Download het artikel in 
Ook in Vlaanderen plant men opnieuw boringen om de warmte van de diepe ondergrond naar boven te halen. De sector rekent dat geothermie tegen 2050 wel 20% van de Europese energiebehoefte kan invullen.
In Bergen gaat de intercommunale IDEA (Intercommunale de Développement Economique et d’Aménagement des régions de Mons-Borinage et du Centre) de aardwarmte zoeken op 2.500 m diepte. De geplande geothermiecentrale zou 6 MW moeten leveren. De investering bedraagt één miljoen euro per megawatt. De totale kostprijs wordt zo’n €6 miljoen. Het Waals Gewest komt tussen voor de helft. IDEA en de stad Bergen, de derde partner, de rest. De komende maanden wordt bestudeerd waar er precies geboord zal worden. De werken zouden twee jaar duren, tot eind 2013.
Het nieuwe project in Bergen is een uitbreiding van de geothermiecentrale die IDEA er al sinds 1987 uitbaat. In Wallonië zijn er nog enkele geothermieprojecten operationeel: in Saint-Ghislain (1985, 2.400 m, 72°C), Baudour en Ghlin. Al jaren trouwens. De Waalse minister van Energie, Jean-Marc Nollet (Écolo) wil overigens ook in Charleroi en Doornik nog warmtebronnen in de ondergrond aanboren. Voor die twee pilootprojecten in Henegouwen wil de overheid zelfs nog dieper speuren. Daarmee volgt ze de begin 2010 opgerichte vereniging AGEOP (Association pour la Géothermie Profonde). Deze ‘wegbereiders’ van de geothermie -een aantal academici van de universiteit van Bergen, mensen uit de milieusector en ondernemers- willen dieper dan ooit tevoren op zoek naar het warme water.
Wallonië gaat dus een stapje verder dan Vlaanderen. Eind vorig jaar bracht een studie door Ecorem, de Belgische Geologische dienst en VITO de verschillende aspecten in kaart om hinderpalen voor geothermie op wetgevend en regelgevend vlak te nemen. Deze studie suggereerde aan de overheid om demonstratieprojecten te ondersteunen. Een paar maanden geleden berichtte de Waalse overheid dan dat het drie projecten zou ondersteunen. Het eerste project, dat van IDEA, zal de capaciteit van het huidige warmtenetwerk optrekken. De reeds bestaande put heeft een natuurlijke uitstroom van 70 kuub water van 60° tot 65° per uur.
Het thermisch vermogen ligt rond 6,5 MW tot 7 MW. Dat wordt nu volledig benut. Een tweede bestaande put zal nu productieklaar gemaakt worden. De Waalse regering koppelde een voorwaarde aan de capaciteitsuitbreiding. Vooralsnog wordt het in Bergen opgepompte, licht zoutvoerend water niet terug geïnjecteerd in de bodem maar op een kanaal geloosd. Nu moet er gezorgd worden voor re-injectie van het opgepompte water. Dat vergt dan het boren van een ‘nieuwe’ derde put.
Stille ontwikkeling
Geothermie kennen we van Ijsland waar de geisers spuiten. Als het warme water aan de oppervlakte te grijpen is, is het een betrouwbare leverancier van warmte en energie. In minder ‘warme’ gebieden is geothermie vaak een dubbeltje op zijn kant. Hoge investeringskosten en beperkte opbrengsten schrikken investeerders af. Maar nu olie weer duurder wordt en milieukosten dreigen, groeit de belangstelling weer.
Bovendien vond er een stille technologieverschuiving plaats in de sector. In het verleden waren het ‘olie- en gasboorders’ die zich -even terzijde- inlieten met geothermie. Met de hoge prijzen die eigen zijn aan hun sector. Vandaag worden boorcampagnes eerder aangestuurd door ‘waterboorders’ die het eens wat dieper zoeken maar toch hun eigen -beterkope- tariefzetting meenemen. Dat maakt een belangrijk verschil in het kostenplaatje van een aardwarmteproject. Wanneer er ook ‘steunmaatregelen’ aan te pas komen, zoals in Duitsland, groeit ook het geloof in aardwarmte.
