Kunnen ondergrondse waterberging en open bodemenergie duurzaam naast elkaar worden toegepast?
De ondergrond wordt veel gebruikt voor zowel gietwateropslag als voor de opslag van warmte en koude. De vraag of deze systemen ook duurzaam naast elkaar kunnen worden toegepast in hetzelfde watervoerend pakket, stond centraal in het project ‘Handvatten voor Duurzame Co-existentie van Warmte- en Wateropslag’. Dit onderzoek is afgelopen twee jaar uitgevoerd door wateronderzoeksinstituut KWR in opdracht van de Gemeente Westland en de stichting Kennis in je Kas in het kader van het programma Kas als Energiebron.
In de huidige praktijk wordt functiescheiding toegepast. Wanneer er in hetzelfde gebied vraag is naar open bodemenergiesystemen (OBES) voor de opslag van warmte en koude, en ondergrondse waterberging systemen (OWB) voor de opslag van zoetwater, dan kan er óf gebruik worden gemaakt van verschillende watervoerende pakketten voor beide type systemen, óf deze of zeer grote afstand van elkaar worden gehouden. Op deze manier wordt negatieve beïnvloeding van het opslagrendement van beide type systemen te voorkomen.
Het doel van het onderzoek was om vast te stellen onder welke condities duurzame co-existentie tussen OBES en OWB mogelijk is, en hoe de mogelijkheden daarvoor op eenvoudige wijze kunnen worden verkend. KWR is daarom op zoek gegaan naar handzame rekenregels waarmee bepaald kan worden wat de minimale afstand is die OBES en OWB uit elkaar geplaatst moeten worden zonder dat ze negatieve invloed op elkaar hebben. Met deze rekenregels hebben initiatiefnemers en vergunningverleners in een vroeg stadium houvast bij de ruimtelijke planning en procedures rondom de vergunningaanvraag.
Handzame rekenregels
Om de praktische toepasbaarheid van deze rekenregels te waarborgen, was het tijdens het onderzoek allereerst belangrijk om een eenvoudige uitdrukking te identificeren voor het ruimtebeslag van OBES en OWB. Aan de hand van deze uitdrukking zijn vervolgens de regels gedefinieerd. De afstandsregels hangen af van de som van de hydraulische stralen van een OBES-bron en een OWB (ƩRh). De hydraulische straal van een
systeem is gelijk aan de straal van de cilinder van zoet/warm/koud water die tijdens een opslagperiode geïnfiltreerd wordt in een OBES of OWB. De hydraulische straal is afhankelijk van het opslagvolume, en de dikte (L) en de porositeit van het watervoerend pakket, zie Figuur 1 (klik op figuur voor vergroting). Deze variabelen zijn bekend of eenvoudig te bepalen in de initiatieffase van beide type systemen.
OWB systemen kwetsbaarder voor interactie
In de zoektocht naar de minimale benodigde afstand tussen beide type systemen lag de focus voornamelijk op het effect van OBES op het terugwinrendement van een OWB-systeem. Dit laatste type systeem is namelijk kwetsbaarder, door het over het algemeen kleinere opslagvolume (ordegrootte opslagvolume OBES: 250.000 m3, OWB 50.000 m3). Daarnaast wordt in bepaalde kassengebieden het eerste watervoerende pakket gereserveerd voor OWB: een OBES zou hier dus ‘nieuw’ zijn.
Als eerste is er met een grondwatermodel een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd, waarin de grootte van de systemen, eigenschappen van de ondergrond en onderlinge afstand systematisch zijn gevarieerd. Hieruit bleek dat de minimaal benodigde afstand tussen OBES en OWB om negatieve effecten voor de OWB te voorkomen afhangt van de lokale omstandigheden. Hierbij speelt het zoutgehalte van het watervoerend pakket waarin het zoete water opgeslagen wordt de belangrijkste rol. In een zoet pakket is een onderlinge afstand van 2-3 ƩRh voldoende. Wanneer er sprake is van opslag in een brak pakket, neemt de benodigde afstand echter toe tot minimaal 4 ƩRh.
Om gevoel te krijgen voor wat afstanden moeten zijn, zou dat bij systemen van gemiddelde grootte voor een watervoerend pakket van 30 m dikte betekenen wat de onderlinge afstand onder zoete omstandigheden ca 300 m moet zijn. Terwijl dat minimaal 500 m is onder brakke omstandigheden.
De afstandsregels in de praktijk
Om de doorwerking van de afstandsregels te testen, zijn deze toegepast in een inpassingsoefening in het Westland en Aalsmeer. Hierbij is op basis van de beschikbare ruimte aan maaiveld voor bronlocaties gekeken of het voor representatieve groottes van OBES en OWB voor de kassen in deze gebieden mogelijk is om aan de afstandsregels te voldoen. Het bleek lastig om voor alle kassen zowel een OBES als OWB ingepast te krijgen wanneer alle tuinbouwbedrijven zowel OWB als OBES willen gebruiken. Dit duidt de noodzaak voor ruimtelijk ordening voor de inpassing van beide type systemen. Er is ook verkend hoe dat zou uitwerken als we de systemen zouden clusteren/combineren. Daaruit bleek dat het gunstiger is met meerdere bedrijven gezamenlijk grote systemen aan te leggen dan ieder voor zich kleinere systemen.
In de praktijk
In een workshop met experts van gemeenten, waterschappen, omgevingsdiensten, provincies, de glastuinbouwsector en KWR, is de toepasbaarheid van de afstandsregels in de praktijk besproken. Uit deze workshop kwam naar voren dat de afstandsregels op twee vlakken een belangrijk instrument kunnen zijn:
- De afstandsregels kunnen door de initiatiefnemers van OWB en OBES gebruikt worden als belangrijke eerste controle om te kijken of co-existentie haalbaar is in de ondergrondse bezetting in een gebied. Indien dit het geval is, is casus-specifiek detailontwerp nog wel vereist.
- De afstandsregels zijn een bruikbaar instrument binnen de ruimtelijke planvorming en het aanwijzen van gebieden voor verschillende bodemfuncties.
Het volledige rapport is beschikbaar via de link onderaan dit artikel. De in het onderzoek gedefinieerde afstandsregels moeten breder bekend worden, zodat ze kunnen worden toegepast in de procedures rondom ruimtelijke ordening en vergunningverlening. De ervaringen die daarbij worden opgedaan zijn welkome feedback voor KWR, Gemeente Westland en Kennis in je Kas, om de bruikbaarheid van de regels te toetsen en waar nodig te verbeteren.
Brokx, L.P., J.M. Bloemendal en N. Hartog, 2022. Handvatten voor duurzame co-existentie van ondergrondse waterberging en open bodemenergie. KWR 2022.084. KWR Water Research Institute, Nieuwegein.