Bijlage 2 - Masterplan bodemenergie Verordening interferentiegebied
Tekst van het document
5.2.3
Omgevingswet
Het Masterplan is niet los te zien van de komst van de Omgevingswet. In die wet worden vele sectorale wetten en regels gebundeld en geïntegreerd. De komst van de Omgevingswet is projectnummer
datum
20201032
januari 2022
25 / 29
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
thans voorzien voor medio 2022. Navolgende paragrafen zijn beschreven vanuit de huidige situatie en praktijk (medio 2021). Na de inwerkingtreding van de Omgevingswet zal dit Masterplan worden overgenomen in het Omgevingsplan.
5.3
Vergunningverlening
5.3.1
Algemeen en samenhang wetgeving & Masterplan
Per 1 juli 2013 gelden er op grond van het Wijzigingsbesluit bodemenergiesystemen (WBBE)2 regels voor zowel open als gesloten bodemenergiesystemen. Deze regels zijn opgenomen in verschillende besluiten, zoals het Activiteitenbesluit milieubeheer, het Besluit bodemkwaliteit, het Besluit hernieuwbare energie, het Besluit lozen buiten inrichtingen, het Besluit lozing afvalwater huishoudens, het Besluit omgevingsrecht en het Waterbesluit. Aan het WBBE liggen twee sturingsmotieven ten grondslag: het doelmatig gebruik van bodemenergie en bescherming van de bodem. Voorliggend Masterplan geeft hier mede invulling aan. Voor de open systemen is het college van GS van de provincie het bevoegd gezag en voor de gesloten systemen het college van B&W van de gemeente. In de praktijk ligt de uitvoering van beide bevoegdheden veelal bij de regionale Omgevingsdienst, i.c. de ODZOB. Afstemming tussen de verschillende bestuursorganen is cruciaal om inconsistenties te voorkomen. Initiatieven voor de realisatie van OBES en GBES worden in juridisch-procedurele zin geborgd in vergunningprocedures, waarbij via instructieregels (indien mogelijk) voorschriften aan de vergunning worden verbonden. Vanuit het perspectief van initiatiefnemers is het verkrijgen van een vergunning Waterwet leidend.
De samenhang tussen de Waterwet(vergunning), de Wet bodembescherming, het WBBE, het GGB en het Masterplan is in figuur 8 schematisch gevisualiseerd.
Waterwet
instructieregels en voorschriften
Ordeningsregels
WBBE
Masterplan bodemenergie Inclusief toets GGB model huidig en toekomstig
Wet bodembescherming Art 12: Infiltratie Art 55c: GGB
GGBtoets
Gebiedsplan GGB Inclusief model bestaande bronnen
Besluitvorming
Besluitvorming Figuur 8: samenhang wetgeving en Masterplan
2
Stb. 2013, 112.
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
26 / 29
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
5.3.2
Open bodemenergiesystemen
Voor OBES dient een vergunning te worden aangevraagd bij het college van GS van de provincie Noord-Brabant in het kader van de Waterwet. Een Waterwetververgunning kan aan de hand van een m.e.r. beoordelingsnotitie en een effectenstudie inclusief GGB toetsing worden aangevraagd via het online Omgevingsloket. Voor de proceduretermijn wordt door de ODZOB de reguliere procedure doorlopen.
5.3.3
Gesloten bodemenergiesystemen
Binnen een aantal deelgebieden (zie hoofdstuk 4) zijn GBES toegestaan. De voorgenomen aanwijzing van het centrumgebied als interferentiegebied betekent dat een OBM (Omgevingsvergunning Beperkte Milieutoets) bij het college van B&W van de gemeente Eindhoven dient te worden aangevraagd. De OBM is een eenvoudige vergunning zonder voorschriften op grond van de Wabo, die met de reguliere procedure wordt voorbereid. Deze vergunning kan worden verleend op grond van artikel 2.17 Wabo jo. artikel 5.13b, negende lid, Bor. Voor GBES geldt een ja/nee-toets.. De omgevingsvergunning beperkte milieutoets wordt geweigerd als het GBES zodanige interferentie kan veroorzaken met een ander bodemsysteem dat het doelmatig functioneren van een van de desbetreffende systemen kan worden geschaad, dan wel anderszins sprake is van een ondoelmatig gebruik van bodemenergie. Hoofdstuk 4 van dit Masterplan bevat beleidsregels over de toepassing van artikel 5.13b, negende lid, Bor. Het college van B&W heeft deze bevoegdheid gemandateerd aan de ODZOB.
5.4
Overige vergunningsaspecten en procedures
5.4.1
Verontreinigingen buiten GGB-scope
Voor de “overige verontreinigingen”, dat wil zeggen de verontreinigingen die niet onder het beheer van het GGB vallen, geldt het reguliere spoor van de Wet bodembescherming. Dit betekent dat deze verontreinigingen zich niet mogen verspreiden als gevolg van de huidige en toekomstige OBES. Aangezien deze verontreinigingen binnen het projectgebied zich ondieper en niet binnen de invloedsfeer van de OBES in het eerste watervoerende pakket bevinden, is er primair geen verspreiding c.q. beïnvloeding van deze verontreinigingen. Desondanks dient nadere beschouwing altijd in de effectenstudie behorende bij de vergunningaanvraag in kader van de Waterwet te worden meegenomen.
5.4.2
Toestemming aanleg in gemeentegrond
Gezien de drukte in de ondergrond onder de openbare ruimte hanteert de gemeente Eindhoven het principe dat bronnen en leidingen op eigen terrein of kavel dienen te worden aangelegd. Indien dit niet mogelijk is, dient in een vroeg stadium contact op te worden genomen met de coördinator bodemenergie. Bij nieuwbouw dient hierbij het ondergrondse ontwerp onderdeel uit te maken van het totale ontwerp. Hierbij is het van belang dat het ondergrondse ruimtebeslag tot een minimum beperkt wordt. Aan de hand van tekeningen van de initiatienemer zullen meerdere overleggen noodzakelijk zijn met de gemeente Eindhoven (zie ook § 5.4.6). Het doel is het verkrijgen van toestemming voor het aanleggen van bronnen en leidingen. In een later stadium dient de toestemming door de aannemer verder geconcretiseerd te worden middels detailtekeningen en de aanvraag van een aanlegvergunning (middels WIOR) en mogelijk een opstalrecht.
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
27 / 29
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
5.4.3
Aanleg in verontreinigde bodem
Voor de plaatsing van bronnen en leidingen in een bestaand geval van ernstige bodemverontreiniging dienen (sanering)maatregelen te worden genomen. Indien het gaat om VOCl-verontreinigingen die opgenomen zijn in het GGB, vallen de maatregelen onder het regime van het GGB. Hiervoor dienen afspraken gemaakt te worden met de coördinator bodemenergie. Alle overige verontreinigingen vallen onder het normale regime van de Wbb. Hieraan voorafgaand stelt de initiatiefnemer een saneringsplan op en vraagt hierop een beschikking aan bij de ODZOB. De gemeente Eindhoven heeft haar taken/ het bevoegd gezag in het kader van de Wbb gemandateerd aan de ODZOB.
5.4.4
Besluit lozen buiten inrichtingen (Blbi)
Bij de aanleg van een OBES ontstaat afvalwater. Dit afvalwater, veelal 5 tot 10 m3 per boorgat, moet worden geloosd. Omdat dit niet in een (gecontroleerde) inrichting gebeurt, valt deze activiteit onder de werking van het Blbi. In hoofdstuk 3a van het Blbi zijn algemene regels opgenomen ten aanzien van bodemenergiesystemen. Aanvullende informatie is te vinden via het Kenniscentrum InfoMil van Rijkswaterstaat/I&W.
5.4.5
Activiteitenbesluit milieubeheer
Specifiek voor zowel OBES als GBES zijn in het Activiteitenbesluit met bijbehorende Activiteitenregeling regels en voorschriften opgenomen. Met deze regels en voorschriften dienen initiatiefnemers rekening te houden. Dat wil zeggen, in die deelgebieden waar OBES en/of GBES zijn toegestaan. Voor een OBES dient de aanvraag Waterwet via het OLO tevens te worden uitgebreid met het onderdeel milieu. Bij de GBES is dit op basis van eerder genoemde OBM geregeld en is vooralsnog geen aanvulling op de aanvraag noodzakelijk.
