08/04/2023
Evaluatie van ondiepe en diepe geothermie voor de Parkwijk in TurnhoutGeert Schoofs (DE ARK) en Ben Laenen (VITO)
Situering
Eigendom 245 won + 205 app
Bouwjaren Parkwijk
24
83
32
27
24
235
24
1
19691971197219731976197719972009
Vlaams Urgentieprogramma energie 2020
1.DAKISOLATIE2.HOOGRENDEMENTS GLAS3.CONDENSATIE CV-KETELS
RENOVATIE PLANNING
+/- 100 miljoen € voor patrimonium DE ARK14 miljoen € voor Parkwijk
283 van de 450 CV-ketels zijn OKNatte kruipkeldersGeen isolatie, vele koudebruggenKenmerkende architectuur – erfgoed
Verscheidene grootschalige projecten op til
GEOTHERMIE ALS OPLOSSING?
Welke technologie?Schaalgrootte?Betaalbaarheid? kosten/baten
Jaarlijkse energiebehoefte
incl renovatie
excl sanitair warm water
Bestaande toestand
(EPC)
Woningen 2.605 MWh 10.901 MWhAppartementen
1.316 MWh 3.482 MWh
TOTAAL 3.921 MWh 14.384 MWh
Op basis van EPC’s woningen 530 kWh/m2 app 240 kWh/m2
08/04/2023 11© 2012, VITO NV
EnergiebehoefteType Aantal m2/unit traditioneel (133 kWh/m2) laag energieverbruik (85 kWh/m2)Woningen kWh per woning Totaal MWh kWh per woning Totaal MWhPAA 24 110 14.630 351 9.350 224PAC 1 23 110 14.630 336 9.350 215 2 62 145 19.285 1.196 12.325 764PAE 1 10 110 14.630 146 9.350 94 2 22 140 18.620 410 11.900 262PAF 27 65 8.645 233 5.525 149PAI 1 3 110 14.630 44 9.350 28 2 20 150 19.950 399 12.750 255PAJ 1 10 110 14.630 146 9.350 94 2 20 145 19.285 386 12.325 247Appartementen PAK 1 23 67 8.911 205 5.695 131 2 60 85 11.305 678 7.225 434 3 22 105 13.965 307 8.925 196PAL 1 22 67 8.911 196 5.695 125 2 57 85 11.305 644 7.225 412 3 21 105 13.965 293 8.925 187PAN 24 78 10.374 249 6.630 159Totaal 7.020 3.976
08/04/2023 12© 2012, VITO NV
Energiebehoefte
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Ver
war
min
gsve
rmog
en [k
W]
Uren van het jaar [h]
Warmtevraag
08/04/2023 13© 2012, VITO NV
EnergievoorzieningRef. BETS +
ATESATES Intermed.
GeothermieDiepe geothermie
diepte Nvt 120 150 1000 2200
Organisatie Decentraal decentraal semi-centraal
Centraal centraal
Verwarming Gasketel Warmte-pomp
Warmte-pomp
Direct Direct
DT 40 – 30 40 – 30 35 – 25 95 – 65 (30)
Koeling Koelma-chine, water
Direct + warmte-pomp
Direct + warmte-pomp
Nvt Adsorptie-koeling
DT 15 – 19 15 – 19 Nvt 12 – 16
08/04/2023 14© 2012, VITO NV
Koude-warmte opslag in aquifers (ATES)
08/04/2023 15© 2012, VITO NV
Koude-warmte opslag in aquifers (ATES)
» Watervoerende laag niet dieper dan 150 m
» Voldoende hoge waterdoorlatendheid» 8 m/d of hoger» Gerelateerd aan de dikte
» Voldoende dikte van de watervoerende laag» Minimaal 10 m» Gerelateerd aan de doorlatendheid
» Grondwaterstroming niet groter dan 25 m/j
» Geen interferentie met bestaande toepassingen
» Buiten beschermingszones voor grondwaterwinningen
08/04/2023 16© 2012, VITO NV
Toepassingsgebied van ATES
08/04/2023 17© 2012, VITO NV
Mogelijkheden ATES in de Parkwijk
Diepte (m t.a.w.) Diepte (m) Litholgie Formatie
21 – 17 0 – 4 Zand met kleilage Quartair
17 – -15 4 – 36 Fijn zand Formatie van Poederlee
-15 – -26 36 – 47 Fijn kleiig groen zand
Formatie van Kasterlee
-26 – -132 47 – 153 Groen zand Formatie van Diest
-132 – -151 153 – 172 Zwartgroen zand Formatie van Berchem
08/04/2023 18© 2012, VITO NV
Mogelijkheden KWO in de Parkwijk
Parameter Waarde
Ontwerpvermogen KWO verwarming Doublet 1 487 kW
Ontwerpvermogen KWO verwarming Doublet 2 540 kW
Ontwerp warmteproductie Doublet 1 773 MWh
Ontwerp warmteproductie Doublet 2 856 MWh
Injectietemperatuur bron 6 – 18°C
Gemiddelde onttrekkingstemperatuur bron 12°C
Maximaal grondwaterdebiet Doublet 1 70 m3/u
Maximaal grondwaterdebiet Doublet 2 80 m3/u
Totaal verpompt volume Doublet 1 110.600 m3/j
Totaal verpompt volume Doublet 2 122.400 m3/j
08/04/2023 19© 2012, VITO NV
Boorgatenergieopslag (BTES)
08/04/2023 20© 2012, VITO NV
Boorgatenergieopslag (BTES)
» Verticale lus in een 20 tot 150 m diep boorgat
» Vermogen en capaciteit via meerdere boringen» Tussenafstand 2 tot 10 m
» Hoge temperatuuropslag mogelijk (tot 90°C)
» In principe overal toepasbaar
» Thermische geleidbaarheid van de bodem
» Warmtecapaciteit van de boden
» Grondwaterstroming
08/04/2023 21© 2012, VITO NV
Geschiktheid ondergrond voor BTES
