Wist je dat de grond eigenlijk een reusachtige batterij is? Met een koude- en warmteopslagsysteem (KWO) kunnen we gebouwen in de zomer passief koelen en in de winter CO₂-neutraal verwarmen. Toch blijft dit enorme potentieel in België grotendeels onbenut. Onderzoekster Luka Tas (UGent) brengt daar verandering in met haar vernieuwende onzekerheidsmodel, waarmee ze de prestigieuze Vocatio-award won: “We gaan niet langer uit van één scenario, maar van honderden.”
Hoe werkt een KWO-systeem precies?
“Met een KWO-systeem slaan we overtollige warmte en koude uit gebouwen tijdelijk op in de ondergrond. Er komt geen tank aan te pas. Het water zit gewoon in de natuurlijke poriën van de grond, tussen de bodemkorrels. In de zomer koelen we een gebouw door koud grondwater op te pompen. Het opgewarmde water injecteren we in een andere, ‘warme’ grondwaterzone. De grond werkt isolerend en houdt deze thermische bel vast. In de winter draaien we de rollen om: we pompen het warme water op voor de verwarming en slaan het afgekoelde water weer op voor de volgende zomer.”
Wat maakt dat systeem zo efficiënt?
“In de winter moet een klassieke warmtepomp starten met ijskoude buitenlucht. Bij een KWO-systeem is het water nog zo’n 12 à 18 graden warm. Zo hoef je het water veel minder op te warmen, wat enorm veel elektriciteit bespaart. Koeling in de zomer is zelfs volledig passief. De investering verdient zich daarvoor vaak binnen de vijf jaar terug. Bovendien is het systeem CO₂-neutraal wanneer de pompen op zonnepanelen draaien. Met één gecentraliseerd systeem kun je al snel honderden huishoudelijke gasboilers vervangen en tonnen CO₂-uitstoot vermijden.”
Dat klinkt veelbelovend. Waarom zijn KWO’s dan nog niet overal te vinden?
“Voor een gewone gezinswoning levert de technologie simpelweg te veel energie. KWO’s zijn echt bedoeld voor grote complexen zoals ziekenhuizen of kantoorgebouwen. Maar omdat de technologie nog relatief nieuw is, zijn de regelgeving en vergunningen hiervoor nog niet gestroomlijnd in België.
De allergrootste drempel is onze ondergrond. In Nederland is de bodem mooi homogeen en zandig. De thermische bel verspreidt zich daar heel voorspelbaar als een cilinder rond de put. Maar op het noordoosten van Vlaanderen na is de Belgische bodem een geologisch lappendeken.”
Waarom vormt dat zo’n grote uitdaging?
“Huidige modelleringen voorspellen de gedragingen van een KWO vaak op basis van twee boringen en één computermodel. In een onvoorspelbare en complexe bodem is dat een gevaarlijke gok. Neem nu de grindgronden in Wallonië. Grind heeft enorme poriën waardoor het grondwater snel stroomt. Als je daar blind een KWO-systeem plaatst, stroomt je opgeslagen warmte onherroepelijk weg en stort het rendement in. Zo zagen we in het verleden al dat modellen gebaseerd op één scenario achteraf onjuist bleken op lange termijn. Eén computermodel biedt eigenlijk valse zekerheid. Je kan in principe meer zekerheid inbouwen met meer veldwerk en boringen, maar dat drijft de initiële investeringskosten nog verder op. Daardoor wordt er bij twijfel al snel gezegd: ‘We beginnen er niet aan.’”
Jij wil hier komaf mee maken met jouw ‘onzekerheidsmodel’. Hoe gaat dat in zijn werk?
“In plaats van te gokken op één model, bereken ik er 500 verschillende. Daarin variëren we continue de parameters: de doorlatendheid van de bodem, de dikte van de grondlagen, de grondwaterstroming enzovoort. Door honderden scenario’s te simuleren, berekenen we de exacte risico's. We zeggen niet langer puur ‘ja’ of ‘nee’ tegen een investeerder, maar kunnen zwart-op-wit aantonen dat er bijvoorbeeld 90% kans is dat het systeem optimaal zal renderen. Dat is een enorme troef: het geeft de financiële en wetenschappelijke onderbouwing waar de sector al jaren om vraagt.”
Je won onlangs de Vocatio-award voor jouw onderzoek. Hoe helpt jou dat bij het realiseren van jouw project?
“Enerzijds dwingt het me om mijn onderzoek begrijpelijk uit te leggen aan het grote publiek en te bepalen wat de maatschappelijke impact is. Anderzijds lost het een heel praktisch probleem op: capaciteit. Om honderden modellen te simuleren, heb je veel rekenkracht nodig. Met het onderzoeksbudget van 10.000 euro kan ik een krachtige computer kopen om onbeperkt en flexibel simulaties te laten draaien. Dat versnelt mijn onderzoek enorm.”
Waarom zullen KWO’s in de toekomst echt doorbreken?
“Momenteel wordt er vooral gefocust op diepe geothermie, waarbij kilometers diep naar aardwarmte wordt geboord. Dat vereist complexe warmtenetten en kan zelfs mini-aardbevingen veroorzaken, zoals al in de Kempen is gebeurd. KWO-systemen zijn veiliger en eenvoudiger.
KWO’s zullen daarom wereldwijd steeds populairder worden, voor uiteenlopende toepassingen. Denk maar aan de VS, waar KWO’s het snel stijgende aantal AI-datacenters op een duurzame manier kunnen koelen en hun overtollige warmte recycleren. Maar het grootste potentieel ligt in Europa. Onze gematigde seizoenen zorgen ervoor dat we de bodem in de zomer voldoende kunnen ‘opladen’ met warmte om die in de winter weer af te geven. Zo blijft het systeem op lange termijn in balans. Bovendien zullen we hier steeds warmere zomers krijgen en zal de vraag naar koeling nog verder stijgen. Als we de drempels in de regelgeving wegwerken en zowel overheden als industrie kunnen overtuigen met harde slaagkansen, kunnen we onze klimaatdoelstellingen sneller en kostenefficiënt behalen.”
Luka Tas is 26 jaar en woont in Gent. Ze studeerde geologie en startte in 2022 haar doctoraat aan de UGent. Ze won een Vocatio-award voor haar ‘onzekerheidsmodel’ voor KWO’s.
Read also
Heat pump: a good idea or not?
Our homes need to become a lot more sustainable. Besides insulation, the heat pump is the latest ‘big’ thing when it comes to new construction and renovation projects. But is the heat pump worth the hype?
The CO₂-neutral future is feasible if you ask Marten
We are bombarded with news about energy measures. Even so, there is a yawning gap between the paths defined and what people actually do.
Moniek untangles the geopolitics behind energy
For researcher Moniek de Jong, the energy that we use every day isn’t just a basic necessity. She takes a deeper look at the invisible game that lies at its basis, whereby countries become tangled in dependency relationships. “Energy determines the contours of all geopolitics.”
