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.

Energierotonde ­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.’

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’