Aardwarmte
Aardwarmte of geothermie is energie dat ontstaat door temperatuurverschil tussen het aardoppervlak en (diep) in de aarde gelegen warmtereservoirs.
Hoge-temperatuurwarmte kan in Nederland duurzaam gewonnen worden uit de diepe ondergrond (geothermie). De omstandigheden daarvoor zijn in Nederland overigens niet erg gunstig: voor een temperatuur van 70 graden moet er al zo’n 2 km diep geboord worden. In IJsland daarentegen, kan hoge temperatuurwarmte volop aan het aardoppervlak gewonnen worden, waarbij de temperatuur vaak direct al hoog genoeg is voor elektriciteitsproductie (oververhitte stoom). Voor zover er in Nederland warmte uit de diepe ondergrond wordt gewonnen, gebeurt dat met hydrothermale systemen op dieptes van 2 à 3 km, waarbij de afstand tussen inlaat en uitlaat van het doublet in de ondergrond zo’n 2 km bedraagt. De levensduur van een doublet is, naar schatting, zo’n 20 jaar.
Voor de grootschalige exploitatie van geothermische bronnen moet er nog het nodige gebeuren: waar bodemschatten volgens de wet van ons allemaal zijn (de baten vallen direct of indirect, via belastingen, grotendeels toe aan de staat en worden via de staatskas door alle burgers gedeeld), is dat voor geothermie nog niet bij wet geregeld. Ook stelt de grootschalige winning van geothermische warmte ons voor een vraagstuk van ruimtelijke ordening van de ondergrond: de ruimte die een doublet in de ondergrond inneemt is veel groter dan de ruimtevraag aan het oppervlak. Geldt dan wie het eerst komt, die het eerst maalt? Ook voor warmte- en koudeopslag in de ondiepe bodem spelen al vraagstukken van interferentie tussen doubletten. Welke principes gaan we hanteren voor een eerlijke verdeling van (het recht op exploitatie van) warmte uit de ondiepe en diepe ondergrond? Tenslotte houdt de geothermische warmtewinning risico’s in voor de drinkwatervoorziening, daar waar drinkwatervoerende lagen worden doorboord.
Aardwarmte kan zowel direct gebruikt worden, bijvoorbeeld om te verwarmen of te koelen, of voor het opwekken van elektrische stroom.
Elektriciteit productie
Bij het produceren van elektriciteit wordt water, van minstens 100 *C uit de grond gepompt en wordt vervolgens gebruikt om een stoomturbine aan te drijven (Aardwarmtew).Naarmate er dieper in de aardkorst wordt geboord, zal de temperatuur stijgen. Over het algemeen stijgt de temperatuur 35 tot 40 graden Celsius per kilometer (Geothermw), plekken waar de temperatuurstijging sterk afwijkt van de normale stijging worden warmteanomalieën genoemd. Vooral warmteanomalieën met een veel hogere temperatuur zijn interessant voor geothermie.
In vulkanische gebieden, zoals in IJsland, zijn warmteanomalieën op geringe diepte aan te treffen, en worden wereldwijd gebruikt voor stroomopwekking. In figuur 1 staan de top 5 landen die geothermie gebruiken voor het opwekken van energie.
Ondiepe bodemenergie
Voor het verwarmen of koelen van huizen, kassen en kantoren wordt ondiepe bodemsystemen gebruikt. Bij ondiepe bodemenergie kan onderscheid gemaakt worden tussen enerzijds onttrekking van warmte in de winter en anderzijds onttrekking van koude in de zomer. Grondwater wordt op een diepte tussen de 20 en 300 meter gewonnen. In de zomer wordt dit grondwater van tussen de 5 en 10 graden gebruikt om een gebouw te koelen. Na het koelen is dit water opgewarmd tot tussen de 10 en 15 graden en wordt het water op een andere plek weer in de grond op een vergelijkbare diepte teruggepompt.In de winter wordt verwarmt water opgepompt en gebruikt om te verwarmen, waarna het afgekoelde water weer terug de bodem in gaat.
Ondiepe bodemenergie wordt ook warmte/ koudeopslag genoemd (RVO 2021w).
Meestal wordt het warme water niet direct gebruikt voor verwarming maar wordt het water gebruikt in een warmtepomp. De warmtepomp zorgt ervoor dat de relatief lage temperatuur van het water uit de bodem, op een hoge temperatuur gebracht wordt, zie figuur 2. Waterpompen kunnen ook dienst doen als koelmachine, in dat geval wordt koud water gebruikt voor koeling. Het principe van de warmtepomp wordt bij koeling omgedraaid. In de module TB242E wordt er dieper ingegaan op de werking van de warmtepomp.
Verschillende opslag systemen
Binnen de ondiepe bodemenergie kan onderscheid worden gemaakt tussen twee type systemen, open en gesloten systemen. In figuur 2 zijn de twee systemen schematisch weergegeven.
Bij open systemen wordt grondwater uit de bodem naar de oppervlakte gepompt en gebruikt in een warmtepomp. Bij een gesloten systeem worden buizen ingebracht tot een diepte van 50 tot 100 m. In deze buizen stroomt een vloeistof die wordt opgewarmd of gekoeld via de wand van de buis.
Om aantasting van de bodemkwaliteit te voorkomen bevat het Wijzigingsbesluit bodemenergiesystemen uniforme voorschriften voor alle bodemenergiesystemen. Deze hebben betrekking op energiebalans, retourtemperatuur, interferentie, circulatievloeistof, buitengebruikstelling en monitoring (Rijkswaterstaat 2013). Hierin is ook bepaald dat de afkoeling van het grondwater met een paar graden acceptabel is, er is alleen vereist dat een per vijf jaar een eventueel warmteoverschot moet zijn weggewerkt.
In 2010 waren er 1500 open bodemenergiesystemen gerealiseerd en circa 40.000 gesloten systemen aanwezig (Cahier 2012)
Bronnen
Cahier 2012, Boer, S., Dinkla. I., Drijver, B., Hartog, B., Koeders, M., Marhijssen, H. (2012). Meer met bodemenergie. skbRVO 2021w, RVO 2021 - Ondiepe bodemenergie, geraadpleegd 21 december 2023
Rijkswaterstaat 2013, Rijkswaterstaat, Wet- en regelgeving bodemenergie, geraadpleegd 20 januari 2016
Laatste wijziging: 21-12-2023
Deze publicatie valt onder een Creative Commons licentie. Zie hiervoor het colofon.
Deze publicatie valt onder een Creative Commons licentie. Zie hiervoor het colofon.