5.4.6
Vooroverleg met coördinator bodemenergie gemeente
De coördinator bodemenergie van de gemeente draagt zorg voor een optimale inzet van bodemenergiesystemen binnen het plangebied. Een initiatiefnemer dient vooroverleg te voeren met de coördinator bodemenergie om één en ander optimaal en tijdig te ontwerpen en configureren. Hierbij wordt niet enkel gekeken naar de energiekant, maar wordt integraal afgewogen. Zo wordt er gekeken naar verontreinigingsen verspreidingsaspecten, plaatsing en locatie van bronnen, hydrologische aspecten, ruimte/drukte in de ondergrond, bereikbaarheid en onderhoud, etc.
5.4.7
Coördinatie en communicatie met instanties
Initiatieven voor de aanleg van OBES en GBES vragen om actieve afstemming met en tussen de diverse instanties en betrokkenen. De primaire verantwoordelijkheid hiervoor ligt bij de initiatiefnemer. De gemeente zal hierin actief-faciliterend handelen. In het vooroverleg (zie voorgaande paragraaf) worden deze communicatiemomenten bepaald en gesynchroniseerd. Het betreft (met name) contactmomenten met de gemeente en de ODZOB.
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
28 / 29
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
5.4.8
Vergunningaanvraag
Indien aan de hiervoor beschreven stappen en onderdelen aandacht is besteed, kan voor een OBES invulling worden gegeven aan de daadwerkelijke vergunningaanvraag in het kader van de Waterwet. Zoals aangegeven is het essentieel dat de initiatiefnemer haar initiatief in een zo vroeg mogelijk stadium meldt bij de coördinator bodemenergie van de gemeente Eindhoven. Samen met de ODZOB kan de gemeente eventuele gelijktijdige initiatieven optimaal op elkaar afstemmen en synchroniseren. Op basis van de Wet milieubeheer artikel 7.28 kan door de aanvrager een m.e.r. beoordelingsverzoek3 inclusief aanmeldnotitie gelijktijdig met de aanvraag van de vergunning Waterwet indienen bij het Omgevingsloket (OLO). Het college van B&W is het bevoegd gezag voor het verlenen van een omgevingsvergunning beperkte milieutoets als bedoeld in artikel 2.1, eerste lid, onder i, Wabo jo. 2.2a, zesde lid, Bor voor GBES. In een interferentiegebied als bedoeld in artikel 2.2b, eerste lid, Bor is aangewezen is voor alle GBES, ongeacht het bodemzijdig vermogen, een omgevingsvergunning beperkte milieutoets vereist. Het college van B&W verleent deze vergunning op grond van artikel 2.17 Wabo jo. artikel 5.13b, negende lid, Bor.
De omgevingsvergunning beperkte milieutoets wordt alleen niet verleend als het GBES zodanige interferentie kan veroorzaken met een ander bodemsysteem dat het doelmatig functioneren van een van de desbetreffende systemen kan worden geschaad, dan wel anderszins sprake is van een ondoelmatig gebruik van bodemenergie. Hoofdstuk 4 van dit Masterplan bevat beleidsregels over de toepassing van artikel 5.13b, negende lid, Bor. .
3
Het betreft hier geen m.e.r. plicht. Deze is alleen van toepassing indien in gevallen waarin meer dan 10 miljoen m³ grondwater wordt verplaatst
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
29 / 29
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Referenties
Beernink, S., Hartog, N., Bloemendal, M., Meer, M.v.d., 2019. ATES systems performance in practice: analysis of operational data from ATES systems in the province of Utrecht, The Netherlands, European Geothermal Congress, The Hague, Netherlands Bloemendal, M., beernink, S., Valstar, J., Lugtenbelt, R., Brugge, R.v.d., 2020. Optimale ondergrondse inpassing van open bodemenergiesystemen in: KWR (Ed.). KWR Water research, Nieuwegein Bloemendal, M., Hartog, N., 2018. Analysis of the impact of storage conditions on the thermal recovery efficiency of low-temperature ATES systems. Geothermics 17, 306319 Bloemendal, M., Jaxa-Rozen, M., Olsthoorn, T., 2018. Methods for planning of ATES systems. Applied Energy 216, 534-557 Duijff, R., 2019. Interaction between multiple ATES systems. Delft University of Technology, Delft Willemsen, N., 2016. Rapportage bodemenergiesystemen in Nederland. RVO / IF technology, Arnhem Alvarez, P. J. J., & Illman, W. A. (Walter A. (2006). Bioremediation and natural attenuation : process fundamentals and mathematical models. Hoboken, New Jersey: Wiley-Interscience. John Wiley & Sons, Inc. Publication Bakr, M., Oostrom, N. Van, & Sommer, W. (2013). Efficiency of and interference among multiple Aquifer Thermal Energy Storage systems ; A Dutch case study. Renewable Energy, 60, 53–62.
https://doi.org/10.1016/j.renene.2013.04.004 Bloemendal, M., Olsthoorn, T., & Boons, F. (2014). How to achieve optimal and sustainable use of the subsurface for Aquifer Thermal Energy Storage. Energy Policy, 66, 104–114. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2013.11.034 Bloemendal, J.M., 2018. The hidden side of cities; Technische Universiteit Delft. Bloemendal, M., & Hartog, N. (2018). Analysis of the impact of storage conditions on the thermal recovery efficiency of low-temperature ATES systems. Geothermics, 71, 306–319. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2017.10.009 Bloemendal, M. and T. Olsthoorn (2018). "The effect of a density gradient in groundwater on ATES system efficiency and subsurface space use." Advances in Geosciences 45: 85-103 Bonte, M. (2013). Impacts of shallow geothermal energy on groundwater quality; Vrije Universiteit Amsterdam Bonte, M., Mesman, G., Kools, S., Meerkerk, M., Schriks, M., 2013. Effecten en risico's van gesloten bodemenergiesystemen. KWR Watercycle research institute, Nieuwegein. Bradley, P. M. (2000). Microbial degradation of chloroethenes in groundwater systems. Hydrogeology Journal, 8(1), 104–111. https://doi.org/10.1007/s100400050011 DeltaFacts. (2020). Effects of open and closed soil energy systems on groundwater quality (pp. 1–19). pp. 1–19 Dinkla, I., Lieten, S., Hartog, N., & Drijver, B. (2012). Meer met Bodemenergie -Rapport 3/4.
Effecten op de ondergrond. Effecten van bodemenergiesystemen op de geochemie en biologie in praktijk. Resultaat metingen op pilotlocaties en labtesten Dinkla, I., Lieten, S., Vries, E. de, Hartog, N., & Hoekstra, N. (2012). Meet met Bodemenergie (MMB) – Rapport 9 Effect op Saneering. Effecten van bodemenergiesystemen bij inzet bodemsanering resultaat metingen op pilotlocaties en in labtesten. Retrieved from www.meermetbodemenergie.nl GBK, 2021, Oplevering fase 1 Masterplan Bodem Energie Eindhoven Gemeente Eindhoven, Warmtevisie 2020 Gemeente Eindhoven, Transitievisie Warmte Gemeente Eindhoven, Energievisie centrumgebied Eindhoven Gemeente Eindhoven, 2021, Gebiedsplan Gebiedsgericht Grondwaterbeheer EindhovenCentrum, gemeente Eindhoven, kenmerk 20797.4197GBP/2.1, d.d. 5 mei 2021
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Geofoxx, 2020, Geohydrologische modelstudie Centrumgebied e.o. te Eindhoven (GGB), kenmerk 20190825_b1RAP.docx, d.d. 17 maart 2020 Hartog, N. (2011). Anticipated temperature effects on biogeochemical reaction rates in seasonal Aquifer Thermal Energy Storage (ATES) systems: an evaluation using the Arrhenius equation. 1e Nationaal Congres Bodemenergie - Utrecht, Nederland, 13 - 14 Oktober 2011, 5 Henssen, M., & Hartog, N. (2012). Meet met Bodemenergie (MMB) – Rapport 11 Gebiedsgericht Grondwaterbeheer. Inpassing van bodemenergie in gebiedsgrondwaterbeheer – kansen en aandachtspunten Hoekstra, N., Slenders, H., van de Mark, B., Smit, M., Bloemendal, M., Van de Ven, F., … Simmons, N. (2018). Europe-wide Use of Sustainable Energy from Aquifers, ClimateKIC. D1e E - USE ( aq ) Technical performance & monitoring report Dutch pilot Utrecht. Retrieved from https://www.deltares.nl/app/uploads/2019/10/D1e-Dutch-pilotUtrecht.pdf Hofman-Caris, C. H. M., Harmsen, D. J. H., Hartog, N., Nicolaes, T., Janssen, L. J. J. M., Winters-Breur, E., & Keijzer, T. J. S. (2017). The potential of using UV photolysis in an aquifer thermal energy storage system to remediate groundwater contaminated with chloro ethenes. Journal of Environmental Chemical Engineering, 5(3), 2921–2929 https://doi.org/10.1016/j.jece.2017.05.035 Koenders, M., 2012.
