Aardwarmteprojecten bouwen mee aan de energietoekomst van heel Vlaanderen

28/02/2022

In onze buurlanden en bij uitbreiding gans Europa is men op zoek naar de ultieme energiebronnen die zowel betrouwbaar, betaalbaar als duurzaam zijn.  In de huidige geopolitieke situatie dient er bij voorkeur nog een vierde criterium aan toegevoegd te worden: lokaal – ‘van eigen bodem’! Een eenvoudige screening maakt het al snel duidelijk: veel energiebronnen voldoen niet aan alle criteria. Niet lokaal, onbetrouwbaar, onbetaalbaar of niet echt duurzaam. Dit maakt een beleidskeuze voor een bepaalde technologie zeer moeilijk en daarom blijft enkel een mix van energiebronnen en -technologieën de enige realistische oplossing. Aardwarmte of diepe geothermie heeft vele troeven en scoort als één van de beste op de vier criteria. Met een zeer lage koolstofafdruk, de onafhankelijkheid van plaatselijke weercondities en de letterlijke en spreekwoordelijke lokale verankering in de grond maakt van aardwarmte een beloftevolle energiebron voor Vlaanderen.

 

 

Geothermische energie wordt onderverdeeld in bodemwarmte, ook wel ondiepe geothermie genoemd en aardwarmte of diepe geothermie. De bodemwarmtesector is gekend van de warmtepompen met verticale of horizontale warmtewisselaars en KWO-systemen[1] met open boorgaten om water op te pompen en injecteren. Onder aardwarmte vallen de projecten waarbij minimaal 500m diep wordt geboord en waarbij de warmte van het opgepompte water direct kan worden aangewend. Van zodra voldoende diep wordt geboord en temperaturen boven de 85°C worden bereikt, kan warmte worden omgezet in koelte via koelabsorptiesystemen. Stijgt de temperatuur boven de 115°C dan kan een aardwarmtecentrale naast warmte en koelte ook elektriciteit produceren via de ORC[2]-technologie.

 

Aardwarmte en bodemwarmte zijn complementaire technologieën die een belangrijke rol kunnen opnemen in onze energietransitie naar een fossielvrije verwarming. Vooral in stadscentra met de aanwezigheid van een hoge energiedichtheid en met vele oude gebouwen die temperaturen vereisen van >70°C tijdens koude vriesdagen, is de aanleg van warmtenetten een duurzame en betaalbare investering[3]. Een slimme trajectbepaling met een strategische keuze voor een langetermijnvisie maakt het mogelijk om gefaseerd per aardwarmtecentrale een warmtenet aan te leggen van maximaal enkele tientallen kilometers. In de periferie waar de energiedichtheid sterk daalt, ligt de keuze voor bodemwarmte voor de hand. Hier is géén bijkomende infrastructuur nodig maar zit de uitdaging meer in het onder controle houden van de elektriciteitskost en in sommige gevallen het versneld uitkoelen van de ondergrond. Eveneens kunnen de beide energietechnologieën elkaar vinden om de seizoenschommelingen in de warmtevraag op te vangen door te investeren in ondergrondse energieopslag[4].

 

[1] KoudeWarmteOpslag

[2] Organic Rankine Cycle

[3] Bijvoorbeeld ‘Warmteplan Antwerpen’ https://www.antwerpenmorgen.be/nl/projecten/warmtenetten/over  

[4] https://www.heatstore.eu/

Aardwarmte?

Aardwarmte of diepe geothermie maakt gebruik van de energie die opgeslagen is in de ondergrond en die continu wordt afgegeven aan de oppervlakte. Zo is er in België een gemiddelde warmte-uitstroom aan de oppervlakte van 0,06 Watt per m². De warmte-uitstroom kan sterk verschillend zijn. Gesteenten in de ondergrond hebben immers een zekere beperkte thermische geleidbaarheid, waardoor de warmte ook wordt vastgehouden in de ondergrond. Hierdoor neemt de temperatuur toe met de diepte. Deze toename is gemiddeld 30°C per kilometer.

