Geothermie en aardwarmte: voordelen én nadelen

Geothermie en bodemenergie in het kort:

• Geothermie: gebruik van aardwarmte uit de diepe ondergrond (tussen de 500 meter en 6 kilometer), nu nog vooral toegepast voor kassen en industrie. Geothermie valt onder de Mijnbouwwet, waar het ministerie van Economische Zaken & Klimaat bevoegd gezag voor is.
• Open bodemenergiesystemen, ofwel warmtekoudeopslag (WKO): grondwater wordt vanuit een diepte tussen de 20 en 300 meter naar boven gehaald om huizen en gebouwen te verwarmen of af te koelen. Provincies zijn vergunningverlener en toezichthouder.
• Gesloten bodemenergiesystemen, ofwel bodemwarmtewisselaars: met het pompen van water met antivriesmiddel door een warmtewisselaar wordt op een diepte van 20 tot 50 meter warmte of koude aan de bodem onttrokken. Gemeenten zijn vergunningverlener en toezichthouder.

Wat is geothermie precies?

Geothermie is de wetenschappelijke naam voor aardwarmte. De energie wordt dieper dan 500 meter gewonnen en valt onder de Mijnbouwwet. Voor deze aardwarmte zijn twee putten nodig. Uit één put komt het warme water omhoog, uit de andere put gaat het gebruikte afgekoelde water weer de grond in. De termen aardwarmte en geothermie worden vaak door elkaar gebruikt. Ondiepe boringen noemen we vaker aardwarmte.

Bij geothermie wordt met een pomp water met een temperatuur van 80 á 90 graden uit de bodem gehaald. In de diepe ondergrond is het namelijk warmer, vandaar de term aardwarmte. Niels Hartog, onderzoeker bij KWR Watercycle Research: “Dat kan het hele jaar door, omdat de seizoenen geen invloed hebben op de temperatuur in de diepe ondergrond. De glastuinbouw is hier een jaar of tien geleden mee begonnen. Nu wordt steeds meer gekeken hoe diepe geothermie ook in bewoond gebied kan worden ingezet als alternatief voor gas.”

Is geothermie (aardwarmte) een oneindige bron van energie?

Aardwarmte is niet per definitie een oneindige bron van energie. De warmte wordt weggehaald uit de bodem en die wordt telkens gedeeltelijk aangevuld. Na verloop van tijd kan het systeem minder efficiënt worden. Wat betreft CO2-uitstoot is het wel veel duurzamer dan het gebruik van fossiele brandstoffen.

Geothermie als aardwarmte: voordelen

• Duurzame bron van energie
• Geen CO2-uitstoot

Geothermie als aardwarmte: nadelen

• Hoge kosten aanleg
• Klein risico op aardbevingen bij geothermie
• Risico’s op verontreiniging grondwater

Wat is de invloed van geothermie op drinkwatervoorraden?

Grondwatervoorraden die worden gebruikt voor drinkwaterproductie bevinden zich op dieptes tot 320 meter in de bodem. Deze voorraden worden beschermd door een tientallen meters diepe kleilaag. Bij geothermische praktijken wordt water (dat dus niet wordt gebruikt voor drinkwaterproductie) verplaatst of worden vloeistoffen door buizen in de bodem geleid. Voor zulke systemen moet er in de bodem worden geboord. Aangezien geothermieactiviteiten vaak op honderden meters diepte plaatsvinden, kan het dus zijn dat er door grondwatervoorraden heen moet worden geboord.

Wat zijn open bodemenergiesystemen (WKO’s)?

Bij een WKO-systeem wordt grondwater vanuit een diepte tussen de 20 en 300 meter naar boven gehaald om een gebouw te verwarmen of af te koelen. “Open bodemenergie, ofwel WKO’s, bestaat uit systemen waarmee seizoenale warmte en koude wordt opgeslagen, zoals  warmte- en koudeopslag (WKO) systemen. In de zomer wordt warm water uit de ondiepe ondergrond opgeslagen om ‘s winters mee te verwarmen, in de winter wordt koud water opgeslagen om ’s zomers mee te koelen.”

