(bron: Stichting Platform Geothermie www.geothermie.nl )

Wat is diepe geothermie of aardwarmte?

Definitie en afbakening van (diepe) geothermie: geothermie (of aardwarmte) is de energie in the vorm van warmte die in de bodem zit opgeslagen1. DAGO en het Platform Geothermie richten zich specifiek op diepe aardwarmte. In juridische zin - de mijnbouwwet - gaat het daarbij om dieptes vanaf 500 meter. In de praktijk zal het vrijwel altijd gaan om bodemlagen vanaf circa 1.500 meter.

Soorten geothermie

Geothermie (of aardwarmte) is de energie in the vorm van warmte die in de bodem zit opgeslagen. De definitie impliceert, dat alle energie, die in de vorm van warmte aan de bodem onttrokken wordt als aardwarmte of geothermie kan worden aangeduid, ongeacht de temperatuur van de warmte en/of de herkomst (natuurlijke herkomst of door mensen in de bodem opgeslagen, zoals bij Warmte/Koude Opslag (WKO).

De bron van energie en de energie van de bronnen

Overal op de aarde neemt de temperatuur toe met de diepte. In Nederland is de temperatuur net onder het maaiveld circa 10 °C en de stijging is ongeveer 31°C/km. Deze stijging is het gevolg van natuurlijke nucleaire vervalprocessen in de kern van de aarde. De gloeiend hete aardkern zorgt voor een voortdurende stroom van warmte naar de aardkorst.

Warmtestroom

In Nederland is deze warmteflux - het door de aarde per vierkante meter aan de ruimte afgegeven vermogen - ongeveer 0,063 Watt/m². Deze waarde van deze warmtestroomdichtheid is relatief minder, dan bijvoorbeeld de inval van zonne-energie, maar wel continu en zonder seizoensmatige fluctuaties. Voor heel Nederland gaat het om circa 100 PJ (PetaJoule) per jaar, het equivalent van het jaarlijkse warmte- en tapwatergebruik van 4.000.000 energiezuinige woningen.

Dit is veel, maar nog veel belangrijker en omvangrijker is de voorraad opgeslagen warmte, die kan worden aangeboord. Door winning van deze warmte vindt weliswaar enige afkoeling plaats van de locale diepe ondergrond, maar deze afkoeling is relatief verwaarloosbaar ten opzichte van de aanwezige energievoorraad en zal door natuurlijke regeneratie op (lange) termijn weer aangevuld worden.

De temperatuur van een Nederlandse bron kan benaderd worden door de formule T =  10 + diepte in kilometers x 31 (°C)

Principe van de bron

Deze aardwarmte kan vanaf circa 1,5 km gebruikt worden voor directe verwarming (zonder warmtepompen) van woningen en kassen en vanaf circa 3 kilometer diepte ook voor de productie van elektriciteit.

De warmte uit de aarde wordt onttrokken door het aanboren van een geothermisch reservoir op een diepte van enkele kilometers. Het boorproces is vergelijkbaar met het boren naar aardgas of olie. Voor de nabije toekomst zijn de watervoerende lagen (aquifers, over het algemeen zandsteenpakketten) het meest interessant. Deze watervoerende lagen zijn in grote gebieden in de ondergrond van Nederland aanwezig.

Het warme water wordt met behulp van één of meer productieputten naar de oppervlakte gehaald. Met een warmtewisselaar wordt de energie afgegeven aan een warmtenet, dat huizen of kassen van warmte voorziet. Het afgekoelde water wordt in één of meer injectieputten in het reservoir teruggepompt. Het water is te zout om op oppervlaktewater te lozen en terugpompen zorgt, dat de druk in het reservoir behouden blijft (geen bodemdaling).

Een productieput en injectieput samen heet een (putten)doublet.

