DE ARK heeft begin 2012 een onderzoek opgestart naar de haalbaarheid van geothermie in de Parkwijk samen met VITO en SPK.

2. 08/11/2012
Evaluatie van ondiepe en diepe
geothermie voor de Parkwijk in Turnhout
Geert Schoofs (DE ARK) en Ben Laenen (VITO)

3. Situering

4. Eigendom 245 won + 205 app

5. Bouwjaren Parkwijk
1
24 24
83
1969
1971
1972
1973
32
1976
1977
235 1997
27 2009
24

7. Vlaams Urgentieprogramma energie 2020
1.DAKISOLATIE
2.HOOGRENDEMENTS GLAS
3.CONDENSATIE CV-KETELS

8. RENOVATIE PLANNING
+/- 100 miljoen € voor patrimonium DE ARK
14 miljoen € voor Parkwijk
283 van de 450 CV-ketels zijn OK
Natte kruipkelders
Geen isolatie, vele koudebruggen
Kenmerkende architectuur – erfgoed
Verscheidene grootschalige projecten op til

9. GEOTHERMIE ALS OPLOSSING?
Welke technologie?
Schaalgrootte?
Betaalbaarheid? kosten/baten

10. Jaarlijkse incl renovatie Bestaande
energie excl sanitair toestand
behoefte warm water (EPC)
Woningen 2.605 MWh 10.901 MWh
Appartementen 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

11. Energiebehoefte
Type Aantal m2/unit traditioneel (133 kWh/m2) laag energieverbruik (85 kWh/m2)
Woningen kWh per woning Totaal MWh kWh per woning Totaal MWh
PAA 24 110 14.630 351 9.350 224
PAC 1 23 110 14.630 336 9.350 215
2 62 145 19.285 1.196 12.325 764
PAE 1 10 110 14.630 146 9.350 94
2 22 140 18.620 410 11.900 262
PAF 27 65 8.645 233 5.525 149
PAI 1 3 110 14.630 44 9.350 28
2 20 150 19.950 399 12.750 255
PAJ 1 10 110 14.630 146 9.350 94
2 20 145 19.285 386 12.325 247
Appartementen
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 8.925 196
PAL 1 22 67 8.911 196 5.695 125
2 57 85 11.305 644 7.225 412
3 21 105 13.965 293 8.925 187
PAN 24 78 10.374 249 6.630 159
Totaal 7.020 3.976
08/11/2012 11
© 2012, VITO NV

12. Energiebehoefte
3000
Warmtevraag
2500
2000
Verwarmingsvermogen [kW]
1500
1000
500
0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Uren van het jaar [h]
08/11/2012 12
© 2012, VITO NV

13. Energievoorziening
Ref. BETS + ATES Intermed. Diepe
ATES Geothermie geothermie
diepte Nvt 120 150 1000 2200
Organisatie Decentraal decentraal semi- Centraal centraal
centraal
Verwarming Gasketel Warmte- Warmte- Direct Direct
pomp pomp
T 40 – 30 40 – 30 35 – 25 95 – 65 (30)
Koeling Koelma- Direct + Direct + Nvt Adsorptie-
chine, warmte- warmte- koeling
water pomp pomp
T 15 – 19 15 – 19 Nvt 12 – 16
08/11/2012 13
© 2012, VITO NV

14. Koude-warmte opslag in aquifers (ATES)
08/11/2012 14
© 2012, VITO NV

15. 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
08/11/2012 15
© 2012, VITO NV

16. Toepassingsgebied van ATES
08/11/2012 16
© 2012, VITO NV

17. 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 Formatie van
zand Kasterlee
-26 – -132 47 – 153 Groen zand Formatie van Diest
-132 – -151 153 – 172 Zwartgroen zand Formatie van
Berchem
08/11/2012 17
© 2012, VITO NV

18. 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
08/11/2012 18
© 2012, VITO NV

19. Boorgatenergieopslag (BTES)
08/11/2012 19
© 2012, VITO NV

20. 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
08/11/2012 20
© 2012, VITO NV

21. Geschiktheid ondergrond voor BTES
08/11/2012 21
© 2012, VITO NV

22. 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
08/11/2012 22
© 2012, VITO NV

23. 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
08/11/2012 23
© 2012, VITO NV

24. Geothermie
08/11/2012 24
© 2012, VITO NV

25. Geothermie
» Wth = Q x x cw x (Tp – Ti)
» Wth: thermische vermogen (W)
» Q: debiet (m3/s)
» : densiteit van water (kg/m3)
» cw: specifieke warmte van water
(J/kg.°K)
» Tp: productietemperatuur (°C)
» Ti: injectietemperatuur (°C)
08/11/2012 25
© 2012, VITO NV

26. Energiebalans in de ondergrond
Model: poro: 15%; h: 100 m; k: 230 mDarcy; Q: 10,4 kg/s; 6,7 MW th; oneindig reservoir
08/11/2012 26
© 2012, VITO NV

27. 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
08/11/2012 27
© 2012, VITO NV

28. Het potentieel in Vlaanderen
08/11/2012 28
© 2012, VITO NV

29. Geothermische reservoirs Noorderkempen
temperature (°C) porosity (m3/m3)
0 20 40 60 80 100 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
0 0
500 500
1000 1000
Krijt
depth (m)
depth (m)
1500 1500
Westfaliaan
2000 2000
Kolenkalk
2500 2500
modelled measured average minimal maximal
Geothermie in
23/02/2009
Vlaanderen
08/11/2012 29
© 2012, VITO NV
29

30. 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
08/11/2012 30
© 2012, VITO NV

31. 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 MWh/j 4.716 2.610 2.627 320 260
energie
Besparing % 45 44 93 94
CO2 uitstoot ton/j 886 43 40 102 84
Besparing % 89 91
08/11/2012 31
© 2012, VITO NV

32. 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
Eenvoudig J 886 12,5 23 17,9 76,5
e payback
08/11/2012 32
© 2012, VITO NV

33. 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
08/11/2012 33
© 2012, VITO NV