Geothermie is het gebruik van warmte uit de diepe ondergrond vanaf 500 meter en dieper voor het verwarmen van huizen, gebouwen, kassen en lichte industrie. We noemen geothermie ook wel aardwarmte. Of geothermie mogelijk is hangt af van de bodemgesteldheid en -samenstelling. Afhankelijk van de diepte kan geothermie een warmtenet direct voorzien van warmte met een temperatuur van circa 70-90 °C. Op dit moment wordt geothermie vooral toegepast in de glastuinbouwsector. Er zijn projecten in ontwikkeling voor de gebouwde omgeving.

Wat is geothermie?

Bij geothermie gebruik je de warmte uit de ondergrond vanaf 500 meter en dieper. Bij warmtewinning van het maaiveld tot 500 meter diepte spreken we over bodemenergie. Als de diepte in de ondergrond toeneemt, neemt ook de temperatuur toe. Op 1 km diepte is de temperatuur ongeveer 40 °C, op twee kilometer diepte circa 70 °C. Geothermie gebruiken we in Nederland al voor de duurzame verwarming van kassen en gebouwen.

Productieput en injectieput

Om het warme water te kunnen winnen, boort een gespecialiseerd boorbedrijf onder verantwoordelijkheid van de geothermievergunninghouder twee putten:

• de productieput
• en de injectieput.

Vanuit de productieput wordt het warme water omhoog gepompt. Een warmtewisselaar haalt de warmte eruit, zodat die kan worden gebruikt. Via de warmtewisselaar gaat de warmte naar het warmtenet. Het afgekoelde water gaat via de injectieput weer terug in de grond, in dezelfde diepe aardlaag. Bovengronds staan deze putten enkele meters uit elkaar, maar in de ondergrond staat het uiteinde van deze put op ongeveer 1,5 tot 2 kilometer afstand van de eerste put. Zo koelt de warmwaterbron, het reservoir, niet te snel af. Beide putten samen noemen we een doublet.

Opbrengst en capaciteit

Afhankelijk van de diepte en capaciteit van de bron leveren geothermieprojecten  een hoeveelheid warmte waarbij je ongeveer 4.000 tot 10.000 woningen kunt aansluiten. Een voorbeeld: bij een kleine bron van 7 MW gaat het om ongeveer 4.000 woningen, bij een grotere bron van 20 MW om ongeveer 10.000 woningen. Het vermogen van de bron (en dus het aantal woningen dat je kunt aansluiten) is afhankelijk van de temperatuur in de bodem en de doorlaatbaarheid van de ondergrond. Van te voren wordt daar een goede inschatting van gemaakt, al is het vermogen pas zeker als de bron is geboord.

Basislast van een warmtenet

Geothermie is als warmtebron vooral geschikt als basislast van een warmtenet, oftewel de minimale hoeveelheid warmte die een groot deel van het jaar nodig is. Zo kan de bron continu aan blijven staan en vrij constant warmte leveren. Door de geothermiebron te ontwerpen voor deze basislast, blijven de kosten beperkt. Er zijn wel meerdere warmtebronnen nodig die het warmtenet voeden om de continuïteit van de warmtelevering te kunnen garanderen aan de afnemers.

Back-up installatie

Geothermie heeft een back-up installatie nodig die kan worden ingezet als de geothermie-installatie periodiek onderhoud krijgt. Deze installatie wordt ook gebruikt voor warmtelevering tijdens pieklast, dus grote vraag in koude perioden. Dit kan een (groen)gasketel, biomassaketel, restwarmtebron of warmteopslag zijn. De combinatie van bronnen is leidend voor de duurzaamheid van het warmtenet. De hoeveelheid en type bronnen is afhankelijk van de piekvraag, bufferingscapaciteit en de infrastructuur.

Geschiktheid

Om geothermie mogelijk te maken moet er aan een aantal eisen worden voldaan:

