Aardwarmte

Geothermische energie, aardwarmte en koude en warmteopslag
Schoon, duurzaam en altijd voorradig

Terwijl we op een bol gevuld met hitte rondzweven in de ruimte en we onze huizen willen verwarmen zoeken we koortsachtig het oppervlak af naar alles wat brandbaar is en stoken het op. Terwijl het gewoon kan: een boor in de grond steken en de warmte omhoog halen.

De aarde is heet. In de kern is het minstens 2.000 graden Celsius en misschien wel 12.000 graden C. Van de hele aardbol is 99% warmer dan 1.000 gr.C.  Alleen aan de buitenkant heeft zich een dun korstje redelijk afgekoeld materiaal gevormd. We mogen van geluk spreken dat er op te leven valt.

Lees het artikel van Marlies ter Voorde, Universitair docent Aardwetenschappen aan de Vrije Universiteit van Amsterdam.

Voordracht van drs. Vincent van Hoegaerden (Ecofys) op de Nationale Milieudag (VVM), op vrijdag 22 juni 2007 te Den Haag. (pdf 638 kB, ppt-handout)
Artikel in het blad 'Bodem' van april 2007 van drs. Vincent van Hoegaerden, e.a. (pdf 277 kB)

Algemene informatie over aardwarmte en warmtepompen vind u hier.

Meer informatie over dit onderwerp bij Milieu Centraal en op de KWO-site van de provincie NoordBrabant.

Direct gebruik

Aardwarmte wordt al meer dan 10.000 jaar gebruikt. Onze voorvaderen hebben vermoedelijk geothermisch verwarmd water gebruikt om te koken, te baden en te verwarmen. Oude balneologische gebruiksvormen zijn de thermen uit de Romeinse tijd, het Middeleeuwse China en bij de Ottomanen. In Chaudes-Aigues in centraal Frankrijk bevindt zich het eerste historische geothermische stadsverwarmingsnet waarvan het begin tot in de 14e eeuw teruggaat.

Warmte wordt vandaag de dag op veel manieren gebruikt. Voor de meeste toepassingen zijn slechts relatief lage temperaturen nodig. Uit diepe aardwarmte kunnen de benodigde temperaturen vaak direct ter beschikking worden gesteld. Als deze niet voldoende is kan de temperatuur met warmtepompen worden verhoogd, zoals dit meestal bij aardwarmte nabij de oppervlakte gebeurt.

In Nederland is met behulp van de warmtepomp toepassing van warmte en koudeopslag sterk in opkomst. De belangrijkste toepassing is natuurlijke koeling, waarbij water op de temperatuur van de ondergrond wordt gebracht, ofwel de gemiddelde jaartemperatuur, en daarna direct voor gebouwkoeling wordt gebruikt. Natuurlijke koeling heeft het potentieel wereldwijd miljoenen elektrisch aangedreven airconditioners te vervangen.

Een ander direct gebruik is het ijsvrij houden van bruggen en straten. Hier is geen warmtepomp nodig, de opslag wordt door afvoer en opslag van de warmte van de warme rijbaan in de zomer geregenereerd. Ook het vorstvrij blijven van waterleidingen hoort hierbij; de in de bodem opgeslagen warmte zorgt dat deze in de winter maar tot op geringe diepte bevriest.

Zes brancheorganisaties voor duurzame warmte en koude, waaronder NVOE en Stichting Warmtepompen, hebben op 24 mei 07 het gezamenlijke visiedocument "Duurzame Warmte en Koude" aan het ministerie van Economische Zaken gepresenteerd. De visie van de sector verduidelijkt hoe de Nederlandse en Europese duurzame energiedoelstelling van 20% duurzame energie in 2020 gerealiseerd kan worden. "Wij zijn er klaar voor!", is het uitgangspunt van de sector.

Belangrijk zijn vooral vraagstimulering en ministerie-overschrijdend kabinetsbeleid voor bevordering van het gebruik van Duurzame Warmte en Koude. Inzet van duurzame warmte en koude (DW&K) heeft tot nu toe weinig aandacht gekregen in de discussies rond het duurzame energiebeleid. Volgens de betrokken brancheorganisaties bij DW&K is dit een gemiste kans. De energie voor warmte en koude maakt tenslotte ca. 45% uit van het Nederlandse energieverbruik en er is grote winst te behalen door inzet van duurzame warmte en koude in met name de woningbouw, utiliteit en de agrarische sector. Een jaarlijkse bijdrage van ruim 50 PJ is op basis van huidige en beproefde technieken met DW&K te realiseren in 2020. Er is dan wel een trendbreuk nodig om zowel de warmte- en koudevraag te reduceren en de opwekking ervan te verduurzamen. Bij ongewijzigd beleid zal hier slechts een fractie van worden benut. Vooral in de gebouwde omgeving kunnen de zogenaamde natuurlijke momenten als verbouwing, herstructurering of nieuwbouw goed worden aangegrepen om, met enkele simpele eisen, de energie-efficiëntie en benutting van duurzame warmte en koude te bevorderen.

