Aardwarmte

Verkennen

Fase 1 | Verkennen

Het transporteren van warmte is kostbaar en bovendien gaat er warmte verloren, het water koelt namelijk af. Daarom wordt aardwarmte bij voorkeur gewonnen in de omgeving waar het wordt gebruikt. Daarnaast moet de warmte ook uit de ondergrond te winnen zijn. Om te bepalen waar aardwarmte (technisch) winbaar is, onderzoekt een aardwarmtebedrijf de ondergrond. Het is een groot voordeel dat er in Nederland al veel kennis is over de (diepe) ondergrond. Dit komt omdat er in het verleden al veel onderzoek naar de diepe ondergrond is gedaan voor olie- en gaswinning. Al deze informatie is beschikbaar bij de Geologische Dienst Nederland (TNO) en kan door het aardwarmtebedrijf worden gebruikt in de verkenningsfase. 

Opsporen

Techniek

Wat is de beste plek voor een boorlocatie?

Een geothermielocatie ligt in principe dichtbij de locatie waar de warmte gebruikt wordt, dus dichtbij de kassen, een industriegebied of nabij een woonwijk. De ligging van boorlocatie is daarnaast ook afhankelijk van de ondergrondse situatie. Er wordt dan natuurlijk rekening gehouden met de locatie van het warmwater reservoir en of het reservoir goed te bereiken is. Deze informatie speelt mee in de bepaling van de beste plek. Dat hoeft dus niet altijd aan bestaande toegangswegen te zijn en in dat geval legt het bedrijf een weg aan. De putlocatie hoeft niet precies boven het waterreservoir te liggen omdat een deel van de put ook schuin geboord kan worden.

Het inrichten van de boorlocatie

Als de beste locatie gevonden is, vindt er een bodemonderzoek plaats zodat de gesteldheid van de bodem bekend is, zoals dat bij bouwactiviteiten van bijvoorbeeld woningen ook gebeurt. Dan start het inrichten van het terrein. Gewoonlijk is een locatie ongeveer 1 tot 1,5 hectare groot, wat overeen komt met 2 á 3 voetbalvelden. Daaromheen wordt een hek geplaatst. Op de grond komt een vloeistofkerende laag, zodat vloeistoffen niet de grond in kunnen lopen. Meestal gebruikt het bedrijf hiervoor waterdicht asfalt. Met beton maakt men een geschikte ondergrond om de boortoren op te plaatsen, en een zogenaamde putkelder. Daarin komt uiteindelijk het bovenste deel van de put te staan. Een putkelder zorgt voor een stevige basis waarvandaan de boring veilig kan plaatsvinden. Daarnaast zorgt het beton ervoor dat vloeistoffen niet de bodem in kunnen lekken. Vervolgens heit (of boort) de boorfirma een brede metalen buis in de grond. In deze buis, de ’conductor casing’ komt de put. De buis wordt vastgezet in de grond met cement. Daarna bouwt men de boorinstallatie op.

Meestal levert het bestaande elektriciteitsnet de benodigde elektriciteit voor de boortoren, het kantoor en de verblijfsruimte. Als dat niet beschikbaar is, wordt gebruik gemaakt van generatoren. Op de locatie staan ook de benodigde vloeistoffen opgeslagen en een deel van de materialen die nodig zijn voor het boren, zoals boorpijpen, boorkoppen en buizen. Voor de mensen die werken op de boorlocatie komen er tijdelijke kantoor- en verblijfsruimtes. Voor de start van de boring wordt een boortoren van ongeveer 30 tot 50 meter hoogte geïnstalleerd. Als de locatie volledig is ingericht start de boring.

 

Starten met boren

De boortoren is niet alleen om de boorpijp te laten ronddraaien, maar ook om ervoor te zorgen dat de zware boorpijpen vastgehouden worden en dus niet in de put zakken. Onderaan de boorpijp zit een boorkop die in de grond boort tot de boorpijp helemaal in de grond zit. Dan schroeft men bovenaan een nieuw segment aan de boorpijp en kan de boorkop weer verder de ondergrond in, tot het gesteente is bereikt waarin het warme water zich bevindt. We noemen dit ook wel het doelgesteente.  

Tijdens de boring wordt gebruik gemaakt van boorvloeistof. Dit is een mengsel van water (of olie) met kleideeltjes en eventueel andere stoffen. De boorvloeistof heeft vier functies:

  1. Koelen van de boorkop
  2. Zorgen dat weggeboorde gesteente (gruis) naar boven wordt vervoerd
  3. Tegendruk leveren in het boorgat, zodat deze niet instort
  4. zorgen voor druk in het boorgat zodat andere vloeistoffen of eventuele gassen in het gesteente blijven en niet het boorgat in stromen.