Meer met Bodemenergie research program Lenselink, G., Van Schaik, M., Rob Heijer, R., Hartog, N., Roosjen, R., Hoekstra, N. De bodem als thermosfles. Bodem nr. 3, juni 2019 Ni, Z., van Gaans, P., Smit, M., Rijnaarts, H., & Grotenhuis, T. (2016). Combination of aquifer thermal energy storage and enhanced bioremediation: resilience of reductive dechlorination to redox changes. Applied Microbiology and Biotechnology, 100(8), 3767–3780. https://doi.org/10.1007/s00253-015-7241-6 Ni, Z., Van Gaans, P., Smit, M., Rijnaarts, H., & Grotenhuis, T. (2015). Biodegradation of cis-1,2-Dichloroethene in Simulated Underground Thermal Energy Storage Systems. Environmental Science and Technology, 49(22), 13519–13527. https://doi.org/10.1021/acs.est.5b03068 Oorstrom, N. van, & Bakr, M. (2012). Meer met Bodemenergie - Rapport 7 Interferentie. Effecten van bodemenergiesystemen op hun omgeving - modellering grootschalige inpassing in stedelijke gebieden Pankow, J. F., & Cherry, J. A. (1996). Dense Chlorinated Solvents and other DNAPLs in Groundwater: History, Behavior, and Remediation. Portland, Oregan: Waterloo Press Pellegrini, M., Bloemendal, M., Hoekstra, N., Spaak, G., Andreu Gallego, A., Rodriguez Comins, J., … Steeman, H. J. (2019). Low carbon heating and cooling by combining various technologies with Aquifer Thermal Energy Storage. Science of the Total Environment, 665, 1–10.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.01.135 Phernambucq, I. H. (2015). Contaminant spreading in areas with a high density of Seasonal Aquifer Thermal Energy Storage (SATES) systems. MSc Thesis. Utrecht: Utrecht University Schultz van Haegen, M.H., 2013. Wijzigingsbesluit bodemenergiesystemen, in: Environment, M.o.I.a. (Ed.). Staatscourant 23617, Den Haag Slenders, H. L. A., Dols, P., Verburg, R., & Vries, A. J. de. (2010). Sustainable Remediation Panel : Sustainable Synergies for the Subsurface : Combining Groundwater Energy With Remediation. Remediation Journal, 20(2), 143–153. https://doi.org/10.1002/rem.20246 Schultz van Haegen, M. H. (2013). Wijzigingsbesluit bodemenergiesystemen. M. o. I. a. Environment. Den Haag, Staatscourant 23617 Sommer, W., Drijver, B., Verburg, R., & Slenders, H. (2013). Combining shallow geothermal energy and groundwater remediation. Researchgate.Net, (June), 3–7. Retrieved from http://www.researchgate.net/publication/254864457_Combining_shallow_geothermal_e nergy_and_groundwater_remediation/file/3deec51ff824b965fb.pdf
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Sommer, W. T. (2015). Modelling and monitoring of Aquifer Thermal Energy Storage. In Wageningen University Spoor, A. (2015). Analysis of groundwater flow dynamics in a contaminated area and the influences of the ATES system of the High Tech Campus - MSc Thesis. Verburg, R., Slenders, H., Hoekstra, N., Nieuwkerk, E. van, Guijt, R., Mark, B. van der, & Mimpen, J. (2010). Handleiding boeg Bodemenergie en grondwaterverontreiniging: Het ijs gebroken Zuurbier, K. G., Hartog, N., Valstar, J., Post, V. E. A., & Van Breukelen, B. M. (2013). The impact of low-temperature seasonal aquifer thermal energy storage (SATES) systems on chlorinated solvent contaminated groundwater: Modeling of spreading and degradation. Journal of Contaminant Hydrology, 147, 1–13. https://doi.org/10.1016/j.jconhyd.2013.01.00
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Bijlage I: Optimalisatie gebruik van de ondergrond met OBES Filterlengte – verticale verspreiding van warmte/koude Voor het bepalen van het ontwerp voor de broncapaciteit is uitgegaan van een filterlengte van 35 m in het pakket van 60 m dik, i.v.m. de aanwezige kleilagen. De temperatuurverandering rondom de bron zal door onvolkomenheid van het bronfilter echter over grotere laagdikte verspreiden. Hoeveel de verticale verspreiding precies is, is op voorhand lastig te beoordelen omdat dat afhangt van de details van de bodemopbouw ter plaatse van de boring en op welke verticale afstand van kleilagen de filters worden geïnstalleerd. In deze analyse is de inschatting gehanteerd dat de verspreiding van warmte over 50m plaatsvindt, dus 15m meer dan dat het bronfilter lang is. Filterlengte – conductieverliezen en afdrijving Om optimaal gebruik te maken van de ruimte in de aquifer geldt voor drukke gebieden dat het altijd het beste is om de volledige aquifer dikte te gebruiken (Bloemendal et al., 2020; Bloemendal et al., 2018), ook voor kleine systemen. Dit beperkt de grootte van de thermische straal, en in veel gevallen beperkt het ook nog eens de warmteverliezen die optreden door conductie (Bloemendal and Hartog, 2018).
Bronlocatie – horizontale verspreiding van warmte/koude Standaard beleid is om bij OBES tegengestelde (koude en warme) bronnen op circa 3 maal de thermische straal van elkaar te positioneren (zie kader “Plaatsing op basis van de thermische straal”). In drukke gebieden wordt daar in de praktijk al vaak van afgeweken, door die afstand te verkleinen naar 2 maal de thermische straal. Hierbij is de thermische straal is gebaseerd op het maximaal vergunde opslagvolume in de bronnen. Onderzoek naar het effect van onderlinge interactie tussen tegengestelde OBES bronnen op de energieprestatie van een individueel OBES heeft aangetoond dat er bij het toepassen van 2 maal de thermische straal op basis van het werkelijke jaarlijks gemiddelde opslagvolume verwaarloosbare negatieve effecten optreden (Bloemendal et al., 2020). In de praktijk is werkelijk verpompt een factor 2 tot 1.5 kleiner dan het maximale opslag volume (Beernink et al., 2019; Willemsen, 2016). Om zoveel mogelijk bodemenergiesystemen te kunnen accommoderen in de gebieden waar de vraag groter is dan het aanbod, worden de inzichten uit deze studie toegepast. Uitgangspunt 4 is daarbij dat de maximale capaciteit van bodemenergiesystemen jaarlijks vrijwel volledig worden benut (vergund is gelijk aan verpompt).
Voor bronnen van hetzelfde type geldt dat onderlinge interactie positief werkt en dat deze op maximaal 0.5 maal de thermische straal afstand moeten worden geplaatst. Door de achtergrondstroming drijft een deel van de opgeslagen warme en koude grondwater weg van de bron. Hier is rekening mee gehouden voor het bepalen van de verliezen en interactie met eventuele OBES bronnen die benedenstrooms liggen.
4
Belangrijke kanttekening voor gebiedsregisseur/vergunningverlener: vergunningen moeten worden verleend op basis van reële inschatting van de jaarlijks gemiddelde energievraag, zonder allerlei veiligheidsmarges om eventuele extreme jaren op te kunnen vangen. Nog een voordeel van collectief, je kan bijsturen op basis van werkelijk gebruik. I.p.v. onzekere verwachtingen tijdens het ontwerp van het OBES hele delen van de ondergrond opgeven aan een individuele initiatiefnemer. Maar dat vraagt dus ook wel wat regie op voorhand, door niet zorgvuldig aanvragen te beoordelen. projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Plaatsing op basis van de thermische straal Bij het infiltreren van warm of koud water in een bron ontstaat een cilindervormig volume met afwijkende temperatuur rondom de bron. Van bovenaf gezien is dat een cirkel met een straal, die afhankelijk is van het jaarlijks geïnjecteerde volume (V), filterlengte (L) (vaak ook dikte van de aquifer, maar dat is niet het geval in Eindhoven),de warmtecapaciteit van water (cw) en de warmtecapaciteit van het aquifermateriaal (caq):
Rth
cwV caq L
(1)
Plaatsing van bronnen vindt plaats op basis van de thermische straal, waarbij voor bronnen van hetzelfde type (Ds) kleinere afstanden kunnen worden gehanteerd (positieve interactie) dan voor bronnen van een tegengesteld type (Do) (mogelijke negatieve interactie).
