Energie uit de grond |
|
datum plaatsing |
sep-07 |
medium |
EOS |
auteur |
Peter de Jaeger |
Vleestomatenteler Rik van den Bosch in Bleiswijk heeft als eerste in Nederland aardwarmte. Zijn kassen worden sinds dit najaar verwarmd met grondwater uit grote diepte. Er zijn meer plannen voor dergelijke projecten van diepe geothermie. Onder meer in Den Haag waar binnenkort de huizen in Zuid-West kunnen worden verwarmd met dit nieuwe systeem. Ook laag energetische vormen van industrie, zoals grasdrogerijen, kunnen profiteren van deze nieuwe bron. Geothermische energie of aardwarmte is een vergeten bron. In de discussie over energiebesparing wordt het woord nauwelijks genoemd. Zelfs Al Gore gaat eraan voorbij in zijn populaire milieudocumentaire ‘An inconvenient truth’. “Heel merkwaardig, gezien het enorme potentieel in de diepe ondergrond. Geothermie zou wel eens een van de meestbelovende energiebronnen van de toekomst kunnen zijn”, zegt Marlies ter Voorde, docent Aardwetenschappen aan de Vrije Universiteit van Amsterdam. “Wat doe je als je in een tanker gevuld met water op de oceaan rond dobbert en je krijgt dorst. Dan boor je een gaatje in de tank, steekt er een rietje in, en hebt genoeg te drinken voor de komende 100.000 jaar. Maar wat doen wij, nu we op een bol gevuld met hitte rondzweven in de ruimte en onze huizen willen verwarmen. We zoeken koortsachtig het oppervlak af naar alles wat brandbaar is en stoken het op. Terwijl we net zo makkelijk een boor in de grond kunnen steken en de warmte omhoog halen”. Dat idee is trouwens niet nieuw. Het eerste experiment waarin een dynamo werd aangedreven met stoom van kokend grondwater dateert al uit 1904 in het Italiaanse Lardella. Andere projecten volgden. Maar omdat de gas- en olieprijs gunstig waren bleef geothermie in Europa in de meeste landen op een laag pitje. Alleen Duitsland, Frankrijk en Oostenrijk kennen een handvol projecten van diepe geothermie. Maar elders, onder meer in IJsland, Nieuw-Zeeland en plekken in Italië (Toscane), waar het hete grondwater op geringe diepte zit, wordt op grote schaal dankbaar gebruik gemaakt van wat de aarde ons te bieden heeft. Daar dient het niet alleen voor verwarming, maar ook om elektriciteit op te wekken. Wereldwijd zit er meer dan genoeg energie in de grond. Alleen al in de buitenste zes kilometer aardkorst zit 50 000 keer zoveel energie als in alle olie- en gasvoorraden ter wereld. Het potentieel in Nederland is door TNO geschat op 90 000 PJ (PetaJoule), genoeg om de ruim één miljoen huizen in Nederland 2 500 jaar lang te verwarmen. Slechts mondjesmaat wordt hier gebruik van gemaakt. Maar door de stijgende olie- en gasprijzen wordt winning economisch rendabel. “Aardgas wordt steeds duurder en de beschikbaarheid neemt af. Daarom besloot ik over te stappen op een honderd procent duurzaam alternatief. Ik heb straks geen aardgas meer nodig en er komt geen CO2 vrij”, zegt Rik van den Bosch, glastuinder te Bleiswijk in het Westland. Op die manier bespaart hij jaarlijks 3 miljoen kuub gas en daalt de uitstoot van CO2 (omdat hij geen gas stookt) op zijn bedrijf met 5 000 ton. Op zijn erf is eind maart 2007 een 1 750 meter diepe put geboord. Uit testen blijkt dat op deze diepte water zit van ongeveer 65 graden Celsius. Per uur wordt er 100 tot 150 kubieke meter water opgepompt. Dat komt neer op een warmtecapaciteit van 4 a 5 Megawatt, genoeg om zijn kassencomplex van 7 hectare groot, vol met vleestomaten, te verwarmen. Het opgepompte water bevat evenwel erg veel zout, tot tien keer zoveel als zeewater, en mag daarom niet worden geloosd op het oppervlaktewater. Het water moet na gebruik terug de grond ingepompt worden via een tweede