• Aanwezigheid watervoerende laag. Er moet een watervoerende laag in de ondergrond aanwezig zijn met een voldoende hoge temperatuur, die voldoende dik en waterdoorlatend is om water uit op te pompen. In de gebieden waar olie- of gaswinning plaatsvindt of -vond is het meest bekend over de ondergrond in Nederland. Verder moet er ook bovengronds ruimte zijn voor de bouw van de installatie en de inrichting van het terrein. Gewoonlijk is een boorlocatie ongeveer 0,6 tot 1 hectare groot, wat overeenkomt met 1 à 1,5 voetbalveld. Als de installatie eenmaal staat, neemt een geothermiebron ongeveer een half voetbalveld aan oppervlakte in beslag.
• Voldoende warmtevragers. Daarnaast moeten er voldoende warmtevragers zijn die via een warmtenet warmte kunnen afnemen van de geothermiebron. Geothermie kan een warmtenet direct voorzien op middentemperatuur (MT-net, circa 70 °C). Dat is lager dan de hoge temperatuur waarmee de meeste bestaande warmtenetten werken. Een bestaand warmtenet moet misschien dus worden aangepast, inclusief de aangesloten woningen. Dit laatste kan door goede isolatie van bestaande woningen, of aanpassingen van de radiatoren. In sommige gevallen is de ondergrond ook geschikt om hogere temperaturen (tot 90 °C of meer) te leveren. Dat hangt af van de ondergrond ter plaatse.
• Voldoende financiële middelen. De Nederlandse ondergrond heeft ruim voldoende energie beschikbaar om de gehele warmtevraag in Nederland te dekken. Toch is het gebruik tot nu toe beperkt, doordat de warmte moeilijk bereikbaar is en daardoor relatief duur. Het aanleggen van een geothermie-installatie is kostbaar. Daarnaast zijn grote investeringen nodig om voldoende middentemperatuur (MT-) warmtenetten te realiseren, terwijl pas na het boren duidelijk is hoeveel warmte de geothermiebron precies kan leveren.

Duurzaamheid

Geothermie is een hernieuwbare energiebron: de warmte die gebruikt wordt, wordt voortdurend vervangen door warmte die vrijkomt uit processen in het binnenste van de aarde. De warmte uit de bron is CO2-vrij. Wel verbruiken de pompen van de geothermie-installatie elektriciteit om het water op te pompen en weer te injecteren. Daarnaast kan er aardgas meekomen bij het oppompen van het water. Dat gas kan worden opgevangen en gebruikt in een gas-ketel voor extra verwarming van het water, Dat leidt alleen wel tot CO2-uitstoot. Het gas kan ook met het retourwater terug in de bodem worden gebracht. Een geothermieproject heeft ook altijd een piekketel. Die kan, afhankelijk van de energiebron, wel CO2 uitstoten. Daarnaast zijn er nog 2 belangrijke aspecten om rekening mee te houden:

• Afkoeling ondergrond. Door de productie van aardwarmte koelt op de lange termijn (30-40 jaar) de ondergrond lokaal af rondom de injectieput. Als reactie op de afkoeling zal warmte toestromen uit de omgeving. Dit gebeurt al tijdens de productiefase van een project. Wanneer de temperatuur van het geproduceerde water te ver daalt zodat de productie wordt gestopt, kun je misschien vanaf dezelfde locatie een nieuwe put boren om verder te gaan met de winning van aardwarmte. Het afgekoelde gebied krijgt dan de tijd om weer op te warmen. Hoe lang het duurt voor het gebied weer is opgewarmd na het stoppen van een project, hangt af van de omstandigheden. Naar verwachting is dat ongeveer enkele tientallen jaren.
• Zout water. Het opgepompte water uit de ondergrond kan erg zout zijn. Omdat alleen de warmte uit het water gebruikt wordt, komt dit zoute water niet in het warmtenet. Het zoute water kan en mag niet in contact komen met het (zoete) grondwater. Er worden tijdens het boren en de exploitatiefase dan ook veel maatregelen getroffen om de kans op lekkages naar het grondwater uit te sluiten. Zo is er in de nieuwe generatie geothermieputten een dubbelwandige constructie geplaatst waardoor de putwanden continu gemonitord worden. Zo kun je tijdig ingrijpen om een eventuele lekkage te voorkomen.

Veiligheid

Bij geothermie wordt water opgepompt uit een reservoir. Nadat het water door een warmtewisselaar is gegaan, wordt het opgepompte water meteen weer terug gepompt in dezelfde laag waar het uitkwam. Hierdoor blijven de volumeverschillen in het reservoir over het algemeen klein en is er geen bodemdaling. Bij het terugpompen van water in de buurt van ondergrondse actieve breuken is er een seismisch risico. Het seismisch risico is laag voor projecten die produceren uit goed doorlatende lagen die wegblijven van actieve breukzones. In de omgeving van actieve breukzones is meer onderzoek verplicht. Staatstoezicht op de Mijnen (SodM) adviseert aan de minister van Economische Zaken en Klimaat (EZK), die de vergunning verleent, over deze risico’s en controleert of de geothermiebedrijven de gemaakte afspraken nakomen.

Betrokken partijen

Wat betekent de inzet van geothermie voor betrokken partijen?