Bij een WKO wordt warm en koud water verpompt en opgeslagen in de bodem. Hiervoor zijn één of meerdere koude en warme bronnen nodig. Een leidingstelsel verbindt beide bronnen. Omdat hier actief water in en uit de zandlagen in de bodem gepompt wordt spreekt men hier ook wel van “open” systemen. Deze systemen worden met name ingezet in stedelijk gebied.

Duidelijke regels en strenge eisen nodig

Voor open bodemenergiesystemen, dus de WKO’s, wordt gewerkt aan duidelijker regels en strengere eisen voor een vergunning voor aardwarmtesystemen. Hartog: “Daarmee voorkom je dat er cowboys op de markt komen en geef je goede bedrijven elders de kans om een betrouwbaar en veilig systeem aan te leggen, in samenspraak met de provincie en het lokale drinkwaterbedrijf.”

Wat zijn ‘gesloten’ systemen?

Bij een ‘gesloten’ systeem vindt de warmte- en koude-uitwisseling met het grondwater plaats in een gesloten buizenstelstel in de ondergrond. Dit gebeurt op een diepte tussen de twintig  en vijftig meter. Bij een gesloten bodemenergiesysteem wordt geen grondwater verplaatst, in tegenstelling tot een open systeem (WKO). De circulatievloeistof neemt de temperatuur van de omliggende bodem over. Het aantal gesloten bodemenergiesystemen neemt door de energietransitie een hoge vlucht. Sommige blijven onder de radar. Bij de aanleg van gesloten systemen moeten de kleilagen die het diepe grondwater beschermen, na het doorboren weer goed worden hersteld. Als dat niet gebeurt, is dat een risico voor de kwaliteit van het grondwater.

Geothermie en WKO’s: drie risico’s voor drinkwater

Risico 1: Het boren gaat niet goed

Het doorboren van grondwaterpakketten door onvoldoende afdichting van scheidende lagen kan zorgen voor grondwaterverontreiniging. Ook kan boorspoeling met potentieel verontreinigde stoffen indringen in een watervoerende laag (aquifer) of grondwaterpakketten. En verontreinigingen in de ondiepere ondergrond kunnen door doorboring van een afschermende laag onder deze laag terecht komen.

Risico 2:  Grondwaterkwaliteit achteruit door restwarmte

De mate van warmte-uitstraling vanuit de put kan leiden tot veranderingen in grondwaterkwaliteit. Grondwater mag namelijk niet warmer zijn dan 25 graden. Welke kwaliteitsveranderingen kunnen ontstaan is onbekend en waarschijnlijk sterk locatieafhankelijk.

Risico 3: Verontreiniging door oude olie- en gasputten

Oude verlaten olie- en gasputten rondom een injectieput van geothermiesystemen leiden tot een risico voor grondwater. Oude putten zijn mogelijk aangetast of onvoldoende afgesloten. Hierdoor kan er formatiewater uit het geothermisch reservoir via een oude put omhoog komen en in het grondwater belanden.

Bij elke vorm van geothermie zijn er risico’s voor drinkwaterbronnen

Aardwarmte: niet in drinkwatergebieden

Bij geothermie en WKO’s zijn er dus risico’s voor de grondwatervoorraden die we als bron gebruiken voor drinkwater. De drinkwaterbedrijven, maar ook de SodM (Staatstoezicht op de Mijnen) zijn daarom kritisch over mijnbouwactiviteiten zoals geothermie in alle drinkwaterwingebieden en gebieden met strategische grondwaterreserves. Ook provincies hebben WKO en geothermie daarom uitgesloten in beschermingsgebieden en boringvrije zones rond bestaande winningen. Deze uitsluiting van geothermie in drinkwatergebieden heeft het Rijk overgenomen in de (ontwerp) Structuurvisie Ondergrond.

