Steenkoolmijnen, bronnen van groene energie?

Mijnen kunnen een belangrijke bijdrage leveren aan de levering van warm water aan huishoudens en bedrijven. Het is verstandig daarbij tevens gebruik te maken van andere bronnen van aardwarmte met een lage temperatuur en restwarmte van bedrijven

Warmwaterbronnen – Foto: Michael Bower (Pexels)

Tot op heden is het gebruik van steenkool verantwoordelijk voor 25 procent van de uitstoot van broeikasgassen door de industrie. Voormalige steenkoolmijnen gaan echter bijdragen aan een duurzame toekomst.  

In geothermische gebieden zoals IJsland en Nieuw-Zeeland (foto) wordt al jarenlang gebruik gemaakt van warme bronnen voor verwarming en om te baden. De aarde is een onuitputtelijke bron van warmte, als er maar tevens water beschikbaar is.

Een reusachtig reservoir

Na de sluiting van vele kolenmijnen gedurende de laatste decennia zijn hun schachten en gangen langzaam volgelopen met water. Hoe dieper, hoe warmer het water is, variërend van 10oC vlak onder het oppervlak tot 30oC op een diepte van 700 meter.

Sommige wetenschappers zijn van mening dat dit water een belangrijke bron is van duurzame energie, waardoor de oude mijnen ineens een groene uitstraling krijgen[1]. Het Durham Energy Instituteheeft op verschillende plaatsen experimenten uitgevoerd. Alleen al in het Verenigd Koninkrijk is in de vorige eeuw 15 miljard ton steenkool gewonnen, waardoor er een reservoir is ontstaan van twee miljard kubieke meter water met een temperatuur tussen de 12-20°C. Dit komt overeen met 38.500 terajoule aan warmte, genoeg om 650.000 huizen te verwarmen, aangenomen dat het water zijn temperatuur behoudt[2].

Een onderzoek van de McGill University in Montreal, Canada, schat dat elke kilometer mijngang die gevuld is met water, een vermogen van 150 kW heeft[3]. Interessant is ook een onderzoek naar de mogelijke bijdrage van ondergelopen mijnen aan de productie van energie door middel van modellering. Een relevante, maar verontrustend resultaat van dit onderzoek is dat de temperatuur van het water over een periode van 50 jaar met 7 – 8°C zal afnemen als de hele watervoorraad binnen een jaar heeft gecirculeerd[4].

Praktijkvoorbeelden

De Ropak-verpakkingsfabriek in Springhill, Nova Scotia, zet sinds 1998 met succes mijnwater in voor haar warmwatervoorziening[5]. Mijnwater wordt bij een temperatuur van 18°C met een snelheid van 4 liter per seconde uit een ondergelopen kolenmijn gepompt. Hierbij passeert het een warmtepompsysteem voordat het via een andere schacht wordt geïnjecteerd (zie afbeelding hieronder). Het betreft dus een volledig gesloten lus. In vergelijking met conventionele verwarmingssystemen bespaart het bedrijf jaarlijks CAD 45.000 of het equivalent van ongeveer 600.000 kWh.

Bronnen die de Ropac Company voorzien van warm water – Centre for the Analysis and Dissemination of Demonstrated Energy Technologies 

Een andere casestudy betreft Asturië (Noordwest-Spanje), waar een ziekenhuis en een universiteitsgebouw met succes worden verwarmd met behulp van mijnwater[6].

Het meest interessante en innovatieve veldexperiment bevindt zich echter in Nederland, in de gemeente Heerlen.

De ontwikkeling van de rol van mijnwater als geothermische bron

De gemeente Heerlen is ongeveer 15 jaar geleden begonnen met onderzoek naar de mogelijkheid om een ondergelopen kolenmijn te gebruiken als geothermische bron voor verwarming en koeling van gebouwen[7]. Een paar jaar later werd een bedrijf opgericht om de gebleken mogelijkheden te realiseren: Mijnwater BV.

