artikel

Boren naar aardwarmte: hoe dieper hoe beter?

energie

Zeker nu het verwarmen van woningen zonder aardgas op de landelijke agenda staat, neemt de belangstelling voor aardwarmte-installaties toe. Verticale installaties, die tot 500 meter diepte warmte ophalen, zijn het meest in trek, maar ook diepe boringen van enkele kilometer dieptes komen in beeld.

Boren naar aardwarmte: hoe dieper hoe beter?

Tekst:   Rijkert Knoppers

 

In het Friese Lemmer wil de gemeente in de aan de noordoostzijde gelegen wijk Tramdijk Oost van Lemmer nieuwe woningen bouwen zonder aardgasaansluiting. Om de woningen van warmte te voorzien is het bedrijf Remon uit Marum begonnen met het aanleggen van 600 boorputten voor de winning van aardwarmte. Afhankelijk van de bodemgesteldheid zijn de putten 90 tot 300 meter diep.

 

Gesloten bronsystemen met verticale bodemwisselaars

“Voor het verwarmen van woningen en kantoren in combinatie met een warmtepomp zijn dergelijke gesloten systemen heel aantrekkelijk. En dat heeft vooral te maken met de eenvoud van die systemen”, vertelt Rienko Akker, bedrijfsleider van Remon.

“De belangstelling voor deze verticale bodemwarmtewisselaars (vbww) is groot. De meeste boorbedrijven boren tot een diepte van 100 tot 150 meter, wij hebben van begin af aan gezegd dat we meer de diepte in willen. Zo boren wij nu in Amsterdam op een project 44 putten van 300 meter diep, hiermee realiseren wij veel vermogen, hoge aanvoertemperaturen en minder interferentie naar omliggende systemen. Bij volgende projecten overwegen we om tot 500 meter diepte te gaan boren, hiervoor hebben we al de benodigde boorstellingen in huis gehaald.”

Volgens Akker is de techniek op dit gebied volledig doorontwikkeld, er zijn al speciale opleidingen voor installateurs, terwijl de betreffende installatiebedrijven sinds 1 oktober 2014 aan bepaalde eisen moeten voldoen. “Bij een warmtepomp praat je over een heel specialistische techniek, waarvoor installateurs cursussen van ongeveer drie dagdelen kunnen volgen. Ze kunnen vervolgens een Cito-examen afleggen”, aldus Akker. “Ook de installatiebedrijven die bodem gekoppelde warmtepompen willen ontwerpen, installeren en beheren moeten aan bepaalde eisen voldoen, zij moeten gecertificeerd zijn volgens BRL 6000-21.”

Optimale diepte aardwarmtesystemen

Over de optimale diepte van verticale aardwarmtesystemen is het laatste woord nog niet gezegd. Zo kiest het in Katwijk aan Zee gevestigde Albreco ervoor om de warmte op maximaal 200 meter diepte te gaan onttrekken. “Dieper boren is niet zo zinvol”, zegt directeur Marcel Imthorn. “Dieper boren kost meer, uit bedrijfsoverwegingen is een diepte van 125 tot 150 meter optimaal. Als je meer warmte wilt onttrekken kan je dit ook regelen door meer boorgaten te realiseren. Als je warmte van bijvoorbeeld boven de 100 graden wilt hebben, bijvoorbeeld voor industriële toepassingen, zul je op minstens 3 kilometer diepte  moeten zitten.

Volgens Imthorn is dit een kostbare aangelegenheid, het boren tot 200 meter kost 25 à 30 euro per meter, bij heel diep boren gaat het om duizenden euro’s per meter. Dergelijke investeringen zijn alleen terug te verdienen als je bijvoorbeeld hele woonwijken op deze manier van warmte kunt voorzien. “Ik ben overigens ook niet zo’n voorstander van dergelijke collectieve systemen”, aldus Imthorn. “Want als er iets gebeurt ligt gelijk de hele wijk plat. Individuele systemen zijn in dit opzicht veel minder kwetsbaar.”