put (injectieput). Op die manier wordt tevens de druk van het waterreservoir ondergronds op peil gehouden en verzakkingen, zoals bij gaswinningen, voorkomen. Die twee putten samen heten een doublet. De tweede put was eind juni klaar. Na de zomer wordt het geheel operationeel. Het uiteinde van die tweede put dient ondergronds anderhalve kilometer verwijderd te liggen van de innameplek van de ‘warme put’. Anders mengt het koude water met het warme water en wordt op den duur de temperatuur van het op te pompen water te laag, waardoor het vermogen van de installatie daalt. Het duurt dertig tot veertig jaar voordat het teruggepompte water de productiebron bereikt en de temperatuur geleidelijk afneemt. Veelal wordt omstreeks die ‘doorbraaktijd’ (met 5% verlies aan temperatuur) een eind verderop een nieuwe put geslagen om de productie voort te zetten. De energie uit de bodem is gratis, maar de investeringskosten voor de boorgaten zijn relatief hoog. Duizend euro per strekkende meter, is de stelregel. Dat komt neer op vier tot zes miljoen euro per doublet. Daar komen nog bij de kosten voor warmtewisselaar, pomp en warmtedistributiesysteem. Deze investering denkt teler Van den Bosch binnen tien jaar terugverdiend te hebben door zijn gasbesparing. Overigens, de kosten per project kunnen in de toekomst veertig procent omlaag door de roestvrij stalen pijpen in de putten te vervangen door kunststof. Tuinder Van den Bosch ging niet over een nacht ijs. Hij heeft vooraf berekeningen laten maken door onder meer Wageningen Universiteit. ‘Wageningen’ heeft voor hem uitgerekend wat de gevolgen zijn voor het kasklimaat bij gebruik van aardwarmtebron met een bepaalde capaciteit. “Je weet van tevoren niet precies hoeveel warmte er uitkomt. Daarom is er een extra warmtebuffer nodig om de pieken op te vangen”, zegt onderzoeker Nico van den Braak, inmiddels werkzaam bij adviesbureau BenK te Ede. “Het verloop van de aardwarmte is constant, maar de temperaturen buiten de kassen schommelen sterk. Als het buiten vriest heb je binnen meer warmte nodig dan in de zomer. Daarom kan desgewenst in de zomer het doublet worden omgekeerd, waardoor een warmtebuffer ontstaat”. “Van den Bosch wilde per sé geen ketel, alleen maar aardwarmte. Daarom zijn er extra isolerende energieschermen aangebracht zodat er minder warmtewisseling is met buiten en er in totaal minder warmte nodig is.” Toch verbruikt de tomatenteler wel iets aan energie. Het warme water moet namelijk naar boven worden gepompt en later weer terug omlaag. Dat eist elektrische energie die je moet afzetten tegen de rest. Van den Braak: “Maar die pompenergie is slechts een fractie vergeleken met de enorme besparing aan aardgas.” Ook TNO heeft studie verricht naar de situatie op het tuinbouwcomplex. Liever gezegd ònder het tuinbouwcomplex. “Op basis van regionale geologische kaarten wisten we al dat er zandsteenlagen onder Bleiswijk zitten. Die geologische afzettingen, 70 miljoen jaar oud, zijn onmisbaar om het water te laten stromen en op te kunnen pompen”, zegt Erik Simmelink van TNO. Een meer gedetailleerd seismisch onderzoek ter plekke leerde dat het zeer waarschijnlijk is dat de zandsteenlaag dik genoeg is, tientallen meters, en goed poreus of waterdoorlatend is. Deze watervoerende lagen staan bekend als aquifers. De temperatuur is een ander verhaal. Globaal stijgt de bodemtemperatuur drie graden Celsius bij elke honderd meter die je zakt. Aan de oppervlakte is het grondwater gemiddeld tien graden. Dus op 1500 meter diep is dat opgelopen tot 55 graden. “De zandsteenlaag begint hier op 1750 meter diepte en dat geeft een watertemperatuur van 65 graden, genoeg om de kassen mee te verwarmen. Dat