Er werden vijf putten geboord: twee voor warm water, twee voor koud water en één om water terug te geleiden (figuur). Een distributienetwerk van zeven kilometer bestaande uit drie buizen, het zogenaamde backbone, voorzag de gebouwen en huizen van energie

De warm- en koudwaterbuffers van Mijnwater te Heerlen. Illustratie uit: Weg van gas: Kansen voor de nieuwe concepten Lage Temperatuur Aardwarmte en Mijnwater, CE Delft 2018.

Al snel werd duidelijk dat water dat teruggepompt werd in de mijn zowel de temperatuur van zowel het ondergrondse warme en koude water beïnvloedde, conform de voorspellingen van de Poolse modelleringsstudie die hierboven vermeld werd.

Het bedrijf is niet bij de pakken neer gaan zitten en heeft in plaats daarvan het concept Mijnwater 2.0ontwikkeld. De belangrijkste uitgangspunten van dit nieuwe concept zijn:

• In plaats van de levering van lauwwarm mijnwater, werd de uitwisseling van energie tussen gebouwen – het optimale gebruik van restwarmte en -koude – de belangrijkste motor van het project.

• De ondergelopen mijn fungeert als een buffer voor warmte- en koudeopslag.

• Water dat wordt terug geleverd aan het mijnwaterreservoir is op temperatuur gebracht van het koude dan wel het warme deel daarvan. Daarom zijn alle putten geschikt gemaakt voor zowel het onttrekken als het teruggeleiden van water.

• De retourleiding (oranje buis in bovenstaande figuur) is niet langer nodig en wordt ingezet voor de toevoer en afvoer van warm of koud mijnwater om de capaciteit van het backbone te vergroten.

• Het distributiesysteem is gelaagd. In eerste instantie wisselen gebouwen binnen dezelfde cluster overschotten uit van warm en koud water. Vervolgens wisselen clusters onderling hun overschotten uit en uiteindelijk verschaft het backbone de clusters water uit de ondergrondse buffers (figuur hieronder)

• Het beheer van de toevoer van warm en koud water is volledig vraaggestuurd en geautomatiseerd.

Clusters en backbone – Illustratie: Weg van gas: Kansen voor de nieuwe concepten Lage Temperatuur Aardwarmte en Mijnwater, CE Delft 2018.

Op dit moment worden honderden huishoudens en ongeveer tien bedrijven en instellingen bediend door het netwerk. Contracten zijn al getekend voor de toevoeging van nog eens 1000 huishoudens.

Individuele dan wel collectieve warmtepompen worden ingezet om de temperatuur van het water te verhogen van 25 naar 60°C. Dit maakt verwarming mogelijk van matig tot tamelijk goed geïsoleerde huizen (label B -C) zonder grote veranderingen in het verwarmingssysteem. Dit is een belangrijke toegevoegde waarde ten opzichte van all-electric oplossingen. Deze zijn vooralsnog alleen toepasbaar in zeer goed geïsoleerde huizen en gebouwen (label A – A++). In dit geval gebruiken warmtepompen buitenlucht en ze verwarmen het water tot ongeveer 30°C.

Gedurende het laatste decennium is het mijnwatersysteem veranderd van rechtstreeks gebruik van warm mijnwater (Mijnwater 1.0) naar een smart thermal griddat in de eerste plaats restwarmte en -koude van deelnemende bedrijven en instellingen gebruikt (Mijnwater 2.0). De mijn heeft daarin een bufferfunctie (opslag en reserve) voor water 25°C en 16°C. De temperatuur blijft vrijwel zeker constant omdat er minder water wordt onttrokken en de buffers ver genoeg van elkaar af liggen. Bij deze methode kunnen ook andersoortige buffers worden gebruikt, zoals goed geïsoleerde aardlagen. Er is dan veel gelijkenis met zogeheten warmtekoudeopslag (WKO). 

verrijking van het smart thermal grid door aardwarmte

Het concept Mijnwater 2.0 is uitgebreid bestudeerd door CE Delft[8]. De conclusie is dat ongeveer 4,6 miljoen huishoudens in Nederland en ook veel bedrijven kunnen worden bediend door een concept als dit, zeker als het wordt gecombineerd met de inzet van aardwarmte met een lage temperatuur (ongeveer 20 – 30°C).

