7. Omgevingsenergie: buitenluchtwarmte en bodemenergie

Omgevingsenergie is warmte die in de buitenlucht, de bodem of het oppervlaktewater is opgeslagen. Omdat de temperatuur van omgevingsenergie relatief laag is wordt meestal een warmtepomp gebruikt om deze te benutten.  Omgevingsenergie is de laatste jaren een van de snelst groeiende vormen van hernieuwbare energie en vertegenwoordigde in 2023 ruim 8 procent van het eindverbruik van hernieuwbare energie.

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. Afhankelijk van het type warmtepomp levert één eenheid elektriciteit gemiddeld 2,6 tot 4 eenheden warmte op (RVO en CBS, 2022). De opwekking van één eenheid elektriciteit kost doorgaans 2 tot 2,5 eenheden fossiele energie (CBS, 2023a). 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.

Er zijn verschillende bronnen van omgevingsenergie te onderscheiden. Het gebruik van buitenluchtwarmte is de afgelopen jaren sterk gegroeid en neemt jaarlijks met 30 à 35 procent toe. Bodemenergie wordt al sinds 1990 toegepast in Nederland en kent een gestage groei door de jaren heen, de laatste jaren rond de 10 procent per jaar. Omgevingsenergie uit oppervlaktewater komt nog niet veel voor in Nederland en loopt mee met bodemenergie, omdat de betreffende warmtepompen vaak hetzelfde zijn. Hetzelfde geldt voor warmtepompen die gebruikmaken van thermische zonne-energie (Hoofdstuk 5.3 PVT).

Een belangrijke reden voor het toenemende gebruik van omgevingswarmte is dat per 1 juli 2018 nieuwbouwwoningen in principe geen aansluiting op het aardgasnet meer krijgen. Dat betekent doorgaans dat ze ofwel aangesloten worden op een warmtenet, ofwel een warmtepomp krijgen. Voor bestaande woningen zijn er subsidies beschikbaar om consumenten te stimuleren een warmtepomp aan te schaffen. Vermoedelijk hebben in 2022 en 2023 ook de hoge aardgasprijzen een rol gespeeld. 

In de volgende paragrafen worden de ontwikkelingen op het gebied van bodemwarmte (7.1) en buitenluchtwarmte (7.2) verder toegelicht.

7.1 Bodemenergie

Bodemenergie is omgevingsenergie die in de bovenste laag van de bodem (tot 500 meter diep) is opgeslagen. Om warmte uit de bodem te onttrekken wordt grondwater opgepompt. 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 tot tussen 10 en 15 graden, en wordt het 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 (WKO) 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 wordt meestal een warmtepomp gebruikt om de energie naar een hoger temperatuurniveau te brengen. Het gebruik van bodemenergie met behulp van warmtepompen neemt gestaag toe en bedroeg in 2023 6,6 PJ, ruim 2 procent van het eindverbruik van hernieuwbare energie. 

Een beperkte hoeveelheid ondiepe bodemwarmte wordt benut zonder warmtepompen. Bodemwarmte benut zonder warmtepompen telt volgens de RED II echter niet mee voor het aandeel hernieuwbare energie.

Ontwikkelingen

In 2023 is de afzet van warmtepompen die gebruik maken van bodemwarmte met 17 procent toegenomen ten opzichte van 2022. Het totale vermogen van alle opgestelde bodemwarmtepompen steeg van 2 021 megawatt naar 2 242 megawatt, een toename van 11 procent. Warmtepompen en bodemenergie worden vaak toegepast in nieuwe gebouwen. Dit komt doordat het plaatsen van een bodemwarmtepomp relatief duur en ingrijpend is.

