03 Masterplan bijlage 1 Bodemenergie

BODEMENERGIE IN DE ONTWIKKELZONE ZIJLWEG-WEST TE HAARLEM ANALYSE ONDERGROND POTENTIEEL BODEMENERGIE

Opdrachtgever:

Gemeente Haarlem

Projectnummer:

2024-HAARLEM-ZIJLWEG-WEST

Kenmerk:

2024.Bodemenergie.ZijlwegWest

Opgesteld door:

M.H. van Someren

Datum:

Mei 2024

1

INLEIDING ............................................................................................................................. 3 1.1 Aanleiding en uitgangspunten ........................................................................................ 3

2

KENMERKEN VAN OPEN BODEMENERGIESYSTEMEN .................................................. 4 2.1 Open bodemenergie en omgevingsfactoren .................................................................. 4 2.2 Open bodemenergie: systeemkeuze voor monobron of doublet ................................... 4

3

BODEMOPBOUW, GEOHYDROLOGIE EN REEDS AANWEZIGE SYSTEMEN ................ 6 3.1 Bodemopbouw en geohydrologie................................................................................... 6 3.2 Aanwezige bodemenergiesystemen in de ontwikkelzone ............................................. 7

4

DEELGEBIEDEN EN DE BOVENGRONDSE THERMISCHE ENERGIEVRAAG ................ 8 4.1 Ontwikkellocaties in de ontwikkelzone Zijlweg-West ..................................................... 8

5

DEELGEBIEDEN EN DE ONDERGRONDSE THERMISCHE ENERGIEVRAAG .............. 10 5.1 Vertaling gebouwzijdige energievraag voor de bodemzijdige energievraag ............... 10 5.2 Mogelijke bodemenergiesystemen op basis van de bodemzijdige energievraag ........ 10

6

SAMENVATTING EN CONCLUSIES .................................................................................. 12

1

INLEIDING

1.1

Aanleiding en uitgangspunten

Haarlem heeft de ambitie om in 2040 aardgasvrij en circulair te zijn. Voor de gebiedsontwikkeling Zijlweg-West is in de “Visie ontwikkelzone Zijlweg-West en omgeving, 22 mei 2020” de aanpak en gewenste ontwikkeling in het kader van de energietransitie beschreven. In de visie is ten aanzien van energieproductie en bodemenergie aangegeven dat: 1. de energiebehoefte van nieuwbouw gebaseerd moet zijn op duurzame warmte bronnen; 2. de ondergrond van de ontwikkelzone geschikt is voor warmte koude opslag (bodemenergie); 3. voor doelmatig gebruik van de ondergrond het slim kan zijn een bodemenergieplan op te stellen; 4. het een opgave is om energie zoveel mogelijk lokaal op te wekken, op te slaan en te gebruiken. Op basis van bovenstaande uitgangspunten kan geconcludeerd worden dat bodemenergie bij uitstek een geschikte toepassing is om aan de warmte- & koude-vraag van deze ontwikkelzone te voorzien. In deze analyse wordt onderzocht of er op basis van de geplande bovengrondse ontwikkeling een noodzaak is de aanleg van bodemenergiesystemen gebiedsdekkend te ordenen. Ordening kan nodig zijn als de bovengrondse energievraag groot is in relatie tot de ondergronds beschikbare potentie voor bodemenergie. In dit rapport is de bovengrondse energievraag alleen berekend voor de nieuwbouw zoals gepresenteerd in het concept- Masterplan ontwikkelzone ZIjlweg-West (mei 2024).