(Duijff, 2019) Bij grote waarden voor Do en Ds komen bronnen dus ver uit elkaar te staan, voor lage waarden dichtbij elkaar. Als bronnen niet dezelfde thermische straal hebben wordt het gemiddelde van de thermische stralen van de 2 betreffende bronnen gebruikt.
Beperken verspreiding van verontreiniging Bodemenergiesystemen zorgen voor verspreiding en verdunning van in de in hun beïnvloedingsgebied aanwezige verontreinigingen. De volgende verspreidingsmechanismen treden daarbij op: 1. Mengen van verticale watersamenstellingsgradiënten. Door het onttrekken van grondwater over de hele filterlengte van een OBES-bron worden variaties in watersamenstelling over de dikte van de aquifer gemengd en gehomogeniseerd (Figuur 9) (Dinkla, Lieten, Hartog, et al., 2012; Bloemendal, M. and T. Olsthoorn, 2018). Verontreinigd grondwater kan zich tijdens de onttrekking mengen met schoon grondwater en zich in verticale richting verspreiden. Hoe groter het onttrokken en geïnjecteerde volume, hoe groter dit effect (Phernambucq, 2015).
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Figuur 3: Tijdens de onttrekking wordt grondwater met een natuurlijke verticale gradiënt in kwaliteit gemengd en tijdens de her-injectie wordt de grondwaterkwaliteit gehomogeniseerd. Dit kan leiden tot vermenging en verdunning van de in de watervoerende laag aanwezige verontreiniging
2. Dispersie aan de randen van een geïnjecteerd volume. Dispersie mengt het geïnjecteerde grondwatervolume met het omgevingsgrondwater op de (hydraulische) grens van het geïnjecteerde volume (Figuur 10). Geïnjecteerd verontreinigd grondwater mengt zich zo met schoon omgevingsgrondwater en andersom, resulterend in grotere verontreinigde volumes. Hoe hoger de pompsnelheid en het watervolume, hoe hoger de mengeffecten van de dispersie op de verspreiding van de verontreiniging (Henssen et al., 2012). Als OBES systemen met volumebalans draaien, zorgt dispersie er voor dat de verontreinigingen zich verspreiden buiten de hydraulische invloedssfeer van het OBES.
Figuur 4: Dispersie aan de rand van het injectiefront kan leiden tot een verhoogde verspreiding van de verontreiniging, door het mengen van verontreinigd grondwater in het geïnjecteerde volume met het schone omgevingswater, of andersom.
3. Onvolledige terugwinning van het geïnjecteerde volume. Als gevolg van de achtergrondstroming van het grondwater wordt het geïnjecteerde volume water in een OBES verplaatst in de tijd tussen de pompcycli (Figuur 11A) (Bonte, 2013). Deze verplaatsing houdt in dat voor elke pompcyclus een deel van het geïnjecteerde volume niet volledig wordt projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
teruggewonnen, maar wordt vervangen door grondwater van bovenstrooms, dat vervolgens tijdens de onttrekking wordt vermengd met het oorspronkelijke geïnjecteerde volume. Het nietteruggewonnen deel blijft in de aquifer en stroomt verder stroomafwaarts. Deze vermenging van inkomend grondwater in de onttrekkingsfase verspreidt de verontreiniging tussen de injectie- en de onttrekkingsputten en de vermenging van het niet-teruggewonnen deel met het omgevingsgrondwater verspreidt de verontreiniging buiten het toestroomgebied van het systeem. De mate van verspreiding is afhankelijk van de natuurlijke grondwaterstroming ten opzichte van het opslagvolume (Phernambucq, 2015). Een onvolledige onttrekking van het geïnjecteerde volume kan ook het gevolg zijn van een structurele energieonbalans in de warme en koude vraag van het OBES. Als bijvoorbeeld de warmtevraag groter is dan de koudevraag, zal er meer koud water in de aquifer worden geïnjecteerd dan dat er wordt onttrokken (Figuur 11B). Op lange termijn kan dit resulteren in een steeds grotere koude zone die de verontreiniging verspreidt (Bloemendal et al. 2020). Het omgekeerde zal natuurlijk het geval zijn wanneer de koudevraag groter is dan de warmtevraag met hetzelfde resultaat.
A.
B.
Figuur 5: Onvolledige terugwinning van het geïnjecteerde volume: A. Als gevolg van de achtergrond grondwaterstroming, B. Als gevolg van onbalans aan evenwicht in de warme en koude vraag van het OBESsysteem.
4. Transport door OBES. In een OBES wordt grondwater gerecirculeerd door middel van onttrekking op de ene locatie en simultaan her-injectie van grondwater op een andere locatie. Wanneer de verontreiniging aanwezig is, leidt dit tot de verspreiding van de verontreiniging van de extractie- en injectieplaatsen van één OBES (Figuur 12A) en tussen meerdere bronnen van hetzelfde OBES (Figuur 12B). Het ontwerp van het OBES is van invloed op de mate van verspreiding; hoe meer injectie- en onttrekkingsputten in het systeem, hoe groter de verdunning, en hoe groter de afstand tussen de putten, hoe groter het mogelijke verspreidingsgebied. In het geval van het aantal putten zal de verspreiding van de verontreiniging afhangen van het feit of de beïnvloedingsgebieden van de putten elkaar binnen hetzelfde systeem overlappen. De koppeling van de putten heeft ook invloed op de verspreiding van verontreinigingen. Phernambucq (2015) liet zien hoe de verontreiniging die in 1 put wordt aangetrokken, sterk verdund in alle putten van het andere type wordt geïnfiltreerd.
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
A.
B.
Figuur 6: Verontreiniging kan worden verspreid door A. het overspringen tussen bronnen van hetzelfde OBESsysteem en B. het overspringen tussen meerdere bronnen van hetzelfde OBES-systeem.
5. Veranderingen in de grondwaterstroming. Door onttrekken en infiltreren in OBES bronnen verandert de stijghoogte van het grondwater rondom de bronnen en daarmee de hydraulische gradiënt. kan ervoor zorgen dat de verontreiniging zich in de directe nabijheid van het OBES zich in andere richtingen verspreidt dan de heersende achtergrondstroming (Spoor, 2015). In het geval van een opgeloste verontreiniging neemt het volume van de verontreinigde pluim toe als gevolg van deze processen, hoewel de concentratie in de pluim wordt verdund. Echter, in het geval dat DNAPL aanwezig is, kunnen deze processen het oplossen daarvan stimuleren, waardoor naast het pluimvolume ook de contaminantenmassa toeneemt (Henssen et al., 2012; Zuurbier et al., 2013).
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
6. Interactie van meerdere OBES. Wanneer meerdere OBES in een gebied aanwezig zijn, kan er overlapping zijn tussen de thermische en hydraulische invloedssfeer van de systemen (Dinkla, Lieten, Hartog, et al., 2012). Deze overlapping kan ervoor zorgen dat verontreinigingen van het ene OBES naar het andere springen (Figuur 13). Gewoonlijk worden OBES bronnen zo geïnstalleerd dat elk systeem buiten de thermische invloedssfeer van een ander systeem wordt geplaatst. De hydraulische invloedssfeer is echter 1,5 keer groter dan de thermische invloedssfeer (Phernambucq, 2015), en verontreinigingen verplaatsen zich juist binnen de hydraulische invloedssfeer. Als systemen te dicht bij elkaar worden geplaatst kunnen verontreinigingen van het ene systeem naar het andere worden verspreid, terwijl er geen nadelige gevolgen zijn voor de thermische efficiëntie van het systeem. Hierdoor wordt een groot gebied zeer snel bestreken (Phernambucq, 2015). Bovendien zijn in gebieden met OBESbronnen in elkaars nabijheid de hydraulische en thermische stralen niet perfect cirkelvormig en versterken de hydraulische interacties tussen de systemen de effecten van overlappende zones.