Een vergelijking tussen standaard geothermisch boren en boren naar aardwarmte met lage temperatuur – Illustratie: Visser & Smit Hanab

Het gebruik van aardwarmte met lage temperatuur (afkomstig tussen 250 – 1250 meter onder het oppervlak) is een welkome aanvulling op de meer gebruikelijke winning van aardwarmte vanaf een diepte tussen 1250 – 4000 meter en lager, waarvoor een veel complexere en duurdere boring is vereist. De winning van aardwarmte met lage temperatuur wordt aangevuld met zogenaamd horizontaal boren[9]. Het voordeel is dat het boren van putten voor winning en retourstroom kan plaatsvinden vanaf één plek en de capaciteit wordt verhoogd[10](figuur boven)

Onderstaande video demonstreert de winning van aardwarmte met lage temperatuur

De combinatie van een smart thermal grid en de winning van aardwarmte op lage temperatuur heeft vier kenmerken:

• Warmte en koude uitwisseling tussen gebruikers binnen en tussen clusters.

• Clusters staan in verbinding met buffers van warm en koud water.

• Winning van aardwarmte met lage temperatuur.

• Geavanceerde software die vraag en aanbod regelt.

Dit concept is om verschillende redenen aantrekkelijk:

• De schaalbaarheid; de aanleg kan starten met losse clusters, die later verbonden worden met een of meer backbones.

• De ruimere beschikbaarheid en kennis van warmtebronnen met lage temperatuur in de ondergrond in vergelijking met bronnen op grotere diepte en het relatieve gemak van hun winning.

• Toepasbaarheid in matig tot tamelijk goed geïsoleerde huizen, die dan aardgasvrij kunnen worden zonder kostbare isolatie en met gebruik van bestaande verwarmingssystemen.

• De mogelijkheid van warmte- en koudeopslag.

Hoe zit het de kolenmijnen?

Rechtstreeks onttrekken van water uit voormalige kolenmijnen blijkt riskant, vanwege de kans dat de temperatuur van het warme mijnwater geleidelijk daalt en die van het koude water stijgt. Voormalige kolenmijnen nabij plaatsen met een grote vraag naar warm en koud water kunnen worden gebruikt als buffer als onderdeel van een smart thermal grid

De waarde van het concept van smart thermal grids, zeker in combinatie met de winning van aardwarmte met hoge temperatuur, is echter niet beperkt tot gebieden waar in het verleden steenkool werd gewonnen. Los van het aardgas is stukken dichterbij gekomen.


[1]https://www.dur.ac.uk/news/newsitem/?itemno=37069

[2]https://www.citymetric.com/horizons/coal-power-dirty-abandoned-mines-could-help-create-clean-energy-future-3624

[3]http://www.thinkgeoenergy.com/abandoned-coal-mines-as-source-for-geothermal-direct-use-for-heating/

[4]Zbigniew MaJolepszy: Modelling of geothermal resources within abandoned coalmines, Upper ˜˜Silesia, Poland. Faculty of Earth Sciences, University of Silesia,

[5]https://www.nrcan.gc.ca/sites/oee.nrcan.gc.ca/files/pdf/publications/infosource/pub/ici/caddet/english/pdf/R122.pdf

[6]https://www.sciencedirect.com/science/journal/00489697

[7]Minewater 2.0 project in Heerlen the Netherlands: transformation of a geothermal mine water pilot project into a full scale hybrid sustainable energy infrastructure for heating and cooling. Paper 8th International Renewable Energy Storage Conference and Exhibition, IRES 2013 

https://www.mijnwater.com/wp-content/uploads/2014/04/Energy-procedia_IRES-2013_Verhoeven-V20012013-Final-1.pdf

[8]Weg van gasKansen voor de nieuwe concepten LageTemperatuurAardwarmte en Mijnwater https://www.mijnwater.com/wp-content/uploads/2018/09/CE_Delft_3K61_Weg_van_gas_DEF_LageTemperatuurAardwarmte_en_Mijnwater_20180720.pdf

