‘Geen seismisch gevaar door Delftse aardwarmte’

DELFT - Is Delft straks het nieuwe ‘Groningen’? De plannen van Geothermie Delft om vanaf de Rotterdamseweg op de TU-campus geothermie (aardwarmte) te winnen, roepen vragen en onrust op onder bewoners. Het op- en terugpompen van warm water uit diepe aardlagen valt strikt genomen onder mijnbouw. Met de beelden van aardbevingsschade in het Hoge Noorden op het netvlies, vragen Delftenaren zich af of ook deze vorm van mijnbouw tot seismische dreiging kan leiden. In dit tweede deel van onze reeks artikelen over geothermie gaan wetenschappers daar uitgebreid op in.

Door: Henk de Kat en
Jolande van der Graaf

“Het winnen van geothermie verloopt beduidend anders dan aardgaswinning zoals in Groningen.” Aan het woord is de in grondmechanica gespecialiseerde dr. Phil Vardon van de TU Delft. De Brit staat aan het hoofd van de wetenschappelijke begeleiding van het geothermie-plan, oftewel: het winnen van heet water voor stadsverwarming.

Vardon: “In het noorden van Nederland wordt aardgas uit de bodem gehaald zónder dat er iets voor terugkomt. Daardoor is de bodem er tot dertig centimeter of zelfs meer ingezakt. Bij geothermiewinning wordt op 2,5 kilometer diepte heet water gewonnen en nadat de warmte er in een energiefabriek aan is onttrokken, wordt precies hetzelfde volume aan water weer in dezelfde grondlaag teruggepompt. Dus wat we uit de bodem halen, stoppen we er ook weer in. Dat is een cruciaal verschil met aardgaswinning zoals in Groningen.”

Omdat het teruggepompte water flink is afgekoeld, is het volume wel een fractie afgenomen. “Daardoor kan de bodem in theorie een piepklein beetje dalen”, vervolgt Vardon. “In dertig jaar tijd zal dat echter minder zijn dan een centimeter.”

Ook is de kans op seismische activiteit (aardbevingen) door die heel andere aanpak dan in Groningen verwaarloosbaar klein, volgens de Delftse wetenschappers. Zij zien dat bevestigd door metingen van het landelijk seismisch netwerk van het KNMI, dat ook het tuinbouwgebied in en om Pijnacker-Nootdorp en het Westland in de gaten houdt. Daar wordt al sinds 2010 aardwarmte gewonnen. De kwekers verwarmen er hun eigen kassen mee en die van soms vele tientallen collega-tuinders, en in toenemende mate ook enkele woonwijken. Vardon: “Al die tijd is gemeten of bij de geothermieputten van de tuinbouw sprake was van seismische activiteit. Dat is niet het geval.” 

De regio rond Delft is in dik tien jaar dé hotspot geworden op het gebied van geothermiewinning. In geen enkel ander deel van Nederland is er zo’n concentratie aan aardwarmtecentrales als hier. Het zijn er nu zeven in Haaglanden, en er zijn plannen voor meer. Op één na zijn het allemaal initiatieven van voorop lopende tuinders, die goedkopere en tevens duurzame warmte willen. 

Pijnacker-Nootdorp telt twee winputten, van potplantenkweker Ammerlaan en tomatenteler Duijvestijn, allebei rond 2011 gestart. Zij hebben kinderziektes gekend, maar zijn recent ook onderscheiden met prestigieuze prijzen voor hun duurzame aanpak. In het Westland werd in diezelfde tijd begonnen met geothermie, ook daar aanvankelijk met vallen en opstaan. Nu draaien daar bij tuinders zes putten voor geothermiewinning, professioneel opgezet. Een van de grootsten, Trias in Naaldwijk, verwarmt niet alleen de eigen kas, maar ook die van 59 collega’s in de buurt en sinds kort een woonwijk in De Lier. De enige stedelijke geothermiebron is die in de Haagse wijk Leyenburg, louter bedoeld voor wijk- en kantorenverwarming. Na een problematisch begin (woningbouwverenigingen haakten af) is die weer in gang gezet, overigens nog niet op volle capaciteit.

Net als deze zeven bestaande warmtefabrieken in Haaglanden gaat straks als achtste in de rij ook Geothermie Delft – het consortium van de TU, staatsbedrijf EBN, Shell en operator Aardyn – profiteren van de uitzonderlijk gunstige ondergrond in deze hoek van Zuid-Holland. Dat is het stevige, en toch ook poreuze ‘Delftse Zandsteen’, een aardlaag op 2,5 kilometer diepte. Het water dat daar wordt opgepompt heeft een temperatuur van circa 80 graden Celsius. De uit dat water gewonnen warmte is duurzame energie, precies wat de regering wil, omdat er – behalve enig gasverbruik voor de pompen – helemaal geen CO2 bij vrijkomt.

