about
Toon menu

Is diepe aardwarmte de oplossing? (Deel 1)

Wat is geothermie en wat kunnen we ermee in Vlaanderen
dinsdag 24 oktober 2017

Vindt u dit artikel de moeite? Geef ons dan uw fair share.

In oktober 2017 startte de technologische onderzoeksinstelling Vito met de bouw van de eerste centrale voor diepe geothermie in Vlaanderen. Midden volgend jaar moet ze werken. Eerder boorde Vito al twee putten naar warme grondwaterlagen die ongeveer vier kilometer diep liggen. Met de hele installatie wil Vito de gebouwen van enkele onderzoeksinstellingen verwarmen. De ambitie is om op termijn de Kempense regio te voorzien van duurzame warmte en elektriciteit door middel van aardwarmte.

Enthousiasme alom bij de ministers van de Vlaamse regering. Energieminister Tommelein ziet in diepe aardwarmte een middel om de Europese doelstelling voor 2020 op het vlak van hernieuwbare energie te halen. Economieminister Muyters onderstreept het economisch potentieel voor de Vlaamse industrie. En milieuminister Schauvliege hoopt op een stap vooruit in de strijd tegen klimaatverandering.

Een mooie aanleiding dus om even stil te staan bij geothermie. We doen dat met deze blog in 2 delen. Vandaag deel 1: Geothermie, wat is het? Wat zijn de mogelijkheden, beperkingen en risico’s?

In deel 2: Wat kan de overheid doen om dergelijke toepassingen te stimuleren.

Wat is geothermie?

Aardwarmte wordt beschouwd als een hernieuwbare bron van energie. Het is warmte-energie die opgeslagen zit in de ondergrond. Het gaat deels om restwarmte uit de periode waarin de aarde gevormd werd, maar vooral om warmte die ontstaat door het natuurlijk verval van radioactief materiaal.

Hoe dieper een geothermiebron zich bevindt in de aardkorst, hoe hoger de temperatuur is van de warmte die uit die bron gehaald kan worden. Telkens de diepte met 100 meter toeneemt, stijgt de temperatuur met ongeveer 3°C. Er zijn verschillende technologieën om aardwarmte aan te spreken. Ondiepe aardwarmte kan uit de bodem gehaald worden met behulp van een warmtepomp en kan gebruikt worden voor verwarming (of koeling) van gebouwen of tuinbouwserres.

Diepe geothermie vergt boringen tussen 0,5 en 4 kilometer diepte. Welke warmte dit oplevert, verschilt sterk van gebied tot gebied.

Op een diepte van 2 km varieert de temperatuur in de Europese ondergrond van minder dan 40°C tot meer dan 200°C (zie Figuur 1). De meest eenvoudige manier om de warmte te winnen is een boring tot in een watervoerende laag. Het water wordt opgepompt, de warmte wordt door een warmtewisselaar overgedragen naar de toepassing (verwarming, koeling of elektriciteit) en het afgekoelde water wordt terug in de ondergrond gepompt. In het geval van VITO gaat het om zout water met een temperatuur van 120 graden.

Deze energie kan o.a. gebruikt worden om een warmtenet te voeden. Met behulp van een speciale technologie (Organic Rankine Cycle) kan zelfs elektriciteit opgewekt worden, al ligt het rendement dan niet zo hoog. Een diepe geothermieput verliest na verloop van enkele tientallen jaren zijn warmtekracht.

Ultra diepe geothermie vergt boringen van meer dan 4 km in de ondergrond en levert een temperatuur op van 200 °C of meer. Aan een dergelijke temperatuur kan de warmte gebruikt worden in industriële processen.

Het zit in de Kempen

In theorie kan aardwarmte overal op aarde gewonnen worden, maar er zijn gebieden met een groter of een minder groot potentieel. Vulkanisch actieve gebieden zijn het meest geschikt. In ‘koude’ gebieden – zoals grote delen van Europa – moet dieper geboord worden. Dat kost uiteraard meer. Toch neemt de interesse ook hier toe, o.a. als gevolg van technologische ontwikkelingen op het vlak van boortechnieken en van de klimaat- en energie-uitdaging.

Figuur 1. Aardwarmte in Europa op 2000 meter diepte

fig 1 Pieter

In Vlaanderen staat diepe geothermie nog in de kinderschoenen. De mogelijkheden om aardwarmte te exploiteren zijn hier beperkt in vergelijking met de buurlanden (zie Figuur 1). Vooral in de Kempen is er een potentieel (zie Figuur 2).

Voordelen

Op het eerste gezicht lijkt (ultra-)diepe geothermie het ei van Columbus. Het is een lokale bron van hernieuwbare energie. We hoeven geen fossiele brandstoffen meer in te voeren en te verbranden om te voldoen aan onze warmtebehoefte. We vervangen dure ingevoerde olie en gas door investeringen hier.

Geothermie heeft nog een andere belangrijke troef: een installatie kan het hele jaar door energie leveren. Dat is anders dan bij wind en zon, die seizoens- en weersafhankelijk zijn.

Risico’s en problemen

Maar projecten voor de exploitatie van diepe aardwarmte zijn geen gegarandeerd succes. Aan elk project zijn er technische en geologisch risico’s verbonden die het kunnen doen mislukken of het economisch rendement onderuit kunnen halen. De risico’s zijn groter, naarmate men hogere temperaturen tracht te bereiken en dus dieper moet boren.