Figuur 7: Verschil tussen thermische en hydraulische invloedssfeer (Bloemendal & Hartog, 2018)
Figuur 8: Aangezien de thermische straal (Rth) kleiner is dan de hydraulische straal (Rh), kunnen OBES-filters plaatsen dicht bij elkaar staan zonder negatieve gevolgen voor de thermische efficiëntie van het systeem, maar kunnen ze leiden tot het springen van de verontreiniging van de ene OBES naar de andere.
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
7. Overige factoren. De ontwikkeling van de pluimmassa en -omvang is ook afhankelijk van de vraag of de afbraaksnelheid in het sediment wordt beïnvloed door de menging. Mengen veroorzaakt over het algemeen een homogenisering van het grondwater (Dinkla, Lieten, Vries, et al., 2012). Zuurbier et al. (2013) hebben met modellering aangetoond door welke factoren de totale afbraaksnelheid van de verontreiniging wordt beperkt, en of het OBES de afbraak door middel van mengprocessen al dan niet kan versterken. Onder omstandigheden waarin de afbraaksnelheid van de verontreiniging wordt beperkt door de langzame afgifte van elektronendonoren uit het sediment (bijvoorbeeld door afbraak van sedimentair organisch materiaal), kan het OBES de afbraak verbeteren door een betere verspreiding van de verontreiniging in de watervoerende laag, waardoor de verontreiniging wordt blootgesteld aan een groter deel van de afbraakcapaciteit die in het sediment aanwezig is. Dit op voorwaarde dat de redoxcondities niet verslechteren als gevolg van het OBES. Onder omstandigheden waarin al voldoende elektronendonoren beschikbaar zijn, leidt de aanwezigheid van het OBES tot een grotere verspreiding van de verontreiniging, met als gevolg een groter pluimvolume, maar geen verbeterde afbraak (Zuurbier et al., 2013).
Menging kan ook resulteren in het verlies van specifieke redox niches, wat een negatief effect kan hebben op de afbraak van de verontreiniging. Dit kan echter ook leiden tot vermenging van koolstofbronnen, elektronenacceptoren en/of bacteriën, wat een (positief) effect kan hebben op de snelheid van de afbraak van de verontreiniging grondwater (Dinkla, Lieten, Vries, et al., 2012). Binnen het plangebied van het Masterplan mag verontreiniging worden verspreid en verdund. De 5 mg/l concentratie contour mag echter niet over de grens van het gebied komen. Met name verspreiding door bodemenergie met meerdere bronnen en van het ene bodemenergie systeem naar de andere kan zorgen voor overschrijding van de in het GGB gestelde norm. Daarom kunnen bodemenergie bronnen in het plangebied alleen 1-0p-1 gekoppeld worden via een bron TSA, dus grondwater uit meerdere bronnen kan niet worden gemengd. Verder kan met ordeningsregels voor bronlocaties nader worden gestuurd op het beperken van het overspringen in gebieden waar dat nodig is. Hierbij geldt dat het clusteren van gelijke type bronnen de verspreiding beperkt en dat moet worden voorkomen dat via bronnen in verschillende clusters, bodemenergiesystemen verschillende clusters/stroken en stroken met elkaar verbindt. Waar nodig wordt er gestuurd op positionering van bronparen in clusters/stroken.
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Bijlage II: Beschrijving Thermisch Referentie model In deze bijlage worden de resultaten van de optimalisatie en verdichting van het thermisch model toegelicht. Daarnaast wordt ook de finale thermische toetsing van het referentiemodel per deelgebied beschreven waarbij duidelijk wordt dat het verregaand geoptimaliseerde en verdichte referentiemodel niet tot ontoelaatbare thermische kortsluitingen tussen de verschillende OBES-systemen zal leiden. Thermische berekeningen met HSTwin2D Om de hydrothermische berekeningen uit te voeren is gebruik gemaakt van HSTwin2D. Met dit programma kan warmtetransport worden berekend in een verzadigd grondwatersysteem (1-laagsmodel). De invoerparameters zijn vastgesteld op basis van de tabellen 1 en 2 in het hoofddocument. Met HSTwin2D kunnen naast de thermische invloedsgebieden van OBES-systemen ook de thermische interacties tussen de systemen vastgesteld worden. Het thermische invloedsgebied is het gebied rondom een infiltratiebron waar de temperatuur meer dan 0,5°C afwijkt van de natuurlijke grondwatertemperatuur. De natuurlijke grondwatertemperatuur van het opslagpakket in Eindhoven bedraagt gemiddeld circa 12°C. Om de maximale thermische capaciteit van OBES te bepalen is uitgegaan van de effectieve filterlengte zoals die is opgenomen in tabel 2.
Het doorrekenen van warmte en koude opslag op basis van een effectieve filterlengte in plaats van op basis van de dikte van het watervoerende pakket is een gebruikelijke worst-case-benadering die ook bij de aanvraag van een Waterwetvergunning wordt toegepast. In deze zin sluiten de thermische berekeningen in dit Masterplan direct aan bij de methoden van beoordelen door de ODZOB. Scenario’s Om te bepalen wat het maximale aanbod is van OBES binnen de projectgrenzen van het Masterplan Bodemenergie Eindhoven zijn de volgende scenario’s uitgewerkt: Graslandmodel (geen beperkende factoren); Thermisch referentiemodel (geoptimaliseerd op basis van GGB-model en verdicht op basis van vraag en aanbod van bodemenergie). Graslandmodel In het graslandmodel wordt een optimaal gebruik van de ondergrond door de nieuwe OBES systemen met de eigenschappen van tabel 2 kruislings te verdelen over het totale projectgebied. Het graslandscenario kan beschouwd worden als het maximale aanbod van bodemenergie zonder dat rekening gehouden wordt met andere beperkende factoren dan de ondergrond zelf. Het maximaal aantal OBES-systemen (volgens de standaard ontwerprichtlijnen van tabel 2) dat in het graslandmodel kan worden geplaatst bedraagt 172 stuks. De maximale hoeveelheden energie die per seizoen met deze 172 systemen kan worden geleverd bedraagt ruim 270.000 MWh.
Naast doubletten (OBES) is in het graslandmodel ook gekeken naar de mogelijkheden van de toepassing van monobronnen en gesloten systemen (GBES). Het aantal monobronnen en GBES-systemen dat in het graslandmodel geplaatst kan worden bedraagt respectievelijk 403 en 58.040. Vanwege de relatief geringe boordiepte zijn de energieopbrengsten van monobronnen en GBES-systemen echter 37 tot 33 % lager.
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Tabel A: maximaal aantal systemen in het graslandmodel Woonwijk
Aantal OBES-systemen
Aantal mono-bronnen
Aantal GBES-systemen
Bergen
10
24
3.450
Binnenstad
20
46
6.640
Eliasterrein, Vonderkwartier
9
21
3.030
Engelsbergen
10
23
3.290
Fellenoord
7
15
2.210
Gildebuurt
6
15
2.100
Hagenkamp
8
19
2.720
Hemelrijken
11
26
3.680
Limbeek-Zuid
5
13
1.810
Oude Spoorbaan
8
18
2.660
Philipsdorp
12
29
4.200
TU-terrein
37
86
12.400
Villapark
17
39
5.580
Emmasingelkwadrant
5
13
1.830
Woenselse Watermolen
7
17
2.440
Schrijversbuurt
18
41
5.960
Totaal aantal
172
403
58.040
270.040
170.125
180.927
Totaal energie (MWh)
Figuur 1: Graslandmodel
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Thermisch referentiemodel Het thermisch referentiemodel is in feite een verregaand geoptimaliseerd en verdicht model van het graslandmodel waarbij na elke iteratiestap (in totaal 5 iteraties) de resultaten zijn getoetst aan het GGB-model (zie bijlage III). Op basis van de eerste iteratiestap is een aantal aandachtsgebieden onderscheiden waarvoor vergelijkbare optimalisaties en verdichtingen nodig zijn. Werd in het graslandmodel nog op niveau van woonwijken gekeken, in het thermisch referentiemodel is uitgegaan van een beschouwing op grotere en relevantere schaal en zijn de deelgebieden, zoals die in tabel 5 van het hoofddocument, overgenomen.