[9]https://www.bpnieuws.nl/artikel/8015039/lage-temperatuur-aardwarmte/

[10]https://www.bndestem.nl/moerdijk/boren-naar-aardwarmte-in-zevenbergen-wat-we-hier-doen-is-uniek~ac6d00f9/

Ondernemingsraden hebben de verkeerde brief geschreven

Nederlandse bedrijven kunnen veel meer doen aan de vermindering van de CO2-uitstoot zonder dat dit hun continuïteit aantast. Ondernemingsraden moeten daarom een andere brief schrijven

Ondernemingsraden verzetten zich ertegen dat hun bedrijven vervuilers worden genoemd en worden aangeslagen met de beruchte CO2-taks van Jesse Klaver. In de open brief in de Volkskrant van 7 maart 2019 lichten ze hun zienswijze toe[1]. Ze betogen dat hun werkgevers al veel doen, dat de kosten zijn hoog zijn en dat hun werkgelegenheid op het spel staat. 

In dit korte essay zoek ik naar aanwijzingen voor de omvang van de inspanningen van Nederlandse bedrijven op het gebied van duurzaamheid. Ik concludeer dat ondernemingsraden aanleiding hadden om een brief te schrijven, maar dat ze de verkeerde brief hebben geschreven.

Het Bureau CDP beoordeelt tweejaarlijks wereldwijd een 60tal bedrijfstakken vanuit een duurzaamheidsperspectief[2]. Ik leg eerst de aanpak van CDP uit aan de hand van de sector chemie.  

Het onderzoek van CDP loopt parallel aan de richtlijnen van de Task Force on Climate-related Financial Disclosures (TCFD) voor de presentatie van gegevens in jaarverslagen. Er wordt gevraagd naar vier soorten gegevens:

  • Gegevens die samenhangen met risico’s van CO2-emissies in de hele keten (zogenaamde ‘scope 3 emissions’), waaronder de beschikbaarheid van alternatieve hulpbronnen (transition risks).
  • Gegevens die voortvloeien uit risico’s met betrekking tot de beschikbaarheid van schoon water in het bijzonder en het watermanagement van het bedrijf in het algemeen (physical risks).
  • Gegevens over de voortgang van de overgang naar een emissiearme toekomst, over de daartoe gewenste product- en procesinnovatie en de over de omvang van de investeringen in R&D die met dit doel plaatsvinden (transition opportunities).
  • Gegevens over de mate waarin een bedrijf de omschakeling naar duurzame productie heeft geïnternaliseerd in zijn strategie, inclusief de beloning van het management (climate governance and strategy).

Bedrijven worden op basis van deze criteria in vier categorieën verdeeld (A, B, C en D) Daarnaast is er een groep bedrijven waarvan te weinig gegevens beschikbaar zijn (E). De onderstaande tabel toont hoe deze indeling uitvalt voor de onderzochte ondernemingen uit de sector chemie[3].

Chemie

De chemische industrie neemt 28% van het totale industriële industriegebruik (stand van zaken 2017) voor haar rekening. Ze is verantwoordelijk voor 13% van de industriële CO2-uitstoot. Volgens CDP neemt de efficiëntie van het energieverbruik jaarlijks toe, wat resulteert in een daling van de CO2-emissie. Dit is vooral het gevolg van incrementele verbeteringen. CDP acht het noodzakelijk om binnen 5 – 10 jaar radicale veranderingen door te voeren, zoals de vervanging van aardolie en -gas door biomassa als grondstof. Hoopgevend is dat de uitgaven voor R&D vijfmaal hoger zijn dan het gemiddelde in de industrie.

