Tekst: Rijkert Knoppers

Het winnen van warmte uit de ondiepere aardlagen gebeurt al meer dan 10 jaar in ons land, vooral binnen de glastuinbouw. Maar het aanboren van diepgelegen aardlagen op minstens vier kilometer diepte is nieuw. Een perspectiefvolle aanpak, want met deze ultradiepe geothermie (UDG) is warmte van minstens 120 graden Celsius op te pompen, goed voor industriële toepassingen of bijvoorbeeld voor stadsverwarming.

Begin dit jaar kreeg de in Renkum gevestigde papierfabriek Smurfit Kappa een opsporingsvergunning voor het verrichten van onderzoek naar de mogelijkheden voor het winnen van aardwarmte uit de diepe ondergrond. Met een dergelijke opsporingsvergunning kan het bedrijf nog niet meteen aardwarmte gaan winnen, daar zijn aanvullende vergunningen voor nodig. Maar het is een eerste stap.

Regionaal warmtenet

In het algemeen is bekend dat er op een diepte van zo’n zes kilometer een aardlaag zit waaruit mogelijk stoom van 180 graden Celsius te onttrekken valt. De daaruit omhoog gepompte warmte is naar verwachting voldoende voor de totale warmtevraag van de papierfabriek. Daarnaast zou een dergelijke ultradiepe aardwarmte-installatie warmte kunnen gaan leveren aan een duurzaam warmtenet in de regio. Meerdere partijen, waaronder de gemeenten Wageningen, Ede en Renkum, zijn betrokken bij de mogelijke realisatie van een dergelijk regionaal warmtenet.

Mogelijkheden ultradiepe geothermie

Het onderzoek naar deze mogelijkheden voor ultradiepe geothermie (UDG) gaat gebeuren door een in 2016 gestart consortium. Naast de papierfabriek Smurfit Kappa, die voorheen bekend stond onder de naam Parenco, maken ook QNQ, Vito en Firan deel van de organisatie uit. Volgens plan zullen halverwege 2020 de eerste resultaten van de studies beschikbaar zijn. Als de uitkomst positief uitvalt kunnen tussen 2021 en 2023 de voorbereidingen voor de aanleg van de geothermiebron beginnen, als alles naar wens verloopt zal in 2024 de eerste warmtelevering gaan plaatsvinden.

Vergunning om te boren

“Er zijn voor aardwarmtewinning in ons land tot nu toe geen boringen gedaan naar dieptes beneden de 4 kilometer,” vertelt Frank Schoof, voorzitter van de in Delft gevestigde Stichting Platform Geothermie. “Wel hebben er in het verleden heel veel boringen plaatsgevonden in verband met de eventuele winning van gas of olie. Een bedrijf krijgt in Nederland alleen vergunning om te boren onder de voorwaarde dat de betreffende gegevens na verloop van enige tijd publiek beschikbaar zullen zijn. Met andere woorden: die gegevens zijn in principe ook beschikbaar en bruikbaar als je een geothermie-installatie wilt gaan realiseren. Diep of ultradiep.”

Seismisch onderzoek

Een logische eerste stap als er uit het verleden onvoldoende ondergrondgegevens beschikbaar zijn, is het in kaart brengen van de ondergrond aan de hand van seismisch onderzoek. Dit gebeurt door geluidsgolven de bodem in te sturen, die de ondergrond in trilling brengen. Het registreren van de weerkaatsingen levert vervolgens kennis op over de structuur van de ondergrond. Na een positief verlopen seismisch onderzoek, en het bepalen van een geschikte locatie kan het boren gaan beginnen.

Productieput en injectieput

Voor het winnen van de aardwarmte zijn in het algemeen twee putten nodig: een productieput, die het warme water uit de betreffende watervoerende aardlaag (aquifer) naar boven pompt en een injectieput die het afgekoelde water weer in dezelfde aquifer terugbrengt, op voldoende afstand van de productieput. Wanneer vervolgens de boringen verricht zijn, en definitief gekeken is of de aquifer geschikt is voor aardwarmtewinning, kan na de installatie van onder meer de warmtewisselaars de winning van de aardwarmte van start gaan.