‘Veiligheidscultuur een probleem’

Bij geothermie zijn er nog geen duidelijke regels. Bovendien maken de drinkwaterbedrijven zich zorgen over de veiligheidscultuur in de geothermie-sector. Uit een recent rapport van het Staatstoezicht op de Mijnen (SodM) blijkt onder meer dat het naleven van wet- en regelgeving nog niet op het gewenste niveau is. Het SodM zorgt voor verscherpt toezicht op de geothermiesector.

Er is niet vastgelegd hoe monitoring geregeld moet zijn

‘Monitoring niet goed geregeld’

Het gaat er vooral om hoe je de boringen en putconstructies uitvoert, zegt Hartog. “Het gaat erom waar je boort, hoe je boort en hoe je een gat afdicht. Ook het materiaal voor de putten en de hoeveelheid wanden zijn belangrijk. Het systeem moet zo waterdicht mogelijk zijn.” Volgens de critici ligt hierin juist het probleem. Om geothermie veilig uit te voeren, is goede monitoring nodig, zodat eventuele problemen kunnen worden gedetecteerd en er razendsnel maatregelen kunnen worden genomen als het misgaat. In de regels is echter niet vastgelegd hoe die monitoring geregeld moet worden.

Is ‘veilige’ geothermie mogelijk?

Absoluut, zegt Hartog. Het is geen kwestie van het een of het ander, het is vooral hoe je het doet. Het is belangrijk drinkwaterbedrijven bij de ontwikkeling te betrekken. “Die bezitten een schat aan kennis over de bodem. Zij weten dus precies wat nodig is om grondwatervoorraden goed te beschermen.”

Samenwerking essentieel

In verschillende gebieden werken de Provincie, drinkwaterbedrijven en producenten van geothermie al intensief samen voor goede afspraken. Zo is er in Noord-Brabant een ‘green deal’ gesloten waarin onder meer staat waar wel en geen ondergrondse activiteiten mogen plaatsvinden. In Gelderland is een vergelijkbaar samenwerkingsverband.

Volgens Hartog is er geen andere keus dan een goede samenwerking tussen alle betrokken partijen. “We willen van het gas af, duurzaam energie opwekken en tegelijkertijd hoogwaardig en betaalbaar kraanwater. Dat kan, maar dan moeten we constructief samenwerken en niet een onderlinge strijd aangaan. Dat werkt averechts. In een nieuw onderzoeksprogramma kijken we nu hoe waterkennis sectorbreed kan worden ingezet in de circulaire economie.”

Functiescheiding als uitgangspunt

De gas- en energietransitie in Nederland gaat momenteel in een rap tempo. Voor WKO-systemen wordt een flinke groei voorspeld: momenteel zijn er 3.000 open bodemenergiesystemen, in 2023 moeten dat er 8.000 zijn. Waar die precies moeten komen is nog onbekend. Ook voor de toekomstige drinkwatervoorziening zijn nog aanvullende grondwaterreserves nodig die aangewezen moeten worden. Provincies en drinkwaterbedrijven zijn daarom bezig met een verkenning hoe beide ruimteclaims gerealiseerd kunnen worden. Functiescheiding is daarbij het uitgangspunt.

Maatwerk nodig

De kennis die de afgelopen jaren is opgedaan en de afspraken die zijn gemaakt, hebben volgens Hartog gezorgd voor een soort landelijke blauwdruk. “Vervolgens kijk je elke keer per locatie aan welke specifieke eisen een geothermische systeem moet voldoen. De ondergrond is namelijk overal weer anders en de kleilagen verschillen in dikte.”

‘Duurzaam, maar niet zonder risico’

Tot slot benadrukt Hartog dat we onze ogen niet moeten sluiten voor mogelijk negatieve effecten op de omgeving. “Ik vergelijk het vaak met de opkomst van een elektrische auto: een duurzame ontwikkeling, maar je kunt er nog wel iemand mee aanrijden. Kortom, dat een ontwikkeling in brede zin en op langere termijn positief is, betekent niet er geen gevaren zijn.”