Definitie: Geothermie

Wat is geothermie?

Bij de inzet van geothermische energie, of aardwarmte, onttrekt men warm water of stoom uit de aardbodem. De energie kan worden gebruikt voor de productie van warmte en elektriciteit.

Hoe werkt geothermie?

In de aardkorst en diepere lagen van de aarde zijn reservoirs (bronnen) waarin warm water in de ondergrondse gesteentelagen opgeslagen is. Dit water staat onder hoge druk en wordt naar het aardoppervlak opgepompt. De warmte uit het warme water wordt via warmtewisselaars overgedragen aan een ander medium, of ontspannen (druk verlaging) waarbij stoom gevormd wordt. Na gebruik van het warme water wordt het afgekoelde water weer terug geïnjecteerd in de ondergrond om het reservoir in stand te houden.

Gebruik geothermische bronnen

Hoe geothermische bronnen gebuikt worden, hangt af van de temperatuur van het water of de stoom die wordt opgepompt. Wanneer de temperatuur tussen 25 en 200°C ligt (op een diepte van 100 tot 6000 meter), kan aardwarmte worden gebruikt voor het leveren van warmte voor individuele gebouwen en stadsverwarmingsnetwerken. Hoe dieper de geothermische bron, hoe hoger de temperatuur van het opgepompte water of de stoom is.

Er wordt onderscheid gemaakt tussen diepe en ondiepe geothermie. Ondiepe geothermie betreft afhankelijk van de definitie een diepte van 500 tot ongeveer 1500 meter. Warmte/koudeopslag (WKO) gebeurt op geringere dieptes tot 250 meter. Om de temperatuur bij ondiepe geothermie op een bruikbaar niveau te brengen, zijn warmtepompen nodig. Bij diepe geothermie kan de warmte direct ingezet worden. Geothermiebronnen met een typische temperatuur van 160°C of hoger kunnen worden gebruikt in industriële processen en voor elektriciteitgenererende turbines. Elke geothermische bron is uniek wat betreft omgeving, temperatuur, diepte en gebruikstype.

Geothermie als alternatief van aardgas in gebouwen en kassen

Er is een toenemende belangstelling voor de ontwikkeling van aardwarmte om aardgas te vervangen als bron voor verwarming. In Nederland heeft de geplande sluiting van het grote Groningen-gasveld in 2023 de ontwikkeling geïntensiveerd van alternatieve manieren om gebouwen en kassen te verwarmen, waaronder met aardwarmte. Volgens het Masterplan Geothermische Energie kan in 2050 ongeveer 25% van de verwarmingsvraag in Nederland worden geleverd door aardwarmte.

In de afgelopen jaren heeft de energie-intensieve glastuinbouwsector in Nederland het geothermisch gebruik uitgebreid dankzij een sterke beleidsondersteuning via de SDE++. Het eerste project is in 2008 gestart, waarna het aantal is toegenomen tot 20 producerende projecten in 2024 (bron: cbs). Verder zijn er 50.000 individuele (ondiepe) geothermische verwarmingssystemen in de vorm van warmte-koude-opslag (WKO) in Nederland.

Hoewel kassen in Nederland belangrijke afnemers blijven, is de verwachting dat de aandacht steeds meer naar de gebouwde omgeving gaat verschuiven en, in de toekomst, naar industriële warmte met lage temperatuur (100 tot 200°C). Nederland is een van de snelst groeiende Europese markten, vooral in de verwarmingssector.

Hoe duurzaam is geothermie?

Geothermische energie wordt over het algemeen beschouwd als milieuvriendelijk, duurzaam en betrouwbaar, zolang de reservoirs goed worden ontwikkeld en beheerd. De vervuilende emissies zijn klein in vergelijking met die van fossiele brandstoffen. Voor het oppompen van het warme water is elektrische energie nodig. Dit bedraagt ongeveer één vijftiende tot één vijfentwintigste van de geproduceerde warmte. Net als alle andere bronnen van energievoorziening heeft ook geothermische energie echter te maken met duurzaamheidskwesties.

De belangrijkste risico’s zijn lekkage van reservoirvloeistoffen naar het grondwater (de zoetwaterreserves), de nevenproductie van opgelost aardgas in de reservoirvloeistof dat in de atmosfeer weglekt en de seismische activiteit die het eventueel teweeg kan brengen. Deze risico’s worden gemiddeld als laag beschouwd en kunnen goed worden beheerst, maar komen wel voor in Nederland. Wereldwijd heeft geothermische energie een aanzienlijk groeipotentieel, maar er moeten wel noodzakelijke stappen worden gezet om ervoor te zorgen dat groei gepaard gaat met duurzaamheid.

Investeringen en technologische vooruitgang geothermie

Aardwarmte maakt nog slechts een klein deel uit van de bijdrage van de hernieuwbare energie in ons energiesysteem. De belangrijkste redenen hiervoor zijn de hoge initiële investeringskosten en de geologische risico’s die gepaard gaan met de ontwikkeling van geothermische bronnen. Vaak is het werkelijk thermisch vermogen en dus de opbrengst van een geothermisch project pas bekend nadat er geboord is. De vermindering van geologische risico’s zal commerciële investeringen aantrekken.

Dankzij het boren van nieuwe geothermische bronnen en seismische campagnes voor het verkrijgen van gegevens over de ondergrond zullen geologische en geothermische risico’s de komende jaren in veel gebieden in Nederland worden beperkt. Ook kosten spelen een rol. Kostenbesparingen kunnen worden bereikt door een geothermie-portfolio van meerdere putten te ontwikkelen in plaats van project voor project te werken. Andere kostenbesparingen zijn een verlaging van de operationele productiekosten door het gebruik van stimulatietechnieken en geavanceerde materialen. Door hogere industrie-standaarden en hogere eisen aan putintegriteit (voorkomen van ondergrondse lekkages) zijn echter bijkomende investeringen vereist om een geothermieproject vergund te krijgen en uit te baten.