6 vragen over de ondergrond, grondwater en bodemenergie

Hoofdafbeelding: Dwarsdoorsnede van de bodem van Noordwijk tot aan Enschede. 

Willem Jan Zaadnoordijk is geohydroloog bij TNO. Hij is expert op het gebied van grondwater, geohydrologische aspecten van geomodellen en tijdreeksanalyses. 

1. Hoe ziet de ondergrond in Nederland eruit?

Zaadnoordijk: “De Nederlandse ondergrond is opgebouwd uit verschillende lagen (zie afbeeldingen, red.). Deze sedimenten zijn in verschillende periodes afgezet door wind, water of ijs. Het deel dat voor grondwaterbronnen van belang is, bestaat uit zand, klei en veen. In gebieden zoals de Veluwe en grote delen van Gelderland en Noord-Brabant bestaat de ondergrond vrijwel volledig uit zand: van fijne tot grove korrels, zoals grind.

In West- en Noord-Nederland bestaat de kust uit zand. Langs de grote rivieren vinden we een deklaag met veel veen en klei, dat sinds de laatste IJstijd (die 11.700 jaar geleden eindigde, red.) is afgezet. Limburg wijkt wat betreft ondergrond af. Daar is löss afgezet en bevindt zich op tientallen meters diepte krijt, mergel en kalksteen.”

2. Waar in de ondergrond bevindt zich grondwater?

“Grondwater zit overal,” zegt Zaadnoordijk. “Langs de kust en in de poldergebieden in het westen en noorden van Nederland zit grondwater dichter bij het oppervlak dan in het midden en zuiden van ons land. Het bovenste grondwater is meestal zoet en zit op sommige plekken tot honderden meters in de ondergrond.”

Het zoete grondwater wordt gevoed door neerslag, vervolgt Zaadnoordijk. “Wat niet verdampt, sijpelt de bodem in. Het water in de veen- en kleilagen stroomt praktisch verticaal. Pas zodra het water een zandlaag bereikt, beweegt het zich horizontaal voort in het grondwatersysteem. Tussen de zandkorrels is de weerstand namelijk kleiner dan bij klei- en veendeeltjes.

Onder het zoete grondwater bevinden zich zandlagen en mariene kleilagen met zilt en brak grondwater. De mariene lagen zijn zo dicht dat grondwater hier niet doorheen komt. Daarmee vormen deze lagen de onderkant van het grondwatersysteem dat voor drinkwaterbronnen van belang is.”

3. Op welke plekken wordt grondwater onttrokken voor drinkwaterproductie?

Zaadnoordijk: “Dat gebeurt door heel Nederland, hoofdzakelijk op hogere zandgronden. In de ondergrond vormen kleilagen met hun weerstand tegen stroming en chemische eigenschappen een goede bescherming van grondwatervoorraden. Zand beschermt minder goed, maar heeft als voordeel dat het water relatief eenvoudig te onttrekken is.

(Op deze kaart vind je een overzicht van alle drinkwaterbedrijven en de locaties van hun bronnen)

De meeste grondwatervoorraden bevinden zich op 50 tot 100 meter diepte. Op sommige plekken, zoals in Noord-Brabant, wordt zelfs tot 250 meter grondwater onttrokken. De diepte hangt af van de bescherming van bovenaf en de beschermende laag aan de onderkant. Grondwater ondieper dan 50 meter is kwetsbaar voor invloeden vanaf het maaiveld. Op te grote diepte komt zoet grondwater in aanraking met brak en zilt water.

Aan de kust vindt ook grondwateronttrekking in duingebieden plaats. In de duinen bevinden zich zoetwatervoorraden die continu worden aangevuld met voorgezuiverd rivierwater. De duinen vormen een goede natuurlijke filtering en opslag van zoet water.”

4. Welke ontwikkelingen beïnvloeden grond- en drinkwatervoorraden?

Klimaatverandering zorgt ervoor dat het aanvoerpatroon van regenwater verandert, zegt Zaadnoordijk. “In periodes dat er veel regen valt, wordt met name in stedelijk gebied water snel afgevoerd. Hierdoor wordt grondwater minder goed aangevuld. Daarnaast zorgt toenemende droogte voor minder aanvoer van regenwater.”

