booreiland op locatie in Schwerin, Duitsland (bron: Daldrup & Söhne AG)
Alexander Richter 6 Apr 2020 Met sommige geografische beperkingen gebaseerd op de economie van geothermische ontwikkeling, is er een toegenomen aandacht en kansen te zien in “niet zo diep” de mogelijkheden van het gebruik van geothermische energie voor warmte, zoals beschreven in een artikel van de NZ-gebaseerde software-huis Seequent.
ondiep – of beter “ondieper”-geothermische energie wordt behandeld in een interessant artikel van NZ-gebaseerde software house Seequent. Als geoscience software provider heeft het bedrijf een interessante positie ingenomen in de geothermische wereld die het bedient, door ook het verhaal van wat geothermische energie te bieden heeft te pushen.
het heeft dit onlangs gedaan in een artikel over “Not so deep Heat” gepubliceerd in Maart 2020. Dus terwijl we ondiepe geothermische bronnen beschrijven – in de context van de diepe geothermische sector – verwijst het artikel naar geothermische bronnen die niet zo heet zijn en niet gelegen zijn op de dieptes die we nodig hebben voor energieopwekking uit hete geothermische bronnen. Traditioneel hebben we het gehad over ondiepe geothermische zoals in “near the surface” voor geo-exchange systeem (warmtepompen, van een paar meter tot 50/ 100 meter), terwijl diepe geothermische (gebruikt in Duitsland om te differentiëren) verwijst naar alles dat boren voor hete (of steeds meer ook niet zo hete) temperaturen. Maar de lijnen tussen geothermische ontwikkeling gericht op reservoir gebaseerde geothermische energie (in wezen het afleiden van de warmte door water als drager) en directe warmte-uitwisseling benaderingen die gebruik maken van alles van de nabijheid van het oppervlak tot super diepe systemen in graniet (het afleiden van warmte via een uitwisselingssysteem dat kan worden met behulp van water of iets anders).
het traditionele gebruik van geothermische energie was het opwekken van elektrische energie, en dat vereist over het algemeen zeer hoge-temperatuurvloeistoffen om de noodzakelijke temperatuurverschillen te leveren. Helaas zijn dergelijke toepassingen zeer geografisch beperkt; ze werken alleen in gebieden met vulkanen of zeer hoge/lage temperaturen, zoals Nieuw-Zeeland, Indonesië en IJsland.
ondiepe geothermie kan worden bereikt met een veel kleinere en goedkopere boorinstallatie dan bij hoge temperatuur geothermische behoeften. Het is ook minder omslachtig en vereist minder complexe en dure technologie.
Jeremy O ‘ Brien: Global Director – Energy, Seequent
maar wat geothermische energie ook biedt, is het vermogen om alleen warmte te leveren. Dat kan nuttig zijn bij veel lagere temperaturen, en deze lage temperatuur geothermische bron kan worden gevonden in veel meer locaties, zonder te boren zo diep. Hoewel deze aanpak misschien niet de capaciteit heeft om grote hoeveelheden elektriciteit op te wekken, kan zij een belangrijke rol spelen bij het verschuiven van de noodzaak om elektriciteit uit een andere bron te genereren.
“de grootste waarde van ondiepe geothermische energie is dat het basislastenergie vervangt”, zegt Jeremy O ‘ Brien, Energiebedrijfsmanager van Seequent. “Ongeveer 40% van alle energie die in Europa wordt gebruikt is voor verwarming en koeling, dus als je de helft van die 40% kunt halen uit het boren van gaten in de grond, is dat een enorm voordeel.”
geothermische energie biedt ook een bijzonder voordeel ten opzichte van andere hernieuwbare bronnen. Het is er altijd. “Als de zon niet schijnt of de wind niet waait, werkt het nog steeds. Het is 24/7 schone energie en het gaat niet weg.”