Tabel B: Aantal beschikbare doubletten per deelgebied (tabel 5 hoofddocument) Deelgebied
Woonwijken
Aantal beschikbare doubletten
Limbeek-Zuid (beperkt gedeelte) Hemelrijken (beperkt gedeelte) Fellenoord
Gildebuurt (beperkt gedeelte) Woenselse Watermolen (beperkt gedeelte)
31
Fellenoord TU-terrein (gebied ten noorden van de spoorzone)
Binnenstad
Binnenstad (inclusief het gebied ten zuiden van de spoorzone) TU-terrein (gebied ten zuiden van spoorzone)
29
Bergen (gedeeltelijk) Philipsdorp (gedeeltelijk) Emmasingelkwadrant (gedeeltelijk) Westzijde plangebied
Eliasterrein/Vonderkwartier (gedeeltelijk) Engelsbergen
34
Hagenkamp Oude Spoorbaan Philipsdorp (gedeeltelijk) Vooralsnog geen bodemenergie
Eliasterrein/Vonderkwartier (gedeeltelijk) Emmasingelkwadrant (grotendeels)
0
Villapark en TU-terrein (beperkt oostelijk gedeelte) Limbeek-Zuid (grotendeels) Hemelrijken Woenselse Watermolen TU-terrein Overige gebieden
Villapark
58
Bergen Eliasterrein, Vonderkwartier (gedeeltelijk) Oude Spoorbaan (gedeeltelijk) Schrijversbuurt Totaal
Projectgebied
152
In de deelgebieden Fellenoord en De Binnenstad is het aanbod relatief gering ten opzichte van de energie- en vermogensvraag en is er verregaand verdicht om zoveel mogelijk aan de bovengrondse vraag te voldoen. Daarbij ontstond de noodzaak om de warme en koude bronnen
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
zoveel mogelijk te clusteren, overeenkomstig de ordening zoals ook is toegepast bij de bestaande systemen op het TU-terrein. Voor het deelgebied Westzijde plangebied lag de nadruk op optimalisatie om te kunnen voldoen aan de toetsing met het GGB-model. Daarbij is de ordening in stroken uitgewerkt zodat voorkomen wordt dat de aanwezige verontreinigingen zich over de westelijke projectgrens verspreiden. Thermische toets Fellenoord De 31 doubletten zoals die na optimalisatie en verdichting in het deelgebied van Fellenoord ter beschikking gesteld kunnen worden zijn met behulp van het thermisch referentiemodel doorgerekend en getoetst. Vanwege de modelbeperking van het programma HSTwin2D (maximaal aantal in te voeren bronnen bedraagt 100) is Fellenoord in 2 stukken gepresenteerd; oost en west. In de onderstaande figuren is bovendien onderscheid gemaakt in respectievelijk de contouren aan het einde van het winter- en het zomerseizoen.
Figuur 2: Fellenoord-oost; contouren einde winter
Figuur 3: Fellenoord-oost; contouren einde zomer
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Figuur 4: Fellenoord-west; contouren einde winter
Figuur 5: Fellenoord-west; contouren einde zomer
Uit de berekeningen blijkt dat er geen onacceptabele thermische interacties tussen de clusters en reeds bestaande systemen zal plaatsvinden. Thermische toets De Binnenstad De 29 doubletten zoals die na optimalisatie en verdichting in het deelgebied De Binnenstad ter beschikking gesteld kunnen worden zijn met behulp van het thermisch referentiemodel doorgerekend en getoetst. In navolgende figuren is onderscheid gemaakt in respectievelijk de contouren aan het einde van het winter- en het zomerseizoen.
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Figuur 6: Binnenstad; contouren einde winter
Figuur 7: Binnenstad; contouren einde zomer
Uit de berekeningen blijkt dat er geen onacceptabele thermische interacties tussen de clusters en reeds bestaande systemen zal plaatsvinden.
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Thermische toets Westzijde plangebied De 34 doubletten zoals die na optimalisatie en verdichting in het deelgebied Westzijde plangebied ter beschikking gesteld kunnen worden zijn met behulp van het thermisch referentiemodel doorgerekend en getoetst. In onderstaande figuren is onderscheid gemaakt in respectievelijk de contouren aan het einde van het winter- en het zomerseizoen.
Figuur 8: Westzijde plangebied; contouren einde winter
Figuur 9: Westzijde plangebied; contouren einde zomer
Uit de berekeningen blijkt dat er geen onacceptabele thermische interacties tussen de stroken en reeds bestaande systemen zal plaatsvinden. projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Masterplan Bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Bijlage III: Beschrijving GGB model
projectnummer
datum
20201032
januari 2022
Bijlagen
Bijlage III Toetsing GGB Masterplan bodemenergie Centrumgebied Eindhoven
Opdrachtgever Gemeente Eindhoven Postbus 90150 5600 RB Eindhoven Combinatie BGK Buro Bron Geofoxx KWR
Status Definitief Datum 14 januari 2022 Projectnummer 20201032 Documentkenmerk 20201032_b2RAP
Auteur De heer D.M. Smulders MSc De heer ing. J.M.J. van Rooij
Controle / vrijgave drs. B.L.H. ter Haar
Bijlage III Toetsing GGB Masterplan bodemenergie
Inhoudsopgave 1
Inleiding 1.1 Aanleiding 1.2 Doel 1.3 Leeswijzer
1 1 1 1
2
Inventarisatie verontreinigingen 2.1 Stap 1: Bepalen invloedsfeer OBES 2.2 Stap 2: Bodeminformatiesysteem 2.3 Stap 3: Aanvullend dossieronderzoek 2.4 Stap 4: Gebiedsgericht Grondwaterbeer 2.5 Verontreinigingen GGB toetsing
2 2 2 3 3 4
3
Toelichting modelopbouw 3.1 Modelopzet stromingsmodel 3.2 Opzet stoftransportmodel
5 7 9
4
Resultaten en interpretatie 4.1 Algemeen 4.2 1e watervoerend pakket 4.3 2e watervoerend pakket
12 12 13 14
Bijlage A
Resultaten verspreidingsberekening
projectnummer
datum
20210314/JROO
januari 2022
-/-
Bijlage III Toetsing GGB Masterplan bodemenergie
1
Inleiding
1.1
Aanleiding
Binnen het project Masterplan bodemenergie is op basis van een iteratief proces de plankaart met planregels tot stand gekomen. Tijdens dit iteratieve proces is vanuit het thermische referentiemodel (zonder boven- en ondergrondse belemmeringen) gewerkt naar een finale bronverdeling, genaamd optimalisatie 4-5 (hierna ‘scenario 4-5’). Voor de beschrijving wordt verwezen naar bijlage II van het Masterplan. In scenario 4-5 is rekening gehouden met én invulling gegeven aan de huidige en toekomstige ontwikkelingen met energetische warmte en koude behoefte, verdichting en clustering van de toekomstige bronnen en de plaatsing van bronnen waardoor de aanwezige grondwaterverontreinigingen zich minimaal binnen de gebiedsgrens van het Gebiedsgericht Grondwaterbeheer (GGB) verspreiden. Scenario 4-5 betreft een fictief scenario met “maximaal te plaatsen bronnen” dat op basis van het Masterplan en de reeds bestaande - of binnen afzienbare termijn te vergunnen - OBES bronnen gerealiseerd kan worden. De daadwerkelijke toekomstige plaatsing van bronnen geschiedt op basis van de uitgangspunten van dit Masterplan met bijbehorende planregels en plankaart en kunnen in detail dus afwijken.
1.2
Doel
Het doel van voorliggende GGB toetsing is om door middel van een modelstudie te toetsen of voornoemd scenario 4-5 met toekomstige ontwikkelingen voldoet aan het Gebiedsplan Gebiedsgericht Grondwaterbeheer Eindhoven-centrum (Gemeente Eindhoven. 20797.4197GBP/2.1, 5 mei 2021).
1.3
Leeswijzer
Voorliggende bijlage III beschrijft de inventarisatie van de verontreinigingen (hoofdstuk 2), toelichting op de modelopbouw (hoofdstuk 3) en de uiteindelijke GGB toetsing met resultaten (hoofdstuk 4).
projectnummer
datum
20201032/JROO
januari 2022
1 / 15
Bijlage III Toetsing GGB Masterplan bodemenergie
2
Inventarisatie verontreinigingen
2.1
Stap 1: Bepalen invloedsfeer OBES
Op basis van de geplande brondiepte vanaf 30 m-mv wordt een invloed door de toekomstige OBES vanaf 20 m-mv in de scheidende laag op 18-22 m-mv verwacht. In de laag van 0-20 m-mv worden geen effecten door de OBES op de verontreinigingen verwacht. Grond- en grondwaterverontreinigingen in de laag 0-20 m-mv worden niet aanvullend beschouwd in deze GGB toetsing.