Minder bekend is dat naast dat hete water, overal het hoofddoel, ook aardgas mee komt. Want elke kubieke meter opgediept aardwater in Haaglanden bevat tevens een kuub gas. Dit impliceert dat in de afgelopen twaalf jaar met de winning van warm aardwater bijna ongemerkt ook een regionale winning van aardgas op gang is gekomen. Het is lang niet zoveel als in Groningen, maar bij elkaar een toch niet onaanzienlijke productie. Voor het Delftse stadsverwarmingsproject bij voorbeeld zal vanaf volgend jaar per uur zo’n 350 kubieke meter heet grondwater worden opgediept, met ook hier als ‘bijvangst’ een even grote hoeveelheid aardgas.

Trias, die grote Westlandse tuinder, gebruikt dat gas deels als extra energiebron in de kas, om warmte en elektriciteit op te wekken. Het dan bij verbranding van dat aardgas vrijkomende CO2 wordt in de kwekerij slim aangewend voor gewasgroei. Geothermie Delft kiest voor verkoop. Het onder Delfgauw opgehaalde aardgas, hoog calorisch van waarde en daarmee energierijker dan dat van Groningen, wordt door het Delftse consortium bewerkt tot laag calorisch gas voor huishoudelijk gebruik, en verkocht aan energieleverancier Stedin.

Dat in Haaglanden bij geothermie niet alleen heet water maar net zoveel gas uit het Delftse Zandsteen mee naar boven komt, is niet algemeen bekend. Maar ook daarover hoeft geen onrust te bestaan, stellen de TU-experts, op basis van de KNMI-metingen van de afgelopen twaalf jaar waarin geothermie op gang kwam bij tuinders in Westland en rond Pijnacker. “Er is helemaal niets aan trillingen of bevingen gemeten,” aldus Vardon.

Koos Huijsmans van Aardyn, het ingenieursbedrijf dat de operator wordt van de geothermiecentrale aan de Rotterdamseweg, heeft daarvoor een beeldende verklaring. “In het water dat uit de laag van het Delftse Zandsteen wordt opgepompt, is het gas volledig opgelost. Vergelijk het met een fles Seven-Up. Als daar de prik vanaf is, hou je hetzelfde volume aan limonade over in de fles. Dus wanneer wij het aardgas uit het opgepompte water hebben gehaald, blijft het volume aan water dat we terugpompen in dezelfde grondlaag gewoon hetzelfde.” 

Leendert-Jan Ursem, eveneens werkzaam bij Aardyn, is bijna lyrisch over de potentie van het Delftse Zandsteen. De grondlaag is 65 tot 100 miljoen jaar geleden gevormd, als bodem van een tropische zee op de plek waar nu Delft, Den Haag, Rotterdam en het Westland liggen. Ursem: “Wij zijn ermee gezegend, want dit is de allerbeste locatie in Nederland voor de winning van aardwarmte. Het gesteente is met name bijzonder vanwege de goede doorlaatbaarheid voor water. Er is dus geen sprake van een waterbel. Het water stroomt op 2,5 kilometer diepte door de zandsteenlaag heen. Als in een reservoir.” 

Het bij de Oostpoort teruggepompte afgekoelde water zal na zo’n dertig jaar zijn teruggevloeid naar de warmteput onder Emerald. Dan is het – zoals voor alle geothermie-projecten geldt – einde van de heetwaterwinning vanuit de oorspronkelijke put, omdat het eeuwen duurt voordat afgekoeld water door aardkorsthitte weer op 80 graden is. Vardon: “Gelukkig is er nog voldoende warm water vlak naast de huidige locatie. Een nieuwe winput daar kan weer voor de volgende dertig jaar Delftse huizen verwarmen.”

Bovengronds zal in elk geval niets of nauwelijks iets te merken zijn van wat op 2,5 kilometer diepte gebeurt met dat op- en terugpompen, vatten de initiatiefnemers van Geothermie Delft samen. Dat wordt bevestigd door het gezaghebbende Staatstoezicht op de Mijnen (SodM), de instantie die de minister van Economische Zaken (EZ) adviseert of een geothermieplan wel of niet mag doorgaan. “Bodemdaling komt bij de winning van aardwarmte nauwelijks voor, omdat geen materiaal uit de aarde wordt weggehaald. De enkele millimeters bodemdaling die in tientallen jaren kunnen plaatsvinden, zijn veel minder dan bijvoorbeeld bodemdaling door een laag grondwaterpeil.”