gebeurt door bovengronds het hete water te leiden langs een warmtewisselaar en over te dragen op de verwarmingsbuizen in de kas.” Er zijn veel meer plekken in de lage landen waar aardwarmte kan worden benut. Uit een inventarisatie van TNO, afdeling Bouw en ondergrond, is bekend waar zich voldoende dikke en poreuze zandsteenlagen bevinden in ons land en waar in principe aardwarmte mogelijk is. Globaal zijn dat de drie noordelijke provincies Friesland, Groningen en Drenthe met een uitloop naar Flevoland en een deel van Noord-Holland. Een andere zandsteenlaag, gevormd op een ander geologisch tijdstip, ligt onder de provincie Zuid-Holland en een derde laag ligt in West-Brabant (onder de Biesbosch). (zie figuur). “Overigens sluit dit andere gebieden niet uit, maar er zijn van deze gebieden weinig gegevens van de diepe ondergrond”, zegt Simmelink. In oktober 2002 is, mede op basis van die TNO-studie, met geld van Senter Novem het Platform Geothermie opgericht. Dit platform stelt zich ten doel de overheid en bedrijven warm te maken voor aardwarmteprojecten. Er is inmiddels een schat aan geologische informatie beschikbaar dankzij de Mijnwet uit 2003. Alle meetgegevens van boringen, bedoeld om olie- en gas op te sporen, worden hierdoor sneller openbaar. “We hoeven van Nederland geen gatenkaas te maken, omdat er al zeer veel bekend is over lagen dieper dan 500 meter. Informatie over de diepe ondergrond is nu een stuk makkelijker te verkrijgen. Die cijfers kunnen gebruikt worden om te komen tot een verantwoord besluit om een geothermisch project te beginnen.” Verst gevorderd is Den Haag. Deze stad in Zuid-Holland wil als eerste gemeente in Nederland warmte uit de aarde gebruiken om een woonwijk te verwarmen. Voor de zuidwesthoek is een haalbaarheidsstudie gedaan naar stadsverwarming met heet grondwater van twee en een halve kilometer diep en 75 graden warm. Op basis hiervan is vervolgens een detailstudie verricht. Dit jaar nog besluit de gemeente over uitvoering van dit plan, waarbij zesduizend woningen worden voorzien van aardwarmte. In het verlengde hiervan is stadsgewest Haaglanden bezig met soortgelijke plannen voor nieuwbouwwijken. In Drenthe wordt gedacht over stadsverwarming in Assen en tuinbouwgebieden ten oosten van Emmen. Ook in Flevoland wordt een studie gedaan naar de mogelijkheden voor toepassing van aardwarmte bij Lelystad en Dronten. In Venlo wordt het terrein van de Floriade (2012) verwarmd met geothermie. Apeldoorn heeft ook plannen. Naast verwarming van huizen en tuinbouwkassen kan de geothermische energie ook worden gebruikt door de industrie. Bijvoorbeeld om gras of slib te drogen. Daar is relatief weinig energie voor nodig. Hiervan zijn echter nog geen praktische voorbeelden. “In Drenthe is het tevens mogelijk elektriciteit te winnen uit aardwarmte. Dat is helemaal nieuw en uniek voor Nederland”, zegt Guus Willemsen, voorzitter van het Platform Geothermie en directeur van IFtechnology, adviesbureau voor aardwarmte te Arnhem. “Dat kan daar omdat de zandsteenlaag, dezelfde als waar de gasbel van Slochteren in zit, extra dik is en grondwater van meer dan 100 graden Celsius kan worden opgepompt.” Stroomopwekking kan via Organic Rankine Cycle-instalatie, een soort stoommachine. Deze werken met een organisch medium, dat bij relatief lage temperatuur verdampt. Deze stoom drijft over een turbine de stroomgenerator aan. Een alternatief is de Kalinamethode. Hierbij worden mengsels van twee stoffen, bijvoorbeeld uit ammoniak en water, als werkzame stoffen gebruikt om het kookpunt van water sterk te laten dalen. Hierdoor kan zelfs water van 80 graden Celsius al dienen om stroom op te wekken. Hier is ervaring mee in