Hoge temperatuur opslag is een variant van open bodem energie systemen (OBES) waarbij (overtollige) warmte tijdelijk in watervoerende lagen (aquifers) in de ondergrond wordt opgeslagen. Een HTO systeem bestaat uit één of meerdere hete en lauwe bronnen in een watervoerende laag (het opslagpakket).
Het verschil tussen HTO en geothermie is als volgt: geothermie maakt gebruik van de natuurlijke warmte die in de ondergrond aanwezig is. Het haalt de warmte uit de aarde zelf. HTO, daarentegen, fungeert als een warmtebuffer waarbij externe warmte wordt opgeslagen in de ondergrond. Deze externe warmte kan afkomstig zijn van geothermie, maar ook van andere bronnen zoals afvalverbranding, zonthermie, power-to-heat of gas.
De potentie van de ondergrond voor HTO wordt beïnvloed door andere factoren dan die voor diepe geothermie. Belangrijke factoren zijn de aanwezigheid van een afsluitende kleilaag en de efficiëntie van het terugwinnen van de warmte. Daarnaast is HTO anders dan geothermie, omdat het systeem gebruik maakt van de afwisseling tussen het injecteren van warm water in de zomer en het produceren van warmte in de winter. Ook worden de putten voor zowel injectie als productie gebruikt, wat bij geothermie niet het geval is. In sommige gevallen kunnen er zelfs meer dan twee putten in een installatie worden gebruikt. Het economisch model voor HTO verschilt ook van geothermie door het gebruik van andere boortechnieken en materialen.
Bij ThermoGIS-HTO wordt de HTO afzonderlijk berekend, los van de warmtebron. De kosten die in ThermoGIS-HTO berekend worden zijn dan ook uitsluitend de kosten voor de opslag van warmte. Er wordt aangenomen dat de warmte die in de HTO wordt opgeslagen, gratis is.
Vergeleken met geothermie, wordt HTO op dit moment ondieper toegepast (~100-500 m) en wordt in beide putten wordt zowel geïnjecteerd als geproduceerd (figuur 1). In de zomer, als er duurzame warmte of restwarmte beschikbaar is, wordt water uit de lauwe bron(nen) geproduceerd, opgewarmd middels een warmtewisselaar en in de hete bron(nen) geïnjecteerd. In de winter, wanneer de vraag naar warmte hoog is, wordt de stroming van het systeem omgedraaid. Heet water wordt geproduceerd uit de hete bron(nen), afgekoeld middels een warmtewisselaar, en geïnjecteerd in de lauwe bron(nen).
Figuur 1: Geothermie en HTO putten in de ondergrond.
Het verschil tussen de opslagtemperatuur en initiële ondergrondtemperatuur is zo groot dat, zeker gedurende de eerste operationele jaren, relatief grote warmteverliezen naar de ondergrond optreden en opwarming van de ondergrond plaatsvindt. Om de warmteverliezen en opwarming te minimaliseren, is de aanwezigheid van een afsluitende (klei)laag boven en onder het opslagpakket nodig. In de ThermoGIS-HTO berekeningen wordt er vanuit gegaan dat er een ‘ideale’ goed afsluitende kleilaag boven de opslag aquifer (watervoerende laag in de ondergrond) zit, dit hoeft in realiteit niet zo te zijn. Daarom is er een ‘kleilaag’ kaart toegevoegd aan de mapviewer waarin de verbreiding van de eerst bovenliggende kleilaag (Asse klei in het geval van het Brussels Zand Laagpakket) kan worden bekeken. Een lokale studie is altijd nodig.
Initieel is het thermisch terugwinrendement van een HTO relatief laag door de grote warmteverliezen, maar neemt deze toe in de opvolgende jaren (figuur 2). In ThermoGIS-HTO wordt het thermisch terugwinrendement berekend voor de eerste vijftien jaar, omdat het rendement dan redelijk gestabiliseerd is. Dit is ruim genomen, in de praktijk kan de maximale efficiëntie mogelijk ook al eerder bereikt worden.
Figuur 2: Thermisch terugwinrendement van een HTO. Kenmerkend voor een HTO is dat in de eerste jaren van operatie het thermisch terugwinrendement relatief laag is, vanaf ~5-10 jaar is rendement redelijk stabiel.