 

Lees ook:

Whitepaper: hoe werkt een wko-installatie?

 

Aardwarmteproject bij woonboot

Volgens Imthorn ontwikkelt de markt voor aardwarmtesystemen zich sinds twee jaar gunstig, onder meer door het streven naar aardgasloze woningen. Een van de interessantere projecten die Albreco recent heeft gedaan is een aardwarmteproject bij een woonboot. “Omdat wij over betrekkelijk kleine boormachines kunnen beschikken, hadden we niet veel ruimte nodig om te gaan boren”, aldus Imthorn. “Een uitdaging was vervolgens wel hoe je de aardwarmteleidingen het beste verbindt met een boot die de hele tijd wiebelt.”

Imthorn wijst er in dit verband op dat ook de certificering sinds 2014 een positieve ontwikkeling heeft veroorzaakt. “Voor die tijd kwamen aardwarmteprojecten nog wel eens negatief in de pers”, aldus Imthorn. “Maar de certificering heeft ertoe geleid dat de installateurs de aardwarmtesystemen beter gingen berekenen. Sindsdien hoor je eigenlijk nauwelijks kritische geluiden over dit soort systemen.”

Boren op 2,5 kilometer diepte

En dan zijn er de geothermische projecten, waarbij de warmte uit veel dieper liggende aardlagen komt. Zo zal op het terrein van de fritesfabrikant Agristo op het bedrijventerrein Vossenberg in Tilburg binnenkort een eerste boring naar aardwarmte plaatsvinden. Het is de bedoeling om op ongeveer 2,5 kilometer diepte grondwater van zo’n negentig graden op te pompen, en dat te gebruiken voor verwarming van woningen of voor het productieproces van Agristo.

Het project maakt deel uit van de Green Deal Geothermie Brabant, dat als doelstelling heeft het versnellen van de ontwikkeling van geothermie in de provincie Noord-Brabant. Het gaat in totaal om vijf geothermieprojecten, naast het genoemde project in Tilburg volgt Lieshout (warmtelevering aan bierbrouwerij Bavaria), Helmond (warmtelevering aan het bestaande stadsverwarmingsnet), Asten/Someren (warmtelevering aan de glas- en tuinbouw) en Amernet (warmtelevering aan het bestaande warmtenet Amercentrale). Omgerekend zouden de projecten samen 35.000 woningen van warmte kunnen voorzien.

 

Onderzoek ultradiepe aardwarmte

Maar het kan nog veel dieper dan de hier genoemde 2,5 km. Dat blijkt uit een onderzoek van het in Den Haag gevestigde Rathenau Instituut naar ultradiepe aardwarmte. Het gaat bij deze vorm van geothermie om boringen naar heet water van minstens 120 graden C op een diepte van meer dan 4 kilometer. In ons land is nog geen ervaring opgedaan met deze vorm van aardwarmte, stellen de auteurs in het rapport uit december 2017.

In bepaald opzicht is dat een gemiste kans, want volgens een rapport van de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) is ultradiepe aardwarmte de enige realistische optie voor grootschalige verduurzaming van de warmtevoorziening van de Nederlandse industrie. De overtollige restwarmte is vervolgens te gebruiken door andere warmtevragers zoals glastuinbouw of woningen aangesloten op een warmtenet.

Als gevolg van de doelstelling van het Energieakkoord is de behoefte aan warmte van meer dan 100 graden C groot. “Per jaar is er circa 170 PJ aan industriële warmtevraag van 100 tot 200 graden C,’ zo stelt een rapport van TNO uit 2016. ‘Daarnaast is er volgens het Ministerie van Economische Zaken nog een circa 650 PJ per jaar aan warmtevraag van minder dan 100 graden C vanuit de glas- en tuinbouw en de gebouwde omgeving.”