Van ‘passieve’ naar ‘actieve’ stimulatie
Eind de jaren tachtig, als uitloper van de eerste oliecrisis, is in de Antwerpse Noorderkempen -in Merksplas en Beerse- naar warmte geboord. De put moest de strafinrichting en nieuwe tuinbouwserres in de buurt verwarmen. De put moest tot 125 m3 leveren maar bleef hangen op 75 m3 waardoor hij -voor die tijd- niet rendabel was. “Dat was een gevolg van de manier van boren”, zegt Ben Laenen, expert in diepe geothermie bij het Vlaamse onderzoekscentrum VITO.
In Merksplas werd gekozen voor de ‘doublet’ technologie. Daarbij worden twee kanalen geboord. Via de productieput wordt warm water uit de ondergrond naar boven gezogen. Wanneer het water naderhand afgekoeld is, wordt het via de tweede ‘injectieput’ terug naar beneden gestuurd. Een verkenningsboring in de omgeving van Meer bereikte nooit de waterhoudende laag omdat die dieper lag dan gedacht. Het budget was sneller op. Deze vroege boringen zochten ‘natuurlijke watervoerende’ lagen.
Het aangeboorde gesteente moet water bevatten en bovendien voldoende poreus zijn om het rond te pompen. De ‘sector’ heeft nu steeds meer aandacht voor actief ‘gestimuleerde systemen’. Daarbij worden verschillende putten geboord en wordt het diepe gesteente onder hoge druk gebroken. Vervolgens worden zandpartikels rondgepompt om te beletten dat het netwerk van breuken zich zou dichten. Tenslotte brengt men tussen twee putten een stroming op gang. In het Franse Soulz gebruikt een eerste stoomcentrale deze techniek van ‘engineered geothermal systems’ of EGS.
Nieuw animo bij VITO
In Vlaanderen trekt vooral VITO aan de geothermie-kar. Terra Energy, een spin-off van het centrum, zoekt warmte én koude via boorgat-energieopslag dichter tegen de aardoppervlakte. Deze ondiepe systemen -150 tot 250 meter diep- leveren lagere temperaturen maar die kunnen opgewaardeerd worden. VITO zelf is in gesprek met landbouworganisaties, met sociale huisvestingsmaatschappijen en investeerders maar ook met de Vlaamse Overheid, afdeling Diepe Ondergrond, over diepergravende projecten.
In het kader van het Geoheat MIP -Milieu- en energietechnologie Innovatie Platform, doen enkele spelers in ondiepe geothermie (Terra Energy), boringen (Smet Boringen) en Infrax, en sociale woningmaatschappijen een haalbaarheidsstudie rond diepe geothermie als alternatief voor traditionele vormen van warmteopwekking in de glastuinbouw- en bouwsector (renovatie).
In de herfst van 2010 stuurde VITO alvast meetwagens uit om rond zijn nieuwe site -de vroegere industriële Balmatt-site- in Mol metingen te doen. Een trilplaat stampte trillingen de grond in. Seismometers vingen de reflecties op. Dat moest de diepe ondergrond tussen Turnhout, Poederlee en Mol in kaart brengen. Het onderzoekscentrum vraagt nu de nodige vergunningen aan om te boren. In een eerste fase gaat het om een verkenningsboring tot zo’n 3.500 m diep.
Op termijn denkt men aan vier putten met een gezamenlijk productievolume van 125 liter/sec aan 125°C. Via ORC -Organic Ranking Cycle- rekent men op een netto opbrengst van zo’n 3 MWe en minstens 8 MWth. De eerste boring is er voorzien voor begin 2013. Als die operatie slaagt, volgen vanaf het derde kwartaal de volgende drie putten. De centrale zou dan eind 2014 opgeleverd moeten worden.
