Is een 'geogrid' een slimmere toepassing van geothermie? Wat zijn de voordelen van een netwerk van boorgaten om aardwarmte te benutten ten opzichte van een enkel, diep, boorgat? Een praktijkvoorbeeld verricht in Boston kan inzicht bieden.

Een geogrid maakt gebruik van aardwarmte. Normaal wordt deze warmte benut door diepe gaten te boren van een paar honderd meter tot enkele kilometers diep. Hoe dieper er wordt geboord, hoe hoger de temperatuur, maar ook hoe hoger de kosten van de installatie.

Een hogere temperatuur zorgt er echter ook voor dat er een minder grote inzet is van bijvoorbeeld warmtepompen om ervoor te zorgen dat het water uiteindelijk overal wordt geleverd op de gewenste temperatuur. Dat bespaart dus weer energie en daarmee kosten. Maar wat als deze kosten beperkt zouden kunnen blijven zonder de hoge kosten van kilometers diepe gaten die gepaard gaan met ultradiepe geothermie?

Met een geogrid wordt geprobeerd dit te bereiken door een groot aantal gaten te boren in een lokaal netwerk dat makkelijk opgeschaald kan worden. David Roberts is een schrijver voor het klimaatblog Grist.org. Hij is onder meer bekend om zijn TedTalk genaamd Climate Change is simple. Daarin geeft hij kort weer waarom de complexiteit rondom klimaatverandering geen excuus zou moeten zijn om de kern te begrijpen. Voor zijn podcast dook hij in op de mogelijkheden van geothermie ter vervanging van gas.

Hierin spreekt hij met Audrey Schulman en Zeyneb Magavi van de HEET (Home Energy Efficiency Team) Coalition over GeoGrid, geothermische waternetwerken die warmte uit de grond oppompen. Een alternatief op verwarmen met gas, zowel voor het milieu als voor onafhankelijkheid van Russisch gas.

Boston als praktijkvoorbeeld
Een goed voorbeeld om de problemen met het verwarmen met gas te beschrijven is een onderzoek uit 2014 in Boston, Massachusetts. De HEET Coalition was hier nauw bij betrokken.

Schulman: "In Boston bleek dat door slechte pijpen en lekkages er een zeer lage efficiëntie was in het gebruik van gas. Oplappen zou zinloos zijn. Sommige leidingen in die regio stammen nog uit de tijd van Lincoln en worden nog steeds gebruikt. Gietijzeren leidingen die bij de verbindingen werden samengehouden door kokers van vezels.

Het gietijzer zelf is een corrosief materiaal terwijl de meeste vezelverbindingen het inmiddels begeven. Hierdoor lekken veel leidingen bij de verbindingen. Er zijn 14.000 officiële lekkages per jaar in het gebied, maar HEET Coalition vond uit dat 30 procent van de lekkages niet in de cijfers terugkomt. Het verhelpen van 20 procent van het huidige netwerk zou twintig jaar duren en 20 miljard dollar kosten. Die kosten zouden er vervolgens in vijftig jaar uit gehaald moeten worden terwijl Boston inzet op zero emission in 2050."

Roberts: "Hoe lang blijven we nog investeren in deze oude infrastructuur?"

Magavi spreekt daarbij van grote risico’s voor natuur en mens door het aantal lekkages in het huidige netwerk. 

"We kunnen drie manieren noemen om het probleem met het huidige netwerk op te lossen. Oplappen daar waar nodig, de HEET Coalition is hierbij betrokken door de grootste lekken te signaleren. Ook kan het hele netwerk worden vervangen door een nieuw gasnetwerk. Ten slotte kunnen we de transitie naar een nieuwe methode maken in plaats van te investeren in een oud systeem.“

Economische ongelijkheid
Roberts: "Zien jullie ook ethische problemen zoals gelijkheid? Voortkomend uit het lukraak oplappen van verouderde netwerken in plaats van een landelijk en eenduidig beleid?"

Magavi: "Ja, je kunt wel individuele oplossingen bedenken voor specifieke klanten, maar dat kan leiden tot ongelijkheid. Als je her en der mensen van het gas netwerk afhaalt, verandert dat niets aan de vaste kosten van dat netwerk. Die wordt dan alleen maar verdeeld over minder mensen waardoor deze kosten exponentieel stijgen per huishouden. Juist die mensen die niet de middelen of autonomie hebben (huurders) voor een transitie van gas af, zullen hogere kosten krijgen.

Wat we ook zien gebeuren, is dat het gasnetwerk ook in stand wordt gehouden met als reden dat duurzamere vormen van gas hiervan gebruik kunnen maken. Denk hierbij aan waterstof, synthetisch gas en biogas (red. vergelijkbaar met het HyNL project in Nederland dat gebruik zal maken van het huidige netwerk van de Gasunie)."

Schulman: "Wat niet helpt, is dat de gas-nutsbedrijven in de Verenigde Staten wettelijk alleen gas mogen aanbieden. Er is dus geen motivatie om naar (bijvoorbeeld) geothermie te kijken zolang ze dit niet mogen aanbieden."

Roberts: "Het is inderdaad vreemd dat wij deze bedrijven dus vragen mee te denken over een transitie weg van fossiele brandstoffen als dat het enige is dat ze mogen verkopen. Het eerlijke antwoord daarop zou zijn dat ze langzaam zullen krimpen en sterven, maar zo’n verhaal kan je je investeerders natuurlijk niet vertellen. De GeoGrid is de eerste mogelijke oplossing die ik hiervoor gehoord heb."