het Duitse Neustadt-Glewe tussen Hamburg en Berlijn. Sinds 1995 pompt deze centrale per uur 120 kuub bijna kokend water (98 graden) omhoog vanaf een diepte van 2250 meter. Hier worden 1300 huizen mee verwarmd. Sinds 2003 is aan deze centrale een dampturbine gekoppeld die stroom opwekt. Inmiddels zijn er soortgelijke elektriciteitscentrales gebouwd bij München en Frankfurt. Ook Frankrijk en Oostenrijk tellen meer warmte-installaties dan hier. Waarom daar wel, en bij ons niet? Willemsen wijt dat aan de financiële overheidssteun van duurzaam opgewekte energie in Duitsland. Dat heeft gezorgd voor een ware hausse aan aardwarmteprojecten. Ook Simmelink zegt dat er jaloers wordt gekeken naar onze oosterburen. “Wij kennen bijvoorbeeld wel een subsidieregeling voor duurzame elektriciteitsproductie. Een soortgelijke regeling zou aardwarmte een flinke stoot in de goede richting geven”. De overheid kan naast subsidies nog op een andere manier een steun in de rug geven. Vanwege de complexiteit van de ondergrond bestaan er altijd nog geologische risico’s, zegt Simmelink. “Je kunt nog zoveel vooronderzoek doen, maar uiteindelijk weet je pas of het echt werkt als die put eenmaal is geslagen. Dan ben je wel een paar miljoen euro armer”. Er zijn voorbeelden van teleurstellingen. In het Brabantse Asten bijvoorbeeld werd verwacht dat er 100 kuub water per uur zou opborrelen. Dat viel in de praktijk tegen met slechts 50 kuub, te weinig om rendabel te zijn voor een hele woonwijk. Op Texel wilde iemand zijn zwembad verwarmen met grondwater. Ook dat ging na boring niet door, het water was te lauw. In Luttelgeest (Noordoostpolder) is in 2004 vergeefs geboord naar gas. Een glastuinder wilde wel de blootgelegde aardwarmte van die diepte gebruiken. Maar de boorplaats was tien kilometer van zijn bedrijf en vanwege het dure transport geen haalbaar plan. Overigens, tegenwoordig wordt zoveel mogelijk op plekken waar vergeefse boringen zijn beëindigd, gekeken of er een potentiële gebruiker in de buurt zit voor het opborrelende water. In totaal zijn er 3000 boorgaten in Nederland voor gas, olie en zout. En dan zijn er nog de technische problemen. Corrosie en versnelde slijtage van de metalen pijpen door het extreem zoute water. De pijpen kunnen onderin verstopt raken doordat de filters dichtslibben door meegezogen kleideeltjes. “Allemaal wel op te lossen. Maar dat kost geld”, zegt Simmelink. “Daarom zou er een soort garantiefonds van de overheid moeten komen. Mocht het mis gaan, dan krijgt de initiatiefnemer alsnog zijn geld terug”. De tuinder in Bleiswijk heeft zich financieel zeker gesteld voor een ‘misboring’ via het Productschap Tuinbouw en het ministerie van Landbouw. Bleiswijk is een testcase, menen de deskundigen. Als het daar goed gaat komt er volgens hen vast en zeker een subsidieregeling of garantiefonds voor aardwarmteprojecten van de grond. Het Platform Geothermie verwacht minimaal dertig operationele aardwarmte-installaties in 2020, bij ongewijzigd beleid. Dat is een erg voorzichtige schatting, meent Willemsen. “Dat kunnen er veel meer worden als geothermie door de overheid wordt gestimuleerd. Geothermische energie is namelijk schoon, duurzaam en altijd voorradig, onafhankelijk van de weersomstandigheden, seizoen of tijdstip. Allemaal voordelen die pleiten om geothermie een belangrijke plaats te gunnen in de discussie rond energiebesparing en beperking van de CO2 uitstoot”. (Nadere informatie: www.geothermie.nl ) Mijnschachten leveren energie Ondiepe geothermie, winning warmwater tot een diepte van driehonderd meter, is al een redelijk succes in Nederland. Hierbij slaat men ’s zomers warmte op in watervoerende lagen die men ‘s winters