08/04/2023 22© 2012, VITO NV
Mogelijkheden in de Parkwijk (ATES – BTES)
» Appartementen via ATES
Parameter Waarde
Ontwerpvermogen KWO verwarming 320 kW
Ontwerp warmteproductie 509 MWh
Injectietemperatuur bron 6 – 18°C
Gemiddelde onttrekkingstemperatuur bron 12°C
Maximaal grondwaterdebiet 45 m3/u
Totaal verpompt volume 72.900 m3/j
08/04/2023 23© 2012, VITO NV
Mogelijkheden in de Parkwijk (ATES – BTES)
» Woningen via BTES (ontwerp per woning)
Parameter Waarde
Configuratie opslagveld In line
Aantal verticale warmtewisselaars 3
Diepte verticale warmtewisselaars 120 m
Type warmtewisselaar Dubbele-U-lus
Onderling boorgatafstand 16 m
Boorgatdiameter 16 cm
Fluïdium Water/glycol
Maximum vloeistoftemperatuurstraject 14 – 18°C
Minimum vloeistoftemperatuurstraject -3 – 1°C
08/04/2023 24© 2012, VITO NV
Geothermie
08/04/2023 25© 2012, VITO NV
Geothermie
» Wth = Q x r x cw x (Tp – Ti)
» Wth: thermische vermogen (W)
» Q: debiet (m3/s)» r: densiteit van water (kg/m3)» cw: specifieke warmte van water
(J/kg.°K)» Tp: productietemperatuur (°C)
» Ti: injectietemperatuur (°C)
warmtewisselaar
secundair circuit
gebruiksysteem
primair circuit
reservoir
08/04/2023 26© 2012, VITO NV
Model: poro: 15%; h: 100 m; k: 230 mDarcy; Q: 10,4 kg/s; 6,7 MW th; oneindig reservoir
Energiebalans in de ondergrond
▲
▼
08/04/2023 27© 2012, VITO NV
Toepassingen van geothermie> 120°C elektriciteitsproductie
150°C productie van aluminium via Bayer procédé
140°C drogen en inblikken van landbouwproducten
110°C drogen en afharden van prefab betonelementen
100°C drogen van organische stoffen zoals groenten en gras
80°C traditionele ruimteverwarming
70°C onderste grens adsorptiekoeling
60°C verwarming van stallen (veeteelt)
55°C onderste grens serreverwarming
50°C balneologie, teelt paddenstoelen
40°C onderste grens ruimteverwarming
30°C verwarming zwembaden
25°C visteelt
< 25°C warmtepompen
08/04/2023 28© 2012, VITO NV
Het potentieel in Vlaanderen
08/04/2023 29© 2012, VITO NV
23/02/2009Geothermie in Vlaanderen
29
Geothermische reservoirs Noorderkempen
0
500
1000
1500
2000
2500
0 20 40 60 80 100
temperature (°C)
de
pth
(m
)
modelled measured
0
500
1000
1500
2000
2500
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
porosity (m3/m3)
de
pth
(m
)
average minimal maximal
Krijt
Westfaliaan
Kolenkalk
08/04/2023 30© 2012, VITO NV
Mogelijkheden geothermie in de Parkwijk
Krijt Onder-Carboon
Toeleveringstemperatuur 35°C 95°C
Injectietemperatuur 22°C 60 (30)°C
Productiedebiet 75 m3/u 125 m3/u
Vermogen 1.125 5.100 (9.450) kW
Warmtelevering 4.000 MWh 7.050 MWh
Pompvermogen 90 kW 190 kW
Totaal verpompt volume 263.700 m3/j 172.700 m3/j
08/04/2023 31© 2012, VITO NV
Evaluatie energieprestatie
eenheid referentie Decentraal ATES Krijt Boven-Carboon
Elektriciteit MWh/j 16 110 277 320 260
Aardgas MWh/j 4.700 2.500 2.350 0 0
Som Primaire energie
MWh/j 4.716 2.610 2.627 320 260
Besparing % 45 44 93 94
CO2 uitstoot ton/j 886 43 40 102 84
Besparing % 89 91
08/04/2023 32© 2012, VITO NV
Economische evaluatie
eenheid referentie Decentraal ATES Krijt Boven-Carboon
Investering Euro 540.000 1.810.000 2.218.000 3.045.000 8.503.000
Verschil Euro 1.270.000 1.678.000 2.505.00 7.963.00
Werking Euro/j 215.000 113.000 142.000 75.000 111.000
Verschil Euro/j 102.000 73.000 140.000 104.000
Eenvoudige payback
J 886 12,5 23 17,9 76,5
08/04/2023 33© 2012, VITO NV
Besluiten» De warmtevraag kan ingevuld worden met ondiepe en diepe geothermie» Het decentrale systeem, ATES en de geothermische bron in het Boven-
Carboon kunnen koeling leveren» Systemen met warmtepompen leveren een primaire energiebesparing van
ca. 45% en verminderen de CO2 uitstoot met ca. 40%» Rechtstreekse toepassingen leveren een primaire energiebesparing van
met meer dan 90% en verminderen de CO2 uitstoot met ca. 90%» Het vermogen van de twee geothermische bronnen wordt onderbenut,
wat resulteert in langere terugverdientermijnen » Indien koeling kan gevaloriseerd worden stijgt de rendabiliteit van het
decentrale systeem, ATES en de geothermische bron in het Boven-Carboon
» De geothermische bron in het Boven-Carboon kan hoge temperatuur warmte leveren en stelt minder eisen aan de isolatie van de woningen