Een boortoren op ware grootte te midden van kantoorgebouwen. In de Rijswijkse Plaspoelpolder staat die twintig meter hoge 'drilling rig' er echt, met eronder een vijfhonderd meter diepe boorput. Voorheen als onderdeel van een onderzoekscampus van Shell, maar sinds begin dit jaar als testinstallatie van een nieuw innovatiecentrum van TNO ten behoeve van de geothermiesector. “Met deze fullscale onderzoeksfaciliteit kun je direct testen hoe nieuwe dingen in het veld werken en bespaar je zo veel tijd en geld”, legt projectleider Gert-Jan Heerens uit aan een groepje aardwarmtespecialisten die het Open Innovatie Centrum Well Technology en Warmte bezoeken als praktijk-onderdeel van het European Geothermal Congress 2019 dat in juni plaatsvond in Den Haag.
Heerens leidt zijn bezoekers in een hal ter grootte van een hangar ook langs imposante installaties voor het uitvoeren van allerhande mechanische en hydraulische proeven onder hoge druk en temperatuur. “It’s all about sizing-up here”, verzekert hij zijn internationale bezoekers, waaronder Finnen, IJslanders en een Duitser. Met name voor kleinere bedrijven die een nieuwe vinding op een echte boorvloer of in de ondergrond willen testen, is het nieuwe onderzoekscentrum een uitkomst, legt hij uit. “Voor die ondernemers overbrugt het een kloof. Normaal hebben die voor het doen van zulke proeven geen toegang tot een echte boorinstallatie, want eigenaren daarvan zijn bang dat dit hun eigen operatie belemmert.”
“Nieuwe materialen maken aardwarmte inpasbaar in woonwijken”
Heerens vergelijkt geothermie in Nederland met offshore windenergie toen die sector een jaar of tien geleden in de kinderschoenen stond: de kosten ervan moeten met dertig, veertig procent naar beneden, wil aardwarmte in de gebouwde omgeving een commercieel alternatief worden voor fossiele warmte. Nieuwe materialen en aangepaste boorconcepten en putconstructies moeten de winning van aardwarmte ook beter inpasbaar maken in woonwijken. “Het moet compacter, efficiënter en met minder overlast voor de omgeving, maar wel veilig.” Als voorbeelden van innovaties waar de sector aan werkt, noemt hij boorbuizen van kunststof in plaats van staal, kleinere boor-rigs en sensoren die het boorproces meer voorspelbaar maken en het risico op ondergrondse lekkages verkleinen. “Het mooie van deze unieke faciliteit is dat die de toepassing van nieuwe technologie versneld mogelijk maakt.”
Voorzitter Frank Schoof van het Platform Geothermie, dat alle partijen die met aardwarmte bezig zijn bijeenbrengt, onderschrijft het belang van innovatie: “Er is al heel wat bereikt door de aardwarmtebedrijven, maar er kan nog veel verbeterd worden aan geothermie in Nederland en het moet ook goedkoper. Dus dit onderzoekscentrum is beslist een aanwinst.” Maar de politiek moet ook achter aardwarmte staan, benadrukt hij. Financieel is die steun er nu, constateert hij, daarbij ook verwijzend naar de geothermiebrief die minister Wiebes in maart aan de Tweede Kamer stuurde. “Maar lokaal moet de politiek nog zorgen voor meer draagvlak en bewoners ervan overtuigen dat vergeleken met alternatieven de risico’s van aardwarmte acceptabel zijn. En vooral: dat warmtenetten in bepaalde wijken goedkoper zijn dan individuele oplossingen.”
