Het grootste Brusselse geothermische warmtenet bevindt zich op Usquare

De site van de voormalige rijkswachtersschool van Elsene, gebouwd aan het begin van de 20e eeuw, wordt momenteel grondig gerenoveerd. Ze is ideaal gelegen in de buurt van twee universiteitscampussen (VUB en ULB), op het kruispunt van jonge, bruisende wijken en op een knooppunt van lijnen van het openbaar vervoer (trein, tram, bus).

De site heeft een oppervlakte van 3,9 hectare, met een ringmuur van circa 800 meter lang en gebouwen van momenteel in totaal ongeveer 56.000 m². Er komen meerdere universiteitsgebouwen van de VUB en de ULB, 460 studentenwoningen, 120 gezinswoningen, gezellige openbare ruimten alsook winkels, het toekomstige Huis van het Autisme, de voedingshal en andere buurtvoorzieningen die toegankelijk zijn voor de buurtbewoners.

Om aan de verwarmings- en afkoelingsbehoeften van alle gebouwen op de site te voldoen, heeft de MSI, in nauwe samenwerking met de VUB en de ULB, een stedelijk warmtenet gebouwd dat wordt gevoed door 132 geothermische sondes en een nieuwe generatie warmtepomp (WP), ook CO2-WP genoemd (zie glossarium).

De MSI heeft zich laten bijstaan door het studiebureau MK Engineering om de toekomstige warmte- en koudebehoeften van alle activiteiten te bepalen en een doeltreffend en krachtig warmtenet voor de Usquare-site uit te denken. MK Engineering maakte deel uit van het projectontwerpteam voor de toekomstige openbare ruimten en heeft vanaf het ontwerp van het warmtenet de intrinsieke kenmerken van de site geïntegreerd (dichtbevolkte en reeds gevormde stedelijke omgeving, bestaande, historische en erfgoedkundige gebouwen).

Voor de bouw van de infrastructuur heeft de MSI een beroep gedaan op de firma Véolia voor de volledige verwarmingsinstallatie en op de combinatie Colas-Equans-VM Boringen voor de geothermie en het warmte- en koudedistributienet naar de gebouwen van de site. Vandaag is het warmtenet volledig operationeel en de opleveringen zijn bijna achter de rug.

Het toekomstige warmtenet van Usquare zal voorzien in alle warmte- (en afkoelings) behoeften van de vastgoedoperaties op de site. Hierdoor zal de afhankelijkheid van gas van de gebouwen van de site drastisch kunnen worden verminderd en past de Usquare-site dan ook binnen de ontwikkeling van de beleidsambities inzake decarbonisatie.

De warmte- en (koude)productie van het net bevindt zich in de centrale verwarmingsruimte van de site, in de kelderverdieping van gebouw L. Deze warmte en koude wordt hoofdzakelijk geproduceerd door geothermie gekoppeld aan een CO2-warmtepomp. Pieken in de behoeften van de toekomstige gebruikers (enkele weken per jaar) worden opgevangen met een gasketel. De CO2-warmtepomp, maar ook alle nodige toebehoren voor de werking van het net (pompen, wisselaars, expansievaten, …) worden gevoed met groene elektriciteit die lokaal wordt geproduceerd via fotovoltaïsche panelen op het dak van gebouw M.

Het geothermische systeem op Usquare is een zogenaamde ‘gesloten’ geothermie (zie glossarium), die op 3 sondevelden verspreid over de hele site wordt geplaatst. Deze plaatsing van de sondes was een uitdaging op zich omdat ze binnen een renovatiecontext moest passen en dus sterk afhankelijk was van de configuratie van de Usquare-site, d.w.z. de bouwdichtheid en het behoud van de bestaande gebouwen en op termijn de creatie van groene ruimten in het project.

Gilles Delforge, directeur van de MSI: “Deze installatie is vandaag een van de belangrijkste in België. Ze zal voorzien in de warmte- maar ook afkoelingsbehoeften van een hele wijk. Ze zal ook wetenschappelijke gegevens verzamelen die nuttig zijn voor de toekomstige ontwikkelingen van deze technologie, en dit dankzij een zeer vruchtbare samenwerking met de VUB en de ULB, die aan de basis liggen van het project. 15 jaar geleden was een warmtenet gevoed door hernieuwbare energie, zonder de mogelijkheid van gratis restenergie, nog een utopie. Vandaag is het een geloofwaardige realiteit en ik ben verheugd dat de MSI hierin een innovatieve rol kan spelen.”