 

Proefboring open bronsysteem

Maar de praktijk van de ultradiepe geothermie komt snel dichterbij, zo erkennen ook de onderzoekers van het Rathenau Instituut. Want bij Naaldwijk, in het Westland is afgelopen november de boring van het Trias Westland project van start gegaan om warmte van meer dan 100 graden Celsius op te pompen van 4 kilometer diepte. Het gaat hierbij om een proefboring, om te onderzoeken of aardwarmte op deze locatie economisch winbaar is.

In tegenstelling tot de hierboven genoemde gesloten aardwarmtesysteem met een gesloten buizenstelsel gaat het hier in het Westland om een open bronsysteem. De aardwarmte-installatie bestaat uit twee buizen, een doublet. Een pomp haalt via een put het warme water omhoog. Boven de grond stroomt het water door een warmtewisselaar die de warmte aan het water onttrekt. Via de tweede buis stroomt het afgekoelde water onder druk terug de bodem in. In de diepe ondergrond liggen de twee putten op ongeveer 1,5 kilometer uit elkaar om te voorkomen dat het koude retourwater zich mengt met de warme waterbron.

Deze techniek is complexer dan een gesloten systeem doordat er meer storingsgevoelige componenten zijn. Daar staat tegenover dat open systemen relatief hogere vermogens kunnen leveren. Met de eerste boring wil Trias Westland onder meer onderzoeken hoe doorlatend de zogeheten Triasformatie is. Omdat de geologische gegevens, die in Nederland beschikbaar zijn, betrekking hebben op dieptes tot ongeveer 3 kilometer, is het noodzakelijk om een proefboring op 4 kilometer te realiseren. De gegevens van deze boring vormen een voldoende basis om vervolgens het installatietechnische gedeelte en het warmtenet te kunnen ontwerpen.

Ook in andere delen van ons land neemt de belangstelling voor ultradiepe aardwarmteprojecten toe. Zo wil een consortium op het terrein van Utrecht Science-Park met behulp van een geothermische installatie onder meer het academische ziekenhuis UMCU, universiteitsgebouwen, TNO en bijvoorbeeld studentenwoningen en kantoren van duurzame warmte voorzien. De warmte komt van 4 kilometer diepte.

 

Risico’s exploiteren aardwarmte

Dat het exploiteren van aardwarmte met de nodige voorzichtigheid zal moeten gebeuren, blijkt wel uit een waarschuwing van de Staatstoezicht op de Mijnen, uit juli 2017. In een brief aan de minister van Economische Zaken waarschuwt de toezichthouder voor het onderschatten van risico’s, nu de aardwarmteprojecten in populariteit toenemen.

De waarschuwing geldt met name voor de ultradiepe geothermie. De toezichthouder wijst erop dat de uitvoerders van de projecten vaak zo weinig kennis van de techniek hebben, dat de veiligheidscultuur en de technische competenties in de sector te wensen over laten. Met name de gerichtheid om de kosten zo laag mogelijk te houden, wreekt zich: “De uitvoerders maken gebruik van inferieure materialen of zetten onvoldoende gekwalificeerd personeel in. Ook reserveren ze onvoldoende geld om onverwachte kosten en risico’s op te vangen, en de installatie na gebruik weer te ontmantelen.”

Daarnaast klinkt de waarschuwing op de verhoogde kans op aardbevingen zoals in oostelijk Brabant en Noord Limburg, nabij de Peelbreuken en in gebieden waar sprake is van seismiciteit als gevolg van gaswinning, zoals in Groningen. Een terughoudende opstelling zou helemaal moeten gelden als het gaat om ultradiepe geothermie, dieper dan vier kilometer.

 

Literatuur:

Samen kennis aanboren – Verkenning van kennis en opvattingen over ultradiepe geothermie, M. Smink, e.a., Den Haag, Rathenau Instituut, 2017.

Ultradiepe geothermie: Overzicht, inzicht & to-do ondergrond, T.A.P. Boxem, e.a., Utrecht, TNO, 2016.

Reageer op dit artikel