“Nog steeds witte vlekken op Nederlandse kaart”
In 2050 zal ruwweg de helft van de woningen in het land aangesloten zijn op stadsverwarming en komt misschien wel de helft van de warmte in die netten van geothermie, constateert Schoof mede op grond van het eind juni beklonken Klimaatakkoord. Voor het verwezenlijken van die transitie moeten alle gemeenten in 2021 per wijk een warmteplan hebben opgesteld. Energie Beheer Nederland (EBN), dat met de brief van Wiebes aan de Kamer namens de staat een wettelijke taak krijgt bij de ontwikkeling van aardwarmtewinning, voert daartoe de komende paar jaar samen met TNO door een groot deel van het land seismisch onderzoek uit. Onder de noemer SCAN (Seismische Campagne Aardwarmte Nederland) wordt vastgesteld waar de Nederlandse ondergrond mogelijk geschikt is voor aardwarmteontwikkeling. Want in gebieden waar nog nooit naar olie of gas is geboord vertoont de kaart van ons land nog heel wat witte vlekken. “Tachtig procent van de warmtevraag in Nederland ligt in gebieden met lage of geen kennis over de ondergrond”, aldus het Masterplan Aardwarmte Nederland dat Platform Geothermie vorig jaar uitbracht samen met EBN, Stichting Warmtenetwerk en DAGO, de brancheorganisatie voor geothermie-operators in Nederland (zie kaart).
Schoof legt uit dat warmtenetten vanwege het vereiste grote aantal afnemers alleen een optie zijn voor dichtbebouwde gebieden. Met uitzondering wellicht van historische binnensteden, omdat de aanleg van dikke warmteleidingen daar veel breek- en graafwerk vergt. Geschikt in stedelijk gebied zijn volgens hem dus vooral woningen vanaf 1920-30 in recentere stadsdelen. Zelfs voor sommige nul-op-de-meter nieuwbouwwoningen kan stadsverwarming een optie zijn: “Bovenop de warmte die deze zelf generen, hebben die woningen zeker in een strenge winter ook extra moleculen nodig, bijvoorbeeld van een warmtenet met aardwarmte als basislast.“
“Haagse Aardwarmte Leyweg komt op stoom”
Haagse Aardwarmte Leyweg (HAL) is zo’n project voor geothermie als basis-warmtevoorziening in een bestaand warmtenet. Het project in Den Haag Zuidwest, dat een doorstart is van een in 2010 geboorde geothermische doublet (een productie- en een injectieput) komt, geeft Schoof aan, naar verwachting begin volgend jaar “op stoom”. HAL werkt voor de realisering van deze eerste binnenstedelijke aardwarmtecentrale in Den Haag en Nederland nauw samen met de gemeente, Eneco en Uniper (voorheen E.ON). Met het hoge potentieel aan aardwarmte in Zuid-Holland is het de bedoeling dat de Hofstad er in de komende jaren nog zeker tien aardwarmtecentrales bij krijgt.
Andere aardwarmteprojecten in stedelijk gebied die in de startblokken staan zijn het onderzoeksproject Lean (Low cost Exploration And deriskiNg of geothermal plays) van Warmtebron Utrecht en het Delfts Aardwarmte Project (DAP, een initiatief van de TU-Delft). Maar ook andere steden in het land broeden op plannen voor stadsverwarming gevoed door aardwarmte, zoals Amsterdam, Rotterdam en Nijmegen. Voor onderzoeksproject Lean staat de proefboring in het gebied tussen Utrecht-Zuid en Nieuwegein gepland in de tweede helft van 2020. Het lange voortraject voor de boring heeft onder meer te maken met dat de ondergrond van de Domstad geologisch ook nog een witte vlek is. En Lean loopt vooruit op het seismisch onderzoek van EBN/TNO. De initiatiefnemers moeten dus eerst zelf een analyse maken van schaarse bestaande gegevens van die ondergrond.
“Mogelijk zes doubletten op drie kilometer diepte”
“Pas na de proefboring weten we echt of er potentieel is voor aardwarmte voor het Utrechtse warmtenet”, vult Jan Brandts, bij Engie in Nederland verantwoordelijk voor aardwarmte, aan. Het energie- en technologiebedrijf is een van de partners van Lean, samen met onder meer TNO, Eneco (afnemer van warmte), Universiteit Utrecht en Huisman Geo, dat ook de boring zal uitvoeren. Afhankelijk van de omvang van het warmwater-reservoir dat naar verwachting drie kilometer diep wordt zal worden aangetroffen, komen er maximaal zes doubletten in het gebied (zie kader). Naast Lean heeft Warmtebron Utrecht nog een onderzoeksproject: Goud, dat de mogelijk van ultradiepe aardwarmte onderzoekt voor het gebied bij Utrecht Science Park en Kantorenpark Rijnsweerd.
