De geothermische gradiënt die deze toename uitdrukt, verschilt van plaats tot plaats. In gebieden met dikke sedimentpakketten is deze relatief laag, maar op plaatsen met oudere gesteentepakketten op geringe diepte komen relatief hoge temperaturen voor.
Gemiddeld bedraagt de geothermische gradiënt in Nederland ongeveer 30 °C per duizend meter. Op tweeduizend meter diepte bedraagt de gemiddelde temperatuur ongeveer 70 °C. Aardwarmtestudies maken onderscheid tussen lage en hoge enthalpie aardwarmte. In het eerste geval bedraagt de aardwarmte op duizend meter diepte minder dan 150 °C. Bij hogere temperaturen spreken we van hoge enthalpie. Enthalpie is de energie die een systeem kan leveren. Dus bij een grote diepte = hoge temperatuur = hoge enthalpie, levert de aarde een grotere hoeveelheid energie. Een en ander is, zoals gezegd, afhankelijk van de samenstelling en dikte van de gesteentepakketten. De warmte is immers afkomstig uit de onderliggende (halfvloeibare) aardmantel. Op plekken waar de aardkorst dun is, zit je dichter bij de mantel en bereik je dus op relatief geringere diepte al hoge temperaturen. In de actieve vulkanische zone op IJsland bijvoorbeeld, kan de temperatuur op duizend meter diepte meer dan 300 °C bedragen. In Nederland ligt de grens tussen aardkorst en aardmantel (de zogenaamde Moho)kilometers dieper; daarom is bij ons alleen sprake van lage enthalpie aardwarmte.
Aardwarmte kan dienen als energiebron door deze via warmtewisselaars om te zetten in elektriciteit. Ook kan warm water uit de ondergrond direct of na behandeling fungeren als warmwatervoorziening. Op plaatsen met een relatief hoge geothermische gradiënt kan warm water van 20-30 °C uit relatief ondiep gelegen aquifers worden gewonnen en na gebruik worden teruggepompt.
Vanwege zijn warmte-isolerende werking kan warm of koud water tijdelijk in de ondergrond worden opgeslagen. Door deze isolatiecapaciteit te benutten kunnen we warm water 's zomers opslaan in een aquifer om het vervolgens in de winter weer op te pompen voor de warmwatervoorziening. Omgekeerd biedt ondergronds opgeslagen koud water in de zomer mogelijkheden voor koeling. Seizoensgebonden uitwisseling van warmte en koude kan ook plaatsvinden met behulp van holle funderingspalen (energiepalen). Deze methode maakt gebruik van de constante temperatuur die in de ondergrond heerst.
Anno 2003 is de productie van aardwarmte op nationale schaal nog te verwaarlozen. We gebruiken aardwarmte echter steeds vaker als aanvulling op energiebesparing en winning. Aardwarmte is een hernieuwbare energiebron en het is schoon: bij de productie van aardwarmte komen vrijwel geen broeikasgassen vrij.
De temperatuur van het water bepaalt hoeveel warmte we eraan kunnen onttrekken. Bij het naar boven krijgen van dit warme water speelt de doorlaatbaarheid van de ondergrond een belangrijke rol. In verband met corrosie hangt de levensduur van de installaties af van de chemische samenstelling van het water: hoe minder mineralen het water bevat, hoe beter de methode toepasbaar is.
|
|
De temperatuur op tweeduizend meter diepte is onder het vasteland in Oost-Friesland het hoogst: meer dan 95 °C, maar ook in Noord-Groningen, de westelijke Waddenzee, in Zuidoost-Drenthe, de Achterhoek, onder de Veluwe en in Noord-Limburg is de temperatuur op deze diepte 90 °C of hoger. Onder het Nederlands deel van de Noordzee bevinden zich op die diepte eveneens relatief warme plaatsen.
Diepe winning van geothermaal water vereist niet alleen een hoge temperatuur. Er moeten ook aquifers met een relatief hoge doorlaatbaarheid beschikbaar zijn. Daarvoor komen met name de zandstenen in Noord-Nederland, de Triaszandstenen in Zuid-Holland, Noord-Brabant en Oost-Nederland en het Onder-Krijtzandsteen in Zuid-Holland en Zuidoost-Drenthe in aanmerking.
Ondiepe winning en opslag van warm of koud water geschiedt in andere aquifers, met name in Pleistocene sedimentpakketten die het eerste of tweede watervoerend pakket vormen. Vooral ondiepe aquifers in de Zuid-Holland worden voor dit doel benut.
De winning van geothermaal water gebeurt normaal gesproken met behulp van twee putten. Via de eerste put wordt het warme water opgepompt en langs bovengrondse warmtewisselaars geleid. Vervolgens komt het via een tweede put op enige afstand van de eerste weer terug in dezelfde aquifer. Winning van diepe aardwarmte vindt in Nederland nog niet plaats. Met name de hoge kosten van de diepe boringen laten een commerciële toepassing nog niet toe. Een hogere aardgasprijs en/of subsidie op investeringen in schone energie maakt winning wellicht op termijn economisch interessant. Voorwaarde daarbij is dat er gebruik gemaakt kan worden van bestaande aardgas- of aardolieproductieboringen.
Tijdelijke winning en opslag van ondiep, koud water gebeurt inmiddels steeds vaker. In 2002 was dit op tweehonderd locaties in Nederland het geval. In zeventig procent van de gevallen bedraagt de terugverdientijd minder dan zes jaar. De verwachting is dat deze vorm van energiewinning of -besparing de komende jaren sterk zal toenemen. Dit is met name interessant voor bedrijven met een hoge energiebehoefte, bijvoorbeeld in de glastuinbouw, vooral wanneer deze gecombineerd zou kunnen worden met tijdelijke ondergrondse opslag en productie van het groeibevorderende CO2.
- TNO
