Energie uit de stadsbodem

Warm weer laat zich nog sterker voelen in de stad. Het gebrek aan vegetatie, verdichting van oppervlaktes, warmte van auto's, industrie en bebouwingen maken van een stad een hitte-eiland. Dat effect zet zich door onder de grond, waar hitte vast komt te zitten. Vooral grondwater, maar ook de vaste bodem, houdt warmte lang vast. Zo ontstaat onder de stad een soort warmtebubbel die relatief stabiel is, ook wanneer de thermometer zakt. Metingen in Nederland laten zien dat de bodem de laatste veertig jaar gemiddeld vier graden warmer is.

Ondergrondse hitte is niet enkel een gevolg van het hitte-eilandeffect, het heeft ook op zijn beurt een effect op de temperatuur in de stad. De opgeslagen warmte onder het oppervlak kan weer stijgen naar de bovengrond en verder bijdragen aan de opwarming van de stedelijke omgeving.

Die terugkoppeling is niet het enige negatieve gevolg van de opwarming van de bodem, aldus professor Susanne Benz, milieuwetenschapper verbonden aan Dalhousie University in Canada. 'De precieze ecologische impact van ondergrondse warmte is nog niet duidelijk, maar bijvoorbeeld vervuiling die al aanwezig is in de bodem lost beter op in warmer water en raakt zo verder verspreid.’

‘Warmer grondwater is ook nefast voor het leven in en rond het water zelf. Het zuurstofgehalte in het grondwater vermindert bij een hogere temperatuur, wat slecht is voor waterorganismen. Grondwater stroomt en transporteert zo extra hitte naar andere ecosystemen. In rivieren zijn er vaak kleine bronnen die koud, zuurstofrijk water de stroom in brengen. Vissen zoals de zalm en andere dieren zoeken die plekken op voor verfrissing en extra zuurstof. Als grondwater opwarmt, verliezen ze die verkoeling.'

Warmte recycleren

Het onderzoek van Benz spits zich echter niet toe op de negatieve gevolgen van ondergrondse hitte, maar op het potentieel ervan. Want hitte – energie dus – die op de ene plaats ongewenst is, kan elders nuttig gebruikt worden. Er bestaan al warmtenetwerken die restwarmte uit de industrie inzetten om huizen te verwarmen, en warmtepompen gebruiken energie uit de bodem en het grondwater.

'Technisch kan het, al zijn dergelijke bodemenergiesystemen nog duur’, aldus Benz. ‘We onderschatten systematisch hoeveel hitte er ondergronds opgeslagen zit in stedelijke omgevingen. Een weg of een metrolijn zijn energiebronnen omwille van de warmte die ze afgeven aan de ondergrond, maar zo denken we daar niet over. Bij het aanleggen van een weg zou men meteen buizen onder het oppervlakte kunnen aanbrengen om de hitte op te vangen. In een ideaal scenario zou warmterecyclage een reflex moeten zijn bij woningen en nieuwe infrastructuur, niet een bijzaak.’

Benz onderzocht de bodem op verschillende plaatsen om het potentieel van de ondergrondse hitte als energiebron in te schatten. ‘We vergeleken de aanwezigheid van hittevervuiling in de boden op willekeurige plaatsen. Op ongeveer de helft van de locaties is het ondergronds warmer dan normaal. In een kwart van de gevallen kan die hitte op een duurzame manier gebruikt worden. Maar de opwarming van het klimaat verandert dat plaatje. De toekomst wordt warmer, en dat betekent meer hitte in de bodem. In alle klimaatscenario's kan op minstens 75 procent van de locaties de totale behoefte aan verwarming door bodemenergiesystemen ingevuld worden. Verwarming zonder fossiele brandstoffen dus.’

'Het recycleren van de ondergrondse hitte onttrekt bovendien warmte uit de bodem. Het zou best kunnen dat het ook de negatieve effecten ervan tempert, al weten we daar nog niet veel over.'