Aardwarmte, energie van onze planeet

7b10315bf13cc7e747deebb188c88e68_medium.De zoektocht naar andere, schonere vormen van energie dan de conventionele drie-eenheid van kolen, olie en gas, wordt – mede door de opwarming van de aarde en de daaraan gekoppelde klimaatsverandering - steeds urgenter. Behalve zonne-energie en windenergie wordt ook de bestudering van aardwarmte daarom een steeds serieuzer onderwerp. Aardwarmte, of ook wel geothermie genoemd, heeft grote voordelen: het is CO2-emissievrij, 24 uur per dag beschikbaar, niet afhankelijk van fluctuaties in de olie- of gasprijs en bovendien boven de grond nauwelijks zichtbaar.

Wat wordt precies met aardwarmte bedoeld?

Met aardwarmte pur sang wordt bedoeld de warmte, die in de aarde (in gesteenten en vloeibare materie) ligt opgeslagen op meer dan 500 meter diepte. Aardwarmte komt nog steeds voor een klein deel voort uit het afkoelen van onze planeet (ongeveer 30%).

1f2dc982c96a090724430257493b3f5b_medium.Het overgrote deel van de warmte komt echter van radioactieve vervalprocessen in de aarde (circa 70%). De warmte werkt zich overal, maar met name in vulkanische gebieden met een dunne aardkorst, van het binnenste naar het oppervlak van de aarde, waar het direct kan worden gebruikt voor de warmte, of kan worden omgezet in elektriciteit. Te denken valt hierbij bijvoorbeeld aan IJsland, waar de energie van de vele hete geisers op het aardoppervlak wordt gebruikt om huizen en water te verwarmen en verder om stroom mee op te wekken.

Waar zit die aardwarmte?

99524b08af092ecd8f06736e2521d952_medium.Hoe dieper je onder het aardoppervlak, in de aarde zou komen, hoe heter het wordt. De kern van de aarde heeft naar schatting een temperatuur van maar liefst 5.500 °C, terwijl de gemiddelde temperatuur van het aardoppervlak ligt op ongeveer 10 °C. In het algemeen neemt de temperatuur in de aardbodem toe met de diepte, zodat een diepere boring ook een hogere temperatuur oplevert. In Nederland en België stijgt de temperatuur gemiddeld met circa 3 °C voor elke 100 meter dat je dieper graaft. Dat houdt in, dat de temperatuur op een diepte van zeg 3.000 meter al zo’n 100 °C (namelijk 10 ° van het aardoppervlak +90 ° in de diepte) zal bedragen. Er wordt over het algemeen onderscheid gemaakt tussen zeer diepe (dieper dan 4.000 meter), middeldiepe (1.500 tot 4.000 meter) en ondiepe geothermie (500 tot 1.500 meter).

Hoe kan je deze aardwarmte gebruiken?

Het hete water, dat zich al op circa 1.000-3.000 meter onder het aardoppervlak bevindt, kan voor direct gebruik worden opgepompt en als verwarming worden gebruikt; in Nederland vindt dit bijvoorbeeld al plaats bij grote kassencomplexen.

91306a5a5ba129c74370a0a48eba88cc_medium.Links: geothermische elektriciteitscentrale.

Hierbij wordt het hete water door middel van een zogenaamde productieput uit de diepte opgepompt, waarna het via een warmtewisselaar zijn warmte afgeeft. Het afgekoelde water wordt daarna via een injectieput weer in hetzelfde onderaardse reservoir ingespoten, zodat de druk aldaar behouden blijft.

De combinatie van een productie- en een injectieput wordt wel een doublet genoemd.

Voor de opwekking van stroom zijn echter temperaturen van tenminste 85 °C nodig. Om deze vorm van elektriciteitsvoorziening op dit moment rendabel te maken, zou de ligging van het hete water echter nog een stuk minder diep moeten liggen. In Nederland en België wordt deze vorm van geothermische elektriciteitsopwekking dan ook (nog) niet toegepast; in landen met een (dunne) actieve vulkanische bodem, zoals bijvoorbeeld IJsland en Indonesië, gebeurt dit al wel en op grote schaal.

Wat is dan warmte-koude-opslag?

Warmte-koude-opslag (WKO) is een andere techniek, waarbij warmte wordt opgeslagen in grondwaterlagen, die vaak maar op een diepte van ongeveer 100 meter kunnen liggen. Deze vorm is er één van ‘ondiepe geothermie’ of ‘ondiepe bodemenergie’. Hierbij gaat het om warmte (circa 15-20°C) en koude (6-10°C), die gewonnen wordt uít en opgeslagen ín grondwaterlagen of aquifers (watervoerende lagen in de ondergrond, bijvoorbeeld in zandlagen).

8d4e3bb347bbfb960640054a3e81635f_medium.Onderdeel van deze installatie is een warmtewisselaar, die in de winter koud water in een koudebron injecteert en in de zomer warm water in een warmtebron. In de zomer kan een gebouw dan worden gekoeld door koud water uit de koudebron en in de winter worden verwarmd door het warme water uit de warmebron op te pompen. Naar schatting zouden op deze wijze zo’n 90% van de energiekosten voor koeling en circa 40-50% van die voor verwarming kunnen worden bespaard. Hoe en of deze vorm van energie uit de aarde kan worden toegepast, hang echter sterk af van de geologische gesteldheid van de bodem. De dikte van de grondwaterlagen, de doorlaatbaarheid van de bodem zijn er bijvoorbeeld zeer bepalend in. Vooral gebieden met dikke zandlagen van grove korrels zijn zeer geschikt voor een WKO-installatie, maar bij dunne zandlagen zijn de systemen een stuk minder rendabel en dus nog (te) duur in gebruik.