EBN is op vrijwillige basis ook partner van Lean en DAP, met in beide consortia een financieel belang van veertig procent. Door het overheidsbedrijf risicodragend te laten deelnemen in aardwarmteprojecten wil Wiebes financiering van zulke projecten aantrekkelijk maken voor banken en institutionele beleggers. De bewindsman trok voor deelname aan projecten door het overheidsbedrijf vijftig miljoen euro uit voor een periode van vijf jaar. De aanpassing van de Mijnbouwwet die nodig is voor het regelen van de aardwarmterol van EBN is medio volgend jaar rond, verwacht Eveline Rosendaal, programmamanager geothermie bij EBN.
“Veiligheid heeft hoogste prioriteit”
Nederland telt nu een twintigtal aardwarmte-doubletten, vrijwel allemaal in de kastuinbouw. Schoof van Platform Geothermie geeft aan dat voor het halen van de ambitie van het kabinet het er snel meer moeten worden, 175 in 2030 en meerdere honderden in 2050. Als door SCAN de ondergrond van het land beter in kaart is gebracht, kunnen daar ook sneller de juiste keuzes in worden gemaakt. Ook in dat kader heeft TNO in opdracht van EBN een internationale studie uitgevoerd naar de relatie tussen aardwarmteprojecten en seismiciteit. Uit deze studie blijkt dat de structuur van de Nederlandse ondergrond bijzonder geschikt is voor het winnen van aardwarmte, signaleert Rosendaal. “Veilige en verantwoorde winning van aardwarmte is op heel veel plekken in Nederland mogelijk. Vanzelfsprekend doen we per project verder onderzoek naar mogelijke risico’s. Veiligheid is daarbij prioriteit een.” De studie ligt inmiddels bij het ministerie van EZK, waar deze zal worden meegewogen in toekomstige beleidskeuzes. Waarbij Rosendaal benadrukt dat de afweging waar wel en niet mag worden geboord niet aan EBN is maar aan het ministerie.” EBN maakt zich sterk om samen met de sector goed uit te leggen wat aardwarmtewinning precies inhoudt. Want onbekend maakt onbemind.”
“Aardwarmtewinning is mijnbouw en dat is inherent onzeker. Maar je moet die onzekerheid niet overdrijven”, beaamt Schoof. Wel zou het volgens hem goed zijn als er een schadefonds komt, voor het overwinnen van weerstand van woningbezitters tegen aardwarmte. “De kans dat geothermie schade aan woningen veroorzaakt, is buitengewoon klein. Maar stel dat het toch een keer gebeurt, dan is het goed dat huiseigenaren weten dat ze bij zo’n fonds kunnen aankloppen voor een vergoeding. Binnen de sector wordt er nu nagedacht over zo’n regeling.”
“In waterwingebieden wordt niet geboord”
Schoof verwacht ook dat SCAN zich zal uitstrekken tot gebieden waar waterwinbedrijven niet willen dat er naar aardwarmte wordt geboord vanwege het risico van vervuiling van het grondwater. “In waterwingebieden mag natuurlijk niet geboord worden. Dat is en blijft zo. Dat er in beschermingszones rond die gebieden evenmin mag worden geboord, blijft ook zo. Maar vervolgens zijn er nog grotere gebieden waar in de toekomst mogelijk water kan worden gewonnen. Over die gebieden vindt nu in diverse provincies overleg plaats over hoe je die zo kunt aanwijzen dat toekomstige waterwinning op een goede en veilige manier kan samengaan met geothermielocaties.” Hij legt uit dat er in Brabant met onder meer branchevereniging DAGO aanvullende afspraken zijn gemaakt over zaken als putontwerp, het verkleinen van de kans op lekkage en het verbeteren van de monitoring. “Bekeken wordt nu of die richtlijnen op landelijk niveau kunnen worden overgenomen door de toezichthouder” (Staatstoezicht op de Mijnen - SodM).
