6. Aardwarmte en bodemenergie

Aardwarmte en bodemenergie is energie die afkomstig is van onder het aardoppervlak. Aardwarmte is warmte die afkomstig is van het binnenste van de aarde en wordt ook geothermie genoemd. Bodemenergie is warmte of koude uit de buitenlucht die in de bovenste laag van de bodem een half jaar is opgeslagen. In de zomer wordt de koude uit de winter benut en in de winter de warmte uit de zomer. Aardwarmte en bodemenergie groeien de laatste jaren relatief fors en waren in 2020 goed voor 5 procent van het eindverbruik van energie uit hernieuwbare bronnen.

6.1 Aardwarmte

Ontwikkelingen

Sinds eind 2008 wordt in Nederland gebruik gemaakt van aardwarmte. In eerste instantie ging het om één glastuinbouwbedrijf dat op dit moment op twee plaatsen aardwarmte wint. Het succes van dit project heeft de belangstelling aangewakkerd en in 2020 zijn er in totaal 22 projecten in gebruik waarvan er drie tijdelijk stilliggen. De projecten liggen stil wegens technische problemen met de boorputten, risico op vervuiling van de bodem en seismische risico’s. 

De kosten van diepe bodemenergie zitten vooral in het boren van de put tot een diepte van één kilometer of meer. Het lastige punt daarbij is dat er geen garantie is op succes bij het boren. Om de ontwikkeling van diepe bodemenergie te stimuleren en de risico’s voor de initiatiefnemers te beperken, heeft de overheid een regeling in het leven geroepen die een gedeelte van het risico op het misboren afdekt. De regeling (RNES Aardwarmte) is in 2016 door de minister van Economische Zaken met vijf jaar verlengd.

Vanaf 2012 komen projecten voor diepe bodemenergie ook in aanmerking voor SDE(+)-subsidie. Diepe bodemenergie heeft per joule hernieuwbare energie relatief weinig subsidie nodig en heeft bij de competitieve SDE+ regeling daarom weinig last van concurrentie met andere technieken.

Voor geothermie is volgens een overzicht van RVO tot en met SDE+ 2020 voor 51 aanvragen (inclusief uitbreidingen van bestaande projecten) met een totaal vermogen van 1 127 megawatt subsidie toegezegd (RVO, 2021a). Hiervan is inmiddels 466 megawatt gerealiseerd (RVO, 2021a). 

In totaal produceerden de aardwarmte-installaties in 2020 6,2 petajoule aan warmte en dat is 11 procent meer dan in 2019. De stijging komt voort uit de productie van de nieuwere projecten, opgestart in 2018 of 2019. 

Methode

In het Protocol Monitoring Hernieuwbare Energie is afgesproken om de grens tussen aardwarmte en bodemenergie te leggen op 500 meter onder de grond. In de praktijk lijkt deze grens goed te werken. Voor projecten beneden de 500 meter is een vergunning nodig via de Mijnbouwwet. Gegevens over de warmteproductie voor de jaren tot en met 2010 zijn door het CBS zelf opgevraagd bij het betreffende bedrijf. Vanaf 2011 tot en met 2013 is gebruik gemaakt van gegevens van het Landbouweconomisch Instituut (LEI) en voor 2014 en volgende jaren van data van CertiQ. 

6.2 Bodemenergie

Bij bodemenergie kan onderscheid gemaakt worden tussen onttrekking van warmte in de winter en onttrekking van koude in de zomer. Dat gebeurt veelal door het oppompen van grondwater van bijvoorbeeld 150 meter diep. In de zomer wordt dit grondwater, dat een temperatuur heeft van 5 tot 10 graden, gebruikt om een gebouw te koelen. Na het koelen is dit water opgewarmd tussen 10 en 15 graden, en dit water wordt op een andere plek weer teruggepompt in de grond op een vergelijkbare diepte. In de winter wordt dit opgewarmde water weer opgepompt en gebruikt om het gebouw te verwarmen, waarna het afgekoelde water weer terug de bodem in gaat en de cirkel rond is. Bodemenergie wordt ook warmte/koude-opslag genoemd.

