EW11 cover 600
November/December 2023

Onder de aardkorst is er altijd warmte

Eemland verduurzaamt met bouw 7 geothermiecentrales

28 01

Wie vanaf eind 2024 met de auto langs het knooppunt Eemnes rijdt, zal volop bouwactiviteiten zien. Het plan is namelijk om waar de A1 en de A27 elkaar kruisen de eerste van zeven geothermiecentrales in Eemland te bouwen. Samen moeten die in 2035 voldoende warmte en elektriciteit leveren voor 160.000 huishoudens en bedrijven in de regio. Zonder de beperkingen van zon en wind: het is 24/7 warm onder de aardkorst, en van de installatie zie je haast niets.

Het lastige is dat de overheid het woord ‘geothermie’ nauwelijks in de mond neemt, terwijl het een zeer goede optie voor de energietransitie is’, zo verzucht Johan Herman de Groot. Sinds hij tijdens zijn studententijd in de jaren zeventig de gevolgen van de oliecrisis zag, denkt hij na over de mogelijkheden van aardwarmte. Desalniettemin heeft de oprichter van ingenieursbureau HermanDeGroot al een opsporingsvergunning en subsidies van het ministerie van het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat op zak. En van de gemeente Eemnes kreeg hij een boorlocatie toegewezen bij de kruising van de A1 en A27 bij Hilversum. Ook is er een overeenkomst afgesloten met ZON Transitie Support dat het warmtenet gaat aanleggen. Wel zijn er nog een paar cruciale hobbels te nemen. Zoals een investeerder die de initiële veertig miljoen euro op tafel wil leggen, en aanpassing van de warmtewet, zodat de warmteprijs niet langer is gekoppeld aan de gasprijs en er duidelijkheid is of gemeenten al dan niet verplicht meerderheidsaandeelhouder moeten worden van warmtenetten.

28 03

Configuratie van vijf doubletten

Bij geothermie of aardwarmte wordt warm water uit de ondergrond omhooggehaald. Deze warmte kan worden gebruikt om gebouwen te verwarmen en elektriciteit op te wekken. Daarna wordt het water weer in de ondergrond teruggepompt. Omdat het gesteente doorlaatbaar is, stroomt dit afgekoelde water weer terug naar de oorspronkelijke plek. Intussen warmt het op door het warme gesteente waar het doorheen stroomt, waarna het opnieuw opgepompt kan worden. Geothermie is zo dus een gesloten systeem met een oneindige energiebron. Om die bron te bereiken moet er geboord worden. Elke centrale van het Eemland-project wordt gebouwd volgens dezelfde configuratie van vijf zogeheten doubletten van elk een productieput (heen) en een injectieput (retour). Drie van deze doubletten gaan warm water winnen op 2,5 kilometer diepte, twee winnen warmte op 6 kilometer ultradiepte. Totaal zeven van dit soort centrales omvatten de ambities van de gemeenten Eemnes, Baarn, Soest, Amersfoort, Leusden, Bunschoten/Spakenburg en Woudenberg, verenigd in de Regionale Energie Strategie (RES) Amersfoort. Daarmee voldoen zij aan de afspraken met de provincie Utrecht en maatschappelijke organisaties om het energiegebruik op 160.000 aansluitingen te verduurzamen. Bovendien is hiermee de betrokkenheid van de gemeenten verzekerd, wat aanzienlijke voordelen oplevert in het vergunningstraject en vinden van geschikte locaties.

28 02Energierotonde ­Eemland.

Temperatuur en doorlaatbaarheid

Het project wordt uitgevoerd door initiator HermanDeGroot en diens zusterbedrijf Larderel Energy dat de uitvoering op zich neemt. ‘De hoeveelheid energie die geproduceerd kan worden is voor een groot deel afhankelijk van de temperatuur van het water en de doorlaatbaarheid van het gesteente’, licht Guus Cals, geoloog bij HermanDeGroot toe. ‘In Nederland neemt de temperatuur gemiddeld met 31,3 graden toe per kilometer in de ondergrond. Dat betekent dat de temperatuur op 2,5 kilometer diepte zo’n 70 tot 90 graden is en op 6 kilometer ongeveer 180 tot 200 graden. Doorlaatbaarheid is afhankelijk van het gesteente. Geothermieprojecten worden daarom vooral gepland in zandsteen en kalksteen.’ Op basis van de ingeschatte temperatuur en doorlaatbaarheid in de ondergrond is de verwachte opwek per Eemland-centrale via een diep doublet op 2,5 km diepte 10,3 MWth (warmte), en via een ultradiep doublet op 6 kilometer diepte 27,1 MWth (warmte) of 4,2 MWe (elektriciteit). Bij drie diepe en twee ultradiepe putten heeft de volledige centrale dus een thermisch vermogen van 3x 10,3 + 2x 27,1 = 85,1 MWth en een elektrisch vermogen van 2x 4,2 = 8,4 MWe. Op jaarbasis verwacht het bedrijf met elke centrale 299.538 MWh warmte op te wekken en 44.250 MWh aan elektriciteit.

