De aarde: Onuitputtelijke bron van schone energie

Aardwarmte speelt een grote rol in de plannen van Amsterdam, Nijmegen en menige andere gemeente om in 2040 CO2-emissievrij te zijn. Er is nog heel veel werk te doen voordat dit doel is bereikt.

Aardwarmte bij kwekerij Zeurniet in Honselersdijk. 

We lezen veel over de snelle groei van zonne- en windenergie.Publicaties over aardwarmte (geothermie) waren tot voor kort schaars. Niet vreemd want het aandeel van aardwarmte in het wereldwijze energiegebruik in 2017 is (afgerond) 0%, tegen 81% fossiele bronnen[1]. Maar verandering is in zicht. Enige tijd geleden schreef ik over de winning van ondiepe aardwarmte (tussen 250 – 750 m.). In deze post komt het hele scala van mogelijkheden om aardwarmte te winnen aan de orde.

In Nederland hebben tuinbouwondernemers in 2007 de grondslag gelegd voor het ontstaan van een geothermiesector. Er zijn vanaf dat jaar 35 putten geboord, waarvan er 14 actief zijn. 

De totale jaarlijkse vraag naar warmte in Nederland bedraagt thans ongeveer 960 petajoule. Deze zal vermoedelijk dalen naar 930 petajoule in 2030 en naar 870 petajoule in 2050. Deze daling van de vraag komt door een efficiënter gebruik van warmte, betere isolatie en dalende bevolkingsgroei. Hier staat tegenover het groeiende gebruik van elektriciteit voor vervoer. De bijdrage van geothermie aan de huidige vraag naar warmte is slechts 3 petajoule.

Ongeveer de helft van de vraag naar warmte is afkomstig van de gebouwde omgeving (verwarming en warm kraanwater). Aardgas, biomassa en restwarmte zijn thans de belangrijkste energiebronnen. In de toekomst moet geothermie de plaats van het aardgas voor een belangrijk deel overnemen.

Doublet met productie- en infiltratieput. Afbeelding afkomstig uit: Stappenplan geothermie voor de glastuinbouw, december 2013

Wat is aardwarmte?

Geothermie, onttrekt warmte aan aardlagen tussen 250 en 5000 meter diep (zie afbeelding). Hier bevindt zich warm water van 15 tot 125oC. Dit water kan wel 150 miljoen jaar oud zijn en het is zout door de erin opgeloste mineralen. Het water wordt opgepompt met behulp van een productieput, staat zijn warmte af via een warmtewisselaar en het afgekoelde water verdwijnt weer via een injectieput in de bodem, op enige afstand van de plaats waar het vandaan komt (Zie afbeelding) Hier warmt het in ongeveer een jaar tijd weer op. Beide putten samen heten een doublet.  

Reserves

Jos Limberger. Foto Universiteit Utrecht

Jos Limberger is onlangs aan de Universiteit van Utrecht gepromoveerd op de ontwikkeling van geothermie[2]. Hij berekent dat de jaarlijks winbare hoeveelheid aardwarmte in de orde van grootte ligt van het totale jaarlijkse mondiale energieverbruik. Hieraan is echter een aantal mitsen en maren verbonden. Het opzetten van een grootschalig productiesysteem vereist grote investeringen. Deze zijn vergelijkbaar met de aardoliewinning, waarvan de baten echter veel hoger zijn. De productie moet (in tegenstelling tot de aardoliewinning) over een relatief groot oppervlak worden gespreid, om het water weer op temperatuur te laten komen. Tegelijkertijd moeten de putten dichtbij de plaats liggen waar de warmte wordt gebruikt.

Al met al zijn de kosten voor de ontwikkeling van boorlocaties op dit moment nog te groot voor economisch verantwoorde exploitatie.

Een meer grootschalige aanpak kan hier verandering in brengen. Dit lijkt te gaan gebeuren.

Het onderstaande filmpje geeft een goed beeld van de winning van aardwarmte.

Wereldwijd hebben 49 landen in de periode 2014 – 2017 samen ongeveer $20 miljard geïnvesteerd in geothermie.  Naar verhoging niet veel. Shell besteedde in die periode $25 miljard aan het zoeken naar nieuwe olievelden. Nederland investeert naar verhouding veel: in de eerste helft van 2018 alleen al is er bijna een half miljard dollar toegezegd aan subsidie. 

Onderzoek in Nederland

Het onderzoek in Nederland is het afgelopen jaar opgeschaald: Het betreft vooral onderzoek naar de mogelijkheden van ultradiepe geothermie[3]. Dit mede omdat vanwege de hoge temperatuur (120 – 250C.) Deze vorm van geothermie ook relevant is voor de industrie, die een warmtebehoefte heeft van 400 petajoule). 

Aan dit grootschalig onderzoek doen mee Engie, de Universiteit Utrecht, het Universitair Medisch Centrum Utrecht, de Hogeschool Utrecht en de Stichting Kantorenpark Rijnsweerd. 

