Geothermie wordt door velen als dé ‘nieuwe’ bron van duurzame energie beschouwd. Sinds het boren van de eerste geothermische putten in 2007 is deze techniek steeds volwassener geworden. De omgevingseffecten zijn beperkt, zodat deze energiebron zeer goed inpasbaar is. Er is dan ook een grote rol voor geothermie weggelegd in de energietransitie.
Mijn verhaal volgt op twee eerder verschenen blogs, waarin de soorten en de potentie van geothermie zijn behandeld. Dit blog richt zich op de ontwikkeling van geothermische putten.
Geothermie: een schoon en realistisch alternatief
Geothermie (aardwarmte) is lokale duurzame warmte uit de ondergrond, die gebruikt kan worden voor de verwarming van huizen, kassen en industrie. De temperatuur loopt op met de diepte: hoe dieper hoe warmer (de geothermische gradiënt). Bij een geothermische put (een doublet) wordt het van nature aanwezige warme water uit de ondergrond opgepompt. De warmte wordt eruit gehaald met behulp van een warmtewisselaar. Een pomp zorgt ervoor dat het afgekoelde water terugstroomt in dezelfde aardlaag waarna het weer opwarmt.
De geothermische gradiënt in Nederland is beperkt tot ongeveer 30 graden Celsius per kilometer. Ter vergelijking: in IJsland is dit voor de eerste twee kilometer 150°C per kilometer (op 2.000 meter diepte is de watertemperatuur dus 300°C). Ondanks de geringe gradiënt in Nederland, is geothermie goed inzetbaar als een schoon alternatief voor de productie van warmte. Dit komt onder andere door:
- de in Nederland aanwezige infrastructuur, gecombineerd met een hoge bevolkingsdichtheid. Dit zorgt vaak voor een relatief korte afstand van de energiebron naar de afnemer.
- de Nederlandse historie met olie, gas en zout, waardoor de Nederlandse ondergrond relatief goed bekend is. Op land zijn over de afgelopen decennia meer dan 4.300 boringen met een diepte tussen 1.000 en 4.000 m uitgevoerd.
Sinds 2007 zijn er in Nederland ongeveer 25 doubletten (een injectie- en een productieput) operationeel. Het merendeel van deze projecten is ontwikkeld door tuinders, als alternatief voor het verwarmen van kassen met aardgas. Met de doelstellingen van het energieakkoord en een door de overheid gesteund investeringsklimaat is er een duidelijke toename te zien in de interesse in geothermie van onder andere gemeentes en industrie.
Projectontwikkeling
Net als in iedere nieuwe industrie is een acceptabele uitkomst van de risicoanalyse en de focus op mogelijke kostenreductie extreem belangrijk in het volwassen worden van de industrie.
Vanuit het oogpunt van ordentelijk projectmanagement zal er altijd een risicoanalyse uitgevoerd moeten worden. Met name in geothermieprojecten is het (reëel) in kaart brengen van de mogelijke ongewenste/ongeplande gebeurtenissen en de daarbij horende mitigerende maatregelen extreem belangrijk. Ook al zijn er meer dan 4.300 boringen verricht in Nederland, dit betekent nog niet dat de ondergrond volledig bekend is. Deze onbekendheid kan leiden tot uitdagingen tijdens het daadwerkelijk boren tot meer structurelere zaken zoals lagere temperaturen of een lager debiet op einddiepte dan initieel verwacht werd. Dergelijke onvoorziene omstandigheden hebben uiteraard een direct negatief effect op het economische rendement van het project.
Risicoreductie door ervaringen uit de olie- en gasindustrie
Uiteraard is geothermie niet één op één vergelijkbaar met de olie- en gasindustrie, maar er zijn duidelijk lessons learned die in de afgelopen decennia zijn opgedaan en ook van toepassing zijn op het aanboren van het geothermisch potentieel. Deze lessons learned hebben onder andere betrekking op:
- het proces van identificeren en mitigeren van projectrisico’s (geologisch, operationeel en financieel);
- het uitvoeren van projecten onder stringente veiligheidsregels (welldesign alsook HSSE);
- het samenstellen van projectorganisaties en alternatieven hierin (met de juiste kwaliteit en kwantiteit, passend bij de rol en verantwoordelijkheid in de ontwikkeling);
- supply & procurement-expertise;
- selectie en management van (onder)aannemers;
- life-cycle management.