Het technisch risico omvat bijvoorbeeld de kans dat een boring mislukt, het boorkanaal verstopt raakt of boorapparatuur – zoals de boorkop – stuk gaat.

Geologische risico’s betreffen o.a. de diepte waarop een geschikte watervoerende laag ligt, de doorlaatbaarheid van die laag en het debiet waarmee water opgepompt kan worden, het zoutgehalte en de temperatuur van het water.

Als er niet voldoende water opgepompt kan worden van een voldoende hoge temperatuur, is de investering niet rendabel. Zowel de boringen als het oppompen en opnieuw inspuiten van water onder hoge druk kan zorgen voor verstoring van de ondergrond en kan kleine aardbevingen veroorzaken. Het opgepompte water kan allerlei zouten, zware metalen en radioactieve elementen bevatten die schade kunnen aanbrengen aan de installaties en/of kunnen zorgen voor een veiligheidsrisico.

Het is duidelijk dat al die risico’s in de exploitatiefase op de voet opgevolgd moeten worden en dat zorgvuldig onderhoud van de installaties belangrijk is. Je spring beter niet lichtzinnig om met radioactiviteit.

Voor de technische risico’s zijn er in Vlaanderen private verzekeringen beschikbaar, maar voor geologische risico’s is dat niet het geval. Daarom werkt de Vlaamse Regering momenteel aan een garantieregeling voor geologische risico’s. Minister van Energie Bart Tommelein wil met die regeling andere geïnteresseerde bedrijven over de streep trekken om diepe geothermie als hernieuwbare bron te onderzoeken.

Goed voor 468 centrales

Volgens een studie van VITO (Hernieuwbare Energie Atlas Vlaamse gemeenten, 2016) bedraagt het totale technische potentieel voor diepe geothermie 16.874 GWh. Om dat potentieel aan te spreken moet in de Kempen 468 centrales gebouwd worden. Dat is het maximale aantal dat in het gebied kan ingeplant worden; centrales moeten immers op minstens 3 km afstand van elkaar liggen.

Figuur 2. Technisch potentieel voor geothermie in Vlaanderen

fig 2 Pieter

Vito hengelt bij de Vlaamse Regering ook naar centen voor onderzoek naar ultradiepe geothermie, met boorputten tot wel 7 km diep. Het plan is om niet langer water uit de ondergrond te onttrekken, maar gemineraliseerd water in de diepte te injecteren en het opgewarmd weer naar boven te halen.

De onderzoeksinstelling houdt voor dat het gaat om een enorm energiepotentieel. “Als er elektriciteit mee kan worden gemaakt, dan denken we aan een totale capaciteit van ongeveer 5 gigawatt. Als je 8 gigawatt zegt, dan heb je de totale energiebehoefte van Vlaanderen“, aldus Dirk Fransaer, de gedelegeerd bestuurder van VITO.

De weerbarstige praktijk

Een technisch potentieel is één ding. Maar plannen omzetten in economisch rendabele projecten is nog iets anders. In Vlaanderen is er sprake van twee projecten voor diepe geothermie. Ze bevinden zich – niet toevallig – allebei in de Kempen. Er is het al eerder vermelde project van VITO in Mol, waarmee vanop een diepte van meer dan drie kilometer koolzuurhoudend pekelwater met een temperatuur van 120 graden wordt opgepompt. En ook Janssen Pharmaceutica wil aardwarmte winnen uit een watervoerende grondlaag op 2,4 kilometer diepte onder haar bedrijfssite in Beerse. Het bedrijf zou deze aardwarmte benutten voor de verwarming en koeling van haar gebouwen.

Volgens het Warmteplan wil Vlaanderen in 2020 164 GWh aan warmte halen uit diepe geothermie. Dat komt neer op 1,8 procent van de doelstelling voor groene warmte (9.197 GWh in 2020) en 0,65 van de totale doelstelling voor hernieuwbare energie (25.074 GWh in 2020).

Als de projecten in Mol en Beerse succesvol zijn, leveren ze tegen 2020 samen 130 GWh/jaar aan groene warmte.

Dat Vlaanderen traag vooruitgang boekt, is niet toevallig. Zoals gezegd zijn de mogelijkheden om aardwarmte te exploiteren beperkt in vergelijking met de buurlanden (zie Figuur 1). En er zijn de aangehaalde risico’s die kunnen leiden tot de mislukking van projecten. Vlaanderen heeft – in tegenstelling tot bv. Nederland – niet veel informatie over de Vlaamse ondergrond op een diepte van meer dan 2000 meter, zodat er een grotere kans is dat een project mislukt.

Ten slotte zijn er meer investeringen nodig om aardwarmte te kunnen benutten. Vlaanderen heeft – in tegenstelling tot bv. Duitsland en Frankrijk – geen traditie in stads- of wijkverwarmingsnetten, terwijl die netten nodig zijn voor het transport van thermische energie. Warmtenetten zijn overigens het meest performant in gebieden met een dichte bebouwing (hoge warmtevraag) die dicht bij de warmtebron liggen.

In Vlaanderen worden nog geen concrete experimenten voorbereid met ultradiepe geothermie. Het potentieel ervan is zeker groter, maar de uitdagingen ook.

Dit artikel verscheen ook op ABVV-Experten.

Pieter Verbeek is adviseur milieu en energie bij studiedienst Vlaams ABVV.