Op jaarbasis per centrale 299.538 MWh warmte opwekken en 44.250 MWh aan elektriciteit

‘Badkuipprofiel’ in warmtevraag

Er is rekening gehouden met het zogenaamde ‘badkuipprofiel’ in warmtevraag, waarbij de warmtevraag in de zomer minimaal is, terwijl deze in de winter hoog is (zie kader). Zo is de opgewekte warmte van 2,5 kilometer met 70 tot 100 graden uitstekend geschikt als basislast aan warmtelevering in het voor- en najaar. De hogere temperaturen van de ultradiepe boringen kunnen in de winter bijspringen, worden ’s zomers gebruikt om juist koude te genereren, maar worden primair ingezet voor de productie van elektriciteit. Cals: ‘De temperatuur op 6 kilometer diepte is eigenlijk te laag om dat met stoom te realiseren. Om die reden gaan we gebruikmaken van een organic Rankine cycle. Zo’n Rankine-proces is gebaseerd op een organisch oplosmiddel met een lager kookpunt dan water, zoals propaan, isobutaan, isopentaan of ammoniak. Deze systemen worden wereldwijd ook bijvoorbeeld gebruikt bij restwarmte-, biomassa- en geothermiecentrales. Hierbij wordt de warmte uit de ondergrond via voorverwarmers en een verdamper overgedragen aan de organische vloeistof. Deze verdampt en wordt door een turbine geleid, die een generator aandrijft en zo elektriciteit produceert. De organische vloeistof wordt hierna weer op druk gebracht en teruggepompt naar de voorverwarmers.’

28 05

Badkuipprofiel

De x-as geeft de dagen in het jaar weer (informatie per 15 minuten; links 1 januari, rechts 31 december), de y-as het vermogen van de huishoudens die op één centrale worden aangesloten. De gekleurde balken tonen het gebruik van de doubletten: als eerste worden de diepe geothermiecentrales gebruikt (blauw, rood en oranje), daarna springen de UDG-doubletten bij (paars en lichtblauw). Op dit moment is voor een paar dagen in een jaar nog een piekbron nodig (weergegeven in groen), de verwachte isolatie van gebouwen zal deze piekbron overbodig maken.

Geen grote woningaanpassingen

‘Om de warmte van de centrales naar de woningen en bedrijven te krijgen, wordt een warmtenet aangelegd’, aldus Herman de Groot. ‘De aansluiting op dit warmtenet komt in de plaats van de huidige gasketel. Dankzij de hoge aanvoertemperatuur zijn er geen grote aanpassingen in de woning nodig in de zin van extra isolatie of nieuwe afgiftepunten op lage temperatuur om toch een duurzaam binnenklimaat te realiseren. Als de warmte aan de woning is afgegeven, stroomt het afgekoelde water terug naar de centrale, waar het weer wordt verwarmd door geothermie. Ook het warmtenet is dus een gesloten systeem.’ Na het boren van het eerste doublet eind 2024 kan warmte worden geleverd aan de aangesloten bedrijven en woningen. De aanleg van de hoofdinfrastructuur loopt daarop vooruit, evenals een tijdelijke transitiebron op bijvoorbeeld aardgas en biogas, die idealiter wat langer als backup-bron beschikbaar blijft. Tegelijkertijd worden de overige putten geboord. Met een gemiddelde doorlooptijd van drie maanden voor een diepe en zes maanden voor een ultradiepe boring inclusief tests, staat oplevering van de eerste centrale voor 2027 in de planning. In 2035 moeten alle geothermiecentrales volledig operationeel zijn.

‘De overheid zou aardwarmte wel wat prominenter op de kaart mogen zetten’

28 04

Werk voor installateurs

Geothermie is zowel toepasbaar in nieuwbouwwoningen als bestaande woningen. Het streven is om per wijk zoveel mogelijk woningen in een keer aan te sluiten. Daardoor ligt er ook voor installateurs flink wat werk te wachten die de aanwezige cv-ketels moeten demonteren en vervangen door een warmtewisselaar. Voor de warmwatervoorziening is een elektrisch doorstroomapparaat nodig met een boiler als buffervat, aldus Herman de Groot, die uit een eerdere studie weet dat aardwarmte hiervoor niet rendabel is. Bewoners die de gelegenheid aanpakken om over te gaan naar volledig gasloos, stappen ook over op elektrisch koken. ‘Technisch en inhoudelijk is de businesscase rond, nu zijn we in gesprek met partijen waar de investeringen vandaan moeten komen. Dat is het lastigste traject’, onderkent Herman de Groot. Want alleen de zeven centrales komen neer op 1,2 miljard euro. Dat bedrag is niet meteen in zijn geheel nodig, maar de eerste fase vereist toch zo’n 40 miljoen. Overigens komt het project in aanmerking voor SDE++, een productiesubsidie per Gigajoule. Daarnaast is er een RNES-subsidie, die het risico van onrendabele boringen dekt. ‘Eind 2021 waren we al heel ver met een investeerder, maar de oorlog in Oekraïne gooide roet in het eten. We hebben er echter alle vertrouwen in dat het financieel gaat lukken. Ook al zou de overheid aardwarmte wel wat prominenter op de kaart mogen zetten. Het is immers een van de beste en meest consistente opties voor een succesvolle energietransitie.’

Tekst: Kerstin van Tiggelen
Fotografie: Larderel Energy

Lees meer artikelen in het dossier Klimaat- en duurzame techniek

Meer weten over de nieuwste installatietechnieken en de laatste richtlijnen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis tweewekelijkse nieuwsbrief.