Bij het geothermie onderzoekscentrum in Rijswijk, het Rijswijk Centre for Sustainable Geo-energy (RCSG), wordt onderzoek gedaan naar de geothermie van de toekomst. De warmtevraag voor de ruimtelijke omgeving is ‘oneindig’ en daarom wordt er gezocht naar manieren om efficiënter warmte te winnen uit de aardbodem.

“TNO werkt breed aan de warmtetransitie”, begint Frank van Bergen, programmamanager bij RCSG via TNO. “In Petten zit een lab voor industriële warmtepompen, in Delft worden prestaties van warmtepompen onderzocht. Hier in het RCSG in Rijswijk ligt de focus op boringen voor de opwek van geothermie.”

De onderzoekslocatie is oorspronkelijk neergezet door Shell, maar werd zo’n vijf jaar geleden overgenomen door TNO. Er staan onder andere een boorplatform van een meter of 30 hoog en een boorput van 400 meter diep, vertelt Van Bergen. “Dat zijn unieke faciliteiten, daarmee kunnen we op ware schaal tests doen. Dat is ook een van onze unieke punten, dat we de echte tools die ook in het veld gebruikt worden, kunnen toetsen.”

De boringen zijn het voornaamste punt van onderzoek: op welke manieren kunnen boringen verbeterd worden? Maar daarnaast wordt ook onderzoek gedaan naar het afsluiten van boorputten, monitoring en stromingsprocessen in de put en de bodem.

Veel vraag, weinig ruimte
Een belangrijke uitdaging is dat er in de gebouwde omgeving – een bijna oneindige - vraag is naar duurzame warmte, zegt Van Bergen. “We moeten naar de gebouwde omgeving toe, daar is weinig ruimte aan het oppervlak, maar wel een hele grote warmtevraag. Dus hoe combineer je dat? Dus als je een bepaalde locatie beschikbaar hebt, hoe kan je daar zo veel mogelijk uit halen?”

Eén van de meest logische stappen is dan om horizontaal te gaan boren. “Dat je vanuit één locatie veel langere boringen gaat maken en daarmee dus meer instroom van water krijgt.” Door niet alleen in de diepte, maar ook in de breedte te gaan boren, kan er met één locatie meer warmte worden gewonnen.

Ook wordt er onderzoek gedaan naar ondiepe boringen. Op minder diepe dieptes heb je lagere temperaturen, zo’n 30 of 35 graden Celsius. Deze temperaturen zijn goed bruikbaar voor collectieve warmte, eventueel in combinatie met een individuele (booster)warmtepomp, legt Van Bergen uit. “Het voordeel van ondiep boren is dat de onzekerheden een stuk minder zijn. De geologie is wat constanter, en je kan ook wat kosten-effectiever boren.”

Diepere boringen brengen hogere kosten en meer onzekerheid, maar daar zijn ook hogere temperaturen mee te winnen. Die warmte is goed bruikbaar voor bijvoorbeeld kassen in het Westland. Momenteel wordt onderzocht welke technologie ervoor nodig is om boringen van bijvoorbeeld 5 of 7 kilometer diepte te doen. Daarnaast wordt ook onderzoek gedaan naar manieren om kennis en methoden voor diepe en ondiepe boringen met elkaar te combineren.

Een andere techniek waar het RCSG onderzoek naar doet is boringen voor individuele bodemsystemen en manieren om deze collectief te maken. Voor meerdere woningen zou dan maar één boring nodig zijn.

Verder is een vraag die speelt, volgens Van Bergen, hoe de potentie van geothermie in heel Nederland benut kan worden. Momenteel speelt de winning van geothermie zich voornamelijk af in het westen van Nederland. Het voordeel is dat daar veel zandlagen zijn waaruit warm water kan worden onttrokken, waar de techniek die nu beschikbaar is goed op aansluit. Op andere plekken in Nederland met een andere opbouw van de aardlagen zijn mogelijk andere technieken nodig.

Op de langere termijn denkt Van Bergen dat innovaties in de geothermie zitten in het optimaliseren van warmtewinning en warmteopslag. Ook ziet hij in de toekomst mogelijkheden om gecombineerde energiesystemen te ontwikkelen waarbij productie en opslag van elektriciteit (bijvoorbeeld in de vorm van waterstof als energiedrager) en warmte samenkomen.

Van testlab naar de markt
Van Bergen: “De belangrijkste technologieën voor het boren zijn al bekend, die worden ook al in olie en gas toegepast, maar ze zijn vaak duur en niet altijd toegespitst voor geothermische toepassing.” De financiële opbrengsten van een geothermie project zijn namelijk niet te vergelijken met een olie- of gasproject en daarom kunnen de kosten voor het boren niet al te hoog zijn, hoewel er wel vraag is naar toepassing van dezelfde technologieën om geothermie beschikbaar te maken.

Sommige onderzoeken lopen in opdracht van of in samenwerking met de overheid, bijvoorbeeld door middel van een subsidie of een consortium. Maar ook MKB-ers kunnen testen uitvoeren in het geothermie-lab, wat normaalgesproken een te grote investering zou zijn, vertelt Van Bergen “Een klein bedrijf kan kiezen om het direct in de praktijk te brengen, maar ze kunnen het ook eerst bij ons laten testen.” Zo kunnen er eerst nog kinderziektes uit de techniek gehaald worden voordat deze op de markt wordt gebracht.

Enkele toepassingen die in het RCSG zijn ontwikkeld, hebben de markt al betreden. Maar over het algemeen duurt het acht tot tien jaar voor een innovatieve geothermie-techniek in de praktijk gebruikt wordt. Met het lab kan die periode hopelijk wat verkort te worden, zegt Van Bergen, om zo de warmtetransitie te versnellen.