home

discl. / ©, lid NVJ

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z


aardwarmte

 

Advertentie:

aardwarmte, geothermie, geothermische energie

Aardwarmte of geothermie is het benutten van de warmte van de aarde zelf. De warmtebron is hier een warme aardlaag die niet heel ver onder het maaiveld ligt. In Nederland heerst op 1500 m diepte een temperatuur van 50-60 graden C; de diepte-geothermie omvat diepten vanaf 5500 m waar in Nederland een temperatuur kan heersen vanaf ca. 175 graden C. 
Per kilometer neemt de temperatuur met ca. 30 graden C toe. Door de boringen naar olie en gas zijn de diepten tussen 2 en 3 km in een groot deel van Nederland aardig bekend; de lagen tussen 2 en 3 km levert warmte op van 80-90 graden C. Voor de verwarming van woningen en kassen is deze temperatuur voldoende, maar voor de industrie zouden diepere putten beter voldoen; aardwarmte van 120-140 graden C of meer is bij industriŽel gebruik nuttiger; voor elektriciteitscentrales zullen nog diepere putten volstaan.
Aardwarmte van een diepte van ca. 1500 m wordt conventionele geothermie genoemd; bij een diepte vanaf 4 km wordt het ultra-diepe geothermie (UDG) genoemd.
Aardwarmte is potentieel een interessante en omvangrijke energiebron. Aardwarmte is betrekkelijk onuitputtelijk, mits het teruggevoerde water de temperatuur in de buurt van de productieput niet teveel beÔnvloedt.

Nederland is voor het toepassen van aardwarmte wel vrij duur uit in vergelijking met landen waarbij de vereiste warmte in veel minder diepe lagen beschikbaar is, bijvoorbeeld in vulkanische gebieden (op Java en Sumatra heerst op 1500 m diepte een temperatuur van 200 graden C). De diepte waarop nuttige warmte kan worden verkregen is afhankelijk van geologische situatie ter plaatse. Een lager gelegen land als Nederland is dus niet per definitie gunstiger uit dan een land dat wat hoger ligt.

Een aardig idee is om de duizenden boorputten van olie- en gaswinning te onderzoeken op gebruik voor warmwaterwinning: het zijn diepe putten en over de grondlagen is veel bekend dus moet dat onderzoek geschikte geothermische putten kunnen opleveren. Olie- en gasvelden schijnen vaak samen te vallen met "warmtevelden". (Idee waarschijnlijk van civiel ingenieur Floris Veeger.)
Een ander idee is de warmte of koelte van een grote rivier als thermische energie te benutten, wanneer een gebouw in de nabijheid van die rivier is gepland, maar deze methode wordt meestal niet onder de term aardwarmte gerekend.


warmtekaart van nederland waarop o.m. de gebieden te zien zijn die geschikt zijn voor aardwarmte (geothermie); de diepe geothermie is overal in nederland toepasbaar, m.u.v. het puntje van zuid-limburg (klik op de afbeelding voor groter):


Porositeit van de aardlaag
De energie van de aardwarmte kan aan water afgegeven worden; op deze manier kan aardwarmte als een vorm van groene stroom dienen. De doorlatendheid (porositeit) van de aardlaag is belangrijk voor een continue aanvoer van warm water. Een niet-doorlatende laag kan via fracking ("kraken") worden gebroken (uitleg fracking zie bij schaliegas). Andere manieren om het compacte, harde gesteente een grotere doorlatendheid te geven zijn: toevoeren van een zuur waardoor de kalk in het gesteente oplost en toevoeren van koud water waardoor het hete gesteente gaat scheuren (hydrofracking). Fracking is is in verband met o.m. aardbevingen vaak niet wenselijk. 

Van heet water naar relatief koel water
Meestal wordt aardwarmte via een zogenoemd doublet "geoogst": een productieput (waaruit warm water omhoog komt) en een injectieput (waarmee het afgekoelde water in de bodem wordt teruggevoerd). 
Een geothermische centrale voor aardwarmte gebruikt (koud) water om de energie uit de diepte te halen. De diepe gesteenten zijn heet en wanneer er water naartoe wordt gepompt wordt dat stoom en komt het onder grote druk te staan. De druk zorgt voor oververhitte stoom die gemakkelijk door de buis naar boven spuit en de turbines van de centrale aandrijft (stoomturbine). 
Een warmtewisselaar neemt de warmte op, koelt het hete water of de stoom af, en via de injectieput wordt afgekoeld water/stoom weer teruggepompt naar een diepe aardlaag. Het water moet worden teruggepompt om de druk in de betreffende aardlagen op peil te houden. Om het ongewenste mengen van heet en koud water zo veel mogelijk te vermijden, moet de bron (de oppompplek) bij voorkeur lager liggen dan de injectieplek (de terugpompplek). Meestal wordt tussen de productieput en de injectieput een afstand van 1-1,5 km aangehouden, maar bovengronds kunnen de putten vrijwel naast elkaar liggen. Door de afstand tussen de twee putten wordt waarschijnlijk vermeden dat het afgekoelde "injectiewater" de temperatuur van het "productiewater" sterk verlaagt. De verwachting is dat het "koude" water dat de injectieput in gaat pas na een 20-30 jaar bij warme productieput is, maar de tijd zal leren hoe realisctisch die aanname is; de tijd zal het leren. Om een redelijke afstand tussen de putten te realiseren wordt minimaal ťťn van de putten schuin geboord.


