De bodem als betrouwbare warmtebatterij | Technisch Weekblad
Nieuws

De bodem als betrouwbare warmtebatterij

Benno Boeters | donderdag 24 september 2020
Energie, Onderzoek & R&D

In wat eens de directiekamer van het Shell-lab in Rijswijk was, belegde de TNO-afdeling Energietransitie op 9 september een sessie met als thema: ‘naar een betrouwbaar, betaalbaar en rechtvaardig duurzaam energiesysteem’. Waar tot voor kort alles draaide om olie en gas, ging het nu – Shell heeft zich teruggetrokken aan de andere kant van de Lange Kleiweg – over energie uit zon, wind en de bodem. Ook een grote boorinstallatie heeft TNO van de overbuurman overgenomen. Maar die dient nu voor onderzoek naar diepe aardwarmte, boormaterialen en warmteopslag. ‘Het lab is omgekat’, aldus Frank van Bergen, programmamanager warmteopslag van TNO.

Als het gaat om betrouwbaarheid en leveringszekerheid in een toekomstige niet-fossiele energievoorziening is ‘de bodem’ van essentieel belang. Niet alleen om warmte uit te halen (geothermie) maar zeker ook om warmte, energie (ook in de vorm van waterstof, perslucht of andere energiedragers) tijdelijk in op te slaan. Die buffers zijn onmisbaar om de grote fluctuaties in het aanbod van elektrische energie uit wind en zon (niet regelbaar, niet voorspelbaar) op te vangen. En om seizoenverschillen te overbruggen.

‘Stel dat we in de komende decennia 35 GW aan windvermogen opstellen en dat we dan één dag windstilte moeten opvangen. Als we deze 840 GWh energie geheel uit batterijen zouden willen halen hebben we meer dan 3360 batterijparken van elk 250 MWh – de capaciteit van ’s werelds grootste park in Californië – nodig hebben om dat op te vangen. Of vier zoutcavernes moeten vullen met elk 200 tot 300 GWh aan waterstof’, zo maakte TNO-er Joris Koornneef het probleem duidelijk. Naast het probleem van buffers of reserves opbouwen voor zonloze of windloze winterdagen, is er dat van het netwerk dat nu nog lang niet berekend is op wat alle windturbines en zonneparken straks tijdens pieken kunnen gaan leveren. Het huidige net heeft een capaciteit van rond de 20 GW; buitengaatse wind moet in 2030 11,5 GW kunnen leveren en in 2050 50 tot 70 GW.

In de huidige energievoorziening voorzien elektronen via de stroomkabels voor 20 % in de vraag; 80% komt van de moleculen in fossiele brandstoffen (warmte 54% en transport 26%).

Seizoenfluctuaties

Natuurlijk onderzoeken ook de TNO-mensen hoe overschotten aan elektriciteitsproductie benut kunnen worden om batterijen op te laden of waterstof of andere chemicaliën te produceren. Maar afgezien van de niet geringe omzettingsverliezen speelt bij waterstof ook de hoge prijs van elektrolysers een rol. Die zijn nog zo duur dat wanneer je ze alleen inzet bij piekproductie het een beroerde businesscase oplevert.

Geothermie heeft, vergeleken met zon en wind, het grote voordeel van een bijna constant aanbod. Hier zijn het echter weer de seizoenfluctuaties in de vraag die de balans bedreigen. Nu pionieren voornamelijk nog tuinbouwbedrijven in de winning van diepe aardwarmte (2 km of dieper). Maar ook zij hebben op een zonnige zomerse dag genoeg aan warmte ‘van boven’. En tijdens extra koude winterdagen moeten zij toch ook met gas bijstoken. (Ze verstoken overigens ook gas om CO2 te produceren om de gewassen harder te laten groeien).

Om meer balans in het systeem te krijgen gaat ECW bij Agriport A7 (NH) in november beginnen met de opslag van warmte. Overtollige warmte van ongeveer 90°C van 2 km diepte slaat men op in de watervoerende zandlaag op zo’n 300 tot 400 m diepte. Het gaat hier om een pilot voor het EU-programma Heatstore; TNO coördineert dat.

In 2017-2018 zijn in het gebied zes diepe putten geboord die warmte leveren voor tien glastuinbouwbedrijven. De warmtewinning is weliswaar schakelbaar, maar voor de pompen is het beter om op een stabieler niveau zomer en winter door te draaien. Dan is er minder temperatuurwisseling en kleinere kans op verstopping van putten.

Zo krijgen de tuinders er een wko bij, waarbij de temperatuur echter hoger ligt dan bij een conventionele warmte/koudeopslag. Hetgeen de onderzoekers weer voor de uitdaging stelde om in plaats van pvc-leidingen (die niet meer dan 40 graden aankunnen) te zoeken naar andere geschikte kunststoffen. Metalen pijpen zijn corrosiegevoelig door de zoutgehaltes in de bodemlagen.

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!

Gratis proefabonnement TW

Bestel nu 2 gratis proefnummers TW