Aanlegkosten in verhouding tot diepte

“Een punt van afweging is vanuit welke diepte je de warmte wilt winnen,” aldus Schoof. “De aanlegkosten zijn niet evenredig met de diepte van de boringen, diepere boringen zijn per kilometer duurder dan ondiepere, want naarmate je dieper de aarde in gaat heb je duurdere apparatuur nodig en buizen met een grotere doorsnee. Daar staat tegenover dat er meer warmte van hogere temperatuur valt te winnen als je water van grotere dieptes oppompt.”
In het algemeen geldt dat in de Nederlandse bodem met iedere kilometer diepte de temperatuur stijgt met ongeveer 31 graden. Dat betekent dat bijvoorbeeld op zeven kilometer diepte de aardlaag in principe een temperatuur kan hebben van meer dan 200 graden C.

Green Deal Ultradiepe Geothermie

Met geothermie is ook in het buitenland al de nodige ervaring opgedaan. Dat ook in ons land UDG sinds enige tijd op de agenda staat blijkt onder meer uit de oprichting van de Green Deal Ultradiepe Geothermie in 2017. Het gaat hierbij om een innovatief kennisprogramma, dat gericht is op de ontwikkeling van UDG. EBN (Energie Beheer Nederland) en TNO gaan in het kader van de Seismische Campagne Aardwarmte Nederland (SCAN) onder meer in de drie meest perspectiefvolle regio’s Friesland, Midden-Nederland en Rijnmond de ondergrondse lagen in kaart brengen.
Overigens is de Green Deal UDG inmiddels per begin 2020 formeel afgelopen. Maar de betrokken partijen hebben besloten de samenwerking voort te zetten, met als doelstelling om in 2021 of 2022 één of meer pilotprojecten in de genoemde geologische regio’s te realiseren.

Onderzoekscentrum voor duurzame geothermie

Ook het “Rijswijk Centre for Sustainable Geo-energy” (RCSG), dat afgelopen maart officieel van start is gegaan, zal zich onder meer richten op UDG. “Hier kunnen we allerlei mogelijk studies verrichten naar alles wat met putten te maken heeft,” vertelt programmamanager Jan Brouwer. “Dat kunnen projecten zijn op het gebied van warmte- en koudeopslag, energieopslag, CO2-opslag en ook allerlei vormen van aardwarmte. We bestuderen daarbij vooral de technologie van het boren, produceren en het verlaten van putten.”

Het laboratorium, dat zich bevindt in het voormalige “boorput onderzoeks- en testcentrum” van Shell, heeft allerlei faciliteiten om onder hoge druk en temperatuur te testen en experimenteren met nieuwe boortechnieken en materialen.

Onderzoek ‘flow loss’

“In feite zijn we al een jaar en drie maanden aan het proefdraaien,” aldus Brouwer. “We hebben in die periode eerst onderzocht of de ombuiging van olie en gas naar duurzaam realistisch zou zijn. Toen we dat in positieve zin hebben vastgesteld, besloten we om officieel open te gaan. Er is al volop onderzoek gaande, we verwachten eind dit jaar met 10 tot 15 mensen aan de slag te gaan, in de komende drie jaar zullen er zo’n 25 mensen in dienst zijn.”

Op het gebied van UDG heeft het laboratorium nog geen concreet onderzoek lopen. Wel waren er, samen met het Amerikaanse ministerie van Energie, plannen voor een mogelijk project op het gebied van ‘flow loss’, wat refereert aan de kans dat er in de diepere aardlagen tijdens het winnen van warmte vloeistof verloren gaat.

Kosten geothermie verlagen

Daarnaast zal het RSCG zich onder meer richten op de mogelijkheid om het winnen van aardwarmte in het algemeen goedkoper te laten verlopen, bijvoorbeeld door het ontwikkelen van simpeler boortechnieken, het gebruik van andere materialen, het verminderen van de onderhoudskosten. Een mogelijk winstpunt is ook dat de boorinstallaties voor aardwarmte in de toekomst minder ruimte gaan innemen, wat erg belangrijk is om ook in meer stedelijke gebieden een goede boorlocatie te kunnen vinden.

Gerelateerde artikelen over geothermie:

Geothermie: hoe win je veilig warmte uit de aarde?

Aardwarmte vervangt aardgas bij ziekenhuis Leeuwarden

Bodemenergie en aardwarmte: kosten en opbrengsten

Boren naar aardwarmte: hoe dieper hoe beter?

Met heipalen warmte winnen uit de bodem