Nieuwe technologie belooft
Naast technische ontwikkelingen van ketels en centrales zijn er ook evoluties in de boortechnologie. “Hierin volgen we twee pistes”, zegt Laenen. “Enerzijds willen we efficiënter boren door een doorgedreven automatisering. Daarvoor kijkt VITO o.a. naar de technologie van de Bauer Maschinen Group. Ook wordt onderzoek en ontwikkeling gedaan rond de selectie van de optimale -traditionele- boorkoppen en spoeling, de selectie van casings en cement en dat alles in relatie tot de druk, temperatuur en waterchemie op grote diepte.
“Anderzijds bekijken we ook de mogelijkheden van ‘elektropuls’-boren.” Bij elektropuls-boren -men spreekt ook van ‘plasma drilling’ of boren met ‘elektrische ontladingen’- worden geen traditionele, hardmetalen mechanische boren meer ingezet. Het boren gebeurt door een snelle opeenvolging van hoogspanningspulsen in een vloeistof. Het gaat om 5 tot 10 HS-pulsen per seconde van telkens zo’n 350 tot 440kV.
Dat resulteert in een voortdurende reeks van ‘explosies’ die zich een weg vreten door de rots. De ondergrondse generator hangt in het boorgat dat hermetisch is afgesloten en permanent gespoeld wordt met transformatorolie, a rato van 100 m3/u. Het vloeibare medium is cruciaal voor het booreffect. Het verbrijzelde materiaal wordt met de vloeistof in een gesloten kring naar boven gehaald en weggezeefd. Deze technologie zou alvast meer dan vijf keer energie-efficiënter zijn dan traditioneel boren.
Een van de pioniers van deze boortechnologie is de Tomsk Polytechnic University (TPU) in Rusland. TPU bouwde en testte al twee prototypes van zo’n boorinstallatie, van respectievelijk 370kV en 440kV. Een ervan werd ondertussen verkocht aan Noorwegen. Deze installatie -van Statoil, Mesta en Unodrill- wordt in Bergen verder uitgetest. Op basis daarvan zijn weer nieuwe patenten aangevraagd.
Vlaamse export
Midden mei 2010 gingen VITO en het Vlaamse Energie-Instituut een joint venture aan met de Chinese holding ALB. De partners willen in China een duurzaam elektriciteitspark met geothermische centrales ontwikkelen op een 100 km2 groot olieveld waar reeds putten geboord zijn.
“We bekijken met hen het concept -de combinatie van het inrichten van de reservoirs- en de Organic Rankine Cyclus”, zegt Laenen. Deze ORC-cyclus gebruikt niet water en stoom maar een organische stof -een waterkoolstof- die bij een lagere temperatuur verdampt en condenseert. De stoom wordt in de ketel onder hoge druk tot boven het kookpunt verhit en dan naar een stoomturbine geleid om elektriciteit te produceren. De stoom condenseert en wordt teruggevoerd naar de stoomketel. “Het is de bedoeling om niet alleen het concept te ontwikkelen maar zelf ook warmte en elektriciteit te produceren in China.” De JV zou zelf mee in ontwikkelingsprojecten willen stappen en niet enkel licenties uitgeven.
Het hele voorbije jaar is besteed aan het verkrijgen van toegang tot die oude olieputten. In hetzelfde veld wordt overigens nog olie gewonnen. Er moest een manier gevonden worden om te voorkomen dat de geothermische ontwikkeling een impact zou hebben op de olieproductie. “Sinds een paar weken ligt er nu een ontwerp van samenwerkingsovereenkomst op tafel met een Chinese oliemaatschappij. Die zal een dochter opzetten om in hun veld ook geothermie te ontwikkelen. Naast oliewinning zal er dus ook aan geothermie gedaan worden. Er zal nog wat over gediscuteerd moeten worden maar China wil verder met het consortium’”, aldus Laenen.
door Luc De Smet, Engineeringnet Magazine