Verder doet Energie Beheer Nederland (EBN) seismisch onderzoek om vast te stellen waar en op welke diepte zich winbare aardwarmte bevindt en bovendien of de bodemgesteldheid winning mogelijk maakt[4].   

Risico’s

Bij het boren naar aardwarmte, doet zich een beperkt aantal risico’s voor, dat bij in acht neming van grote zorgvuldigheid en het gebruik van de juiste technieken en apparatuur tot een minimum teruggebracht kunnen worden. 

Door bij het boren rekening te houden met natuurlijke breuken in de ondergrond is de kans op een aardbeving klein.

Dankzij een speciale constructie van de buizen kan er geen water van de ene aardlaag in de andere terecht komt. 

Van groot belang verder is dat bij de productie van aardwarmte geen materie aan de ondergrond wordt onttrokken: De warmte wordt met behulp van een warmtewisselaar gewonnen en het afgekoelde water wordt weer teruggepompt. Hierdoor blijft de druk onveranderd en is de kans op bodemdaling gering.

Pionier stadium

De Staatstoezicht voor de Mijnen, tevens belast met geothermie, is tamelijk kritisch over de manier waarop de winning en de exploitatie van aardwarmte tot dusver in Nederland heeft plaatsgevonden. Hiervan is in 2017 uitvoerig verslag gedaan in het rapport De Staat van de geothermie in Nederland[5].

Het rapport schrijft dat milieu- en veiligheidsrisico’s onvoldoende worden onderkend, wet- en regelgeving niet goed genoeg wordt nageleefd en er sprake is van een zwak ontwikkelde veiligheidscultuur bij initiatiefnemers en hun aannemers. De Raad wijt dat deels aan de kleinschaligheid van de sector, het gebrek aan middelen en onvoldoende deskundig personeel. Dit heeft geleid tot een aantal incidenten.  Zo is er overigens met medeweten van de Raad geboord op plaatsen in Limburg en Brabant die dicht bij breukzones liggen. Door de (verplichte) aanwezigheid van een sensorsysteem werden de overigens lichte aardbevingen die daar het gevolg van waren onmiddellijk opgemerkt, waarna de winning op deze locaties is stilgelegd. Hetzelfde geldt voor boringen in het aardbevingsgebied van Groningen. 

In mei 2018 heeft het Platform Geothermie het Masterplan aardwarmte in Nederland, een brede basis voor een duurzame warmtevoorziening[6]gepubliceerd.

Dit plan moet ertoe leiden dat aardwarmte samen met duurzame restwarmte en biomassa op substantiële wijze gaat bijdragen aan de toekomstige vraag naar warmte. De huidige productie van 3 petajoule neemt dan toe naar 50 petajoule in 2013 en tot meer dan 200 petajoule per jaar in 2050. Van deze 200 petajoule zal ongeveer 40% geleverd zal worden via warmtenetten. Om dit doel te bereiken moet het aantal doubletten groeien van de huidige 14 naar 175 in 2030, en vervolgens naar 700 in 2050. 

Bij de opschaling van het aantal doubletten speelt de aanwezige expertise in de glastuinbouw een grote roi. De ondergrond in het Westland is goed in kaart gebracht. Van de gewenste uitbreiding van 3 naar 50 petajoule in 2030, kan 30 petajoule in de glastuinbouwsector worden gerealiseerd, wat tijd geeft om elders seismisch onderzoek uit te voeren.

Helaas ontbreekt een gespecificeerde begroting. Maar als het geformuleerde doel wordt bereikt, komt de haalbaarheid van de energietransitie een stap dichterbij.


[1]https://goo.gl/KyKPrc

[2]https://www.uu.nl/en/events/phd-defence-thermo-mechanical-characterization-of-the-lithosphere-implications-for-geothermal

[3]https://www.duurzaambedrijfsleven.nl/energie/30487/engie-geothermie?utm_source=nieuwsbrief&utm_medium=e-mail&utm_campaign=Daily+Focus+19+November

[4]https://www.duurzaambedrijfsleven.nl/energie/30545/locaties-geothermie?utm_source=nieuwsbrief&utm_medium=e-mail&utm_campaign=Daily+Focus+27+November

[5]https://www.sodm.nl/documenten/rapporten/2017/07/13/staat-van-de-sector-geothermie

[6]https://www.geothermie.nl/images/Onderzoeken-en-rapporten/20180529-Masterplan-Aardwarmte-in-Nederland.pdf

Auteur: Herman van den Bosch

Ik ben hoogleraar aan de Open Universiteit en hou me bezig met regionale ontwikkeling, innovatie en leren. Ik ben bovendien curator van Amsterdam Smart City. Ik zie het streven van steden om smart city te worden in samenhang met duurzame welvaart, rechtvaardigheid en welzijn. Daarom spreek ik bij voorkeur over inclusieve groei

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google photo

Je reageert onder je Google account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

Verbinden met %s