De samenstelling van de boorvloeistof wordt continu gemeten en bijgesteld zodat het alle functies kan dienen en de veiligheid tijdens het boren geborgd blijft.

Gedurende de boring worden er stalen buizen in het gat geplaatst die worden vastgezet met cement, dit zorgt ervoor dat de put niet instort. De boorkop boort na het zetten van zo'n stalen buis met een kleinere boorkop verder om na een stuk te hebben geboord weer nieuwe buizen en cement te plaatsen. Zo bouwt men een put op. Een boring tot ongeveer 2.500 meter diepte duurt gemiddeld twee maanden. Tijdens de boring vinden voortdurend metingen plaats in het boorgat en worden gesteentemonsters naar boven gehaald (zogenoemde cuttings). Een geoloog bekijkt de cuttings en gaat na in welke laag de boorkop zit en hoe diep de boring al gevorderd is. Hiervoor worden ook de metingen aan het boorgat gebruikt.

Testen van de putten

Na het boren van de eerste put worden de boorresultaten goed bekeken en het reservoir getest. Als het reservoir over de eigenschappen beschikt om water goed te laten stromen en er dus aardwarmtewinning mogelijk is, boort men de tweede  put. We noemen een aardwarmtesysteem met twee putten dan ook wel een doublet. Dit gaat volgens hetzelfde principe als de eerste put en duurt ook ongeveer twee maanden. Er zijn twee putten nodig, omdat in één put het warme water naar boven wordt gehaald en via de andere put het benutte water weer het reservoir in wordt gepompt. Er zijn daarvoor twee soorten testen; een productietest en een injectietest. De productietest is bedoeld om na te gaan hoe snel en gemakkelijk het water uit de put stroomt, bij een injectietest gaat men na hoe goed het water terug in de put stroomt. Mocht bij het testen blijken dat het reservoir niet geschikt is dan wordt gekeken of aanpassingen mogelijk zijn. Als dat niet kan dan wordt het project gestopt, de put op de voorgeschreven manier opgeruimd en het terrein in de oorspronkelijke situatie teruggebracht. Soms is een ‘triplet ‘ (drie boringen) zinvol. Hierbij zijn, afhankelijk van de situatie, een of twee van de putten als productieput bedoeld en de andere put(ten) als injectieput. Op deze manier is een hogere productie mogelijk. Als de putten zijn geplaatst en de productie-installatie is gebouwd, is de installatie klaar voor gebruik.

×

Winnen

Fase 3 | Winnen

Om aardwarmte te mogen winnen, zijn een winningsvergunning en een omgevingsvergunning nodig en ook een goedgekeurd winningsplan. Zodra deze zijn afgegeven, kan het aardwarmtebedrijf starten met de aardwarmtewinning.

Continu wordt warm water uit het reservoir via de put omhoog gepompt en door een warmtewisselaar gevoerd. De warmtewisselaar haalt de warmte uit het water. Deze warmte stroomt vervolgens via een ondergronds warmtenet naar kassen, bedrijven en woningen. Het afgekoelde water wordt via de tweede put weer terug in de oorspronkelijke aardlaag gepompt. De hoeveelheid te onttrekken warmte hangt af van de vraag, in de zomer is er minder warmte nodig, en vindt er dus minder winning plaats.

Bewaking van de installatie gebeurt meestal automatisch en op afstand. Er zijn eisen verbonden aan bijvoorbeeld visuele inspecties en het reageren op verstoringen en alarmen.

Men rekent erop dat een doublet ongeveer 30 jaar warmte kan leveren, en dat dan de productietemperatuur te veel gedaald kan zijn (door toestroming van kouder ‘injectiewater’) om nog efficiënt te kunnen produceren. Afhankelijk van de lokale ondergrondse situatie kan deze periode langer of korter zijn. Als de put niet langer voldoende produceert wordt de locatie in principe opgeruimd. Het is ook mogelijk om elders in de buurt een nieuwe productieput te slaan om de winning van aardwarmte voort te zetten.

 

Opruimen

Fase 4 | Opruimen

Als een locatie niet meer in gebruik is, moet het aardwarmtebedrijf deze opruimen. Het maakt daarvoor een sluitingsplan en een werkprogramma sluiting, met daarin een beschrijving van de uit te voeren activiteiten, een planning, wat er gebeurt met de materialen die worden afgevoerd en ook een beschrijving hoe het terrein wordt achtergelaten. In principe wordt de locatie ook bovengronds in oude staat hersteld, tenzij met de eigenaar andere afspraken worden gemaakt.