Water van 10 à 15 graden is niet zonder meer geschikt om een gebouw in de winter op een aangename temperatuur te krijgen. Daarom worden vaak warmtepompen gebruikt om de energie naar een hoger temperatuurniveau te brengen. De werking van een warmtepomp is vergelijkbaar met die van een koelkast, maar dan omgekeerd. Een koelkast maakt het binnenin kouder door warmte vanuit de koelkast naar buiten te pompen. Daardoor wordt het buiten de koelkast dus (iets) warmer. Een warmtepomp maakt het buiten (iets) kouder en binnen warmer. Net als een koelkast gebruikt een warmtepomp ook elektriciteit. Voor warmtepompen die gebruik maken van ondiepe bodemenergie levert één eenheid elektriciteit gemiddeld ongeveer vier eenheden warmte. De opwekking van één eenheid elektriciteit kost doorgaans twee tot tweeënhalve eenheden fossiele energie en een gasketel maakt ongeveer één eenheid warmte uit één eenheid aardgas. Het gebruik van een warmtepomp is per saldo dus energetisch voordeliger dan verwarming met een gewone aardgasketel. Een beperkte hoeveelheid ondiepe bodemwarmte wordt benut zonder warmtepompen. Het gaat dan om voorverwarming van ventilatielucht.

Binnen de bodemenergie kan nog onderscheid gemaakt worden tussen open systemen en gesloten systemen. In open systemen wordt grondwater onttrokken waarna boven de grond de uitwisseling van warmte plaatsvindt voor koeling en verwarming. Daarna wordt het grondwater weer teruggepompt. In gesloten systemen wordt een gesloten buis of slang de grond ingebracht tot een diepte van 50 tot 100 meter. In deze buis stroomt een vloeistof voor warmtetransport en deze wordt verwarmd of gekoeld via de wand van de buis. Bij gesloten systemen wordt dus geen grondwater onttrokken uit de bodem. Door de stroming van het grondwater is bij open systemen een groter deel van de bodem betrokken bij de opslag van warmte en koude. De gemiddelde capaciteit van deze systemen is dus groter. Open systemen worden vooral toegepast bij grote kantoren, kassen of woonwijken. Gesloten systemen worden vaak toegepast bij kleine kantoren of (een kleine groep) woningen. Open systemen worden ook wel ‘watersystemen’ genoemd en gesloten systemen ‘bodemsystemen’.

Bijlage 5: Warmtepompen met gebruik van bodemenergie is beschikbaar in de bijlage.

Ontwikkelingen

Het gebruik van bodemenergie neemt gestaag toe: sinds 2017 groeide de warmte-onttrekking jaarlijks met ongeveer zeven procent. Vooral in nieuwe grote kantoren is het een veel toegepaste techniek. Het is relatief snel rendabel, omdat in deze gebouwen naast een warmtevraag er vaak ook een behoorlijke koelvraag is en omdat er in nieuwe gebouwen het verwarmings- en koelsysteem direct bij aanleg al aangepast kan worden aan het gebruik van bodemenergie. Ook in de glastuinbouw zijn grote systemen voor bodemenergie in gebruik genomen. 
Voor de open systemen is in 2019 in totaal 249 miljoen kubieke meter water rondgepompt; voor 2020 zijn nog geen uitkomsten beschikbaar.

Warmtepompen en bodemenergie worden vaak toegepast in nieuwe gebouwen. De aangetrokken nieuwbouw van de afgelopen jaren, met een kleine dip in 2020 (CBS Statline, 2021b), zou ook de afzet van warmtepompen kunnen stimuleren. In 2020 is de afzet van warmtepompen die gebruik maken van bodemwarmte bijna verdubbeld ten opzichte van 2019, vooral bij gesloten systemen is er een grote sprong te zien in de bijgeplaatste capaciteit. Een belangrijke invloed op de afzet van warmtepompen zal ook uitgaan van het vervallen van de verplichting voor netbeheerders om nieuwe woningen aan te sluiten op het gasnet per 1 juli 2018 en de subsidieregeling voor kleine warmtesystemen (ISDE). 