 

 

 

 

 

Technisch/economisch potentieel van geothermie in Nederland

Nederland heeft als voordeel dat onder een groot gedeelte van het oppervlak sedimentaire lagen aanwezig zijn, die warm water bevatten en potentieel goede doorstromingseigenschappen hebben (100 - 300m3/uur) voor de economische winning van geothermie. Een ander voordeel in Nederland is het feit dat er relatief bijzonder veel bekend is van de Nederlandse ondergrond, door de vele boringen en seismische metingen die zijn uitgevoerd voor de olie- en gaswinning.

TNO heeft in 2011 het technisch/economische winbare potentieel van geothermie in de Nederlandse ondergrond tot 4 kilometer ingeschat op circa 85.000 PetaJoule, rekening houdend met de huidige inzichten qua gasprijzen en rentestanden. Waarbij 1 PetaJoule (PJ) overeenkomt met het jaarverbruik van 25.000 bestaande huizen.

De warmte vraag naar ‘laagwaardige’ warmte – op temperatuurniveaus van woningen en kassen bedraagt in Nederland circa 400 PJ per jaar. Dit potentieel aan geothermische energie tot 4 kilometer is op zich daarmee meer dan voldoende van omvang om deze warmtevraag gedurende langere tijd te leveren.  Meer bij scenario's voor 2020....

Het potentieel van de ondergrond dieper dan 4 kilometer is op dit moment nog onvoldoende bekend om nauwkeurige uitspraken te doen over het potentieel en is hierbij dus nog niet meegerekend. In maart 2011 is een visie van IF Technology, TNO en Ecofys gepubliceerd over diepe geothermie in 2050.

Waarom Geothermie?

Aardwarmte is een locale en duurzame bron van energie waarbij geen (of althans nauwelijks) CO2 emissies vrijkomen. Als de putten eenmaal geboord zijn vraagt de bron heel weinig ruimte en is er ook geen sprake van geluidsbelasting of visuele hinder voor de omgeving.

Geothermie is bovendien een van de meer rendabele opties voor duurzame energie. Vergelijkende studies tonen keer op keer aan, dat de kosten van vermeden CO2 bijna altijd lager zijn dan andere duurzame opties - als de juiste condities qua geologie en warmtevraag aanwezig zijn. De kosten van energie worden voor (zeer) lange tijd stabiel en voorspelbaar. De kosten van de geproduceerde warmte worden voor 70% bepaald door de kapitaalslasten van de investering in de bron.

Een belangrijk argument is de beschikbaarheid. Vele andere vormen van hernieuwbare energie kennen variaties in het aanbod door externe factoren. Een aardwarmtebron kenmerkt zich door de hoge betrouwbaarheid en regelbaarheid van de warmtelevering, die bovendien geheel onafhankelijk is van externe omstandigheden als het weer of het seizoen. Een geothermische bron is ook goed regelbaar en op de warmtevraag af te stemmen. Ook een geothermische bron vergt onderhoud, maar de beschikbaarheid in uren per jaar ligt hoog en wordt in het algemeen niet als probleem ervaren. Het onderhoud is goed te plannen.

Door deze karakteristieken, de onafhankelijkheid en de regelbaarheid, is geothermie ook bijzonder geschikt als component voor energiesystemen, waarbij verscheidene vormen van duurzame energie en/of fossiele brandstoffen – al dan niet in cascadegebruik - worden gecombineerd.

Markten voor aardwarmte

De Nederlandse situatie verschilt qua afzet van geothermische energie nogal fors van de situatie in de rest van de wereld. Wereldwijd is de productie van elektriciteit het belangrijkste en meest verspreid, gevolgd door de warmtelevering aan woningen (stadsverwarming). Kassen en industrie vormt elders een restgroep. In Nederland vormen de tuinbouwgebieden het ‘laaghangend fruit’ en wordt de verwarming van kassen naar verwachting het belangrijkste marktsegment voor de korte en middellange termijn.

Nationaal beleid

Bij het nationale beleid op het vlak van diepe aardwarmte zijn ruwweg drie hoofdgroepen te onderscheiden:

  • vergunningen & regelgeving
  • financieel stimuleringsbeleid & subsidies
  • algemeen beleid (ontwikkelen van een visie, kennisoverdracht e.d.).