“Kunststof boorputbekisting als blikvanger”
Met de toegenomen aandacht voor geothermie, staan nieuwe materiale en technieken in de belangstelling. Een voorbeeld hiervan is boorputbekisting, casing in vakjargon. Deze is niet van staal zoals gebruikelijk, maar van composietmateriaal. Op de stand van Huisman Geo bij het European Geothermal Congress in Den Haag trok zo’n stuk mantelbuis van kunststof veel bekijks. De verwachtingen van de toepassing van kunststof bebuizing bij het boren naar (zout) warmwater in de diepe ondergrond zijn dan ook hoog gespannen. Gevrijwaard van corrosie, met minder last van ‘scaling’ (mineraalneerslag) en lichter dan staal – wat werken met kleinere kranen en compactere boor-rigs toelaat –, leveren ze een forse besparing op van de operationele en investeringskosten. “Een hele interessante technologie voor de sector”, constateert Jan Brandts van Engie ook. Toch verwacht hij niet dat er bij de proefboring voor onderzoeksproject Lean, waar Huisman en Engie partner zijn, al gebruik van zal worden gemaakt. Want kunststof casings moeten zich wel nog bewijzen in de Nederlandse geothermie. “Aan zo’n eerste boring kleven al genoeg risico’s, los van de technologische uitdagingen. Maar het zou best kunnen dat we ze later in het project wel gaan gebruiken.”
Brandts somt de drie innovaties op die bij de Lean-proefboring worden toegepast:
- seismic reprocessing (“met de rekenkracht van computers van nu oude seismiek van TNO door een scherpere bril bekijken voor meer data”)
- portofolio aanpak (aardwarmteprojecten niet als stand alone ontwikkelen maar gegroepeerd, zodat ze onderling optimaal van elkaar kunnen ‘leren’, zoals ook bepleit in het EBN/TNO-rapport ‘Het geheel is groter dan de som der delen’
- innovatieve combinatie van boortechnologieën uit de olie- en gassector
“Minder mannetjes op de boorvloer”
Bij Huisman Geo licht Remco van Ee, verantwoordelijk voor business- en technologieontwikkeling, de Lean -proefboring nader toe als een proces van gestuurd boren (Rotary Steerable System - RSS) in combinatie met ‘casing drilling’ (de boorpijp is meteen ook putbekisting), en drukgeregeld boren (managed pressured drilling - MPD). “Stuk voor stuk zijn het bewezen technieken uit de olie- en gassector die we geschikt en betaalbaar hebben gemaakt over geothermie.”
Casing drilling kan in de toekomst ook met kunststof mantelbuizen, voorspelt Van Ee. Als eerste toepassing van kunststof boorputbekisting noemt hij een meerwandige putconstructie met een conventionele stalen bekisting en een composiet binnenbuis. “Behalve de voordelen van geen corrosie en minder scaling biedt zo’n buis-in-een-buis een dubbelwandige bescherming, wat zeker in drinkwatergebieden een extra voordeel is.” Doel van Huisman Geo is om al deze verschillende technieken – casing drilling, RSS, MPD en composiet casing – samen te brengen op een boorplatform specifiek voor aardwarmte. Van Ee verwacht dat dit sterk geautomatiseerde (“minder mannetjes op de boorvloer”) en ook makkelijk te verplaatsen dedicated geothermy rig over een jaar of drie in bedrijf komt.
“Onderzoek nodig voor ultradiepe geothermie”
Naast Lean onderzoekt Warmtebron Utrecht met diverse partijen, zoals Universiteit Utrecht en UMC Utrecht het aanboren van warmte op vier tot tien kilometer diepte. Brandts van Engie, dat ook deel uitmaakt van dit onderzoeksproject Goud, verwacht dat dit op zijn vroegst in 2022-23 tot een proefboring komt. “Voor ultra diepe geothermie (UDG) moet er nog veel meer worden uitgezocht, niet alleen hoe het met de seismiek zit. Zulke dieptes aanboren vergt ook een heel ander boorontwerp. Want je krijgt er met andere gesteenten te maken dan we gewend zijn bij geothermie in Nederland.” Voor het seismisch onderzoek voor dit project wordt gebruik gemaakt van SCAN van EBN. Want met dat programma worden voor heel Nederland ook de mogelijkheden van UDG in kaart gebracht, in het kader van de Green Deal Ultradiepe Geothermie. Geschat wordt dat mogelijk een derde van de hoge temperatuur-warmtevraag van de industrie met UDG kan worden afgedekt.