SodM heeft minister Jetten van EZK in augustus geadviseerd om Geothermie Delft een vergunning te verstrekken voor een proefboring. Daarmee zal begin volgend jaar worden begonnen, is de recentste verwachting. Eerst wordt onder Delfgauw een win-locatie aangeboord op de vooraf gekozen plek. Blijkt dat een succesvolle bron, wat wetenschappelijk projectleider Vardon en operator Aardyn verwachten, dan gaat daarna voor het terugpompen een eveneens schuine buis naar een diep injectiepunt nabij de Oostpoort. Die werkzaamheden duren in totaal 105 dagen. 

De boorputten komen naast de bestaande energiecentrale aan de Rotterdamseweg, tegenover de inham van het voormalige gemeentehaventje aan de Schie. In dat gebouw huist de door de universiteit opgezette WKC, de warmtekrachtcentrale die een fiks deel van de TU-gebouwen op de campus al jaren voorziet van warm water. Dat gaat met ‘warmtekrachtkoppeling’ (WKK). Een technisch systeem, ook gebruikt door de meeste tuinders, waarbij niet alleen warmte maar tegelijk ook elektriciteit wordt opgewekt. Dit proces is energiezuiniger en ook goedkoper dan afzonderlijke productie van warmte en stroom. Punt is wel dat WKK op aardgas werkt, en dus ook CO2-uitstoot geeft. Omdat het regeringsbeleid is gericht op het zo snel mogelijk afkomen van gas en kooldioxide-emissies, wil de TU Delft zo gauw dat kan overstappen van de huidige warmtekrachtgasturbine naar de duurzame geothermie. De installatie voor deze aardwarmtewinning wordt eveneens ondergebracht in het WKC-gebouw. De daar nog altijd aanwezige WKK-machinerie doet daarna alleen nog dienst als noodopvang, bijvoorbeeld als aardwarmtewinning tijdelijk stil ligt vanwege onderhoud.

“Warm water diep onder de grond is er altijd, als duurzame bron. We willen uiteraard wel een betrouwbaar winsysteem hebben”, licht dr. Vardon toe. “Geothermie kan uitermate betrouwbaar zijn, maar net als met andere energiesystemen kan er altijd iets kapot gaan. Neem de winningspomp, die op een paar honderd meter onder de grond is gesitueerd. Als die stuk is, moet die naar de oppervlakte worden gehaald voor reparatie of vervanging. Op zulke momenten kunnen we de WKK met gas alsnog inzetten.”

In de toekomst kan wellicht ook warmteopslag in een ondiepere aardlaag een back up worden. Maar er zijn meer terugval opties. Vardon: “In de loop der tijd zal een veel groter net aan warmteleidingen in Delft en omgeving zijn aangelegd, met aansluitingen op veel meer andere energiesystemen. Zoals Warmtelinq, met heet water als restwarmte uit de Rotterdamse haven. De situatie wordt dan net als nu bij de elektriciteitsvoorziening: zodra er ergens een storing is, haal je je energie ergens anders vandaan. Gas is dan steeds minder nodig.”

Met de Delftse geothermiewinning willen Vardon en zijn team aan de hand van wetenschappelijke testresultaten tegenover de rest van Nederland bewijzen dat winning van aardwarmte duurzaam is en veilig kan. Daarvoor zal van alles worden onderzocht. Vardon: “We meten bij voorbeeld nu al hoe groot de seismische activiteit is, nog vóór de geothermiewinning begint. En ook na de start blijven we voortdurend meten wat er op dat vlak gebeurt”.

Deze al begonnen seismische metingen vinden plaats in vier aparte putten, die allemaal recht de grond in zijn geboord. Drie zijn van de TU. Een daarvan bevindt zich in de Delftse Hout, bij de Tweemolentjesvaart. Die is bijna vijfhonderd meter diep, met daarin tien zogeheten geophones die eventuele trillingen en schokken registreren. De twee andere TU-meetputten zijn geboord nabij de WKK/geothermiecentrale aan de Rotterdamseweg, en bij Buitenhof. Deze zijn tweehonderd meter diep, en om de vijftig meter behangen met geophones. Het vierde, eveneens 200 meter diepe meetstation is van het KNMI, langs de A13 richting Rotterdam. 

Vardon: “Met deze putten hebben we een driehoeksopstelling voor de metingen gecreëerd. Net zoals bij gps, waar met drie satellieten een exacte positie valt te bepalen. Op deze wijze kunnen we beter registreren waar eventueel iets gebeurt. Zou zich een seismische trilling voordoen in bijvoorbeeld Pijnacker, dan zien we dat meteen op onze meetinstrumenten. Ook van al die resultaten kunnen we leren.”