De nieuwbouw in de zone moet voldoen aan de landelijke eisen voor bijna energie neutrale gebouwen (BENG). De bovengrondse thermische energievraag is voor deze inventarisatie gebaseerd op de wettelijke eis van maximale thermische energiebehoefte van gestapelde woongebouwen. Deze maximale energievraag bedraagt voor verwarmen plus koelen 65 kWh per m2 gebruiksoppervlak per jaar. Voor utiliteitsbouw is conform de BENG-normering de energievraag afhankelijk van de functie van het gebouw. Voor utiliteitsbouw zal de werkelijke energievraag iets kunnen afwijken van wat binnen deze inventarisatie berekend is. Voor het doel van deze inventarisatie – al dan niet een ordening noodzakelijk – biedt de gebruikte waarde van 65 Kwh/m2/jaar voor utiliteitsbouw voldoende duidelijkheid. Op basis van het opgegeven bruto vloer oppervlak van de te verwarmen/koelen nieuwbouw is in deze analyse per ontwikkellocatie de maximale bovengrondse thermische energievraag bepaald. Deze energievraag wordt vertaald naar een ondergrondse of bodemzijdige energievraag. Vervolgens wordt op basis van de reeds aanwezige bodemenergiesystemen, de lokale geohydrologie en de ruimte op de ontwikkellocatie bepaald of er voor bodemenergie voldoende ruimte is om te worden toegepast op de te ontwikkelen kavel. Tevens wordt aangegeven wat voor type open bodemenergiesysteem kan worden toegepast en op welke diepte.

Als blijkt dat ondergrondse capaciteit en beschikbare ruimte voor bodemenergie voldoende groot is kan het opleggen van ondergrondse ordening achterwege blijven.

Bodemenergie in de ontwikkelzone Zijlweg-West Analyse noodzaak van ondergrondse ordening Rapport, mei 2024

Blad 3 van 12

2

KENMERKEN VAN OPEN BODEMENERGIESYSTEMEN

2.1

Open bodemenergie en omgevingsfactoren

Open bodemenergiesystemen functioneren door het onttrekken en opslaan van warmte aan het grondwater. Of warmte wordt onttrokken of toegevoegd aan het grondwater is afhankelijk van de thermische energiebehoefte van het gebouw: is er behoefte aan koeling of aan verwarming? Om de warmte of koude aan het grondwater te onttrekken wordt bij open bodemenergiesystemen het grondwater opgepompt, langs een warmtewisselaar geleid en weer geïnfiltreerd. Vanuit wettelijk kader moet per kubieke meter opgepompt grondwater minimaal 0,00465 Mwh energie worden onttrokken of toegevoegd. Om voldoende grondwater te kunnen onttrekken en infiltreren is de aanwezigheid van goed doorlatende watervoerende pakketten noodzakelijk met een minimale dikte van ca 40 meter. Om tot een rendabel systeem te komen moeten grote hoeveelheden grondwater worden rondgepompt. Afhankelijk van bovengrondse energievraag varieert de hoeveelheid te ontrekken/infiltreren grondwater bij open bodemenergiesystemen tussen circa 50.000 en 1.000.000 m3 / jaar. Bij het onttrekken en infiltreren van grondwater mogen geen nadelige effecten voor de omgeving optreden.

Elementen waar rekening mee moet worden gehouden zijn onder andere: grondwaterkwaliteit, mengen van zoet en zout grondwater, verplaatsen van de zoet/zout grensvlak, grondwaterstandsverlaging bij zettingsgevoelige bouwwerken, grondwaterverontreinigingen en negatieve beïnvloeding van reeds aanwezige bodemenergiesystemen. Ook moet rekening gehouden worden met beleid en restricties ten aanzien van drinkwaterwinning of natuur. In een effectenstudie moeten deze elementen bepaald worden en ter beoordeling aan bevoegd gezag worden voorgelegd.

2.2

Open bodemenergie: systeemkeuze voor monobron of doublet

In Nederland worden twee types open bodemenergiesystemen het meest toegepast: mono-bronnen en doubletten. Mono-bronnen worden in het algemeen meer toegepast voor gebouwen met relatief kleine thermische energievraag en bij systemen waar geen of weinig bovengrondse ruimte voor leidingwerk beschikbaar is. Het debiet van een mono-bron is maximaal circa 75 m3/uur. Bij een monobron wordt op de bronlocatie in het verticale bodemprofiel een ondiep en diep filter geplaatst. Opslag van warmte en koude vinden boven elkaar plaats in het watervoerende pakket.

