UDG Archieven - Utilities

In Friesland, Rotterdam en Utrecht worden de komende jaren proefprojecten opgezet om te kijken of Ultradiepe Geothermie in Nederland haalbaar is. Theoretisch zou op deze manier dertig procent van de totale industriële warmtevraag moeten worden afgedekt. De potentie is dus hoog, maar hoe zit het met de verdeling van de risico’s. Dat is een van de vragen die de proef moet beantwoorden.

De Nederlandse overheid wil langzaam minder afhankelijk worden van aardgas. Waar het Groningengas jarenlang de staatskas spekte, is het Slochterenveld inmiddels een hoofdpijndossier geworden vanwege de aardbevingen die door de gaswinning veroorzaakt worden. Maar er zijn meer argumenten om de aardgasverslaving van zowel de Nederlandse consument als de industrie te temperen. Want hoewel aardgas nog altijd schoner is dan kolen, is het nog altijd een fossiele brandstof. De afspraken die Europa in Parijs ondertekende over de terugdringing van de CO2-uitstoot, waar ook Nederland zich aan zal moeten houden, vragen om een andere koers van de regering.

Aardwarmte

De helft van de in Nederland gebruikte energie wordt ingezet voor de verwarming van gebouwen en voor de procesindustrie. De rest is verdeeld in elektriciteitsgebruik en transport, die beiden een kwart van de energievraag vertegenwoordigen. Verduurzaming van de energieportfolio zou zich dan ook voornamelijk moeten richten op de  grootste verbruiker: warmte. Alternatieven voor warmteproductie met aardgas zijn onder meer geothermie, elektrische warmtepompen, zonneboilers, stadswarmte of pelletkachels. In dit rijtje is geothermie met een flinke opmars bezig. De WKO-systemen in de gebouwde omgeving, vaak in combinatie met warmtepompen, zorgen niet alleen voor de opslag van warmte, maar ook duurzame koude. Dieper in de aarde zijn de temperaturen echter hoger: per kilometer diepte neemt de temperatuur namelijk met ongeveer dertig °C toe.

De gebouwde omgeving maakt inmiddels al in grotere mate gebruik van WKO-systemen en  de tuinbouw krijgt steeds meer interesse in diepe aardwarmte. Glastuinbouwers verwarmen hun kassen met warm water, afkomstig van twee à drie kilometer diepte. De industrie heeft echter hogere temperaturen nodig voor het verwarmen van zijn processen. Om hier ervaring mee op te doen, werd onlangs de Green Deal Ultradiepe Geothermie (UDG) ondertekend. In Leeuwarden, Heerenveen, Rotterdam, Renkum, Lieshout en Utrecht worden de komende jaren proefprojecten opgezet om te kijken of UDG in Nederland überhaupt mogelijk is. Uiteraard moet er ook een businesscase rondom het gebruik van de ultradiepe aardwarmte worden ontwikkeld. Theoretisch zou op deze manier dertig procent van de totale industriële warmtevraag kunnen worden afgedekt. Of dit percentage ook daadwerkelijk kan worden gehaald, is mede afhankelijk van de resultaten van de proefprojecten.

Diep

TNO kan in dit onderzoek niet ontbreken, al was het maar omdat het kennisinstituut de basisregistratie van de ondergrond beheert. TNO heeft inmiddels ook veel ervaring met geothermie opgedaan. Maurice Hanegraaf is directeur geo energie bij TNO en medeondertekenaar van de Green Deal UDG. ‘Geothermie is op zich niets nieuws’, zegt Hanegraaf. ‘In magmatische gebieden ligt de warmte veel dichter bij het aardoppervlak en kunnen de temperaturen oplopen tot  400 °C. Dat zie je bijvoorbeeld in IJsland, waar meerdere geothermische energiecentrales staan. Maar ook in Italië wordt elektriciteit opgewekt met geothermie. De situatie in Nederland is echter anders en hier ligt de warmte veel dieper. Om die warmte te kunnen inzetten voor stoomproductie, moet de gesteentelaag vooral aan één belangrijke eis voldoen: ze moet permeabel, ofwel waterdoorlatend zijn. De temperaturen die de industrie nodig hebben, zo rond de 160  °C  of hoger, liggen op een diepte van zo’n vijf kilometer en daar is de kans op voldoende permeabiliteit kleiner. Desondanks is er één gesteentelaag die veelbelovend is. Deze laag bestaat uit kalksteen van vroeg-Carboon ouderdom. We gaan vooral op zoek naar breuken in deze laag, omdat het gesteente langs deze breuken mogelijk permeabel is.’