Uit een analyse van ontvangen RVO-databestanden met gegevens over aanvragen voor ISDE-subsidie blijkt dat in 2018 voor ongeveer 42 megawatt aan warmtepompen met bodemenergie is geplaatst, in 2019 ongeveer 73 megawatt en 2020 ongeveer 68 megawatt. Voor het grootste deel ging het om warmtepompen bij nieuwe gebouwen of woningen. In 2020 werd ongeveer 66 procent van het vermogen bij woningen geplaatst, de rest bij bedrijven.
De meeste open systemen staan in de provincies Noord- en Zuid-Holland en Noord-Brabant. Deze verdeling reflecteert in grote lijnen de aanwezigheid van grote gebouwen, die zich goed lenen voor toepassing van warmte/koudeopslag met open systemen.

Methode

Voor de berekening van de bodemenergie is gebruik gemaakt van de verkoopgegevens van de leveranciers van warmtepompen en van gegevens over warmte/koudeopslag die de provincies verzamelen voor het verlenen en beheren van de vergunningen voor warmte/koude-opslagprojecten. 

Bij het verzamelen van de verkoopgegevens van warmtepompen is samengewerkt met de branchevereniging. De Vereniging Warmtepompen (voorheen DHPA Dutch Heat Pump Association) heeft de verkoopgegevens van de leden geleverd. Het CBS heeft zelf de leveranciers geënquêteerd die geen lid zijn van de branchevereniging. De onttrekking van bodemenergie en het vermeden verbruik van fossiele primaire energie van de warmtepompen op bodemenergie is berekend op basis van kengetallen uit het Protocol Monitoring Hernieuwbare Energie.

In het verleden is voor de warmtepompen door het CBS en de Stichting Warmtepompen (een voorloper van de Vereniging Warmtepompen) een andere indeling gehanteerd die geen onderscheid maakte naar warmtebron (bodemwarmte of buitenluchtwarmte). Het CBS heeft de oude indeling herleid tot de nieuwe indeling. Daarbij is gebruik gemaakt van enkele aannames en van gegevens uit 2007 en 2008, waarin data zijn verzameld volgens zowel de oude als de nieuwe indeling.
De hernieuwbare energie uit koude en de benutting van warmte zonder warmtepompen is afgeleid uit gegevens over het grondwaterdebiet van de provincies en kengetallen uit het Protocol Monitoring Hernieuwbare Energie. 
Lastig daarbij is dat uit de informatie van de provincies niet altijd duidelijk is of een project al in gebruik is. Ook is de informatie over de debieten niet compleet. Het CBS maakt schattingen voor ontbrekende informatie, maar daardoor worden de cijfers wel minder nauwkeurig. Vanwege deze grote onzekerheid en de benodigde analysetijd heeft het CBS besloten deze cijfers niet meer met de status voorlopig te publiceren maar alleen nog met de status definitief in december. Als gevolg daarvan zijn in deze publicatie nog geen koudecijfers over 2020 opgenomen.

Koude is gedefinieerd als het grondwaterdebiet voor koeling maal de soortelijke warmte van water maal het temperatuurverschil tussen opgepompt en weer geïnfiltreerd water. Het temperatuurverschil is dus een cruciale parameter. In 2016 is een studie verschenen naar het temperatuurverschil (RVO, 2016) waaruit bleek dat gemiddelde het temperatuurverschil tussen 2009 en 2015 niet veel is veranderd. Er is daarom geen reden is om de kengetallen uit het Protocol te herzien.

De benutting van bodemwarmte zonder warmtepompen (betreft vaak de voorverwarming van ventilatielucht) telt niet bij het bruto eindverbruik, omdat er geen mogelijkheid is om dit te rapporteren bij Eurostat. Reden daarvoor is dat het om een beperkte hoeveelheid energie gaat. 

Koude telt ook niet mee bij het bruto eindverbruik, omdat koude geen energiedrager is volgens de internationale energiestatistieken en ook niet valt onder de definitie van hernieuwbare energie in de EU-Richtlijn Hernieuwbare energie, waarin expliciet wordt gesproken over geothermal heat. Koude telt wel mee bij de berekening van het vermeden verbruik van fossiele primaire energie. Het CBS schat de onnauwkeurigheid in de cijfers over de hernieuwbare energie uit bodemenergie op ongeveer 25 procent.