De visie, die tot stand is gekomen door samenwerking van alle geledingen op de markt van zonthermische systemen, geothermie, opslag in de bodem, warmtepompen en biomassa, zal de komende jaren een onderdeel moeten vormen van het regeringsbeleid binnen het programma 'Schoon en Zuinig'. Vooral de vraagkant heeft een impuls nodig. Lange termijn en consistent beleid zijn daarvoor essentieel. Barrieres in de wet- en regelgeving moeten voor DW&K worden weggenomen en de overheid wordt opgeroepen transparant en daadkrachtig nú te beginnen met het stimuleren van gebruik van DW&K.

De sector heeft in duizenden projecten de nodige kennis en ervaring opgedaan en dit omgezet in kwaliteitseisen, opleidingen en ontwerprichtlijnen. Daarmee is de basis aanwezig voor versnelling en schaalvergroting. De brancheorganisaties pleiten voor een gelijke behandeling en stimulering van duurzame warmte, duurzame elektriciteit en duurzame brandstoffen. Alle opties zijn noodzakelijk om de 2020 doelen te halen. De opwekking van duurzame warmte en koude verdient daarin op dezelfde wijze te worden gestimuleerd als andere duurzame energie opties. U kunt het visiedocument downloaden door HIER te klikken.

Laagenthalpievindplaatsen

In niet-vulkanische gebieden (zoals Nederland) kunnen de temperaturen in de ondergrond zeer verschillend zijn. In de regel zijn, indien voor gebruik hogere temperaturen nodig zijn, diepe boringen nodig. Voor een economische stroomopwekking zijn temperaturen hoger dan 100 °C nodig. Liggen deze in een waterhoudende grondlaag dan kan dit water opgepompt, afgekoeld en opnieuw geïnjecteerd worden. Men spreekt dan van hydrothermale geothermie.
Is het gesteente waarin de hoge temperaturen worden aangetroffen weinig poreus zodat er geen water kan worden uitgehaald, dan men door een kunstmatig spletenstelsel water laten circuleren. Men spreekt dan van petrothermale geothermie.
Een laatste mogelijkheid, waarbij echter in vergelijking weinig energie geëxtraheerd (onttrokken) wordt, is een diepe aardwarmtesonde, waarbij het water alleen in de sonde circuleert (gesloten systeem).
In het algemeen worden bij de diepe aardwarmte drie soorten van wateropname uit de ondergrond onderscheiden:

    Hydrothermale systemen: in de ondergrond voorhanden warm water circuleert tussen twee bronnen door natuurlijke waterhoudende grondlagen
    Petrothermale systemen, vaak ook HDR-systemen (Hot-Dry-Rock) genoemd: met hydraulische stimulatiemaatregelen worden in een droge ondergrond spleten en kloven gemaakt, waarin kunstmatig ingebracht water tussen twee diepe bronnen circuleert. In werkelijkheid is de aanname, bij deze temperaturen en diepten droge gesteenteformaties aan te treffen, niet correct. Om deze reden bestaan ook verscheidene andere aanduidingen voor deze methode: onder andere Hot-Wet-Rock (HWR), Hot-Fractured-Rock (HFR) of Enhanced Geothermal System (EGS). Een neutrale aanduiding is petrothermale systemen.
    Diepe aardewarmtesondes: Het warmtedragend medium circuleert in een gesloten circulatie in een boring in een U-bocht of coaxiale sonde. Welke methode in kwestie uiteindelijk wordt gebruikt is van de geologische situatie op de locatie, de benodigde hoeveelheid energie en het gewenste temperatuurniveau van het warmtegebruik afhankelijk.

RES Warmtepompen

(advertorial)

Deze duurzame energietechniek wordt vanwege hoge investeringskosten nog niet grootschalig toegepast. Begin juni introduceerde Rome Energy Solutions uit Rossum (Gelderland) een kwalitatieve maar betaalbare warmtepomp, waarmee men hoopt de markt een zetje in de goede richting te geven. RES claimt dat de RES-warmtepompen completer en zo’n 60% goedkoper zijn dan de concurrentie. Daarnaast zal Rome de installateurs ook de nodige ondersteuning bieden bij het werken met deze warmtepompen.

In tegenstelling tot een cv-ketel die op gas functioneert, haalt een warmtepomp zijn warmte uit de onbeperkt en kosteloos beschikbare warmtebronnen als buitenlucht, oppervlaktewater, grondwater of ventilatielucht. In de zomer kan de warmtepomp ook gebruikt worden om een gebouw te koelen wat bijdraagt aan een hoger comfort. Warmtepompen zijn zeer betrouwbaar, milieuvriendelijk, gaan bijna twee keer zo lang mee als een cv-ketel (25 tot 30 jaar) en hebben veel minder onderhoud nodig. Er zijn zowel water-water als lucht-water warmtepompen verkrijgbaar. Ze zijn geschikt voor zowel ruimte- als tapwaterverwarming.

Met een warmtepomp bespaart een gebruiker al gauw meer dan de helft op zijn gasverbruik. Dankzij de stijgende gasprijzen en steeds lagere investeringskosten vormen warmtepompen een duurzaam alternatief voor de conventionele verwarmingsketels.

Naar de site van RES warmtepompen.