Innovatieve techniek

Een constante stroom van energie

Ideaal voor de omschakeling naar duurzaam wonen

Duurzaam verwarmen

Aardwarmte moet een belangrijker energiebron worden in Nederland. Al voordat de oorlog in Oekraïne (en de energiecrisis) uitbrak, pleitte een meerderheid van de Tweede Kamer voor betere subsidieregelingen. De noodzaak van deze energievorm zal alleen maar toenemen. De Volkskrant vroeg zich af: hoe wordt aardwarmte gewonnen, en wat is het potentieel? Zie infographic hiernaast.
Aardwarmte wordt gewonnen uit de diepere lagen van de aardkorst. In Friesland ligt het vulkanisch gesteente in de bodem relatief hoog. Op een diepte van ongeveer 3300 meter kan al water van 140˚ Celsius worden opgepompt. Met een tweede buis wordt het afgekoelde water weer in dezelfde bron teruggepompt. Zo blijft de drukbalans van de bodem in evenwicht en worden ongewenste trillingen voorkomen. De warmte wordt in Groen Warmtenet Bolsward verdeeld voor verwarming van woningen en gebouwen en als proceswarmte voor de industrie. Kortom: een ideale manier om in Súdwest-Fryslân van het gas af te komen.

Capaciteit elektriciteitsnetwerk Nederland

Geen knelpunten op het elektriciteitsnet

De warmteopbrengst van een gemiddelde diepe bron komt overeen met de warmtebehoefte van zo’n vijfduizend woningen. Bij een ultra-diepe bron kan ook nog een stoomturbine worden aangedreven voor het opwekken van elektriciteit. Hiermee kunnen we dag en nacht voorzien in een constante stroom van energie zonder dat er knelpunten ontstaan op het elektriciteitsnet, zoals bij gebruikmaking van zonne- en windenergie. Om de opwekpieken van zonne- en windenergie en de verbruikspieken van elektrische warmtepompen op te vangen is namelijk extra netversterking noodzakelijk. Bij gebruikmaking van aardwarmte is dit niet nodig, waardoor een aardwarmtebron sneller kan worden gerealiseerd.

Duurzame energie opwekken zonder zonne-energie en windmolens.

Uit de Volkskrant. Bron: Phil Vardon/ TUdelft, geothermie.nl, Graphic: Thijs Balder, Research: Tomas van Dijk

Ook voor minder goed geisoleerde woningen

Alternatief voor windmolens

Opbrengsten worden lokaal geïnvesteerd

Burgers hebben distributie zelf in de hand

Toekomstperspectief met waterstof

Is een groen waterstofnet niet een beter alternatief voor aardgas dan een collectief warmtenet en aardwarmte?

Waterstof is een goede energiedrager, maar is geen energiebron. De energie moet  eerst duurzaam opgewekt worden met zon- en windenergie en daarna omgezet worden in waterstof. Dit gaat met grote verliezen gepaard. Bovendien is groen waterstof nog niet voldoende beschikbaar en te duur. Daarom is waterstof nu geen oplossing voor de woningen van Bolsward. Lees hierover meer in de Factsheet Waterstof van Warm Heeg.
De STOGEF Aardwarmtebron levert duurzame energie rechtstreeks aan het warmtenet. Hierdoor is er veel minder energieverlies en blijft de warmte betaalbaar.

Als over ruim tien jaar groene waterstof voldoende beschikbaar, betaalbaar en rendabel is kan de stookketel voor de back-up en piekvoorziening van het warmtenet wél eenvoudig op waterstof omgeschakeld worden. Hierdoor wordt dan nóg meer CO2 bespaard.

Nóg meer CO2 besparen met back-up en piekketel op groene waterstof.

Bron: Berenschot, in opdracht van EBN

Wat gaat u ervan merken?

Als gemeente Súdwest-Fryslân besluit om voor haar energievoorziening gedeeltelijk over te stappen op aardwarmte, worden er zoeklocaties aangewezen voor proefboringen. Van de opgedane kennis kunnen ook andere gemeenten in Friesland profiteren voor de aanleg van (ultra-diepe) aardwarmtebronnen.

De zoeklocaties voor de bron zullen enerzijds in de buurt liggen van industrie die proceswarmte nodig heeft en restwarmte levert en anderzijds bij een aan te leggen warmtenet dat de aardwarmte kan gebruiken. Het hele proces wordt in samenspraak met de gemeente begeleid en gecontroleerd door Staatstoezicht op de Mijnen (SodM). Het aanleggen van de bron duurt tussen de twee en zes maanden. Vervolgens hebben we dertig jaar profijt van de warmtewinning.

De exploitatie van de aardwarmte in Súdwest-Fryslân: hoe ziet het proces eruit?

Al vele jaren wordt warmte en elektriciteit opgewekt met behulp van aardwarmte in onder andere Duitsland, Frankrijk en België. Uit de ondergrond van Parijs haalt men bijvoorbeeld al sinds 1969 water voor verwarming uit de diepe ondergrond. De stad München heeft zich als doel gesteld in 2040 geheel zelfvoorzienend te zijn met duurzame warmte en elektriciteit, opgewekt door ultra-diepe geothermie.