De connectie tussen de olie- en gasindustrie en de geothermie begint langzaam te groeien, maar zonder twijfel ligt hier nog een open veld met mogelijkheden. Met name het positieve effect van “front-end loading” (een sterke focus op het voorbereidingstraject met gebruik van what-if analyses, geologie en reservoir modelling zoals toegepast in de traditionele olie- en gasindustrie) heeft zijn waarde bewezen.
Kostenreductie
De geothermiesector is relatief jong. De kostenreductie die we over de afgelopen twintig jaar in de windenergie gezien hebben is nog niet gekopieerd in deze sector. Er zijn wel al een aantal aspecten te benoemen die een direct positief financieel effect zullen hebben en kunnen bijdragen aan een (snelle) kostenreductie van de geothermiesector.
Een eerste stap is standaardisatie. Hier valt te denken aan een standaard putontwerp, te gebruiken materialen en/of standaardcontracten voor aannemers. Naast standaardisatie is continuïteit van belang. Momenteel is het aantal projecten in de geothermie zo laag dat er nog steeds een ‘start-stop’-situatie bestaat. In geval van een continue ‘geothermie-sequence’ zal er direct een kostenreductie ontstaan vanwege:
- een hogere efficiency van het gebruik van materieel van aannemers. Met name voor de booraannemer (ongeveer 60% van het totale projectbudget) zal dit een significant effect hebben op de kostenreductie, omdat de boorinstallatie minder getransporteerd hoeft te worden. Daarnaast leidt stilstand altijd tot hogere onderhoudskosten;
- een steile leercurve bij aannemers en in het projectmanagement;
- optimalisaties in de supply chain (schaal volume);
- het toepassen van alternatieve contractvormen (turnkey/meterprijzen/ bonus-malus systemen);
- lagere verzekeringskosten voor het project;
- het aanjagen van de technische innovatie, zoals het ontwikkelen van nieuwe of aanpassen van bestaande technieken voor de geothermie.
In totaal kan deze kostenreductie oplopen tot 30% (referentie: rapport Berenschot “Opschaling aardwarmte in warmtenetten”).
Daarnaast moet gemeld worden dat de continuïteit, en de daarvoor benodigde aaneensluiting van projecten, mogelijk een noodzaak zullen gaan worden. Door de teruglopende activiteiten in de olie- en gasindustrie en het huidige discontinue karakter van de geothermie, is er een duidelijke tendens te zien van het wegtrekken van de service-industrie uit West-Europa. Dit zal naast andere ongewenstheden (een mogelijk negatief effect op veiligheid door bijvoorbeeld taalbarrières en gebrekkige certificering) tot hogere personeels- en materiaalkosten leiden aangezien deze uit andere regio’s gemobiliseerd moeten worden.
Ultra Diepe Geothermie (UDG)
De projecten die tot nu toe in Nederland zijn uitgevoerd hebben alle een diepte tussen de 2.500 m en 3.000 m waardoor water met een temperatuur van lager dan 90°C geleverd wordt. De optie bestaat om dieper te boren ( > 4.000 m) en hogere temperaturen te produceren: dit is de Ultra Diepe Geothermie. Naast de toepassing van deze hoge temperaturen in de industrie kan hiermee ook elektriciteit opgewekt worden.
Volgens studies van TNO is de Dinantiën-aardlaag de meeste geschikte formatie hiervoor. Tot nu toe zijn er 44 boringen dieper dan 4.000 m uitgevoerd (meestal gedevieerd) – en slechts 3 hebben het Dinantiën aangeboord. Momenteel lopen er studies in binnen- en buitenland met betrekking tot het boren van UDG-bronnen. Eén hiervan is de SCAN-studie, die in opdracht van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat en samenwerking met EBN en TNO wordt uitgevoerd. De afgelopen periode zijn de eerste (ruwe) resultaten gepubliceerd, de komende tijd zullen de overige resultaten volgen.
Referenties
Wilt u meer weten over geothermie of heeft u interesse in wat Pondera op dit gebied voor u kan doen? Neem dan contact op met Joep Beijer via j.beijer@ponderageoenergy.com.