Basislading is een belangrijke doelstelling voor emissiebeheersing
veel van de basislastenergie waar onze samenleving van afhankelijk is, is in het verleden afkomstig van de opwekking van steenkool of gas, en dat zijn de bronnen die momenteel worden beperkt door CO2-overeenkomsten. (In 2020 ligt het wereldwijde gebruik van kolengestookte elektriciteit op schema voor de grootste jaarlijkse daling ooit, na vier decennia van vrijwel ononderbroken groei.)
terwijl zonne-en windenergie ook een cruciale rol spelen bij het verminderen van onze CO2-uitstoot, zijn ze meestal niet gericht op het louter vervangen van de basisbelasting. Ondiepe geothermische heeft geen batterij nodig om de energie op te slaan die het creëert. Het zit daar gewoon in de grond, wachtend om afgetapt te worden. De voetafdruk van een geothermische installatie zal ook meestal veel kleiner zijn dan die van een zonne-energie array of windmolenpark, omdat al het zware werk ondergronds plaatsvindt.
dit alles betekent dat ondiepe geothermische energie – met name warmtepomptoepassingen – in hoge mate “lokaal” kan zijn. (Een goed voorbeeld is de trend voor supermarkten om warmte onder hun eigen winkels te onttrekken en warmtewisselaars te gebruiken om hun koelvermogen te compenseren.) Of het kan de hele stad zijn. Kopenhagen is een van de Europese steden die het potentieel van ondiepe geothermische energie onderzoekt om de stadsverwarming voor bewoners te ondersteunen.
” vaak ben je alleen op zoek naar temperaturen tussen de 50 en 80 graden Celsius,” zegt Jeremy O ‘ Brien, “maar in veel gevallen is dat alles wat je nodig hebt voor vervanging van de basisbelasting.”Zo nieuw is het idee ook niet. “Veel mensen beseffen niet dat Parijs geothermische verwarming heeft gehad sinds de jaren 1970…”
beneden in de niet zo diepten
dus hoe diep is ondiep? “Ik veronderstel dat we in onze taal iets minder dan 1.000 meter zouden zeggen, terwijl in een normale geothermische zin, de gemiddelde diepte van een put 2.000 meter zou zijn.Het belangrijkste is dat alles binnen die 1000 meter van het oppervlak bereikt kan worden met een veel kleinere en goedkopere boorinstallatie dan de geothermische behoefte bij hoge temperaturen. Het is ook minder omslachtig en vereist minder complexe en dure technologie.”
en in veel gevallen kunnen eenvoudige warmtepompen veel minder effectief zijn. De Londense Tate Modern gallery koos voor een geothermische oplossing die slechts vijf meter naar beneden gaat tot een bedding van riviergrind. Het maakt gebruik van het boorgat om te voldoen aan een deel van de verwarmingsbehoeften van het gebouw in de winter, en koeling behoeften in de zomer, het houden van de onschatbare collectie van Picassos, Dalis, Rothkos en meer op een comfortabele (en internationaal vereist) 18 tot 25 graden.Ook in het Verenigd Koninkrijk onderzoeken onderzoekers hoe de erfenis van verlaten kolenmijnen van het land kan worden gebruikt om een tweede leven van warmteopwekking te creëren – dit keer door gebruik te maken van de licht verhoogde temperaturen (ongeveer 30 graden) van de kilometers lege holtes die daar in de aarde zitten.
hoe ondiep Geothermisch potentieel zich openbaart
een sleutel voor het maken van ondiep Geothermisch werk is het lokaliseren van de specifieke formaties en stratigrafische eenheden die goede temperatuurvloeistoffen bevatten en die effectief kunnen worden gebruikt. Onderzoek kan seismische, zwaartekracht, magnetische tellurische gegevens bevatten, maar het kan van onschatbare waarde zijn om dat te combineren met wat al bekend is over de locatie, wijst Jeremy O ‘ Brien.
” zijn er oude olie-en gasexploratieputten of misschien oude grondwaterputten waar de gegevens kunnen worden geïntegreerd met de geofysica? Wat zijn de debieten van de bestaande putten? Wat zegt dat over de gebieden die het meest interessant zijn om te verkennen? Waar zijn de hoogste temperaturen en wat is de geologie?”
goed speurwerk kan in vele vormen voorkomen. Bijvoorbeeld, een Google Earth tour door Almeria in Zuidoost Spanje onthult een glinsterend landschap van kassen die bijna het hele schiereiland beslaan. Het is de grootste collectie van Europa. Bij het zoeken naar gebieden met een hoog Geothermisch potentieel, redeneerden de onderzoekers dat de boeren misschien iets wisten dat ze niet wisten
“net in het binnenland kun je de breuklijnen zien lopen door de topografie, en de boeren waren aan het boren naar water in deze heuvels. De fout kanaliseert vloeistoffen diep naar beneden en weer omhoog op een zeer efficiënte manier, zodat ze warm worden ten opzichte van goedaardig grondwater. Het was niet goed voor de planten omdat het teveel zouten had opgepikt, maar voor geothermische energie was het ideaal….”