Kijk voor meer informatie en een technische uitleg op geothermie.nl

Vraag en antwoord

Hoe werkt geothermie?

Water met een geschikte temperatuur voor verwarming zit in Nederland op een diepte vanaf ongeveer 1,5 kilometer. Er zijn echter ook initiatieven op geringere en grotere diepte. Een aardwarmtesysteem pompt warm water uit een water bevattende en poreuze aardlaag. Via één of meer productieputten komt het warme water naar de oppervlakte. In een warmtewisselaar geeft dit warme water zijn energie af aan een warmtenet, dat woningen, kassen of industrie van warmte voorziet. Via pompen en één of meer injectieputten stroomt het afgekoelde water in dezelfde aardlaag/reservoir terug. Een productieput en injectieput heten samen een (putten)doublet.

Hoe veilig is geothermie?

Geothermiebedrijven zijn erop gericht om de kans op ongewenste gebeurtenissen klein te houden. Dit betreft dan vooral:

  • Seismische activiteit. Menselijk handelen in de ondergrond kan (grotere en) kleinere aardbevingen en trillingen veroorzaken. De krachten die een geothermische boring of bron op de ondergrond uitoefent, zijn echter van zichzelf te klein om (circa 2,5 kilometer ‘hoger’) tot voelbare trillingen aan het maaiveld te leiden. Omdat bij geothermie de drukverschillen gedurende de exploitatie erg klein zijn, is het zeer onwaarschijnlijk dat hierdoor aardbevingen worden veroorzaakt.
  • Bodemdaling. Er wordt geen volume onttrokken aan de ondergrond, zoals bij delfstoffenwinning. Hierdoor blijft de gemiddelde druk in het reservoir vrijwel onveranderd. Het injecteren van afgekoeld water zorgt ervoor dat er wel enige krimp zal optreden in het gesteente rond de injectieput. Dit is in de ordegrootte van 2 centimeter na 100 jaar productie en daarom verwaarloosbaar bij de natuurlijke bodemdaling/ stijging in een eeuw. Merkbare bodemdaling door geothermie is daarom niet te verwachten. Soms komt met het water een kleine hoeveelheid gas (of olie) mee. Dit wordt bijvangst genoemd. Deze bijvangst is zo klein in volume dat ook hierdoor geen verzakkingen zullen optreden.
  • Vervuiling van het grondwater. Putten worden zo geboord en vastgezet met cement dat de kans dat water van de ene aardlaag in een andere aardlaag terechtkomt nihil is. Conductoren (grote stalen buizen van 50 tot wel 200 meter lengte, die als eerste zijn geplaatst) zorgen ervoor dat de boorvloeistoffen niet in de (ondiepere) bodem terecht komen. Ook tijdens de warmteproductie vindt een regelmatige controle van de puttoestand plaats, bijvoorbeeld door de dikte van de putwand en de drukken te meten.
  • (Gas-)explosies. Geothermieboringen worden op dezelfde veilige manier uitgevoerd als gasboringen. Mocht er gas worden aangetroffen dan is dat geen probleem. Aan de oppervlakte zijn geothermieputten bij stilstand drukloos. In aardwarmtebronnen zijn evenwel veiligheidsvoorzieningen ingebouwd (zoals afsluiters) die hoge drukken kunnen weerstaan.

Hoe duurzaam is geothermie?

Geothermie is op meerdere manieren een duurzame bron van energie. Ten eerste is de voorraad die in de aardkorst zit nagenoeg onuitputtelijk. Door natuurlijke processen in de kern van de aarde is het water herbruikbaar (want het wordt steeds opnieuw opgewarmd). Wel zal de temperatuur van de hete grondlagen door de productie van aardwarmte over een termijn van enkele tientallen jaren lokaal afnemen, een daling die zich weer zal herstellen als de productieput en de injectieput uit productie worden genomen. Ten tweede komt bij de productie van aardwarmte nauwelijks CO2 vrij (zie de vraag hieronder over de hoeveelheid CO2).

Welke voordelen biedt geothermie?

Geothermie kent een aantal voordelen:

  • Het is een duurzame bron van energie die nauwelijks CO2 uitstoot. Voor (kas-)verwarming met geothermie is de gemiddelde uitstoot ongeveer 1/8 van die van aardgas.
  • De kosten van geothermische energie zijn voor langere tijd stabiel en voorspelbaar.
  • In tegenstelling tot vele andere vormen van hernieuwbare energie is geothermie onafhankelijk van externe factoren (wind, zonlicht, enzovoort). Het is 24/7 beschikbaar.
  • Als de putten eenmaal geboord zijn, is er nauwelijks sprake van geluidsbelasting of visuele hinder voor de omgeving.

Wat merkt de omgeving van een boring?