Voorheen werden bodemwarmtepompen voornamelijk geplaatst bij grotere gebouwen. De laatste jaren worden er ook steeds meer bodemwarmtepompen bij kleinere gebouwen en woningen geplaatst. Dat komt met name doordat nieuwbouwwoningen niet meer op het aardgasnet worden aangesloten. In gegevens over ISDE-subsidietoekenningen is terug te zien dat bodemwarmtepompen voornamelijk in nieuwe gebouwen geplaatst worden. Sinds de ISDE-regeling niet meer van toepassing is op de nieuwbouw, is de hoeveelheid vanuit de ISDE gesubsidieerde bodemwarmtepompen flink afgenomen: van 87 megawatt in 2020 tot ongeveer 33 megawatt in 2023. Van alle in 2023 verkochte bodemwarmtepompen werd voor ongeveer 13 procent ISDE-subsidie verstrekt. Het is aannemelijk dat van de overige 87 procent het merendeel in de nieuwbouw geplaatst werd. 

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. De warmtepompen die benut worden voor open en gesloten systemen zijn vaak hetzelfde en daarom wordt hier in de energiestatistieken geen onderscheid tussen gemaakt. Wel zijn er gegevens beschikbaar over de hoeveelheid onttrokken grondwater in open systemen.

Vooral in grote kantoren is onttrekking van bodemwarmte 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 in nieuwe gebouwen het verwarmings- en koelsysteem direct bij aanleg al aangepast kan worden aan het gebruik van bodemenergie. Ook in de glastuinbouw worden grote systemen voor bodemenergie in gebruik genomen. Voor de open systemen is in 2022 in totaal 350 miljoen kubieke meter water rondgepompt; voor 2023 zijn nog geen uitkomsten beschikbaar. 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

Zie voor een gedetailleerde omschrijving van de methode inclusief rekenvoorbeelden 4.4.1 Bodemenergie uit Protocol Monitoring Hernieuwbare Energie, RVO en CBS

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 Vereniging Warmtepompen. Het CBS heeft zelf de leveranciers geënquêteerd die geen lid zijn van de branchevereniging. Op basis van deze verkoopcijfers en een aanname over de levensduur wordt het opgesteld vermogen bepaald. Daaruit worden vervolgens de relevante energiestromen bepaald op basis van kengetallen. Het CBS schat de onnauwkeurigheid in de cijfers over de hernieuwbare energie uit bodemenergie op ongeveer 25 procent.

Tot en met 2021 zijn ook er gegevens beschikbaar over de verdeling naar sectoren (woningen of utiliteitsgebouwen/landbouw). Vanaf 2022 zijn deze gegevens slechts beperkt beschikbaar en wordt de sectoruitsplitsing niet meer per installatiejaar gepubliceerd. Voor het berekenen van het totaal aan opgesteld warmtepompen (aantallen en vermogens) wordt de sectorverdeling geschat op basis van dat deel van de data waarvoor wel informatie beschikbaar is.

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 2023 opgenomen.  

7.2 Buitenluchtwarmte

Warmte uit de buitenlucht kan gebruikt worden om gebouwen te verwarmen met een warmtepomp. Het principe is hetzelfde als bij bodemwarmtepompen. Een belangrijk verschil is dat gedurende het stookseizoen de bodem gemiddeld een hogere temperatuur heeft dan de buitenlucht, waardoor het verschil tussen de temperatuur van de warmtebron en de afgiftetemperatuur groter is bij een buitenluchtwarmtepomp dan bij een bodemwarmtepomp. Bij grotere temperatuurverschillen functioneert een warmtepomp minder efficiënt en dus heeft een luchtwarmtepomp gemiddeld meer elektriciteit (of gas) nodig dan een bodemwarmtepomp. Daar staat tegenover dat de installatie van een buitenluchtwarmtepomp goedkoper en minder ingrijpend is. Buitenluchtwarmte is goed voor 19 PJ, dat is ruim 6 procent van het eindverbruik van hernieuwbare energie in 2023.

Ontwikkelingen

Het gebruik van buitenluchtwarmte met warmtepompen is de laatste jaren flink toegenomen. In 2023 werden 439 duizend installaties geplaatst met een totaal vermogen van 2 672 megawatt. Vergeleken met 2022 nam het bijgeplaatste aantal buitenluchtwarmtepompen met 10 procent toe en het vermogen met 12 procent. Vijf jaar eerder, in 2018, was het aantal nieuwe installaties nog 106 duizend met een totaal vermogen van 700 megawatt. Het aantal per jaar verkochte warmtepompen is in vijf jaar tijd dus ongeveer verviervoudigd.