2.2
Stap 2: Bodeminformatiesysteem
Voor de inventarisatie van de verontreinigingen is het actuele bodeminformatiesysteem (peildatum 9 december 2020) van de gemeente Eindhoven geraadpleegd. De grondwaterverontreinigingen met contouren in de laag dieper dan 20 m-mv zijn geïnventariseerd en op onderstaande afbeelding weergegeven.
Figuur 1: Verontreinigingsituatie bodeminformatiesysteem >20 m-mv (bron: gemeente Eindhoven)
In aanvulling op deze inventarisatie en ter borging van de zorgvuldigheid is de informatie uit het bodeminformatiesysteem op 15 december 2020 met de heer R. Craamer doorgenomen. Hierbij is vastgesteld dat een deel van de verontreinigingen uit het GGB nog niet op de kaart gepresenteerd was (zie stap 4). Daarnaast is een aantal verontreinigde locaties op verzoek van de gemeente Eindhoven nader beschouwd (zie stap 3).
projectnummer
datum
20201032/JROO
januari 2022
2 / 15
Bijlage III Toetsing GGB Masterplan bodemenergie
2.3
Stap 3: Aanvullend dossieronderzoek
Op 15 december 2020 heeft de gemeente Eindhoven bodemrapportages van 5 verontreinigde locaties aangeleverd inclusief een samenvatting van de verontreinigingssituatie op het zogenaamde NRE terrein (e-mail 15-12-2020 de heer Van Laarhoven). Onderstaand wordt een korte samenvatting en conclusie per verontreinigde locatie weergegeven. NRE-terrein: Cyanide verontreiniging tot maximaal 9 m-mv, lokaal een PAK spot tot maximaal 15 m-mv. Het grondwater is maximaal licht verontreinigd met VOCl. Conclusie: geen toetsing noodzakelijk Scherpakkerweg 15: VOCl verontreiniging met maximaal een lichte verontreiniging tot een diepte van 7 tot 8 m-mv. Conclusie: geen toetsing noodzakelijk Tongelresestraat-Korte Havenstraat: Verontreiniging met vluchtige aromaten tot maximaal 8 m-mv. Conclusie: geen toetsing noodzakelijk Vestdijk 280: Sterke lokale verontreiniging met vinylchloride tot circa 10 m-mv. Conclusie: geen toetsing noodzakelijk Javalaan ongenummerd: Verontreiniging met minerale olie en vluchtige aromaten. Op circa 10 m-mv wordt maximaal een lichte verontreiniging vastgesteld. Conclusie: geen toetsing noodzakelijk Stratumsedijk 23F: Verontreiniging met minerale olie en vluchtige aromaten tot maximaal 8 m-mv. Conclusie: geen toetsing noodzakelijk Op basis van stap 3 is voor deze verontreinigde locaties geen aanvullende toetsing noodzakelijk gebleken.
2.4
Stap 4: Gebiedsgericht Grondwaterbeer
Als onderdeel van het GGB is in het gebiedsplan en onderliggende geohydrologische modelstudie (20190825_b1RAP, d.d. 17-03-2020) een uitgebreide beschouwing van de 18 bekende VOCl-verontreinigingen opgenomen. Op basis van deze beschouwing zijn destijds, kijkend naar de mate van verspreiding van VOCl (met name in de diepte), de situering ten opzichte van de gebiedsgrens en de omvang, 7 verontreinigde locaties geselecteerd en opgenomen in het GGB-model. Deze locaties betreffen: Locatie 1: Hessen Kasselstraat; Locatie 2: Palingstraat; Locatie 7: Emmasingel/ Witte Dame; Locatie 8: Op den Bult; Locatie 12: Kruisstraat 97 - 138*; Locatie 13: Tapuitstraat*; Locatie 17: Kerkstraat 10-34*. * Deze locaties worden in aanvulling op stap 1 meegenomen, maar maakten reeds onderdeel uit van het GGBmodel.
Bovenstaande 7 verontreinigde locaties met verontreinigingscontouren (inclusief de overige 11 VOCl-verontreinigingen) zijn in navolgende figuur weergegeven.
projectnummer
datum
20201032/JROO
januari 2022
3 / 15
Bijlage III Toetsing GGB Masterplan bodemenergie
Figuur 2: Verontreinigde locaties met verontreinigingscontouren (bron: Gebiedsplan)
2.5
Verontreinigingen GGB toetsing
Op basis van voorgaande stapsgewijze inventarisatie kan worden geconcludeerd dat het GGBmodel voor de toetsing van het Masterplan op basis van de huidige verontreinigingssituatie (deellocatie 1, 2, 7, 8, 12, 13 en 17) geen aanvulling behoeft en daarmee dekkend is.
projectnummer
datum
20201032/JROO
januari 2022
4 / 15
Bijlage III Toetsing GGB Masterplan bodemenergie
3
Toelichting modelopbouw
Voor deze toetsing is gebruik gemaakt van het GGB-model. Het is een 3-dimensionaal stromingsmodel in MODFLOW. Dit model is geactualiseerd op basis van gevalideerde gegevens van reeds aanwezige bodemenergiesystemen en uitgebreid met de bovenste laag van het 2 e watervoerend pakket. De omvang van het model bedraagt: 6,5 x 7 km (~45 km2, figuur 3). De omvang is zo gekozen dat de effecten van de modelranden tot het interessegebied (Centrumgebied) nihil zijn. Het gebied is geschematiseerd in rechthoekige elementen (gridcellen) die in afmeting variëren. Voor de celgrootte binnen het model is gekozen voor een netwerk dat afneemt van de randen van afgerond 200 bij 200 meter naar afgerond 15 bij 15 meter (interessegebied). De gekozen celgrootte is een afweging tussen voldoende rekennauwkeurigheid en een te behappen rekentijd. De tijdstap waarmee is gerekend betreft een half jaar. Dit betreft voor de variatie van de meest relevante randvoorwaarden (in dit geval WKO-bronnen) de belangrijkste tijdschaal. Verder is deze tijdschaal, gezien de periode waarover gerekend wordt (50 jaar), een optimum tussen voldoende nauwkeurigheid en rekentijd. Om een inschatting te maken van het gedrag van de verontreinigingen wordt gebruik gemaakt van de stoftransportmodule MT3DMS. Van alle onderzochte stoffen uit de VOCl-stofgroep komen CIS en VC in het diepe grondwater voor in de hoogste concentraties.
Daarbij is VC de meest mobiele stof, waardoor deze stof ten aanzien van verspreidingsrisico’s als leidend wordt beschouwd. Om deze redenen is gekozen om de overige VOCl-parameters niet mee te nemen in de modellering. Het oorspronkelijk product PER en TRI komt terug in de brongebieden met nalevering in de vorm van CIS en VC. Met behulp van MT3DMS kan, op basis van het stromingspatroon dat verkregen is uit het grondwatermodel, enkele relevante transportparameters en de initiële concentraties, een inschatting verkregen worden van het verspreidingsgedrag van een stof. Hierbij wordt een zogenaamde forward run gemaakt waarbij gerekend wordt met de processen dispersie, diffusie, adsorptie, retardatie en sequentiële afbraak. Voor de kalibratie wordt verwezen naar het rapport behorende bij voornoemde modelstudie.
projectnummer
datum
20201032/JROO
januari 2022
5 / 15
Bijlage III Toetsing GGB Masterplan bodemenergie
Figuur 3: Omvang van het modelgebied van het Centrumgebied model (zwart omkaderd) met de daarbinnen gelegen grondwaterverontreinigingen.