Monobron

warme en koude zone boven elkaar

Doublet

warme en koude zone naast elkaar

Figuur 1 Open bodemenergiesystemen

Bodemenergie in de ontwikkelzone Zijlweg-West Analyse noodzaak van ondergrondse ordening Rapport, mei 2024

Blad 4 van 12

Zoals uit de afbeelding blijkt heeft een mono-bron weinig ondergronds leidingwerk nodig omdat beide filters in dezelfde bron zitten. Een aandachtspunt bij mono-bronnen is dat de filters in de verticaal een onderlinge afstand nodig hebben van minimaal 2 maal de filterlengte. Als dat niet het geval is zullen de koude en het warme filter elkaar te veel onderling gaan beïnvloeden wat de productiviteit van het systeem niet ten goede komt. Het watervoerend pakket moet dus dik genoeg zijn om de filters van het mono-bron systeem boven elkaar te kunnen plaatsen. De lengte van de filters van een monobron varieert, afhankelijk van het noodzakelijke debiet tussen 8 en circa 25 m. De ruimtelijke inpassing van mono-bronnen is bovengronds vaak eenvoudiger dan bij doubletten omdat er slechts 1 bronlocatie is. Normaliter kan een mono-bron hierdoor op de te bebouwen kavel zelf gerealiseerd worden. Het debiet van een doublet kan variëren tussen circa 30 en 250 m3/uur. Bij een doublet staan de koude en warme bron op een onderlinge horizontale afstand die varieert van 75 tot circa 200 meter. Deze afstand is van belang omdat voorkomen moet worden dat de warme en koude bron elkaar in het horizontale vlak negatief beïnvloeden. Tussen de koude en warme bron moeten leidingen worden aangelegd om het grondwater rond te kunnen pompen.

Om het leidingwerk tussen beide bronnen aan te kunnen leggen moet de kavel groot genoeg zijn of er moet toestemming verkregen worden van de gemeente om deze leidingen en de bronnen in de openbare ruimte aan te leggen. Ter illustratie is onderstaand een ‘actief’ doublet afgebeeld voor een zomer- en een winterseizoen.

Zomer: gebouw wordt gekoeld (warmteladen) Figuur 2. Open bodemenergiesysteem als doublet.

Winter : gebouw wordt verwarmd (koudeladen)

De ondergrondse ruimtelijke impact van een bodemenergiesysteem wordt vooral bepaald door de thermische invloedsfeer van het geïnfiltreerde warme of koude grondwater. De thermische straal is afhankelijk van het volume grondwater dat per seizoen wordt geïnfiltreerd en door de lengte van het filter waarmee geïnfiltreerd wordt.

Bodemenergie in de ontwikkelzone Zijlweg-West Analyse noodzaak van ondergrondse ordening Rapport, mei 2024

Blad 5 van 12

3

BODEMOPBOUW, GEOHYDROLOGIE EN REEDS AANWEZIGE SYSTEMEN

3.1

Bodemopbouw en geohydrologie

Voor de ontwikkeling Zijlweg-West is de bodemopbouw en geohydrologie onderstaand afgebeeld. Deze gegevens zijn afkomstig uit de geohydrologische effecten studie die voor het bodemenergiesysteem van het Nova College aan de Zijlweg in 2018 is opgesteld (IF Technology).

Op basis hiervan de bodemopbouw wordt geconcludeerd dat grotere (> 50 m3/uur) open bodemenergiesystemen in het gecombineerde 2e/3e watervoerende pakket gerealiseerd kunnen worden. Kleinere bodemenergiesystemen (< 50 m3/uur) kunnen ook in het 1 e watervoerende pakket geplaatst worden. Aandachtspunt voor het 1e wvp is dat een initiatiefnemer in een effectenstudie moet aantonen dat er geen nadelige effecten op het ondiepe (freatische) grondwater ontstaan.

Figuur 3. Geohydrologische opbouw van de ondergrond (bron IF-Technology, Nova College Effectenstudie, 20 december 2018 Referentie 68317/LL/20181220)

Aandachtspunt voor bodemenergiesystemen in het 2e / 3e wvp is dat het zoet-zout grensvlak niet nadelig wordt beïnvloed. De overgang van zoet naar zout grondwater ligt in dit gebied tussen de 110 en 130 m minus maaiveld. Het bovenste deel van het 2e/3e watervoerende pakket bevat nog zoet grondwater dat afkomstig is van infiltrerend regenwater in het westelijk gelegen duingebied. De grondwaterstroming in het 1e watervoerende pakket is oostwaarts en de stroomsnelheid ca. 5 m/jaar (zeer laag). De stroming in het 2e/3e watervoerende pakket is eveneens oostwaarts.