temperatuurverloop naar het binnenste van de aarde;
klik voor groter:


aardwarmte of geothermie; klik voor groter:


Aandachtspunten
- Het boren van de putten is duur en complex omdat de juiste aardlagen moet worden aangeboord en omdat diep geboord moet worden. Om de juiste aardlaag te vinden is een uitgebreid seismisch onderzoek noodzakelijk gevolgd door proefboringen.
- Gezien de toch betrekkelijk lokale opzet van het putten uit geothermische energie kan in de toekomst de vraag rijzen of we niet uit elkaars water putten. 
- Aangezien de kosten dermate hoog zijn, kan initiatie en exploitatie uitsluitend door de overheid of de grote energiemaatschappijen worden uitgevoerd, met degelijke gegevens van de diepe ondergrond. Voor de niet-zo-diepe-geothermie dekt het Ministerie van Economische Zaken slechte resultaten af; voor de ultra-diepe geothermie (UDG, op 4-5 km diepte), geldt dit niet.
- Soms wordt op grote diepte de warmte van slapende vulkanen gebruikt voor aardwarmte, waarbij diepe kanalen in de rotsen worden geboord waar water ingepompt wordt, maar deze zogenoemde enhanced geothermal systems kunnen voor uiteraard ongewenste aardschokken zorgen (Hot Dry Rock in Basel, Zwitserland).
- Van een groot deel van Nederland is de diepere ondergrond nog niet in kaart gebracht (alleen de gebieden waar naar olie en gas is geboord).
- Belangrijk is dat er ook in de zomer warmte wordt afgenomen: oppompen en injecteren wordt gestabiliseerd (stilstand kan wellicht blokkades in de leidingen veroorzaken door roestvorming e.d.?), levensduur leidingen heeft dan niet te lijden onder het krimpen en uitzetten van de leidingen, economischer gebruik van de installatie. Dit betekent in feite dat geothermie meer voor industriŽle toepassingen is dan voor woningen. (Anderzijds is het mogelijk nuttig wanneer de diepe waterlaag een seizoen door de aarde kan worden bijgewarmd?) 
- Dat niet alle aardwarmteprojecten slagen, bewijst het dure en hoog van de toren geblazen, maar mislukte aardwarmteproject in Den Haag (2013). Wonderlijk dat dit grote project moest mislukken terwijl zoveel projecten in de glastuinbouw geslaagd zijn. Het risico van misboringen e.d. kan worden afgevangen door "SEI Risico's dekken voor Aardwarmte", kortweg SEI Aardwarmte.
- Risico's bij boringen voor aardwarmte zijn o.m.: 
. verontreiniging van bodem en drinkwater (op zo'n moment geldt: ontdek je de verontreiniging op tijd, zijn er alternatieve waterbronnen beschikbaar?)
. aanboren van olie- of gas (gevaarlijk)
. licht-radioactief materiaal kan aan de oppervlakte komen (straling uit loodafzettingen op de buis: scaling)
. mogelijk aardbevingen.
- Onduidelijk is of het onttrekken van grote hoeveelheden heet water uit de diepe ondergond aardbevingen kan veroorzaken. In Groningen heeft het Staatstoezicht op de Mijnen (SodM) een negatief advies gegeven voor het warmteproject Warmtestad met conventionele aardwarmte; maar Groningen en aardbevingen liggen uiteraard gevoelig.

Documentatie/sites
- Aardwarmtekaarten e.d. TNO ThermoGIS met o.m. de geothermische potentie op kaart

- Artikel "Boren naar heet water" uit TNO Magazine


Overigens, bij warmte-koude-opslag wordt door onszelf een grondwaterlaag met warm of koud water gevuld (het zogenoemde open bronsysteem). Deze lagen liggen slechts op een diepte van ca. 100 m. Bij het gesloten bronsysteem van warmte-koude-opslag worden buizen op een nog minder diepe plaats gevuld met warm of gekoeld water (de buizen vormen het reservoir).

Afbeeldingen o.m. Geothermal, Aardwarmte Den Haag. 
Een geothermiespecialist in Nederland is o.m. IF Technology.
Aardwarmtepompen worden geleverd door o.m. TCC en Greenteq Solutions

Zie ook energiezuinige woning, warmte-koude-opslag (meestal 100-200 m diep), groene stroom.

Eng. geothermal energy, terrestrial heat