Enkele cijfers:

Inwerkingstelling: juni 2024
1e aansluitingen (academische pool VUB – ULB, FabLab ULB VUB en 3 gebouwen in tijdelijk gebruik): herfst 2024
2e aansluiting (na de universitaire voorzieningen, 31 sociale woningen in de Clos des mariés): herfst 2026
3e aansluiting (toevoeging van de 460 studentenkamers en de pool met auditoria): zomer 2030
Stap voor stap tot 2032: de rest van de vastgoedontwikkeling van de hele nieuwe Usquare-wijk en eventueel een uitbreiding naar de onmiddellijke omgeving voor aansluiting van de sociale woningen
Aantal op termijn aangesloten gebouwen: circa 20
Aangesloten bebouwde oppervlakte: circa 55.000 m²
Aantal sondes: 132 sondes
Diepte van de sondes: 120 m
Nominaal vermogen warmte: 2000 kW
Nominaal vermogen koude: 650 kW
Lengte warmtelus: 1750 m
Lengte koudelus: 1200 m
Lengte geothermielus: 1200 m

Glossarium:

Gesloten geothermie
Een geothermisch systeem is ‘gesloten’ wanneer een warmtegeleidende vloeistof door een gesloten circuit in de ondergrond circuleert. Dit circuit wordt geïnstalleerd in de geothermische boringen en kan in verschillende geometrieën bestaan. De oplossing die het meest wordt gebruikt, is een buizenlus in een dubbele U in een boring van ongeveer 150 mm diameter en verzegeld met dichtingsmortel met goede thermische eigenschappen om de thermische weerstand van de sonde tot een minimum te beperken en zo de thermische uitwisselingen tussen de warmtegeleidende vloeistof en de ondergrond te maximaliseren. De boring, buizen en mortel vormen samen de geothermische sonde.

Bij verwarming wordt de warmtegeleidende vloeistof in de sonde geïnjecteerd tegen een temperatuur die lager is dan de temperatuur van het terrein. De vloeistof warmt op door het contact met de ondergrond en wordt dus gerecupereerd aan de uitgang van het circuit tegen een temperatuur die hoger ligt dan de temperatuur bij injectie. Het temperatuurverschil dat zo wordt gegenereerd, wordt opgevangen door een geothermische warmtepomp. In de warmtepomp koelt de warmtegeleidende vloeistof af voordat ze in de gesloten lus wordt geïnjecteerd en de thermische energie die zo wordt gerecupereerd levert de warmte aan het verwarmingssysteem.

Bij afkoeling verloopt het proces omgekeerd. De warmtegeleidende vloeistof wordt in het circuit geïnjecteerd tegen een hogere temperatuur dan de temperatuur van het terrein, waardoor de warmte in de ondergrond kan worden opgenomen.

CO2-warmtepomp
Het bijzondere aan een warmtepomp op CO2 is in de eerste plaats het gebruik van een natuurlijk koelmiddel (CO2), in combinatie met een grote warmwaterproductie met hoog rendement tot 90 graden.

We herinneren eraan dat de Europese F-gassenverordering (of verordening nr. 517/2014) sinds 2015 al meermaals is aangepast om het gebruik van koelmiddelen met een laag GWP (Global Warming Power) aan te moedigen.

Het koelmiddel CO2 breekt de ozonlaag niet af (ozonafbrekend vermogen ODP = 0) en heeft een uiterst laag aardopwarmingsvermogen (aardopwarmingsvermogen GWP = 1). Het koolstofdioxide CO2 is niet toxisch of ontvlambaar en is chemisch inactief.

Het gebruik van koolstofdioxide als koelmiddel heeft dus ecologisch gezien een zeker voordeel in vergelijking met andere koelmiddelen (met name de HFC’s) die momenteel in de meeste warmtepompen op de markt worden gebruikt.

De CO2-warmtepomp past binnen de context om enerzijds de broeikasgassen te verminderen en anderzijds een zeer energie-efficiënt systeem te gebruiken met lage werkingskosten.