Warmtepompen die gebruik maken van buitenluchtwarmte kunnen grofweg in twee categorieën worden ingedeeld: lucht-luchtwarmtepompen geven de aan de buitenlucht onttrokken warmte af aan lucht. Lucht-waterwarmtepompen geven de warmte af aan een verwarmingssysteem op basis van water. Waar tussen 2015 en 2020 met name de afzet van lucht-luchtwarmtepompen flink toegenomen is, is vanaf 2021 de grootste stijging juist te zien bij de lucht-waterwarmtepompen. Het aantal bijgeplaatste installaties nam toe van 50 duizend in 2021 naar 94 duizend in 2022 en 134 duizend in 2023. 

Voorheen werden buitenlucht-waterwarmtepompen vooral bij nieuwbouw geplaatst, maar in de laatste paar jaren is juist bij bestaande gebouwen een sterke groei te zien. Dat blijkt onder andere uit een analyse van gegevens van RVO over toekenningen van ISDE-subsidie. Deze subsidie is niet (meer) van toepassing op de nieuwbouw. In 2023 werd er voor 432 megawatt aan gesubsidieerde buitenlucht-waterwarmtepompen geplaatst, aanzienlijk meer dan in 2021 (104 megawatt) en 2022 (239 megawatt). Van alle in 2023 geplaatste buitenlucht-waterwarmtepompen is voor bijna twee derde ISDE-subsidie toegekend. Dat betekent dat in 2023 verreweg de meeste buitenlucht-waterwarmtepompen in bestaande gebouwen geplaatst werden.

Ook de opkomst van de hybride warmtepomp speelt een belangrijke rol. Een hybride warmtepomp is een warmtepomp die samenwerkt met een aardgasketel, waarbij de aardgasketel actief wordt als de warmtevraag te groot wordt voor de warmtepomp. Met een hybride warmtepomp kunnen ook minder goed geïsoleerde gebouwen verwarmd worden, waardoor de investeringskosten lager zijn dan bij het volledig aardgasvrij maken van de woning. Sinds 2022 houdt het CBS ook de afzet van hybride warmtepompen bij. In 2023 was 40 procent van de verkochte buitenlucht-waterwarmtepompen hybride. In 2022 was dat nog 25 procent. 

Buitenlucht-luchtwarmtepompen worden van oudsher vooral in kantoorgebouwen gebruikt. Het gaat dan doorgaans om omkeerbare warmtepompen. Dat zijn warmtepompen die in de zomer kunnen worden gebruikt als airco om te koelen, en in de winter om te verwarmen. De laatste jaren zijn er ook veel omkeerbare airco’s bij woningen geplaatst. Over de wijze van functioneren van deze systemen is weinig bekend, maar het zou kunnen dat deze apparaten primair voor koeling zijn aangeschaft en heel weinig voor verwarming worden gebruikt. Anderzijds kan bij hoge aardgasprijzen verwarmen met een lucht-luchtwarmtepomp een goedkoper alternatief zijn voor verwarmen met een cv-ketel. Begin 2023 gaf 40 procent van de ondervraagde huishoudens met een airco aan dat ze hun airco ook als verwarming gebruiken (CBS, 2023d). Bij een ander onderzoek een jaar later was dit 62 procent, waarvan een derde zei de airco als hoofdverwarming te gebruiken en twee derde als bijverwarming (Ipsos I&O, 2024). Daarbij moet worden aangetekend dat van dit tweede onderzoek de steekproef een stuk kleiner was. Over de mate waarin lucht-luchtwarmtepompen voor verwarming gebruikt worden, is dus nog veel onduidelijk.