Duur

De beste boorplek wordt bepaald door een combinatie van archiefonderzoek, seismisch onderzoek en proefboringen. ‘We hebben al een aardig beeld van waar de breuken in Nederland zich bevinden’, zegt Hanegraaf. ‘Op die plekken kunnen we met seismisch onderzoek naar zogenaamde hotspots zoeken. Daarna doe je een proefboring en weet je grotere zekerheid of de ondergrond geschikt is voor de onttrekking van warmte. Vervolgens doe je nog een proefboring om de permeabiliteit te testen en verhoog je de kans dat een put succesvol is. Uiteraard lopen de kosten per onderzoek op, maar de kosten voor een boring zijn één miljoen euro per kilometer. Dan wil je wel zeker weten dat die succesvol is. De eerste fase van de Green Deal zal zich dan ook met name richten op het risicomanagement. Want wat doe je als je boort en de put blijkt toch niet geschikt te zijn voor warmteproductie? Voor aardwarmte bestaat er een garantiefonds van de overheid die dit soort risico’s afdekt. Voor de ultradiepe ondergrond is deze er nog niet. We moeten nu ervaring opdoen met de financiële risico’s, maar ook met de technische en omgevingsrisico’s. We hebben in Nederland zo’n drie en een half duizend onshore boorputten, maar er zijn er maar een paar die verder gaan dan vier kilometer. Bovendien zijn die putten geboord voor de productie van olie en gas terwijl geothermieputten water moeten onttrekken aan en retourneren naar de ondergrond. Daarvoor zijn putten met een grotere doorsnede nodig, waardoor de boorkosten en de materiaalkosten hoger zijn dan bij een gasput. Enige voordeel is dat de upstream olie- en gasmarkt momenteel zo goed als stil ligt waardoor de boorfaciliteiten ruim voorhanden zijn, wat de prijs kan drukken.

Ook is de vraag wie de operator zal worden van zo’n warmteput. Bij de huidige aardwarmtesystemen opereren de tuinders de put. Het maar de vraag of grote industriële bedrijven  zelf een installatie willen exploiteren, of dat ze dat liever aan een derde partij overlaten. Het is niet voor niets dat Engie, Vermillion en de NAM bij het project betrokken zijn. Dit zijn partijen die ervaring hebben met het exploiteren van de ondergrond.’

Papierproductie

Een van de ondertekenaars van de Green Deal is papierproducent Parenco. Het bedrijf maakte de afgelopen jaren al behoorlijke slagen om zo duurzaam mogelijk te kunnen produceren. Ultradiepe geothermie maakt het bedrijf in de toekomst wellicht onafhankelijk van aardgas.  Director Supply Chain – Facility Services & Site Development Raymond Jolink van Parenco licht de plannen toe. ‘Parenco is producent van duurzaam papier en golfkarton. We gebruiken uitsluitend oud papier als grondstof, lossen de vezels op in water om er vervolgens weer papier van te maken. Het proces start met een percentage van één procent pulp en 99 procent water om uiteindelijk uit te komen op een product dat acht procent water bevat. Dat gaat eerst met behulp van de zwaartekracht, met behulp van vacuüm en daarna persen we het water er uit. Het laatste beetje water verwijderen door het papier langs verwarmde cilinders te transporteren. Die cilinders verwarmen we met stoom. Nu hebben we een aantal jaar geleden een buitengebruik gestelde machine weer in gebruik genomen voor de productie van golfkarton, wat weer wordt gebruikt voor de productie van dozen. We hebben dus twee productielijnen waarbij de ene lijn drie bar en de andere vijf bar stoom gebruikt. Het stoom van die laatste cilinder wekken we op in een biostoominstallatie die wordt gestookt met de reststromen van de pulpproductie. Daardoor is veertig procent procent van onze stoomproductie verduurzaamd. De andere stoominstallatie is echter nog gasgestookt, overigens wel deels gevoed met biogas. Dat gas komt uit de vergistingsinstallatie van onze eigen waterzuivering.

Nu hadden we een aantal jaren geleden al het plan opgevat om volledig te verduurzamen en dachten in eerste instantie aan een tweede biostoomketel. Maar de slibstroom van de tweede lijn is redelijk klein en dus zochten we alternatieven. Uiteindelijk leek ultradiepe geothermie een goede en duurzame oplossing.’

Risico’s

Jolink wist ook dat hij partners nodig had om een dergelijk nieuw plan voor elkaar te krijgen. ‘Er is nog niet veel bekend over warmtewinning op dergelijke diepten en wij hebben er geen belang bij om te investeren in die kennis. We houden het immers bij deze installatie en kunnen de opgebouwde kennis niet verder exploiteren. Dat kunnen partijen zoals Vito, QNQ en Alliander wel. Samen besloten we dan ook als consortium mee te doen aan de Green Deal. Doel is om de vijf bar installatie te vervangen voor een installatie die wordt aangedreven door geothermie. Om de gewenste vijf bar, ofwel 151,84 graden Celsius te kunnen onttrekken, is een bron van rond de 220 graden Celsius vereist. ‘Dat betekent dat we een diepte van vijf a zes kilometernodig hebben, afhankelijk van de diepte van de Dinantien-laag. Die bron moet overigens niet al te ver van onze productielocatie liggen, anders verlies je teveel warmte tijdens het transport. De ondergrondse kaarten liggen er echter gunstig bij, dus hebben we goede hoop. Maar in de onzekerheid ligt tevens het grootste risico. Want wat doe je als de temperatuur lager ligt? Wie draait er op voor de kosten? De businesscase voor de geothermie ziet er voor ons gunstig uit, zeker als we de restwarmte nog eens inzetten in andere processen of transporteren naar woningen in de omgeving. Maar die businesscase is wel gebaseerd op een bron met een temperatuur van 220 graden Celsius. Vandaar dat we blij zijn dat de overheid participeert en helpt bij het alloceren van de risico’s.’