CASE STUDY-Assessing shallow geothermal potential in urban areas; Catalonië,Spanje
Europese stedelijke gebieden decarboniseren, en de energiemarkt verschuift naar hernieuwbare energiebronnen. De populariteit van ondiepe geothermische energie neemt toe. Catalonië in Spanje is een regio die de mogelijkheden onderzoekt en is een case study voor het MUSE-project (beheer van stedelijke ondiepe-geothermische energie). Het stedelijk gebied van Girona werd gekozen als eerste proefgebied – niet zonder zijn uitdagingen.
het zijn de thermische eigenschappen van de ondergrond die bepalen hoeveel energie via warmtewisselaars kan worden gewonnen, en rond Girona zijn de geologische en hydrogeologische eigenschappen van elke stratigrafische eenheid complex en sterk uiteenlopend. Een gedetailleerd 3D-model was nodig, en Leapfrog software werd gebruikt om dat model voor te bereiden op basis van alle beschikbare gegevens, die substantieel was.
in totaal ongeveer 1400 boorgaten, 4 geologische kaarten schaal 1: 25000, 5 geologische kaarten schaal 1:5000, 2 hydrogeologische kaarten schaal 1: 25000 en een schat aan geofysische gegevens werden gebruikt om een gedetailleerd geologisch model voor te bereiden van een gebied van 10 km breed, 9 km lang en 300m diep. Een totaal modelvolume van 29km3. Ook werden de gemiddelde grondwatertemperaturen gecontroleerd.
om de geologie van de ondergrond zo goed mogelijk te interpreteren en te presenteren, was het nodig een basismodel te bouwen dat de Paleogene-Paleozoïcum -, Neogene-en quaternaire perioden definieert. In feite werden 31 geologische eenheden gemodelleerd in totaal, tussen Ordovicium en quaternair. De focus lag op het bepalen van de diepte en ruimtelijke expansie van het sedimentaire bekken La Selva van Girona (de sedimentaire vulling van het bekken is waarschijnlijk het belangrijkste medium om geothermische bronnen te gebruiken). Het onderzoek loopt nog en zal uiteindelijk bijdragen aan het SGE-Project Geo-Energie dat een platform zal bieden om het Geothermisch potentieel op regionale en lokale schaal te beoordelen en Girona te helpen beslissen welke gebieden het meest haalbaar zijn voor het installeren van open en gesloten verwarmingssystemen.
Met Haasje te jagen de warmte
Steeds meer overheden zijn op zoek naar scherm en zeef de gegevens die ze hebben verzameld in de gebieden, zoals Almeria, waar ze vermoeden dat er sprake zou kunnen zijn bruikbare warmte verlopen vanwege vastgelopen of druk sedimentaire lagen, enz.”I think Leapfrog can make a real contribution to that,” meent Jeremy O ‘ Brien. “Het is een zeer intuïtieve tool om al die verschillende datasets op één plek te combineren. Je kunt een foto van de ondergrond maken die potentiële plekken identificeert die anders misschien niet intuïtief waren.
” als je een project start, heb je misschien een oude geologische dwarsdoorsnede die een enorm gebied beslaat en moet je al die gegevens op één plaats integreren. Leapfrog kan dat enorm versnellen, door snel een beeld op te bouwen en visualisaties te genereren. In vergelijking kan het dagen duren om expliciet temperatuurcontouren te tekenen met de hand of met behulp van een ander pakket.Het screenen van veel gegevens maakt het al snel een krachtig hulpmiddel bij het identificeren van gebieden met een potentieel voor ondiepe geothermie. Zodra de boorcampagne is gepland, kunnen de nieuwe gegevens worden ingevoerd om het model bij te werken en te laten zien wat er in de ondergrond gebeurt. Omdat Leapfrog verbinding maakt met andere simulatiesoftware kunt u ook kijken naar de waterstroom in de grond of veranderingen in temperatuur. De software kan teams begeleiden op waar boren moet plaatsvinden, en ga dan om te helpen begrijpen en beheren van de bron met de tijd.
” het betekent dat Leapfrog een project kan ondersteunen van begin tot eind, in de gehele waardeketen.”