weer onttrekt. In de zomer gebeurt het omgekeerde: dan wordt het water gebruikt voor koeling. Van dit systeem van Koude Warmte Opslag zijn er circa 600 projecten in Nederland uitgevoerd. Meestal bij kantoorpanden, zoals het omroepcomplex in Hilversum, de Jaarbeurs in Utrecht en de Technische Universiteit Eindhoven. Pas bij waterwinning vanaf twee kilometer spreekt men over diepte geothermie. Het gebruik van water uit de mijnschachten van Heerlen is daarmee een soort tussenvorm. Er zijn twee gaten geboord tot 700 meter diep in oude mijngangen die vol staan met water. Strikt genomen is dat geen grondwater, maar formatiewater dat sijpelt uit de stenen waar destijds de kolen uit zijn gehaald. Toen de mijnen nog werden gebruikt werd dat mijnwater weggepompt, nu niet meer. Het stelsel aan holle mijnschachten hebben een oppervlakte zo groot als de gemeente Amsterdam. Dat water wordt opgepompt,. Er worden 400 woningen mee verwarmd en een bedrijventerrein van 20 000 vierkante meter. Daarna gaat het via een warmtewisselaar weer terug de mijn in waar het vanzelf weer opwarmt. Eerst waren het de kolen die energie gaven, nu is het het water. Wat heet De aarde is van binnen een vuurbal. De schattingen over de exacte temperatuur lopen uiteen van twee tot twaalfduizend graden. De meeste aardwetenschappers houden het op vijf tot zesduizend graden. Evenmin is duidelijk waarom het daar binnen zo heet is. Het kan een restant zijn uit de tijd dat de aarde ontstond als een gloeiend hete bal. Een andere theorie beweert dat er een natuurlijke kernreactor in de aarde zit, die continu warmte blijft maken. Een ding is duidelijk: Hoe dieper in de aarde, hoe warmer. De drie graden temperatuurstijging per honderd meter graven wordt voor maar een derde veroorzaakt door de hitte binnenin de aarde. Tweederde wordt verklaard uit radioactief verval van de elementen uranium, kalium en thorium. Het ruwe temperatuurverloop in onze bodem is trouwens slechts bekend over de eerste tien kilometer. Dieper boren is onmogelijk. Zeker is wel dat de temperatuurstijging verderop minder snel verloopt. Anders zou de hitte in het middelpunt van de aarde (op 6 400 kilometer diepte) honderden maken groter moeten zijn dan de veronderstelde zesduizend graden. Situatie in België In België liggen zandsteenlagen vooral onder de provincies Antwerpen en Limburg (zie figuur). Daar zijn enkele diepe geothermie projecten geweest, de meeste in De Kempen, waaronder zwembadverwarming en aquacultuur. Maar zowat al die projecten zijn weer stopgezet. Dat heeft verschillende redenen, zegt Hans Hoes van VITO, expertisecentrum Energietechnologie in Mol. “Deze projecten liepen al meerdere decennia, de meeste naar tevredenheid van de uitbaters. De installaties waren echter verouderd en onderhoud diende zich aan. De kostprijs hiervoor was niet gering. Verder zijn al deze geothermische bronnen opgebouwd uit slechts een onttrekkingsbron. Het opgepompte water werd geloosd, dit wordt niet langer gezien als milieuvriendelijk. Tegenwoordig wordt geëist dat het water na thermisch gebruik terug de grond ingaat.” Er is nog maar één installatie draaiende. Dat is die in St.Ghislain, bij Bergen (Mons). Met het grondwater (72 graden C en van 2 400 meter diep) worden tuinbouwkassen en huizen verwarmd. “Ook hier is geen doublet, maar het opgepompte water is van hoge kwaliteit en kan zonder problemen worden geloosd,” aldus Hoes. Voor zover bekend staan in België geen nieuwe geothermie-projecten op stapel. [ < terug ] Dit artikel is auteursrechtelijk beschermd. Indien dit artikel interessant is voor uw website, bieden wij u de mogelijkheid het te gebruiken. Neem hiervoor contact op met Nostraverus.
|
|