Energiezuinig koelen met WKO

Warmtekoudeopslag (WKO) wordt zowel in utiliteits- in woningbouw steeds meer toegepast. Logisch, deze techniek is niet alleen duurzaam en kosteneffectief; het is ook nog eens zeer geschikt voor de Nederlandse bodem. Maar hoe werkt het en wat zijn de voordelen?

WKO is niet zomaar een klimaatsysteem. Het is een totaalconcept bestaande uit het gebouw, een bron, een warmtepomp met bijbehorende energiebuffers en back-upvoorzieningen, een afgiftesysteem voor warmte en koude en een meet- en regelsysteem. Al deze elementen zijn nauw met elkaar verbonden, zowel fysiek als procesmatig.

Hoe werkt WKO?

Bij WKO wordt warmte en koude opgeslagen in een water­voerende zandlaag (aquifer) op 30 tot 150 meter diepte. In deze aquifer wordt een ‘doublet’ met minimaal 1 koude en 1 warme bron aangelegd. Als er behoefte is aan koeling, wordt uit de koude bron (6 – 8°C) grondwater opgepompt. Het grondwater staat de koude met een warmtewisselaar af aan de betreffende installatie. Wanneer de koude uit het opgepompte water is onttrokken, warmt dit water op en kan het in de warme bron geïnfiltreerd worden. Bij behoefte aan warmte, wordt water uit de warme bron (18 – 20°C) opgepompt. Vervolgens onttrekt een warmtewisselaar de warmte, die aan de gebouwinstallatie wordt afgegeven. Tijdens dit proces koelt het warme grondwater af, dat vervolgens in de koude bron wordt geïnfiltreerd. Om ervoor te zorgen dat er gedurende een periode (bijvoorbeeld 5 jaar)  – evenveel warmte aan het grondwater wordt onttrokken als toegevoegd, kunnen de bronnen in een WKO­systeem te geregenereerd worden.

Open of gesloten

Er zijn 2 WKO-systemen: een open en gesloten.

• Open WKO-systeem: warmtekoudeopslag waarbij grondwater als energiedrager wordt gebruikt voor koelen of verwarmen. Daarna wordt het grondwater weer in de bodem geïnjecteerd.
• Gesloten WKO-systeem: wordt ook wel verticale bodem warmtewisselaar (VBWW) genoemd. Hier worden leidingen in de bodem gevoerd. In een gesloten systeem is het grondwater niet de energiedrager, maar een vloeistof die in de buizen zit.

Wet- en regelgeving

Bij de aanleg van een WKO­systeem is het aan te bevelen om een erkend en ervaren adviesbureau in te schakelen. Noodzakelijk voor bijvoorbeeld het

• aanvragen van de benodigde vergunningen op basis van onder andere de Wet milieubeheer, de Waterwet, de Wet bodembeschermingseffecten, locatiegebonden wetgeving, wetgeving op het gebied van lozingen en de aanleg van bronnen en leidingen op het terrein van derden. Houd bij de aanvraag rekening met procedures van ongeveer 9 tot 12 maanden.
• ontwikkelen van nieuw beleid. Immers in sommige gebieden moeten zoveel bronnen voor WKO worden geslagen, dat de provincie extra tijd nodig heeft om hiervoor beleid en regelgeving te ontwikkelen.
• regelen van plaatselijke vergunningen. Je dient namelijk rekening te houden met de plaatselijke wetgeving. Want hoewel - zoals eerder gemeld - de Nederlandse bodem zich over het algemeen erg goed leent voor WKO, is dat niet overal. Daarom dien je voor de start van een project, eerst bodemonderzoek laten doen. Met de online applicatie WKO-tool [http://wkotool.nl/#/home] van de Rijksoverheid kun je in 1 oogopslag zien wat de mogelijkheden zijn van toepassing van een open WKO-systeem.
• maken van een sluitende energiebalans. Want, om de natuur niet te verstoren, is wettelijk vastgelegd dat WKO de thermische balans in de bodem niet mag verstoren. Het is daarom niet toegestaan om in de winter meer koude te laden dan in de zomer is onttrokken. Aangezien de koude­ en warmtevraag afhankelijk zijn van niet te voorspellen weerscondities en het gebruik ook om andere redenen kan afwijken van de verwachte warmte­ en koudevraag in het gebouw, eist de overheid een sluitende energiebalans over een periode van 5 jaar.
• opstellen van een monitoringprotocol en - vóór ingebruikname – het aanleggen van de noodzakelijke bemetering. Alleen op die manier is te controleren of de vooraf berekende besparingen in de praktijk worden gerealiseerd. Zo niet, dan zijn op basis van de meet­ en monitoringresultaten mogelijke verbeteringen (in het ontwerp en de inregeling) op te sporen.

Voordelen

Eén van de grootste voordelen van koelen met WKO is een veel lager energieverbruik en daarmee ook lagere energiekosten. Je kunt met WKO – vergeleken met een koelmachine - namelijk zo’n 40 tot 80% op het elektriciteitsverbruik besparen. Vergeleken met een hoogrendementketel, kun je minimaal zo’n 40% energie besparen. Overige voordelen zijn:

• Reductie CO₂­emissie en schadelijke rookgassen
• Kleinere technische ruimte
• Minder geluidsproductie

Nadelen

Een groot nadeel is de investering. De investeringskosten voor WKO-systeem zijn altijd hoger dan van een conventioneel systeem met compressor­koelmachines. Overigens wordt deze meerinvestering over het algemeen binnen 3 tot 7 terugverdiend door het lagere energiegebruik.  Overige nadelen zijn:

• Complexere installatie met complexere regeling
• Vergunning en rapportage verplicht
• Moeilijker toepasbaar in bestaande gebouwen