Als nieuwe gebieden voor exploitatie wordt nu ook wel gekeken naar uitgeputte kolenmijnen en aardgasvelden: op voldoende diepte zou men hierin warm- of koudwaterbuffers kunnen aanleggen, waarvandaan het water in de zomer voor verkoeling en in de winter voor verwarming kan worden opgepompt. In (Nederlands) Limburg zijn hiervoor al een aantal proefboringen bij de voormalige kolenmijn Oranje-Nassau III verricht.

Dan is er nog de warmtepomp

9065eb42cc41fafcedd6d3da441b1d18_medium.

 

 

 

 

 

 

 

Een ander alternatief zou de warmtepomp kunnen zijn. Maar wat is dat eigenlijk voor een apparaat en hoe werkt het? Een korte uitleg. Er zijn verschillende soorten warmtepompen, die hetzij (zonne-) warmte uit de lucht, hetzij (aardwarmte) uit de bodem of het grondwater winnen en dit omzetten in bruikbare energie om het huis mee te verwarmen. De warmtepomp kan dan in plaats van een reguliere cv-gasketel worden aangesloten op de cv-installatie. Een warmtepomp draait echter wel op elektriciteit, dat wil zeggen dat het stroomverbruik zal toenemen, terwijl het gasverbruik afneemt. Eigenlijk pas wanneer ook de voor de warmtepomp benodigde stroom zelf wordt opgewekt, bijvoorbeeld met zonnepanelen, wordt de CO₂-uitstoot lager.

e7b93350f61b40e958f4ea220cd4a34a_medium.Er kleven echter nog een aantal grote nadelen aan een warmtepompinstallatie. Allereerst is de prijs ervan nog exorbitant hoog en alleen met de nodige subsidies interessant, ten tweede is de warmteafgifte (nog) beduidend lager dan van een conventionele cv-ketel; dat wil zeggen dat de radiatoroppervlakten beduidend groter moeten zijn om het huis warm te krijgen. Daarnaast mag men de installatie niet in elke gemeente zonder een vergunning plaatsen; met die vergunning kunnen weer procedures en dus extra kosten gepaard gaan.

Waarom wordt deze energie nog niet op grote schaal toegepast?

4c13fe8e58b092400b9247fd4971eeb8_medium.Aardwarmte wordt al meer dan 10.000 jaar op bepaalde plekken in de wereld gebruikt. Verre voorouders hebben ongetwijfeld geothermisch verwarmd water vanuit heet water-geisers en -bronnen gebruikt om bijvoorbeeld te koken, te baden en te verwarmen. Echter, buiten de gebieden met aan het aardoppervlak opborrelend warm of heet water, was aardwarmte tot voor kort onbekend dan wel onbereikbaar. Nu is dat anders. Technologische ontwikkelingen op dit gebied gaan momenteel razendsnel. Zowel overheden als het bedrijfsleven zijn er immers veel aan gelegen om schonere, meer duurzame en onuitputtelijke, maar vooral goedkopere vormen van energie te vinden. Toch staat deze vorm van energie voor wat rendabiliteit en prijs betreft nog in de kinderschoenen. Het kan dan ook nog even duren, voordat ook deze alternatieve energiebron voor particulieren een interessante en betaalbare keuze wordt.

 

ASMAY.

© 2018 Foto's: Asmay, Office.microsoft.com, Pixabay.com.

 

4b009b30d9c3ec8dd5616fb1486061d8_medium.Zie ook:

Leven-van-de-wind?-Windenergie-daar-waar-het-waait

Zonne-energie-is-hot!-Nu-ook-zonder-panelen

Tiny-house-een-nieuwe-trend-in-wonen

Containerhuis-slim-recyclen-of-snelle-woonoplossing?

Blokkendozen-met-bossen-en-hangende-tuinen-als-nieuwe-groene-stad

241

10 Reacties

Asmay

Thursday, February 21, 2019 Reply

Nee, voor nu lijkt het nog voorbehouden voor lokale overheden en grotere bedrijven.

ZiaRia

Thursday, February 21, 2019 Reply

Mooi artikel. Hoe een en ander rond aardwarmte in elkaar steekt, is me nu wat duidelijker geworden. Voorlopig zeker nog niet een optie voor de particuliere burger, lijkt me zo.

Asmay

Thursday, February 21, 2019 Reply

Absoluut!

Oxalis

Thursday, February 21, 2019 Reply

Toch een zeer interessante energiebron, aardwarmte en de moeite waard dit verder te ontwikkelen. Op termijn zou dit wel eens één van de grootste energiebronnen voor de mens kunnen worden.

Asmay

Thursday, February 21, 2019 Reply

Dat denk ik ook.

Robin93

Thursday, February 21, 2019 Reply

Goed artikel. Wonen bij een warmwaterbron (zoals in IJsland) is natuurlijk de oplossing. Warmtepompen zijn voorlopig niet alleen duur, maar ook nog behoorlijk groot. De techniek zal daar in de toekomst nog wel een oplossing voor vinden.

Chrisrik

Thursday, February 21, 2019 Reply

Heel mooi artikel. Ik ben weer wat wijzer geworden. Net als Oxalis denk ik .. op termijn één van de grootste energiebronnen.

Candice

Thursday, February 21, 2019 Reply

Geweldig artikel.

Thursday, February 21, 2019 Reply

Hopelijk is dit de oplossing

Yneke

Thursday, February 21, 2019 Reply

Prachtig artikel en heel interessant om te lezen.

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *

Name *
Email *
Website