Figuur 3. Grondwaterstroming en positie zoet/ brak/ zput grondwater (bron IF-Technology)

Een ander aandachtspunt voor de toepassing van bodemenergie in het 2e/3e watervoerende pakket is sulfaatreductie. Dit fenomeen zou kunnen optreden door menging van sulfaat arm “zoet” grondwater met brak/zout grondwater. Vergaande sulfaatreductie kan tot gevolg hebben dat de filters van een Bodemenergie in de ontwikkelzone Zijlweg-West Analyse noodzaak van ondergrondse ordening Rapport, mei 2024

Blad 6 van 12

bodemenergiesysteem verstoppen door neerslag van ijzersulfide (ref. Putverstopping door sulfaatreductie, 27 december 2021, Ref 69232/LL/20211227, IF-technologie /Installect). In verband hiermee wordt geadviseerd om de filters van bronnen van OBES in het 2e/3e watervoerende pakket dieper te plaatsen dan 130 m -mv. 3.2

Aanwezige bodemenergiesystemen in de ontwikkelzone

Bodemenergiesystemen mogen elkaar vanuit de regelgeving onderling niet zodanig negatief thermisch beïnvloeden dat ze niet meer doelmatig functioneren. Dit betekent dat al aanwezige bodemenergiesystemen beperkingen kunnen opleveren voor nog te realiseren systemen. Het systeem dat het eerst geïnstalleerd is bepaald waar en hoe een volgend systemen geplaatst kan worden. Binnen het ontwikkelgebied zijn op basis van de huidige informatie 2 doubletten aanwezig. Beide op de ontwikkellocatie campus. De systemen zijn van NOVA-college gebouw aan de Zijlweg (ten oosten van de N208 - randweg) en het Hogeschool/INHolland gebouw naast de spoorlijn (ten westen van de N208 - randweg). Op de andere ontwikkellocaties zijn geen bodemenergiesystemen aanwezig. Het doublet van het Nova-college aan de Zijlweg is geplaatst in het 1e watervoerende pakket. De filters van de bronnen zijn 15 meter lang en staan op een diepte van circa 25 tot 40 meter -NAP. Het debiet is maximaal 50 m3/uur en per jaar wordt maximaal 220.000 m3 water rondgepompt. Het doublet van het gebouw Hogeschool/Inholland is ook geplaatst in het 1e watervoerende pakket. De filters van de bronnen zijn 25 meter lang en staan op een diepte van circa 30 tot 55 meter -NAP. Het debiet is maximaal 122 m3/uur en per jaar wordt maximaal 225.000 m3 water rondgepompt.

Figuur 4. Geregistreerde bodemenergiesystemen op 14 mei 2024 (bron WKO-tool ) Geel : Gesloten bodemenergiesysteem (< 70 Kw). Groen : Grondwateronttrekking Paars : Open bodemenergiesysteem NOVA-Zijlweg (doublet) en Hogeschool/Inholland(doublet)

Bodemenergie in de ontwikkelzone Zijlweg-West Analyse noodzaak van ondergrondse ordening Rapport, mei 2024

Blad 7 van 12

4

DEELGEBIEDEN EN DE BOVENGRONDSE THERMISCHE ENERGIEVRAAG

4.1

Ontwikkellocaties in de ontwikkelzone Zijlweg-West

De ontwikkelzone Zijlweg-West is onderverdeeld is 6 ruimtelijk te onderscheiden ontwikkellocaties (figuur 1). In het concept-Masterplan ontwikkelzone Zijlweg-West zijn per ontwikkellocatie de kentallen van kavelgrootte, bruto vloer oppervlak, bebouwd oppervlak en functies aangegeven. Dit vormt het uitgangspunt voor de per ontwikkellocatie bepaalde toekomstige thermische energievraag. De 6 ontwikkellocaties met voorgestelde functies en totaal oppervlakte (m2) zijn: 1. Biemond Werken en wonen, oppervlakte ontwikkellocatie 11434 m2 2. Buurtparken – Boekensteijn Werken en wonen, oppervlakte ontwikkellocatie 2479 m2 3. Campus Werken en wonen , oppervlakte ontwikkellocatie 13877 m2 4. Korte Verspronckweg Onderwijs en wonen, oppervlakte ontwikkellocatie 34000 m2 5. Spoorwegstraat Werken en wonen¸ oppervlakte ontwikkellocatie 18070 m2 6. Yarden Werken en wonen¸ oppervlakte ontwikkellocatie 2680 m2

