de zomer, terwijl ze in de winter slechts kunnen voldoen aan 25 procent van de warmtevraag. Weggooien is zonde, dus is hier een HT-ATES gemaakt.

De combinatie van een HT-ATES met een geothermiesysteem is interessant omdat de geothermiebron jaarrond warmte kan produceren, ondanks de lagere warmtevraag in de zomer. De inzetbaarheid van de geothermiebron wordt hiermee vergroot, waarmee meer rendement op de investering wordt gehaald. Daarnaast heeft het ook een technisch voordeel, omdat de bronpompen continue kunnen doordraaien. Deze pompen houden er niet van om stil te staan en geven hierdoor minder risico op uitval.

Opslag op 85 graden Celsius mag eigenlijk niet
Waar IF Technologie in Middenmeer tegenaan liep is dat ze warmte van 85 graden Celsius wilden opslaan. In Nederland mag je eigenlijk maar tot 25 graden Celsius gaan. Hier heeft de provincie zijn nek uitgestoken. Dit omdat zij inzien dat de warmtetransitie belangrijk is en er soms moet worden onderzocht of iets werkt en toekomst heeft. Uiteraard zonder schade aan te richten aan het grondwater en micro-organismen. Ze hebben het project dus een kans gegeven zodat IF Technology het kan monitoren en ervan kan leren.   

Op een diepte van 400 meter wordt de warmte en koude opgeslagen in een grondlaag van 25 meter dik. Met een flow rate van 150 kubieke meter per uur, kan tot 28.000 megawattuur thermische energie tot een maximum van 12 megawatt iedere zomer worden opgeslagen voor gebruik in de winter.

Groeiende interesse in ATES-systemen
De laatste tijd groeit de interesse in ATES-systemen nu men ontdekt dat warmtevraag en -aanbod zo beter op elkaar kunnen worden afgestemd bij het gebruik van geothermie, zonnepanelenvelden, afvalverbranding, aquathermie, industriële restwarmte en waterstof. Belangrijke voorwaarde is dat de warmte gratis of voor een zeer lage prijs beschikbaar is voor de opslag.

“Nederland loopt met deze systemen voor op het buitenland”, weet Godschalk. “ATES-systemen zijn efficiënt en hebben weinig effect op micro-organismen en zijn zeer geschikt voor glastuinbouw, bebouwde omgeving met een warmtenet, kantoren, ziekenhuizen en winkelcentra.”

De investeringskosten voor een HT-ATES vallen in de range van 2,5 tot 5 miljoen euro. Dit is afhankelijk van de omvang van het systeem en de beheersmaatregelen die nodig zijn voor waterbehandeling en keuze van warmte- en zoutbestendige materialen en componenten. De kostprijs van warmte komt bij deze systemen uit tussen de 5 en 35 euro per gigajoule.