Een aardwarmtecentrale maakt gebruik van de toestroom van warmte vanuit de kern van de Aarde en van de warmte reeds opgeslagen in het gesteente. Bij een juist evenwicht tussen warmte die gewonnen wordt in de aardwarmtecentrale en de warmte die aangevuld wordt door de natuurlijke toestroom, kan gesproken worden van een duurzame energiewinning. Bij een klassieke hydrothermale aardwarmtecentrale gebeurt de energiewinning door het oppompen van heet water uit een productieput en het terugpompen van afgekoeld water in een injectieput. Dit vormt samen een doublet.

In de Europese Unie worden 350 stadswarmtenetten gevoed vanuit een aardwarmtecentrale[1]! Het gros hiervan is terug te vinden in IJsland, Turkije, Frankrijk en Duitsland.

Het gebruik van aardwarmte is de laatste jaren traag maar gestaag aan het stijgen over heel Europa en is ondertussen uitgegroeid tot een ‘mature’ markt. Vooral onze buurlanden zijn omwille van de goede geologische condities en een efficiënt werkend financieel ondersteuningssysteem grote voortrekkers van aardwarmteprojecten. Zo beschikt Frankrijk over meer dan 60 operationele aardwarmtecentrales (waarvan 1 met elektriciteitsproductie), Duitsland 37 centrales (waarvan 10 met elektriciteitsproductie) en Nederland 26 centrales (enkel voor verwarming). De EGEC studie[1] toont ook aan dat er in Europa nog meer dan 200 projecten in de ontwikkelingsfase zitten. De plannen van Nederland springen hierbij het meest in het oog. In hun Masterplan Aardwarmte ‘Een brede basis voor een duurzame warmtevoorziening’ zijn de verschillende betrokken organisaties in samenwerking met de ministeries van Economische Zaken en Klimaat en Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties tot de conclusie gekomen dat er in Nederland een potentieel is om 175 aardwarmtecentrales te bouwen tegen 2030  en 700 tegen 2050 om op termijn aardgas-onafhankelijk te worden[2].

 

[1] Geothermal Market Report 2020 (EGEC, Juni 2021)

[2] Masterplan Aardwarmte in Nederland (EBN, Mei 2018)

Marktgedreven?

In Vlaanderen zit aardwarmte in volle ontwikkeling. Ondergronds is het potentieel alleszins veelbelovend. Bovengronds dienen de ‘business cases’ zich aan zowel vanuit individuele bedrijven als vanuit lokale overheden. Dit betekent dat na een intense screening van de warmte- en/of koudevraag binnen een wel gedefinieerde zone langetermijnovereenkomsten worden afgesproken met deze individuele partijen. Hierbij is het belangrijk om te spreken over de ‘vervangbare’ warmte-/koudevraag of welk deel van deze vraag kan worden ingevuld door aardwarmte. Een onontbeerlijke schakel om het aanbod bij de vraag te brengen is de aanleg van warmtenetten. Zeker binnen de residentiële sfeer (lees : stadskernen) zijn het de warmtenetten die voor de ‘off-take’ zorgen. Dit proces wordt best geregisseerd door de lokale overheden.

Niettegenstaande de ambities in Vlaanderen een stuk lager liggen[1], beschikt ook Vlaanderen over interessante regio’s om aardwarmte toe te passen.  Projecten uit het verleden hebben bewezen dat in de Vlaamse ondergrond verschillende watervoerende lagen aanwezig zijn die kunnen helpen in het behalen van de klimaatdoelstelling.  Daarenboven zorgen aardwarmteprojecten voor een gezondere luchtkwaliteit, een efficiëntere inzet van ruimte én voor meer comfort.

De ontwikkeling van een aardwarmteproject loopt in verschillende fases waarbij bijzonder veel aandacht gaat naar het vooronderzoek met het uitvoeren van een 3D seismische campagne. Tijdens deze fase wordt de diepe ondergrond grondig onderzocht om als eindresultaat over een 3D-model te beschikken dat toelaat om met kennis van zaken te boren tot in het gekozen reservoir. 