Staal

De staalindustrie staat er voor wat betreft CO2-emissie wereldwijd slechter voor (stand van zaken 2016)[4]. Het energieverbruik en de CO2-emissie is de laatste jaren gestegen, terwijl een daling van de emissies met 70% nodig is om een evenredige bijdrage te leveren van het realiseren van de Parijse akkoorden (op 2oC niveau). Een aantal van de onderzochte bedrijven zegt te streven naar reductie van de CO2-uitstoot, maar geen enkel bedrijf kijkt verder dan 2020. Het rapport waarschuwt dat de industrietak te maken zal krijgen meteen aanzienlijke CO2-belasting.

De best scorende bedrijven zijn het Koreaanse POSCO en het Zweedse SSAB. De slechtst scorende bedrijven zijn Tata Steel en US Steel. 

De CDP A-lijst

De hoogst scorende bedrijven uit alle bedrijfstakken samen staan op de prestigieuze CDP A-lijst[5]. Nederlandse bedrijven op deze lijst zijn Unilever, ING, Philips, Signify (de verlichtingstaak van Philips) en de RELX Groep (voorheen Reed-Elsevier). De rest van de 90 Nederlandse bedrijven die zijn onderzocht, scoort lager[6].  

Uit de gegevens blijkt dat het rendement voor aandeelhouders van bedrijven die op de A-lijst staan in de periode december 2011 – juli 2016 5,4% hoger was dan het gemiddelde van alle beursgenoteerde bedrijven. De grootste vermogensbeheerder ter wereld, BlackRock  met €4.800 miljard uitstaand vermogen, bevestigt de relatie tussen aandacht voor duurzaamheid en financieel rendement en dus groeiende interesse bij beleggers[7].

RobecoSAM

Een manier om de betrouwbaarheid van de CDP-lijst onderzoeken is om de scores te vergelijken met die van op een andere gezaghebbende lijst, namelijk die van RobecoSAM[8]. Deze lijst vermeldt 2686 bedrijven, waarvan een beperkt deel de score ‘goud’, ‘zilver’ of ‘brons’ behaalt (te vergelijken met de A-lijst van CDP).

Van de Nederlandse bedrijven scoren Unilever, Philips, Signify en DSM ‘goud’ binnen hun eigen bedrijfstaak; bedrijven die alle ook voorkomen op de CPD-A (of A-) lijst[9].

KPN (A-) en AkzoNobel (A), die in de editie van 2018 eveneens goud scoorden, behalen in 2019 resp. zilver en brons. Eveneens is er een zilveren medaille voor ABN AMRO (B). Brons is er verder voor Ahold Delhaize (C), Nationale Nederlanden (B), PostNL (A-), Randstad (D) en – vooruit – Air France-KLM (B).

Van de bedrijven, waartoe de ondertekenaars van de voornoemde brief behoren, staat geen enkel bedrijf op de CDP- A-lijst.

Zeven behoren tot groep B en twee tot groep C . Van de overige zijn onvoldoende gegevens bekend (E). Opvallend is dat Tata Steel goud scoort op de lijst van RobecoSAM maar tot de achterhoede hoort bij CDP[10].

Bedrijven die hoog op bovenstaande lijsten scoren kunnen nog lang niet in alle opzichten als duurzaam gekwalificeerd worden. Uit een rapport van Greenpeace blijkt bijvoorbeeld dat 25% van het plastic dat de stranden van de Filipijnen bedekt, afkomstig is van koplopers Neslé en Unilever[11].  Unilever[12] en Nestlé[13] erkennen het probleem en beide bedrijven hadden al eerder kenbaar gemaakt om voor 2025 alle plastic afbreekbaar, composteerbaar of herbruikbaar te maken. 

Terug naar de ondertekenaars van de brief. Mijn stelling is dat deze een verkeerde brief geschreven hebben. 

Uit de analyses van zowel CDP als RobecoSAM blijkt dat geen van de bedrijven van de ondertekenaars behoren, koplopers zijn op het gebied van duurzaamheid. Ze benutten lang niet alle mogelijkheden om de uitstoot van CO2te beperken en de maatregelen die ze nemen zijn vaak incrementeel. Dat komt omdat dit doel ondergeschikt is aan hun primaire missie, het streven naar een zo hoog mogelijke winst en/of beurswaarde. De primaire missie bepaalt de investeringsruimte en dus ook de omvang van de investeringen in de beperking van de CO2-emissie.

