Europese aardwarmte goed voor 500 GW elektriciteit
Europa beschikt over voldoende aardwarmte voor 500 GW aan elektrisch vermogen, dat is gelijk aan de helft van wat er nu staat aan elektriciteitscentrales met gas, kolen en kernenergie. Wil de prijs daarvan aanvaardbaar zijn dan moet het boorproces wel een stuk goedkoper worden. Dat concludeert de geoloog Jon Limberger, die vandaag aan de Universiteit Utrecht promoveert.
Limberger onderzocht de potentie om aardwarmte te benutten voor elektriciteitsproductie. ‘Het voordeel van een geothermische bron is dat hij altijd levert, zodat je daarmee net als een klassieke elektriciteitscentrale vrijwel continu stroom kunt produceren.’
4 tot 5 km diep
De promovendus gebruikte geofysische modellen om de hoeveelheid geothermische energie in Europa in kaart te brengen. Daaruit blijkt dat het temperatuurverloop in een groot deel van het continent zo’n 20-30 °C is per km de diepte in. Bij vulkanische gebieden is dat zelfs 50-60 °C. Het betekent dat voor het winnen van water van minstens 150 °C in het grootste deel van Europa al gauw 4 tot 5 km diep moet worden geboord.
Nu wordt die temperatuurverandering vooral bepaald door geleiding via onderaardse gesteenten, maar er zijn gebieden waar de hitte dichter bij het oppervlak komt. Bijvoorbeeld de vulkanische gebieden van Anatolië (Turkije) en Toscane (Italië), of plekken waar breuken in het gesteente ervoor zorgen dat dieper gelegen heet water omhoog gaat. Dat is het geval in het Karpatenbekken en het Rijnbekken tussen Frankrijk en Duitsland.
Italië had in 1911 de primeur
In Italië gebruikt men die aardwarmte al heel lang. Zo werd in het Toscaanse Larderello al in 1911 voor het eerst in de wereld elektriciteit geproduceerd met behulp van aardwarmte.
Voor elektriciteitsproductie moet een geothermische bron aan twee voorwaarden voldoen: een voldoende hoge temperatuur van het diep gelegen water, en voldoende doorstroming zodat er steeds aanvoer is van heet water. Dat laatste wordt bepaald door de doorlaatbaarheid van de bron: er moeten voldoende poriën in het gesteente zijn waardoor het water zijn weg kan vinden. Limberger: ‘Beide voorwaarden leggen dus wel een flinke beperking op.’
Op basis van zijn geologische model concludeert Limberger dat er in Europa voldoende aardwarmte beschikbaar is om een elektrisch vermogen van zo’n 500 GW te bereiken in 2050. De bronnen daarvoor zijn te vinden onder zo’n 16% van het oppervlak van het Europese continent. Momenteel heeft Europa een opgesteld elektrisch vermogen van zo’n 1000 GW, vooral met gas-, kolen- en kerncentrales, aldus de Europese organisatie van Netbeheerders Entso.
Of het Nederlandse bodemwater geschikt is om geothermische electriciteit op te wekken is nog onzeker. Bij Luttelgeest komt via een breuk in de aardkorst veel heet water naar boven, en in het Belgische Mol wordt een put van bijna 4 km geboord. Momenteel loopt er ook een boring in het Westland (lees 'Start 4 km diepte boring naar aardwarmte'). Maar die leveren allemaal water van zo'n 120 °C en zijn vooral geschikt voor verwarming, en minder voor elektriciteitsproductie.
Hoge investeringskosten
Tot op heden voorziet geothermie in nog geen 0,15% van de wereldenergieconsumptie. Limberger: ‘Dat heeft te maken met de hoge investeringskosten bij de aanvang van een project en de geotechnische risico’s. Je weet van tevoren niet zeker wat de temperatuur van de bron die je boort zal zijn. Ook is onbekend of het water op die diepte voldoende kan stromen. Daarnaast speelt dat geothermieprojecten tot op heden vooral incidenteel zijn. Er heeft zich, anders dan bij de productie van olie en gas, nog geen volwaardige geothermische industrie ontwikkeld.
Hydrolisch boren
Wil geothermie zich verder kunnen ontwikkelen dan is verlaging van de boorkosten essentieel. Limberger neemt daarop alvast een voorschot bij zijn voorspelling van de kosten van geothermisch opgewekte elektriciteit in 2050. ‘Ik modelleer dat met een nieuwe boortechniek, het zogeheten hydrothermal spallation drilling.’ Met die techniek wordt superheet water onder grote druk omlaag gespoten om zo het boorgat te maken. ‘Het voordeel is dat er dan geen slijtage van de boorkop optreedt, wat bij een traditionele boring wel gebeurt. Die slijtage betekent dat de boorkop regelmatig moet worden vervangen, en op een diepte tot 5 km is dat een zeer tijdrovende en daarmee dure operatie.’
Openingsfoto: de geothermische elektriciteitscentrale van Nesjavellir op IJsland. Foto Scott Ableman/CC0
