Geothermie als duurzame bron van een warmtenet komt steeds meer in beeld, nu Nederland sneller van het aardgas afgaat. Maar hoe duurzaam is een warmtenet met geothermiebron? Uit onderzoek van TNO, dat afgelopen december is verschenen, blijkt dat de CO2-uitstoot van een geothermiebron zo’n 90% lager ligt in vergelijking met een cv-ketel op aardgas. Om deze manier van collectief verwarmen geheel CO2-neutraal te maken, zijn nog wel enkele stappen noodzakelijk.

 

Eerdere onderzoeken in de afgelopen jaren door CE Delft en eveneens TNO/ECN voor de Metropool regio Amsterdam, concludeerden dat een warmtenet op geothermie niet duurzaam genoemd kan worden. Omdat de aannames voor die onderzoeken verouderd zijn of geen rekening hielden met factoren als bijvangst van methaangas dat vrijkomt bij geothermie-winning, is opnieuw onderzoek gedaan. 

 

Westland

Daaruit blijkt onder meer dat warm water dat in het Westland wordt opgepompt uit een ondergrondse laag komt vanuit het Jura/Krijt tijdperk. “Daarin zit drie keer zo veel meer methaan als in het andere cluster in Nederland, Noord-Holland en Flevoland. Dat is een laag uit het Perm-tijdperk. Dit methaangas wordt na oppompen verbrand en de warmte daarvan wordt gebruikt, maar daar komt wel CO2 bij vrij”, vertelt een van de auteurs van het rapport, Hester Dijkstra van TNO in een webinar dat half december is gehouden. Een andere factor die de duurzaamheid van geothermiewarmtenetten bepaalt, zijn de warmteverliezen. “Dat is niet direct een CO2-uitstoter, maar vermeerdert de CO2-emissie van de rest van het systeem”, aldus Dijkstra. 

 

Klimaatakkoord

Om een reductie van de CO2-emissie van 70% te realiseren, zoals afgesproken is in het Klimaatakkoord, moet de gemiddelde uitstoot van warmtenetten in de gebouwde omgeving in 2030 onder de grens van 18,9 kg CO2/GJ komen. Op systeemniveau wordt nu nog niet voldaan aan deze eis. De normstelling in het voorstel Warmtewet van 25 kg CO2/GJ in 2030 wordt in de rekenvoorbeelden wel behaald.

Wat is er mogelijk om een volledig CO2-neutraal geothermiewarmtenet te realiseren? “Je kunt bij de verbranding van de bijvangst de CO2 afvangen en inzetten voor een nuttige toepassing”, vertelt Maurice Hanegraaf van TNO, tijdens hetzelfde webinar. “Die toepassing kan niet zijn het gebruiken van CO2 in kassen, want dat telt niet mee. Wel is CO2 op te slaan in bouwmaterialen, zodat je het daadwerkelijk onttrekt aan de atmosfeer. Het is ook mogelijk de CO2 op te lossen in het productiewater dat weer wordt geïnjecteerd in de injectieput.” Een andere techniek is het methaangas niet direct te verbranden, maar op te werken naar aardgasniveau, zodat het in het aardgasnetwerk kan worden gebruikt. Daar wordt het op een betere manier verbrand. “Dit gaat toegepast worden in het project Haagsche Aardwarmte Leyweg”, vertelt Hanegraaf.

 

Ondiepere geothermie

Een vierde methode is gebruik te maken van ondiepere geothermie. In ondiepere lagen is minder formatiegas aanwezig. Op dit moment is een systeem in Zevenbergen het enige operationele ondiepe geothermiesysteem. Deze bron produceert water uit het Brussels Zand Laagpakket, op ongeveer 700 meter diepte met een temperatuur van 30 °C. Hierbij is geen sprake van bijvangst van formatiegas. Hoewel er nog weinig data beschikbaar is, is er naar verwachting minder formatiegas aanwezig in ondiepe geothermie formaties, wat de CO2-emissie van deze systemen ten goede komt. Er komen in Nederland echter ook gasvelden voor op geringe diepte. Het is dus belangrijk om een goed begrip te hebben van het mogelijk voorkomen van ondiep gas.

 

Systeem verduurzamen

Naast de bron kan ook het systeem bovengronds verduurzaamd worden. Huidige warmtenetten dekken over het algemeen de piekvraag (bijstook) in de winter met warmte uit gasketels, en uit STEG en afvalverbranders als deze voldoende flexibiliteit hebben. Het gaat om ongeveer 17 PJ van de warmtevraag voorzien met aardgas en steenkool. De piekvraag is in de scenario’s verantwoordelijk voor een groot deel (45-50%) van de totale CO2-emissie van een warmtenet. Hanegraaf: “Dat kun je verduurzamen door hiervoor biomassa te gebruiken. Maar dat ligt politiek gevoelig.”

 

Efficiënter gebruik van systeem

Andere mogelijkheden liggen op het vlak van een efficiënter gebruik van de aardwarmte in het systeem, en op het gebied van hoge-temperatuuropslag (HTO). Zo zorgt het verder uitkoelen van een geothermiebron dat de retourtemperatuur van het water wordt verlaagd, waardoor dus meer energie wordt onttrokken, bijvoorbeeld door inzet van een warmtepompen. Hierdoor neemt de verhouding van de geproduceerde warmte ten opzichte van de bijvangst toe, waardoor de CO2-impact van de bijvangst afneemt. Warmtepompen worden op dit moment zowel collectief als individueel al toegepast.

 

Warmteopslag

Tot slot is ook warmteopslag een interessante optie om geothermiewarmtenet efficiënter te maken. Hanegraaf: “Door in de zomer warmte op te slaan kun je die gebruiken tijdens de piekvraag in de winter. Daardoor breng de CO2-uitstoot niet naar nul, maar wordt die wel sterk verlaagd. Uit een recent onderzoek van Berenschot blijkt dat die wel 60% lager ligt. Dat is een groot getal, en waarschijnlijk is in dit onderzoek met andere berekeningen gewerkt dan wij hebben gedaan. Maar het geeft wel aan dat warmte-opslag een goede oplossing kan zijn om te helpen aan de doelstelling te voldoen.”

TNO concludeert dan ook dat een geothermiebron met een CO2-uitstoot van tussen de 4,3 en 8,6 kg CO2/GJ (afhankelijk van het reservoir waaruit wordt geproduceerd) duurzaam genoemd kan worden. Maar om warmtenetten op geothermie te laten voldoen aan de afspraken uit het Klimaatakkoord zijn extra maatregelen nodig. 

 

Meer informatie:

Bekijk het gehele webinar van TNO.

 

 

Op de foto (v.l.n.r.)

1. Haagse Aardwarmte Leyweg.
2. Geothermie in warmtenet (TNO)