Energiepaal

Betekenis

Een energiepaal is een geprefabriceerde betonnen heipaal met een geïntegreerd kunststof element waarin een vloeistof circuleert; via een warmtepomp wordt warmte uit die vloeistof onttrokken en naar een hoger temperatuurniveau gebracht om een gebouw te verwarmen. Door in de winter warmte uit de paal en de omliggende bodem te onttrekken en in de zomer warmte terug te voeren, ontstaat seizoensopslag en regeneratie van de grond.

Toepassing

De energiepaal dient als bron voor een warmtepompsysteem en vervult daarnaast soms meerdere functies in een bouwproject.

• Verwarmen van een gebouw in combinatie met een warmtepomp.
• Koelen in de zomer door het benutten van de afgekoelde bodem.
• Leveren van warm tapwater in bepaalde systemen (bijvoorbeeld sommige concepten van De Groene Paal), al dan niet in combinatie met een boiler.
• Dienen als fundering (paalfundering) waarbij structurele en energetische functies gecombineerd worden.
• Alternatief of aanvulling op andere maatregelen zoals zonnepanelen, extreme isolatie of traditionele warmte-koude-opslag.

Aandachtspunten

• Gebruik een gesloten bronsysteem zodat de circulatievloeistof niet in aanraking komt met grondwater.
• Kies een geschikte circulatievloeistof; veelal water met antivries om bevriezing te voorkomen.
• Voorkom te lage vloeistoftemperaturen die tot bevriezing van de grond en aantasting van draagkracht kunnen leiden; palen op kleef werden om die reden niet als energiepaal gebruikt.
• Streef naar balans tussen de hoeveelheid warmte die aan de grond wordt onttrokken en die wordt teruggevoerd, zodat regeneratie van de bodem plaatsvindt en de grond niet te koud of te warm wordt.
• Houd rekening met lokale bodem- en grondwatercondities; gebieden met lage grondwaterstand (bijv. Zuid-Limburg) of dikke veenlagen (bijv. rond Gouda) zijn minder geschikt.

Werking / principe

Een kunststof element in de betonnen heipaal vormt het kanaal voor de circulatievloeistof. Een warmtepomp onttrekt in de winter warmte aan die vloeistof en verhoogt de temperatuur voor verwarming van het gebouw. In de zomer kan de afgekoelde bodem voor koeling worden benut, waardoor seizoenwisselingen elkaar aanvullen en overtollige warmte in de bodem kan worden opgeslagen.

Materialen / uitvoeringsvormen

• Prefab betonnen heipaal met geïntegreerd kunststof leidingelement.
• Circulatievloeistof doorgaans water met antivriesmiddel.
• Systeem wordt als gesloten bronsysteem uitgevoerd; dit type bronsysteem wordt soms verticale bodemwarmtewisselaar (VBWW) genoemd.

Ontwerp en dimensionering

Voor de vroege ontwerpfase bestaan kengetallen en rekenhulpmiddelen om vermogen en dimensionering van energiepalen in combinatie met de warmtepomp te schatten. Een Quickscan Energiepaal (voorbeeld door Van Nieuwpoort prefab beton) geeft in een vroeg stadium inzicht in uitgangswaarden zoals het benodigde vermogen (kW) van de energiepalen en de capaciteit van de warmtepomp.

Toepasbaarheid en afwegingen

• De inzetbaarheid wordt mede bepaald door bodem- en grondwatercondities en door de balans tussen zomer- en wintergebruik.
• Economische afwegingen spelen een rol; vaak wordt berekend of energiepalen kosteneffectief zijn ten opzichte van traditionele warmte-koude-opslag of andere oplossingen.
• In systemen waarbij energiepalen warm tapwater leveren, vereist all-electric toepassing dat ook apparaten voor warm tapwater en koken op elektriciteit werken, met gevolgen voor het elektriciteitsverbruik en de energierekening.

Documentatie

• Handboek energiepalen, TNO (2003).
• Voorbeeld Quickscan Energiepaal (Van Nieuwpoort prefab beton; Excel-sheet, november 2009).