Opvallend is dat de vermeden emissies van CO₂ voor warmtepompen op buitenlucht tot en met 2017 vaak negatief zijn, maar dat het vermeden verbruik van fossiele primaire energie positief is. De verklaring hiervoor is dat de besparing van deze warmtepompen afhangt van het verschil tussen het uitgespaarde aardgasverbruik en de daaraan gerelateerde emissies enerzijds (aardgasketel) en het extra verbruik van elektriciteit en de daaraan gerelateerde primaire energie en emissies anderzijds (warmtepomp). Elektriciteitsopwekking heeft volgens de huidige referenties een hogere CO₂-emissie per eenheid verbruikte energie dan warmteopwekking in een aardgasketel. De laatste jaren neemt de bijdrage van fossiele energiedragers aan de elektriciteitsproductie in Nederland af, daardoor wordt de referentie elektriciteitsproductie minder CO₂-intensief en neemt de berekende CO₂-besparing van de warmtepompen met gebruik van buitenluchtwarmte steeds verder toe.

Overigens is het belangrijk om te weten dat zowel het vermeden verbruik van primaire energie als de vermeden emissies van CO₂ sterk afhangen van de energieprestatiefactor van de warmtepompen. Deze waarde voor deze factor is overgenomen van een richtsnoer van de Europese Commissie (RVO en CBS, 2022), maar feitelijk is nog erg weinig bekend over de prestaties van warmtepompen op buitenlucht in de praktijk.

Methode

Zie voor een gedetailleerde omschrijving van de methode inclusief rekenvoorbeelden 4.4.2 Buitenluchtwarmte uit Protocol Monitoring Hernieuwbare Energie, RVO en CBS

Via gegevens over de afzet van warmtepompen en een aanname over de levensduur wordt het opgesteld vermogen bepaald. Daaruit worden vervolgens de relevante energiestromen bepaald op basis van kengetallen. Verkoopgegevens van de warmtepompen zijn verzameld in samenwerking met de branchevereniging. De Vereniging Warmtepompen heeft de verkoopgegevens van de leden geleverd. Het CBS heeft zelf de leveranciers geënquêteerd die geen lid zijn van de branchevereniging. 

Tot en met 2021 zijn ook er gegevens beschikbaar over de verdeling naar sectoren (woningen of utiliteitsgebouwen/landbouw). Vanaf 2022 zijn deze gegevens slechts beperkt beschikbaar en wordt de sectoruitsplitsing niet meer per installatiejaar gepubliceerd. Voor het berekenen van het totaal aan opgesteld warmtepompen (aantallen en vermogens) wordt de sectorverdeling geschat op basis van dat deel van de data waarvoor wel informatie beschikbaar is.

Volgens de EU Richtlijn Hernieuwbare Energie mogen warmtepompen alleen meetellen als ze de energieprestatie (warmteproductie gedeeld door elektriciteitsverbruik) groter is dan een bepaalde norm. Vooral bij (oude) warmtepompen op buitenlucht is het onzeker of ze voldoen aan deze norm. In de Richtsnoer voor de rekenmethodiek voor warmtepompen (Europese Commissie, 2013) is vervolgens bepaald dat lidstaten zelf een expertschatting mogen maken voor het deel van de warmtepompen dat voldoet aan deze norm. Deze expertschatting hebben Segers en Busker (2015) verdisconteerd in de rekenfactor voor de omrekening van het vermogen naar de warmteproductie.

Het onderzoek van Segers en Busker (2015) omvat data over schattingen van installateurs over in 2014 geplaatste systemen. Over de oude en nieuwere systemen is weinig bekend. Daarnaast zijn er geen goede representatieve data over de energieprestatie van de warmtepompen in de praktijk, waardoor het onduidelijk is welk deel van de buitenluchtwarmtepompen voldoet aan de ondergrens voor de energieprestatie uit de EU-Richtlijn Hernieuwbare Energie. Daarom blijft het eindverbruik van de buitenluchtwarmtepompen onzeker.

Het CBS schat de onnauwkeurigheid voor de hernieuwbare energie uit buitenluchtwarmte op 40 procent.