De urgentie van de beteugeling van de uitstoot van broeikasgassen vraagt om een andere benaderingswijze. Namelijk alle maatregelen nemen die technisch mogelijk zijn en deze een hogere prioriteit toekennen dan maximaliseren van de winst en/of aandeelhouderswaarde, met in acht name van de continuïteit van het bedrijf.

De ondernemingsraden zouden daarom twee brieven moeten schrijven. 

Een aan de eigen directie met een pleidooi om terugdringen van de CO2-uitstoot de hoogste prioriteit toe te kennen in de missie van het bedrijf, ook al gaat dat ten koste van de hoogte van de winst en de aandeelhouderswaarde, uiteraard met borging van het voortbestaan van het bedrijf als randvoorwaarde. 

Als de directie hier wel oren naar heeft, kan er een tweede brief uitgaan naar de overheid. Hierin wordt ontheffing gevraagd voor de CO2-taks omdat het bedrijf maximaal investeert in een emissieloze toekomst en een CO2-taks ten koste zal gaan van een deel van deze investeringen.

Mochten de ondernemingsraden met hun eerste brief succes hebben, dan dragen ze bij aan een verandering van de maatschappelijke positie van het bedrijfsleven, namelijk een transitie van kapitalistische naar sociale ondernemingen. Daarover gaat mijn volgende blogpost.

Lukt dat niet, laat dan de CO2-taks maar komen, maar dan wel in Europees verband.


[1]https://www.volkskrant.nl/columns-opinie/open-brief-aan-politiek-leiders-bedrijf-geen-politiek-met-onze-banen-wij-zijn-trots-op-banen-en-vooruitgang~b5760a86/

[2]https://6fefcbb86e61af1b2fc4-c70d8ead6ced550b4d987d7c03fcdd1d.ssl.cf3.rackcdn.com/cms/reports/documents/000/004/150/original/CDP_Consumer_Goods_2019_Exec_summary.pdf?1550855903

[3]https://6fefcbb86e61af1b2fc4-c70d8ead6ced550b4d987d7c03fcdd1d.ssl.cf3.rackcdn.com/cms/reports/documents/000/002/683/original/CDP_Chemicals_2017.pdf?1507139412

[4]https://6fefcbb86e61af1b2fc4-c70d8ead6ced550b4d987d7c03fcdd1d.ssl.cf3.rackcdn.com/cms/reports/documents/000/001/195/original/CDP_Steel_2016_FINAL.pdf.pdf?1479377027

[5]https://www.duurzaam-ondernemen.nl/worlds-top-green-businesses-revealed-in-the-cdp-a-list/?utm_source=Online+Kenniscentrum+Duurzaam+Ondernemen&utm_campaign=5239c81567-DuOn_EMAIL_CAMPAIGN&utm_medium=email&utm_term=0_bc05740288-5239c81567-291310645

[6]https://www.cdp.net/en/scores#446647786929955804cc9a3a08ef1eb4

[7]https://www.duurzaambedrijfsleven.nl/future-finance/25093/john-mckinley-blackrock-bedrijven-die-rekening-houden-met-klimaatverandering-zijn-op-de-lange-termijn-winstgevender

[8]http://yearbook.robecosam.com

[9]Ik vermeld hierna achter de scores op de lijst van RobecoSAM tussen haakjes de scores op de CDP-lijst.

[10]Vermoedelijk komt dit omdat CDP uitsluitend gegevens had over de activiteiten van Tata Steel in India. 

[11]https://www.duurzaam-ondernemen.nl/greenpeace-nestle-en-unilever-topvervuilers-monsterlijke-hoeveelheden-plastic-in-filipijnen/

[12]https://www.duurzaam-ondernemen.nl/unilever-wil-afbreekbaar-plastic-2025/

[13]https://www.duurzaam-ondernemen.nl/nestle-wil-uiterlijk-in-2025-haar-verpakkingen-voor-100-recyclen-of-hergebruiken/