projectnummer
datum
20201032/JROO
januari 2022
6 / 15
Bijlage III Toetsing GGB Masterplan bodemenergie
3.1
Modelopzet stromingsmodel
Geohydrologische schematisatie In tabel 1 is de geohydrologische schematisatie weergegeven die is gebruikt in het model. Hierbij zijn de verschillende bodemparameters die zijn ingevoerd voor de diverse bodemlagen weergegeven. In het model worden 8 verschillende geohydrologische lagen onderscheiden, waarbij de deklaag en het 1e watervoerend pakket verder zijn onderverdeeld in een aantal evenredig dikke modellagen. Daar waar een slecht doorlatende laag relatief dun is (<2 meter), is deze niet toegekend aan de specifieke cel binnen die laag. Hierdoor komt de laag Sterksel klei 2 binnen modellaag 10 maar beperkt voor binnen het gebied. In aanvulling op het in 2020 opgestelde grondwatermodel zijn laag 13 en 14 toegevoegd. Dit betreft een scheidende laag tussen het 1e en 2e watervoerend pakket (laag 13) en de bovenzijde van het 2e watervoerend pakket (laag 14). Voor het in beeld brengen van het voorkomen en de dikte van deze lagen is gebruik gemaakt van het REGIS v2.2-model van TNO en beschikbare diepe boorprofielen. Tabel 1: Representatieve geohydrologische schematisatie (gemiddeldes modelgebied) Modellaag
Diepte-traject (gemiddeld)
1-3
m-mv 0
- 18
Bovenkant bodemlaag (gemiddeld) m t.o.v. NAP 17
4
18
- 22
-1
5
22
- 27
-5
Fijn zand Boxtel
Overgangs-laag
6–8
27
- 62
-10
1e watervoerend pakket – 1e etage
9 62 (lokaal) (9) 10 - 63 12 13 90
- 63
-45
- 90
-46
- 95
-72
14
- 105
-77
Grof zand/ grind Sterksel Klei/leem Sterksel Grof zand/ grind Sterksel Klei/leem Stramproy Grof zand/ grind Stramproy
95
Hoofdsamenstelling
Eenheid
Fijn zand met deklaag lokaal klei/ leem Boxtel Klei Scheidende laag Boxtel
Scheidende laag 1e watervoerend pakket – 2e etage Scheidende laag 2e watervoerend pakket
Bodemparameters Aan het model zijn waarden voor diverse bodemparameters toegekend. Dit betreft onder meer de horizontale doorlatendheid, anisotropiefactor, porositeit en bergingscoëfficiënten. Deze parameters zijn bepaald aan de hand van (veld)gegevens, en waar deze niet beschikbaar waren zijn deze gebaseerd op algemeen erkende literatuurwaarden. Voor een overzicht wordt verwezen naar de rapportage behorende bij de modelstudie. Modelgrenzen en randvoorwaarden Door gebruik te maken van “constant heads” zijn de langjarig gemiddelde stijghoogten als randvoorwaarden langs de modelranden vastgelegd in het 1 e en 2e watervoerend pakket en de deklaag. Voor de initiële stijghoogte is gebruik gemaakt van het isohypsenpatroon voor de langjarig gemiddelde situatie. Grondwateraanvulling In het model wordt de grondwateraanvulling gesimuleerd door voor het gehele modelgebied aan te geven wat de netto neerslag is. Het betreft hier de neerslag na evapotranspiratie en oppervlakkige afstroming van het grondwater, waarvan de waarde is gebaseerd op algemene kentallen van het meest nabijgelegen meetstation van KNMI (Eindhoven) en een correctiefactor voor landgebruik.
projectnummer
datum
20201032/JROO
januari 2022
7 / 15
Bijlage III Toetsing GGB Masterplan bodemenergie
In het model wordt uitgegaan van een constante hoeveelheid grondwateraanvulling en wordt onderscheid gemaakt tussen het onverhard en verhard gebied (gemiddeld 200 mm/jaar). Ont-/ afwatering Binnen het modelgebied zijn verschillende waterlopen gelegen. Daarnaast zijn binnen het modelgebied de IJzeren Man en Karpendonkse plas gelegen. Dit oppervlaktewater is in de bovenste modellagen opgenomen met de functie ‘river’ met een constant (maatgevend) peil per segment (zie figuur 4). De hoeveelheid water die door een specifieke waterloop af- of aangevoerd wordt (in het modelgebied) is afhankelijk van de actuele grondwaterstand (die wordt berekend), het oppervlaktewaterpeil, de bodemhoogte en -breedte en de intree/uittreeweerstand van de waterbodem (die is opgebouwd uit de slibdikte en de doorlatendheid van de sliblaag). Deze waarden zijn per waterloop bepaald en aan het model opgelegd en vertaald naar representatief gemiddelde waarden per watersegment.
Figuur 4: Hoofdwaterlopen met vast waterpeil per segment in m+NAP (uit model).
Onttrekkingen en infiltraties Uit de gegevens blijkt dat binnen het modelgebied een groot aantal open bodemenergiesystemen is geregistreerd (figuur 5). Het betreft overwegend doublet systemen en een kleiner aantal monobronnen. Deze systemen zijn in feite grondwaterneutraal, maar vaak wordt wel onttrokken voor spoelwatergebruik. In de nabijheid kunnen ze invloed hebben op het stromingspatroon in hoofdzakelijk het 1e watervoerend pakket. Zo wordt in een koude bron onttrokken in de zomer en geïnjecteerd in de winter. In een warme bron is dit andersom. De meest grootschalige bodemenergiesystemen betreffen die op het TUE-terrein (6 clusters met ieder 5 bronnen) en het Sanergy-systeem op Strijp-S. De getoonde systemen zijn met de functie ‘well’ aan het model toegekend.
projectnummer
datum
20201032/JROO
januari 2022
8 / 15
Bijlage III Toetsing GGB Masterplan bodemenergie
De drinkwaterwinningen van Brabant Water (Aalsterweg en Klotputten) zijn op de rand van het modelgebied gelegen, waarvan alleen de Aalsterweg voorkomt in het 1 e watervoerend pakket. Daarnaast zijn de beheersonttrekkingen ter plaatse van de Berenkuil, de Palingstraat en Hessen Kasselstraat opgenomen met de functie ‘well’ in het model. De drainage in het stationsgebied (Neckerspoel) is in het model met de functie ‘drain’ opgenomen in modellaag 1. De drinkwaterwinning Aalsterweg is als een vaste stijghoogte in het 1 e watervoerend pakket opgenomen in het model. De locaties van een groot aantal systemen binnen het centrumgebied zijn in het veld gevalideerd en daarmee iets gewijzigd ten opzichte van de modelopzet in 2020. Daarnaast zijn drie nieuwe systemen toegevoegd, namelijk Enexis, Edge en Lichthoven, waarvan de gegevens zijn gebaseerd op de beschikbare watervergunningen.
Figuur 5: Raster en omvang van het modelgebied met situering onttrekkingen, injectiebronnen en bodemenergiesystemen (na validatie)
3.2
Opzet stoftransportmodel
In voorliggende paragraaf wordt een beknopte beschrijving gegeven van de gehanteerde transportparameters. Voor een uitgebreide beschrijving wordt verwezen naar voorgaande modelstudie.
projectnummer
datum
20201032/JROO
januari 2022
9 / 15
Bijlage III Toetsing GGB Masterplan bodemenergie
Porositeit De porositeit beïnvloedt het transport van opgeloste stoffen op twee manieren. Enerzijds heeft het invloed op de snelheid waarmee het grondwater zich “voortbeweegt” in de bodemlaag. Hiervoor is het meewerkend poriënvolume van belang. Daarnaast bepaalt het totale poriënvolume hoeveel er beschikbaar is in de bodemmatrix voor de opslag stoffen. Hiervoor is het totale poriënvolume van belang. Voor de porositeit is per bodemlaag een inschatting gemaakt op basis van in de literatuur beschikbare gegevens waarbij het meewerkend en totale poriëngehalte is gekoppeld aan de lithologie van de bodem. Dispersie Dispersie wordt veroorzaakt door de grilligheid van de bodem en de bewegingen die het grondwater hierdoor maakt wanneer het langs de bodemdeeltjes passeert. Hierdoor ontstaan er verschillen in stromingssnelheid waardoor waterdeeltjes tijdens de stroming in toenemende mate verder van elkaar verwijderd raken. Dit proces is in het model meegenomen. Sorptie De verspreiding van een verontreiniging wordt onder andere bepaald door de mate waarin de stoffen zijn geabsorbeerd aan de vaste fase. Het sorptie-evenwicht bepaalt hierbij hoe de verhouding is tussen de hoeveelheid stof in water en de hoeveelheid geabsorbeerd aan de grond. De sorptieconstante (Koc) is een maat voor het sorptie-evenwicht aan de organische fractie in de bodem.