Figuur 5. De verschillende ontwikkellocaties van de ontwikkelzone Zijlweg-West

Bodemenergie in de ontwikkelzone Zijlweg-West Analyse noodzaak van ondergrondse ordening Rapport, mei 2024

Blad 8 van 12

De kenmerken van de 6 ontwikkellocaties zijn beschreven in het masterplan ontwikkelzone ZijlwegWest. Per ontwikkellocatie is op basis van het bruto vloer oppervlakte en de functie van de gebouwen de maximale thermische energiebehoefte bepaald. Op basis van bovengenoemde uitgangspunten is de maximale warmte-& koude-vraag per deellocatie berekend in megawattuur/jaar (Mwh/jaar).

Figuur 6. Nadere uitwerking ontwikkellocaties binnen de ontwikkelzone Zijlweg-West (Masterplan)

Gebruiksoppervlak (m2)* Biemond

8562

Gebouwzijdige thermische energiebehoefte (Mwh / jaar)** 557

Boekensteijn Buurtparken

5000

325

Campus

6396

416

Korte Verspronckweg

20020

1301

Spoorwegstraat

15284

993

Yarden

3640

237

Tabel 1. Ordegrootte van gebouwzijdige warmte-/koude-vraag per ontwikkellocatie. * op basis van Masterplan, exclusief parkeren & met aanname dat gebruiksoppervlak = bruto vloeroppervlak ** thermische energiebehoefte gesteld op 65 kwh/m2 gebruiksoppervlak, zonder differentiatie op gebouwfunctie.

Uitgangspunt is dat een bodemenergiesysteem op eigen terrein wordt geplaatst en het liefst niet in de groenzone. Uit de inventarisatie van de ontwikkellocaties blijkt dat er in principe bovengronds ruimte is om een bodemenergiesysteem op de eigen kavel in een verhard terreindeel te plaatsen. Ontwikkellocatie oppervlak (m2)

Gebouw footprint (m2)

Verhard oppervlak (m2)

Biemond

11434

2150

1259

Boekensteijn Buurtparken

2479

1200

200

Campus

13877

1900

1980

Korte Verspronckweg

34000

7763

10350

Spoorwegstraat

17865

4500

6685

Yarden

2680

950

400

Tabel 2. Ontwikkellocatie opp, footprint gebouw en verhard oppervlak (alles in m2)

Bodemenergie in de ontwikkelzone Zijlweg-West Analyse noodzaak van ondergrondse ordening Rapport, mei 2024

Blad 9 van 12

5

DEELGEBIEDEN EN DE ONDERGRONDSE THERMISCHE ENERGIEVRAAG

5.1

Vertaling gebouwzijdige energievraag voor de bodemzijdige energievraag

De in hoofdstuk 2 bepaalde gebouwzijdige thermische energievraag is op basis van kentallen te vertalen naar een ondergrondse, bodemzijdige energievraag. Daarbij is als uitgangspunt gekozen dat de energievraag wordt ingevuld door middel van een open bodemenergiesysteem. Per ontwikkellocatie is zo een indicatieve bodemzijdige energievraag bepaald. De relatie tussen gebouwzijdige en bodemzijdige warmte-/koude-vraag is onder andere afhankelijk van de “performance” (SPF) van de bodemenergie-installatie (warmtepomp en grondwaterpompen). Voor deze inventarisatie is als uitgangspunt gekozen dat de te leveren bodemzijdige thermische energie 85% is van de noodzakelijke gebouwzijdige energie. Vanuit doelmatigheid moet een open bodemenergiesysteem een minimale energieproductie per kubieke meter verpompt grondwater realiseren van 0,00465 Mwh/m3 per jaar. Op basis van de minimale energieproductie per m3 verpompt water en de berekende bodemzijdige energievraag is bepaald hoeveel grondwater er jaarlijks per ontwikkellocatie maximaal verpompt moet worden. Tevens is indicatief berekend hoeveel grondwater er per uur verpompt moet worden bij een bepaald aantal vollast uren voor een bodemenergiesysteem. In dit geval is berekend wat het debiet is uitgaande van 2000 vollast draaiuren. De resultaten zijn in tabel 3 opgenomen. Maximaal volume grondwater rondpompen (m3/jaar)