Tegelijkertijd gebruiken we steeds meer grond- en drinkwater, vervolgt Zaadnoordijk. “Onder meer door bevolkingsgroei en economische ontwikkelingen, zoals de toegenomen landbouwproductie. Daarnaast hebben de landbouw en industrie invloed op de grondwaterkwaliteit, onder meer door uitstoot en uitspoeling van schadelijke stoffen.

Verder heeft ook de energietransitie impact op de ondergrond. In de zoektocht naar duurzame warmtealternatieven, worden op steeds meer plekken mogelijkheden verkend voor bodemenergie. Hierbij gaat het om aardwarmte, zoals geothermie, en ondiepe bodemenergiesystemen (zie kader onderaan).”

5. Welke risico’s brengt het gebruik van bodemenergie met zich mee?

Het grootste risico zit volgens Zaadnoordijk in de aanleg van de systemen. “Daarbij moet namelijk in de ondergrond worden geboord. Het doorboren van kleilagen zorgt ervoor dat deze lagen minder goed afdichten. Daarnaast worden bij het boren chemicaliën gebruikt die het grondwater onomkeerbaar kunnen vervuilen.”

Bij warmtewisselaars en geothermie bestaat tevens het gevaar dat leidingen gaan lekken. Zaadnoordijk: “Hierdoor kan koelvloeistof of zout water in zoete grondwaterlagen belanden.” In het geval van geothermie concludeerde het Staatstoezicht op de Mijnen – toezichthouder bij de winning van geothermie – in een recent rapport dat dicht bij putten mogelijk chemische en microbiologische effecten waarneembaar zijn. Daarnaast kan corrosie gaten in de geothermiebuizen veroorzaken.

Voor open bodemenergiesystemen (WKO’s) ontstaan ook nog risico’s wanneer vervuild grondwater wordt onttrokken en later weer de ondergrond wordt ingebracht, zegt Zaadnoordijk. “Warmtewisselsystemen kunnen bij gebruik waterkwaliteitsveranderingen veroorzaken door de temperatuurschommelingen. Hoeveel hangt af van de hoeveelheid warmte die wordt afgegeven.”

Afbeelding: een dwarsdoorsnede van een poldergebied.

6. Hoe kunnen die risico’s zoveel mogelijk worden beperkt?

Risicovolle activiteiten voor grondwater, zoals geothermie, zijn verboden in grondwaterbeschermingsgebieden. Rondom deze gebieden zijn vaak boringsvrije zones ingesteld, waar boren of graven tot een bepaalde diepte verboden is. Voor geothermie buiten beschermingsgebieden geldt vanuit de mijnbouwwet een vergunningsverplichting.

Ook voor zoekgebieden voor toekomstige drinkwaterbronnen is bescherming van de ondergrond van belang. Toch is hier nog niet altijd voldoende oog voor. Zo verleende het ministerie van Economische Zaken onlangs een vergunning voor proefboringen naar geothermie in de Duin- en Bollenstreek, ondanks een negatief advies.

Daarnaast is het belangrijk dat de overheid bij het uitgeven van vergunningen voor zowel ondiepe als diepe bodemenergie oog heeft voor langetermijneffecten. Hoe voorkom je bijvoorbeeld lekkages of andere problemen als de leidingen blijven zitten? Voor putten voor grondwater-, gas-, en oliewinning is de standaardprocedure om buizen na gebruik vol te storten, bijvoorbeeld met klei.

Kader: bodemenergie

• Geothermie: gebruik van aardwarmte uit de diepe ondergrond (tussen de 500 meter en 6 kilometer), voornamelijk geschikt voor kassen en industrie. Geothermie valt onder de Mijnbouwwet, waar het ministerie van Economische Zaken & Klimaat bevoegd gezag voor is
• Open bodemenergiesystemen, ofwel warmtekoudeopslag (WKO): grondwater wordt vanuit een diepte tussen de 20 en 300 meter naar boven gehaald om huizen en gebouwen te verwarmen of af te koelen. Provincies zijn vergunningverlener en toezichthouder
• Gesloten bodemenergiesystemen, ofwel bodemwarmtewisselaars: met het pompen van water met antivriesmiddel door een warmtewisselaar wordt op een diepte van 20 tot 50 meter warmte of koude aan de bodem onttrokken. Gemeenten zijn vergunningverlener en toezichthouder

Binnen open en gesloten bodemenergiesystemen is weer onderscheid te maken tussen hoog- en laagtemperatuursystemen.

Afbeelding: een dwarsdoorsnede van een gebied op de Veluwe.