 

 

 

Dertig procent van de warmte die de industrie nodig heeft, zou in de toekomst door Ultra Diepe Geothermie geleverd kunnen worden. De ministeries van Economische Zaken en Infrastructuur en Milieu, EBN, TNO en zeven consortia van bedrijven ondertekenden de zogeheten Green Deal Ultra Diepe Geothermie (UDG) ondertekend. Dit is een belangrijke stap om de mogelijkheden voor UDG in Nederland in kaart te brengen en een basis te leggen voor verdere ontwikkeling van deze technologie.

Minister Kamp: ‘Het kabinet streeft ernaar om in 2050 de CO2-uitstoot in Nederland naar bijna nul terug te brengen. Daartoe is het noodzakelijk om voor de warmtevoorzieningen alternatieven te ontwikkelen. Geothermie, waarbij warmte uit de diepe ondergrond naar het oppervlak wordt gehaald, is zo’n alternatief. De geothermieprojecten die we al kennen zijn nog niet geschikt voor hoge temperatuur warmtevoorziening voor de industrie. Om de warmtevraag in deze sector te verduurzamen is het noodzakelijk geothermie op grotere diepten toe te passen. De Green Deal Ultradiepe Geothermie is een belangrijke stap om de potentie hiervoor in Nederland in kaart te brengen.’

Eerste resultaten in 2020

De zeven consortia bestaan elk uit een groep partijen die zich samen ten doel hebben gesteld om binnen afzienbare tijd in Nederland een UDG project te ontwikkelen. De  consortia worden vertegenwoordigd door Vermilion Energy Netherlands, FrieslandCampina, GOUD, Parenco/QNQ, Geothermie Brabant, Huisman equipment en Havenbedrijf Rotterdam en zijn verdeeld over drie geologische regio’s, te weten Friesland (Heerenveen, Leeuwarden), Midden-Nederland (Utrecht, Renkum, Oost-Brabant) en Zuid (Schiedam, Rotterdam).

Uitgebreid geologisch onderzoek moet nu eerst meer duidelijkheid bieden over de mate waarin de consortia kunnen verwachten warmte van de juiste temperatuur en onder de juiste omstandigheden aan te treffen. Ook moet er inzicht komen in de meest kansrijke aanpak voor het uitvoeren van succesvolle boringen. Op basis hiervan kan doorontwikkeling van de projecten plaatsvinden. Naar verwachting zullen in 2020 de eerste resultaten in de vorm van pilotprojecten zichtbaar worden.

In het uitvoeren van de Green Deal UDG speelt naast het Ministerie van Economische Zaken, TNO en de consortia  EBN een heel belangrijke rol. CEO Jan Willem van Hoogstraten: “Door onze kennis en expertise in het ondernemen in de ondergrond kunnen we relevante kennis en ervaring inbrengen. Een belangrijk onderdeel daarvan is het werken op basis van een portfoliobenadering. Hiermee ontstaan leereffecten waarbij projecten van elkaar kunnen profiteren, en worden risico’s en kosten sterk gereduceerd. Daarin zit echt een groot deel van onze toegevoegde waarde. Ik vind het uitdagend dat wij in dit stadium ook een regierol kunnen vervullen.”

Uitgebreid geologisch onderzoek moet nu eerst meer duidelijkheid bieden over de mate waarin de consortia kunnen verwachten warmte van de juiste temperatuur en onder de juiste omstandigheden aan te treffen. Ook moet er inzicht komen in de meest kansrijke aanpak voor het uitvoeren van succesvolle boringen. Op basis hiervan kan doorontwikkeling van de projecten plaatsvinden. Naar verwachting zullen in 2020 de eerste resultaten in de vorm van pilotprojecten zichtbaar worden.

Warmte op meer dan 4.000 meter

Geothermie biedt goede mogelijkheden om de lagere temperatuur warmtevraag duurzaam in te vullen. Voor de verduurzaming van de hogere temperatuur warmtevraag in bijvoorbeeld de procesindustrie is het noodzakelijk om geothermie op grotere diepten toe te passen dan tot nu toe gebruikelijk. UDG is gericht op het benutten van warmte op een diepte van meer dan 4.000 meter. In potentie zou mogelijk dertig procent van de industriële warmtevraag kunnen worden voorzien door UDG. Met het uitvoeren van deze Green Deal wordt invulling gegeven aan het transitiepad voor hoge temperatuur warmte. Daarnaast draagt het realiseren van pilotprojecten voor 2020 bij aan het behalen van de hernieuwbare energiedoelen uit het Energieakkoord.