Biemond

Bodemzijdige Energievraag (Mwh/jaar) 473

101731

Debiet (m3/uur) bij 2000 uur vollast /jaar 51

Boekensteijn Buurtparken

276

59409

30

Campus

353

75995

38

Korte Verspronckweg

1106

237872

119

Spoorwegstraat

844

181600

91

Yarden

201

43249

22

Tabel 3. Indicatieve bepaling van debieten van de open bodemenergiesystemen per ontwikkellocatie

5.2

Mogelijke bodemenergiesystemen op basis van de bodemzijdige energievraag

Op basis van de in tabel 3 beschreven berekende debieten per uur kan worden geconcludeerd dat voor de ontwikkellocaties Boekenstein, Campus en Yarden, de energievraag zo beperkt is dat dit met kleine open bodemenergiesysteem (< 50 m3/uur) gerealiseerd kan worden. Gezien de beperkte debieten zijn mono-bronnen in het 1e watervoerende pakket de meest vooor de hand liggende oplossing. Voor de ontwikkellocaties Boekenstein en Yarden lijken geen ruimtelijke beperkingen aanwezig. Bij de inpassing van een monobron op de ontwikkellocatie Campus moet nog wel rekening worden gehouden met de aanwezige doubletten van Nova en Hogeschool INholland. Voor Campus kan echter ook altijd worden uitgeweken naar het diepere 2e/3e watervoerende pakket. Inpassing van een bodemenergiesysteem voor de ontwikkellocatie Campus is derhalve ook altijd mogelijk. Voor de ontwikkellocatie Biemond kan met een klein doublet of een monobron in het 1 wvp de energievraag gerealiseerd worden. Vanuit het facet bodemenergie zijn er geen ruimtelijke beperkingen. De ontwikkellocaties Korte Verspronckweg en Spoorwegstraat hebben een grotere energievraag.

Bodemenergie in de ontwikkelzone Zijlweg-West Analyse noodzaak van ondergrondse ordening Rapport, mei 2024

Blad 10 van 12

Voor de Korte Verspronckweg kan met een doublet (120 m3/uur) in het 1e of onderin het 2e/3e watervoerende pakket aan de energievraag worden voldaan. Ook is de optie om met 2 mono-bronnen aan de thermische energievraag van de ontwikkellocatie te voldoen. Vanuit het facet bodemenergie zijn er geen ruimtelijke beperkingen. Ook voor de Spoorwegstraat kan de energievraag door een doublet in het 1e of onderin het 2e/3e watervoerende pakket gerealiseerd worden. Ook hier is er de optie om, afhankelijk van de bovengrondse ontwikkeling, met 2 mono-bronnen aan de thermische energievraag van de ontwikkellocatie te voldoen. Vanuit het facet bodemenergie zijn er geen ruimtelijke beperkingen. Tot slot wordt opgemerkt dat in deze inventarisatie niet bepaald is waar de systemen exact moeten worden aangelegd. Ook is niet geïnventariseerd of op de ontwikkellocaties er belemmeringen in de ondergrond zijn vanuit archeologisch oogpunt of vanuit aanwezige kabel en leidingtracés. Algemene conclusie is dat er meer dan voldoende ruimte is om systemen aan te leggen. Vroegtijdige ordening van type of diepte van bodemenergie-systemen is voor deze ontwikkelzone niet noodzakelijk

Bodemenergie in de ontwikkelzone Zijlweg-West Analyse noodzaak van ondergrondse ordening Rapport, mei 2024

Blad 11 van 12

6

SAMENVATTING EN CONCLUSIES

De toekomstige nieuwbouw in de ontwikkelzone Zijlweg-West kan op basis van de uitgevoerde inventarisatie volledig worden verwarmd en gekoeld door open bodemenergiesystemen. De ondergrond heeft ruim voldoende potentie om aan de thermische energievraag te voldoen. Er is geen noodzaak om voor deze ontwikkelzone ordeningsregels voor bodemenergie op te nemen. Het is niet noodzakelijk dit gebied aan te wijzen als “interferentiegebied bodemenergie”.

Bodemenergie in de ontwikkelzone Zijlweg-West Analyse noodzaak van ondergrondse ordening Rapport, mei 2024

Blad 12 van 12