Bodem

Voor een bodemwarmtepomp willen we energie (warmte) uit de bodem halen. Hoe hoger de temperatuur, hoe bruikbaarder het is. In het verleden zijn heel veel metingen gedaan om een indruk te krijgen van de temperaturen op verschillende dieptes. Op het volgende plaatje is de grondtemperatuur als functie van de maand en de diepte te zien.

Tot 20 m onder het aardoppervlak wordt de grondtemperatuur bijna uitsluitend door de zonnewarmte en de insijpeling van water bepaald. Omdat de bodem de warmte slecht geleidt, is er van 20 tot 100 m diepte een toenemende invloed van de hitte van de kern en zijn temperatuurschommelingen door het klimaat niet meer waarneembaar. De temperatuur in deze zone bedraagt dan ongeveer de gemiddelde plaatselijke jaartemperatuur. Per 100 m diepte stijgt de grondtemperatuur verder met 3 ˚C.

Uit https://www.smartgeotherm.be/ondiepe-geothermie/

Om te weten of je grond geschikt is voor een bronboring, kijk op https://wkotool.nl/ , ook voor nadere informatie.

 

Diepe geothermie

De vraag wordt vaak gesteld waarom er niet dieper wordt geboord om daarbij warmer water te hebben. Daar is een goede reden voor. Voor kleinschalig gebruik is dit helemaal niet rendabel.

De flux van de aardwarmte is heel laag 0,063 W/ m2. Dit getal leek me heel erg laag en daarom ben ik aan het rekenen gegaan.

De thermische geleiding van de grond ligt ergens tussen de 1,4 en 1,9 W/ m.K. Ook is bekend dat de temperatuurgradiënt 3K/ 100 m is. Als we dit met elkaar vermenigvuldigen dan krijgen we tussen de 0,042 en 0,057 W/ m2 dat heel dicht in de buurt ligt van de opgegeven 0,063 W/ m2. De conclusie daaruit, samen met de getallen van 3 graden per 100 m, zorgt ervoor dat je een heel diepe boring moet doen om blijvend een substantiële hoeveelheid warmte omhoog te halen. In een elektronisch analogon zou je kunnen zeggen dat er een hoge spanning is (het temperatuurverschil), maar een heel hoogohmige elektrische (thermische) weerstand in serie. Dit kan je verbeteren door een open bron te nemen en water aan de ene kant weg te halen en aan de andere kan weer terug te pompen.

De consequentie is dat je heel veel oppervlak nodig hebt om voldoende energie op te halen. Denk daarbij aan een vierkante kilometer. Bij 0,063 W/ m2 levert dit onbeperkt 63 kW/ km2 op. Voor een kassencomplex is dit nog steeds niet veel. Er is onder de grond echter een heel grote massa met een zeer grote warmtecapaciteit. Dus je kunt warmte aftappen maar het raakt een keertje op. In het begin zal men juichen, omdat het een heel grote massa betreft en dus een grote warmtebuffer, maar zodra de temperatuur zakt (kan wel 20 jaar duren afhankelijk van de afname), levert het steeds minder op. De temperatuur zal zakken omdat de permanente aanvoer weinig is en de warmtevoorraad uit zal putten.

Zie: https://nl.wikipedia.org/wiki/Aardwarmte

Bij sommige mensen is er het misverstand dat de warmte voor de warmtepomp uit de bron helemaal uit de kern van de aarde komt. Dat is dus echt niet het geval.