Degelijk studiewerk is onontbeerlijk en maakt het mogelijk om het risico op falen van het project in de bouwfase te reduceren.  Maar ook in de latere operationele fase zal een grondige evaluatie van de  ondergrond de kans op een succesvolle aardwarmtecentrale verhogen. Eén van de gekende risicofactoren is de kans op het opwekken van aardbevingen. Algemeen is de kans op aardbevingen ten gevolge van een aardwarmteproject zeer klein. Bij klassieke hydrothermale systemen is de ondergrondse waterlaag waaruit water opgepompt en opnieuw geïnjecteerd wordt, van nature voldoende doorlatend. Hierdoor is weinig tot geen bijkomende druk nodig om water terug in de ondergrondse laag te pompen en wordt het risico op het ‘induceren’ van aardbevingen als zeer laag ingeschat. Belangrijk om te melden is dat bij zogenaamde ‘Enhanced Geothermal Systems’, waarbij de doorlatendheid van het ondergrondse reservoir kunstmatig wordt verbeterd door grote debieten water onder zeer hoge druk terug te pompen, het risico op aardbevingen aanzienlijk hoger is. 

 

 

[1] Het Klimaatplan 2021-2030 (VR 2019 0912 DOC.1208/1BIS) rekent op 594 GWh in 2030

 

Subsidies?

Industriële bedrijven zijn naarstig opzoek naar een oplossing voor de decarbonisering van hun warmtebehoefte. Uiteraard speelt hierin de meerkost een belangrijke rol. Industriële bedrijven mogen hun concurrentiekracht niet verliezen op internationaal vlak door in te zetten op een duurzame energiebron. Deze ‘gap’ kan worden ingevuld door het verlenen van (tijdelijke) subsidies. Tijdelijk omdat van zodra het ‘level playing field’ wijzigt, de financiële ondersteuning zal moeten volgen om ‘Windfall’ te vermijden. In Nederland heeft men een ’Feed-in-Premium’ ingevoerd of de SDE++ regeling. Het principe is vrij eenvoudig : stijgt de marktwaarde dan daalt de subsidie.

Het opwekken van ‘mini-aardbevingen’ is echter inherent aan een aardwarmtecentrale. Deze kleine bevingen geven de operator van de aardwarmtecentrale zelfs informatie over de werking ervan. In Europa hebben drie hydrothermale aardwarmtecentrales (Mol-België, Poing-Duitsland en Unterhaching-Duitsland[1]) geleid tot voelbare trillingen. Telkens vonden deze geïnduceerde bevingen plaats tijdens het eerste jaar van opstart. In alle hydrothermale projecten werd bovendien nergens schade opgemeten.

Omdat aardbevingen nooit helemaal kunnen worden uitgesloten, verdient communicatie met de burgers, de bedrijven en overheden bijzondere aandacht. Elk aardwarmteproject dient correcte informatie ter beschikking te stellen via websites, sociale media en/of via bedrijfsbezoeken. Tijdig en correct communiceren doorheen het ganse proces vormt een solide basis om ook mogelijks negatieve boodschappen tot bij de mensen te brengen.

Moesten er zich in zeer uitzonderlijke gevallen voor de eerste keer toch schadegevallen aandienen bij hydrothermale systemen dan is het belangrijk dat er een correcte en transparante schadeafhandeling is. Deze procedure dient gekend te zijn vóór het opstarten van een aardwarmtecentrale.

Op termijn kan het aspect ‘Aardbevingen’ en alle andere milieugerelateerde aspecten van de bouw, uitbating en ontmanteling van een aardwarmtecentrale, worden beschreven in een BBT[2] ‘Aardwarmte’.

 

[1] Risk assessment for UDG and EGS and an inventory of preventive and mitigating measures (W+B, April 2020)

[2] Beste Beschikbare Technieken

Gans Vlaanderen?

Hydrothermale aardwarmtecentrales hebben nood aan watervoerende lagen in de ondergrond. Vlaanderen beschikt niet overal over deze optimale condities. Enkel de Antwerpse en Limburgse Kempen kunnen momenteel inzetten op deze duurzame energietechnologie. Op middellange termijn (>20 jaar) verwacht de sector een aantal belangrijke technologiedoorbraken te behalen die ervoor zorgen dat gans Vlaanderen geschikt zal worden om warmte uit de ondergrond te halen. Eén van deze technologieën bestaat erin een ‘radiator’ in de ondergrond te plaatsen  waardoor water stroomt dat opwarmt door de ondergrond. Het is belangrijk dat de overheid onder impuls van de sector en met hulp van de onderzoeksinstellingen deze innovaties steunt zodat op middellange termijn de momenteel in ontwikkeling zijnde hydrothermale aardwarmtecentrales hiermee kunnen worden uitgebreid én gans Vlaanderen aardwarmte kan inzetten binnen de energietransitie.