De voorbereidingen op een boring en de boring zelf kunnen hinder opleveren voor de omgeving. Het installeren van de boortoren en de hulpinstallaties kan enkele weken duren en vindt veelal overdag plaats. Het boren zelf vindt 24 uur per dag plaats.
Een boortoren produceert geluid, denk hierbij hoofdzakelijk aan de lift (het huiswerktuig), boorstangen die tegen elkaar aan stoten of het gebruik van pompen. De boorkop gaat diep genoeg in de grond om geen overlast te veroorzaken. Daarnaast verzorgen vrachtauto’s de aan- en afvoer van materialen. De boringen duren in totaal drie tot zes maanden, afhankelijk van de diepte. Bij het boren wordt getracht hinder tot een minimum te beperken. Bovendien gelden hiervoor wettelijke regels.

Wat is het effect op grondwater?

Putten worden zo geboord en vastgezet met cement dat de kans dat water van de ene aardlaag in een andere aardlaag terechtkomt nihil is. In het boorgat worden stalen buizen geplaatst, die gecementeerd worden. Zo blijven de verschillende ondergrondse grondwaterlagen van elkaar gescheiden, en kan er geen ongewenste vermenging van deze lagen optreden. Bij de bovenste paar honderd meter van de put wordt een dubbelwandige constructie geplaatst voor extra bescherming van het grondwater. Sensoren in de ruimte tussen de twee wanden kunnen dan een lekkage vroegtijdig registreren. Mocht dat optreden, dan kan de binnenste buis vervangen worden zonder dat er een lekkage naar het grondwater is opgetreden.
Ook tijdens de warmteproductie vindt een regelmatige controle van de puttoestand plaats, bijvoorbeeld door de dikte van de putwand en de drukken te meten. Omdat het belangrijk is dat aardwarmte veilig en verantwoord wordt gewonnen, heeft de aardwarmtesector een industriestandaard ontwikkeld voor het ontwerpen van aardwarmteputten. Na ongeveer tien jaar ervaring met aardwarmtewinning in Nederland, is gebleken dat een deel van de eerste generatie aardwarmteputten te maken heeft met corrosie of andere putintegriteitsproblemen. Deze ervaring en de recent doorgevoerde innovaties vormen hiervoor het uitgangspunt. De industriestandaard beschrijft het proces om te komen tot een zo veilig mogelijk en verantwoord putontwerp over de volledige levenscyclus, van ontwerp tot en met ontmanteling. Op deze manier garandeert de sector de putintegriteit van aardwarmteputten en wordt het risico verkleind op het lekken van formatievloeistoffen naar de ondergrond en het vermengen van ondiepe waterlagen buiten de putten. De industriestandaard speelt daarom een belangrijke rol in de verdere professionalisering van de aardwarmtesector. Putontwerpen die vanaf januari 2021 worden gemaakt, moeten aan deze standaard voldoen. Overigens wordt er niet geboord in drinkwater gebieden en is er in de afgelopen 10 jaar ook geen sprake geweest van enige drinkwatervervuiling.

Wat merkt de omgeving van de productie?

Als de putten eenmaal geboord zijn is een terrein nodig van zo’n 30 x 30 meter en verder een gebouw van zo’n 20 x 20 meter voor de warmtewisselaars en (meestal) enkele filters, vaten en pompen. De installatie produceert enig geluid (vanwege de pompen) dat niet hoorbaar is buiten de locatie. Af en toe, denk aan enkele malen per maand, zal een vrachtwagen technische materialen en hulpstoffen komen brengen of afvalstoffen ophalen.

Is er kans op aardbevingen?

Menselijk handelen in de ondergrond kan (grotere en) kleinere aardbevingen en trillingen veroorzaken. De krachten die een geothermische boring of bron op de ondergrond uitoefent, zijn echter van zichzelf te klein om (vanuit 1,5 tot 2,5 kilometer diepte) tot voelbare trillingen aan het maaiveld te leiden. Omdat ook tijdens de productie de drukverschillen klein zijn vergeleken met bijvoorbeeld aardgasproductie, is het zeer onwaarschijnlijk dat hierdoor voelbare aardbevingen worden veroorzaakt. Zie voor meer informatie de factsheet ‘Aardwarmte en seismiciteit’ (PDF) van het Platform Geothermie.

Zijn er afvalstoffen?

Het opgepompte ‘formatiewater’ bevat allerlei opgeloste natuurlijke stoffen/elementen. Het water komt niet in contact met het oppervlaktewater of de buitenlucht. Het beheer en de systemen zijn erop gericht om deze stoffen terug in de injectieput te pompen. Toch kunnen er kleine zanddeeltjes en vaste deeltjes met de stroom meekomen. In de bovengrondse installaties zijn filters opgenomen die deze deeltjes uitfilteren, om verstopping van de injectieput te vermijden. (Die deeltjes zijn nog steeds héél klein: honderdsten van millimeters.) Soms hebben deze deeltjes een lichte natuurlijke radioactiviteit. Deze licht radioactieve deeltjes komen op aarde zowel in de boven- als ook diepe ondergrond voor. Het betreft een type straling die eenvoudig is af te schermen en niet aan de buitenkant van de installatie te meten is. De interne procedures, bij het openen van de installatie, houden hiermee rekening en de omgeving ondervindt hier geen hinder van.

Voor dit onderdeel wordt er apart toezicht gehouden door de ANVS (Autoriteit Nucleaire Veiligheid en Stralingsbescherming)