Bodemenergiesystemen veroorzaken effecten in de ondergrond. Enerzijds zijn dit effecten op de grondwaterstand of grondwaterstroming. Dit worden hydrologische effecten genoemd. Anderzijds verandert de temperatuur rondom de bronnen. Dit zijn thermische effecten. Er zijn ook nog effecten op de chemische, biologische en fysische kwaliteit van de bodem en het grondwater. Deze effecten zijn lang onderbelicht gebleven omdat de effecten vrij klein zijn. Menging van verschillende soorten grondwater beïnvloed de samenstelling en dus de kwaliteit van het grondwater. Tot slot zijn er nog zettingen. Zettingen zijn een secundair effect van de hydrologische effecten. Deze zijn meestal erg klein.
Hydrologische effecten. Door het onttrekken en infiltreren van grondwater wordt ter plaatse van de grondwaterbron de stijghoogte van het grondwater respectievelijk verlaagd en verhoogd. Omdat er altijd sprake is van gelijktijdig onttrekken en infiltreren compenseren de optredende verlagingen en verhogingen elkaar geheel of gedeeltelijk. De mate waarin de verlaging en de verhoging elkaar opheffen wordt bepaald door de afstand tussen de bronnen. Een grote afstand tussen de bronnen betekent weinig compensatie en dus relatief grote effecten. Bij een kleine bronafstand zijn de hydrologische effecten juist beperkt. Als meerdere onttrekkingsbronnen of infiltratiebronnen bij elkaar geplaatst zijn dan is juist sprake van versterking van de effecten, zie figuur 16. Het maximale debiet (afhankelijk van het maximaal te leveren vermogen) bepaalt de grootte van de stijghoogteveranderingen. Ook bronnen van verschillende open bodemenergiesystemen kunnen elkaars hydrologische effecten versterken en compenseren.
Temperatuureffecten. De natuurlijke temperatuur van ondiep grondwater (10 tot 250 meter diepte) in Nederland is circa 9 °C tot 16 °C. In de bovenste 50 à 100 meter van de ondergrond vindt opwarming plaats onder invloed van klimaatverandering en verstedelijking (zie kader autonome opwarming ondergrond). Ook bodemenergiesystemen zorgen voor temperatuurveranderingen. Het temperatuurbereik voor de meest toegepaste open systemen in Nederland bevindt zich tussen de 6 °C en 16 °C. Voor middelhogetemperatuuropslag (MTO) en hogetemperatuuropslag (HTO) ligt dit tussen 30 °C en 90 °C. Verschillende processen in de bodem worden door de temperatuur beïnvloed, met name dichtheidsstroming, mineraalevenwichten, reactiesnelheden en microbiologie.
Effecten van menging. Bij menging van grondwater met een verschillende samenstelling wordt de grondwaterkwaliteit beïnvloed. Bij open systemen vindt op een aantal manieren menging plaats [rapport 3/4, rapport 5]:
- Allereerst wordt grondwater onttrokken van verschillende dieptes, gemengd en vervolgens weer geretourneerd. Dit effect is vooral van belang in het eerste jaar en/of bij een onbalans in de jaarlijks verpompte waterhoeveelheden.
- Daarnaast vindt continu instroom en vervanging van een deel van het grondwater plaats. Het belang van dit mengingstype wordt bepaald door de stroomsnelheid van het grondwater.
- Tenslotte treedt menging op door dispersieprocessen in de overgangszone tussen het injectiewater en het omringende grondwater.
Chemische, biologische en fysische effecten. De mate waarin reacties kunnen plaatsvinden als gevolg van menging hangt af van de waterkwaliteitsverschillen die aanwezig zijn. De effecten door menging bij open systemen zijn daardoor sterk afhankelijk van de locale omstandigheden en de systeemeigenschappen. De relevante typen gradiënten zijn chloridegradiënten (zoet-zout menging), pH- en hardheidsgradiënten en redoxgradiënten. De grootste effecten op de microbiologie zijn waargenomen bij de initiële menging van verschillende typen water die worden aangetrokken over de filterlengte bij het opstarten van het bodemenergiesysteem. Hierbij kunnen micro-organismen van de ene naar de andere locatie worden verplaatst. Verder kan de bijbehorende beïnvloeding van de redoxcondities effect hebben op de microbiologie. Bij hoge temperaturen kan ook het vrijmaken en distribueren van organische stof effect hebben op de microbiologie.
Text ontleend aan Cahier “Meer met bodemenergie“.
