In Nederland wordt momenteel een pilot gedaan met het eerste hoge temperatuur opslagsysteem (HTO) in Middenmeer. Ennatuurlijk Aardwarmte, IF Technology, TNO en KWR voeren een uitgebreid praktijkonderzoek uit naar de invloed van HTO op de omgeving. Ze bestuderen de thermische, geochemische en microbiologische effecten. Eva van der Voet, geoloog bij Ennatuurlijk Aardwarmte, vertelt aan Warmte365 hoe dat onderzoek eraan toegaat.

In Middenmeer wordt HTO, een vorm van ondergrondse warmteopslag, gecombineerd met geothermie, om hiermee de glastuinbouw gedurende het hele jaar van warmte te kunnen voorzien. “Geothermie werkt het beste als de warmte continu geleverd kan worden. Maar de warmtevraag ligt ’s winters hoger dan in de zomer, HTO kan invulling geven aan die onbalans, door het overschot aan warmte in de zomer ondergronds op te slaan”, licht Van der Voet toe.

In 2017 werden de eerste studies naar HTO in Middenmeer uitgevoerd en in 2020 is de HTO gerealiseerd in het kader van het HEATSTORE-onderzoeksproject binnen het programma GEOTHERMICA van de EU. In 2021 is het in gebruik genomen en inmiddels heeft het onderzoek drie laad- en ontlaadcycli kunnen doorlopen.

“Tot nu toe zijn de resultaten van het onderzoek erg positief. De ontlaadtemperaturen zijn zoals verwacht. In de zomer slaan we water van 85 graden Celsius op en tijdens het ontladen in de winter kunnen we een temperatuur van 75 tot 45 graden Celsius leveren”, aldus Van der Voet. “Technisch werkt de HTO goed, we kunnen de vraag en aanbod van warmte beter op elkaar afstemmen door geothermie met een HTO-systeem te combineren.”

Daarnaast loopt het energetisch rendement van de HTO steeds verder op, dat wil zeggen dat er steeds minder warmteverlies rond de warmtebuffer plaatsvindt doordat de grond rondom de buffer ook langzaam opwarmt.

Geschikte omgeving
Van der Voet legt uit waarom juist in Middenmeer de bodem geschikt is voor HTO: “De poreuze zandlaag waar we warmte opslaan ligt op 360 meter diepte. Deze zandlaag heeft de juiste eigenschappen voor HTO omdat het een geschikte dikte en doorlatendheid heeft. Daarnaast ligt de zandlaag tussen twee dikke kleilagen, die fungeren als isolatie en afsluitende laag. Door de kleilagen blijft de warmte in de buffer zitten en zal de warmte zich niet verspreiden naar bovenliggende lagen. Ook zorgt de kleilaag ervoor dat water uit de HTO niet mengt met grondwater in ondiepere lagen .”

Het HTO-systeem bestaat uit drie putten (een warme put, een koude put en een monitoringsput) en een warmtewisselaar, waarmee de warmte wordt overgedragen aan het warmtesysteem van de afnemer. Naast Middenmeer worden er in Leeuwarden en Delft ook pilotprojecten uitgevoerd van HTO in combinatie met geothermie.

De invloed van HTO op het ecosysteem
Sinds 2021 loopt er ook een onderzoeksproject genaamd HTO-PEN, dat wordt uitgevoerd door een consortium van TNO, IF Technology en Ennatuurlijk Aardwarmte. Het onderzoek monitort de thermische, geochemische en microbiologische effecten van HTO op de ondergrond.

Het onderzoek loopt door tot eind 2024 en de rapportage zal in het eerste kwartaal van 2025 opgeleverd worden. Maar de eerste resultaten zijn veelbelovend vertelt Van der Voet.

“Voor het thermische onderzoek is er een glasvezelkabel door de drie putten getrokken waarmee er op elke twee meter gedurende elke tien minuten een temperatuurmeting plaatsvindt. Dit geeft inzicht in hoe warmte zich door de ondergrond verspreidt”, legt Van der Voet uit.

“In het geochemische onderzoek wordt er acht keer per jaar een grondwatermonster genomen van verschillende dieptes, om te kijken of de chemische samenstelling van de grond veranderd. Hierbij wordt bijvoorbeeld gekeken naar de pH-waarde en de concentratie van mineralen. Tot dusver zijn er geen nadelige gevolgen voor de chemische grondwatersamenstelling”, aldus Van der Voet.

Ook de microbiologische effecten zijn tot dusver minimaal. “Ook bij het microbiologische onderzoek worden grondwatermonsters genomen, maar hier wordt er gekeken naar de ATP-waarde, wat een indicatie weergeeft van de microbiologische activiteit. Deze waarde is gedurende de afgelopen drie jaar nauwelijks veranderd, afgezien van een tijdelijke verhoging na het boren, door gebruik van een biologisch afbreekbare boorspoeling.”

Van der Voet is erg positief over de eerste resultaten: “Er zijn van te voren bepaalde risico’s in kaart gebracht met betrekking tot effecten op de ondergrond en door het monitoren is gebleken dat er geen nadelige effecten optreden. Er is geen reden om aan te nemen dat dit zal veranderen.”

Brede toepassing
Van der Voet legt uit dat deze resultaten niet kunnen worden gegeneraliseerd: “Het is heel hoopgevend en positief dat HTO technisch werkt en dat er geen negatieve effecten op de ondergrond zijn. Dat is voor Nederland een goed signaal. Dat betekent niet per se dat HTO op andere plekken ook hetzelfde resultaat zou hebben. HTO kan een goede bufferoplossing zijn voor systeem met geothermie of andere basislast bronnen, als de ondergrond geschikt is en het op een efficiënte manier geïntegreerd kan worden in het systeem.”