Geothermie
Roberts: "Kan je uitleggen wat ervoor nodig is om bijvoorbeeld een woonwijk om te zetten van gas naar geothermie via GeoGrid?"

Schulman: "We creëren een circulair systeem van leidingen onder een wijk waaraan ieder huis gekoppeld kan worden – service lines. Hier aan, of eigenlijk onder, gekoppeld zijn de leidingen die warmte uit de grond aanvoeren. Deze warmte komt uit smalle boorgaten die, afhankelijk van de locale bodem, 30 tot 50 meter diep zijn. Of eigenijk ‘ondiep’ in geothermische termen."

Roberts: "Zoals ik het heb begrepen is het formeel daarom geen geothermie. Geothermie is warmte opgewekt door radioactief verval van de kern van de aarde. De warmte op deze (on)diepte is warmte van de zon opgevangen door de aarde."

Schulman: "Het mooiste zou zijn als je op hetzelfde netwerk bedrijven zou kunnen aansluiten. Bijvoorbeeld een supermarkt die juist warmte afvoert aan het systeem door koelsystemen, of een datacentrum [red. zoals we onlangs beschreven over de Floridsdorf Klinik]. De meerwaarde van het nutsbedrijf is het managen van de diverse netwerken in wijken door bijvoorbeeld sommige boorputten af te sluiten van, of juist aan te sluiten aan, het netwerk. Afhankelijk van de behoefte."

Magavi: "Dit geldt ook voor woningen die gekoeld worden. Het ene pand kan juist warmte aanvoeren terwijl de andere dit afvoert."

Schulman: "Hoe groter het systeem hoe groter deze voordelen voor de efficiëntie van het hele netwerk. Hoe groot is immers de kans dat 1.000 gebouwen allemaal tegelijk warmte nodig hebben?"

Magavi: "Als individu heb ik dus onder mijn huis dan pijpen die ieder huis verbinden, maar een individuele warmtepomp zodat ik zelf de warmte in huis bepaal. Gezamenlijk voordeel wat betreft effectiviteit, maar individuele vrijheid wat betreft het gebruik."

Een grid in plaats van één groot boorgat
Magavi: "Het is goed onderscheid te maken tussen nutsbedrijven die warmte oppompen met een enkel boorgat en de GeoGrid met vele boorgaten. Het systeem met een enkel boorgat werkt met een dieper en groter boorgat dat daadwerkelijk gebruik maakt van geothermie (dus radioactief verval). Het is een enkele bron van warm water dat door het hele district verspreid wordt.

Daarbij is het mogelijk dat je als laatste in de rij, de minste warmte ontvangt. Met de GeoGrid blijven die verschillen kleiner omdat er veel meer gaten zijn verspreid over het gebied. Bovendien heb je met zo’n enkele bron van warmte niet de circulaire voordelen van de GeoGrid waarbij andere gebruikers ook warmte kunnen afvoeren en toevoegen aan het systeem. Daarmee is de grid als systeem in zijn geheel een stuk efficiënter."

Roberts: "Ik begrijp ook niet waarom de grootste kosten van datacenters komen uit het afvoeren van warmte – aan de atmosfeer."

Schulman: "Ja, ze zouden juist inkomsten kunnen generen met deze restwarmte in plaats van kosten te hebben."

Roberts: "Ik heb begrepen dat de GeoGrid ook modulair kan werken en makkelijk is uit te breiden. Kan je hierover meer vertellen?"

Schulman: "Ja, dit soort lokale projecten kunnen makkelijk gekoppeld en uitgebreid worden."

Magavi: "Het was een boomfysioloog die het gasnetwerk dan ook vergeleek met een boom."

Roberts: "Lokale netwerken, als de uiterste takken van een boom die uiteindelijk verbonden worden door de dikke takken en uiteindelijk door de stam."

Geothermie verkopen in plaats van gas
Roberts: "Praktisch gezien: Stel dat ik een wijk van het gas af wil hebben en vervangen door geothermie. Hoe werkt dit in de praktijk?"

Schulman: "In Massachusetts hebben ze de verkopers van een gasbedrijf op pad gestuurd van deur tot deur. De verkopers kwamen terug en gaven aan hun beste dagen beleefd te hebben. Ze scoorden boven hun target in een wijk met vooral arbeiders."

Magavi: "Waarbij opgemerkt moet worden dat het gasbedrijf hiervoor om toestemming had verzocht van de staat en deze verkregen heeft. We verwachten en hopen dat de kosten voor de consument uiteindelijk ook lager zullen zijn, maar dit hangt ook af van lokale bepalingen van de staat."

Schulman: "Een ander voordeel voor het nutsbedrijf zelf is dat zij niet verdienen aan de verkoop van gas, maar aan de infrastructuur zelf. In plaats van hogere inkomsten te hebben in de winter door hoger gasverbruik, zijn deze inkomsten stabieler omdat ze betaald worden voor de infrastructuur zelf."

Roberts: "Maar hoe zit het dan met bijvoorbeeld die ene persoon die zo graag aan het gas blijft. Omdat hij bijvoorbeeld zo blij is met zijn gasfornuis."

Schulman: "Ten eerste denken we dat de verkoper een goed verhaal heeft wat betreft de kosten en voordelen van de GeoGrid. Maar belangrijker: Het oude netwerk aanhouden naast het nieuwe zou onzin zijn. En, zoals uitgelegd, de kosten van zo’n oud netwerk blijven gelijk zolang het bestaat. De maandelijkse kosten zouden dus zeer hoog worden voor die paar mensen die aangesloten willen blijven. Als alternatief zou er dan bijvoorbeeld worden overgestapt op een propaantank voor die enkele bewoner."