In februari 2020 is met subsidie van RVO en financiële steun van het Kennisplatform Bodemenergie het TKI-Urban Energy project OPTIGBES van start gegaan. In OPTIGBES hebben Deltares, Groenholland, Nathan Projects, SIKB, KWR en BodemenergieNL de handen ineen geslagen om met glasvezel de temperatuurontwikkeling van de ondergrond in en rond gesloten bodemenergiesystemen (GBES) intensief te monitoren, samen met het energiegebruik van de betreffende woningen.   

Door: Henk Kooi en Henk Witte

Met deze wereldwijd unieke metingen wil het consortium:

• De fundamentele processen van warmteoverdracht in een gesloten bodemenergiesysteem beter begrijpen en kwantificeren
• Ontwerp- en rekenmethoden valideren en optimaliseren
• De huidige ontwerpmethodiek voor GBES (protocol 11001) evalueren en richtlijnen ontwikkelen voor verbeterd ontwerp
• Het huidige toetsinstrumentarium en de normering voor bepaling van interferentie en optimalisatie bij hoge dichtheden van GBES (BUM-BE bijlage 2) evalueren en mogelijk verbeteren

Monitoringssite

In het eerste jaar is gewerkt aan het realiseren van een monitoringssite bij een nieuw appartementencomplex in Hoogezand, Groningen (Figuur 1). De 46 woningen worden elk voorzien van een eigen, 130 m diepe bodemwarmtewisselaar (bww). De 46 bww’s hebben een onderlinge afstand van ca. 8 m.  Glasvezel is bevestigd aan de u-lussen van de bww’s van drie appartementen. Daarnaast is glasvezel aangebracht in negen boringen rondom en tussen deze bww’s.

Figuur 1:

A: Boorgatmeting in open boorgat
B: Boorstelling van Nathan Projects (tijdens verplaatsing)
C: Glasvezelkabel wordt vastgemaakt aan de u-lus van een bodemwarmtewisselaar.
D: De u-lussen en glasvezelkabels die nog afgewerkt moeten worden.

Deviatietool

Omdat de afstand tot de bww’s klein is (1 – 5 m) (Figuur 2), is het verloop van de boorgatpositie met de diepte voor elke boring ingemeten met een deviatietool. Dat is belangrijk om de monitoringsdata goed te kunnen interpreteren. Uit de metingen blijkt dat vanaf 80 m -mv  een vrij groot verloop aanwezig is in diverse boorgaten waarbij de positie van het boorgat op 130 m -mv soms 3 – 5 m afwijkt van de positie aan maaiveld.

Figuur 2: Links: overzicht van de monitoringspunten waar glasvezel is aangebracht bij bodemwarmtewisselaars en in extra boringen die voor OPTIGBES zijn gedaan. Rechts een 3-dimensionaal beeld van alle monitoringsboringen, inclusief het verloop van de positie met de diepte. De kleuren geven de lithologische boorbeschrijving op basis van boormonsters.

Thermische responstests, glasvezelmetingen en geofysische boorgatmetingen

Thermische responstests zijn uitgevoerd om de gemiddelde de thermische boorgatweerstand en de gemiddelde thermische bodemeigenschappen over de lengte van de bww’s te bepalen. De geleidingscoëfficiënt van de ondergrond blijkt hoger te zijn dan op voorhand was verwacht. De glasvezelmetingen zullen worden gebruikt om te onderzoeken hoe de  eigenschappen variëren met de diepte, en hoe dat de warmteoverdracht van de bww’s en hun functioneren beïnvloedt. De bodemopbouw is daarbij van belang. Naast de gangbare boorbeschrijving op basis van boormonsters zijn geofysische boorgatmetingen gedaan om de bodemopbouw nauwkeurig te karakteriseren.

Vertaling van data naar praktische inzichten

De komende maanden wordt nog een extra boring gezet op ruime afstand van de bww’s. Deze boring zal fungeren als referentiepunt om zicht te hebben op hoe de ondergrondtemperaturen zich ontwikkelen zonder GBES-invloed. De gebouwzijdige monitoringssensoren worden geïnstalleerd wanneer de bww’s worden aangesloten op de woningen. We verwachten dat de site tegen de zomer operationeel zal zijn. Daarna zal de site in ieder geval tot begin 2024 het energiegebruik van de woningen en de temperatuurontwikkeling in de ondergrond monitoren. In 2022 en 2023 zullen de modellering en analyses worden gedaan om deze unieke data te vertalen naar de praktische inzichten en producten die het project beoogt te realiseren.