Gebouweigenaar / bewoner

Warmte uit een geothermiebron wordt geleverd via een warmtenet. Dit betekent dat een aansluiting op een warmtenet nodig is. De woningeigenaar betaalt meestal een eenmalige bijdrage aansluitkosten (BAK) aan de warmteleverancier om aangesloten te worden. De eigenaar / bewoner gaat een leveringscontract aan met de warmteleverancier. Dit valt in de regel onder de warmtewet. Misschien zijn er in de woningen aanpassingen nodig om die op een warmtenet aan te kunnen sluiten, zoals extra isolatie.

Exploitant geothermiebron en warmtenet

Er is een exploitant nodig van de geothermiebron - een zogeheten operator - en een exploitant van het warmtenet. Dat kan een en dezelfde partij zijn een nieuwe partij of de gemeente in samenwerking met zo’n partij. Het boren van een geothermiedoublet vraagt al snel een investering van 15 tot 20 miljoen euro. Voor grote of diepe bronnen is dat meer. Voor de exploitatie is een subsidie uit de SDE++-regeling mogelijk. De exploitant van een bestaand warmtenet moet zorgen dat het net overweg kan met de temperatuur van de bron. Zij of hij moet dus afspraken maken met de afnemers over de geleverde temperatuur. Afhankelijk van de gemaakte afspraken moet de exploitant ook een leiding leggen naar de geothermiebron. 

Gemeente

Tot nu toe hebben verschillende gemeenten bij voorgenomen ontwikkelingen van een geothermiebron vaak een grote rol gespeeld om partijen te zoeken die de exploitatie van een bron en een warmtenet willen oppakken. De uitgaven van een gemeente hangen sterk af van de rol die zij wil nemen in de exploitatie van de bron en van het warmtenet. Als er voor andere stakeholders een interessante businesscase is, kan de rol van de gemeente beperkt blijven tot regiehouder.

Vergunningverlener 

De operator die het geothermiedoublet aanlegt en exploiteert staat onder toezicht van het Staatstoezicht op de Mijnen (SodM), om schade voor de omgeving te voorkomen. Geothermie valt onder de mijnbouwwet, met het ministerie van EZK als bevoegd gezag. De SodM adviseert het ministerie van EZK. Voor het aanleggen van een warmtenet is een vergunning van de gemeente nodig.

Netbeheerder

Voor de netbeheerder van elektriciteit is er geen verandering. Een gasnet wordt mogelijk geleidelijk afgeschaft.

Stand van de techniek

Er zijn nu in Nederland circa 25 werkende geothermiebronnen, vooral voor het verwarmen van kassen. Er lopen initiatieven om naast kassen ook gebouwen op warmtenetten aan te sluiten. Ook worden er geothermieprojecten opgezet die alleen gericht zijn op de gebouwde omgeving. Er is dus redelijk veel ervaring met het boren naar geothermie, maar nog weinig met toepassing in de gebouwde omgeving in Nederland. Deze ervaring is in het buitenland wel opgedaan. Zo zijn in Parijs diverse doubletten waar al tientallen jaren ervaring mee is voor de gebouwde omgeving. In en rondom München is de grootschalige ontwikkeling van geothermie ongeveer 10 jaar geleden gestart. Geothermie is als techniek nog in ontwikkeling:

• Er onderzoek gedaan naar ultradiepe geothermie, die door hogere temperaturen ook bestaande hogetemperatuurwarmtenetten of industriële warmtevragers van aardwarmte kunnen voorzien.
• Een andere trend is om projecten te ontwikkelen met minder diepe boringen. Minder diep boren is goedkoper, maar de temperatuur is lager. Daardoor is vaak een ‘opwaardering’ van de warmte nodig met een warmtepomp of is de geothermische warmte mogelijk een bron voor een laagtemperatuurwarmtenet. 
• Ook op het gebied van wet- en regelgeving zijn er ontwikkelingen. Om deze passender te maken voor aardwarmte en warmtenetten is onder andere de Mijnbouwwet aangepast. Een van de aanpassingen is dat Energie Beheer Nederland (EBN) kan gaan deelnemen als partner in geothermieprojecten. EBN is als staatsdeelneming altijd actief is geweest in de Nederlandse olie- en gassector. Daardoor komt veel kennis beschikbaar en kan ook de financierbaarheid van projecten verbeteren.

Voorbeeldprojecten

Er zijn verschillende voorbeeldprojecten in de gebouwde omgeving

• Aardwarmte - Ammerlaan (ammerlaan-tgi.nl)
• Geothermie Gemeente Zwolle
• Haagse Aardwarmte - Leyweg
• Warmte van Leeuwarden | Geothermie in Leeuwarden
• Mijnwater: Circulair energienetwerk van de toekomst | Mijnwater

Meer informatie over de bestaande geothermie-installaties in Nederland vind je op Geothermie Nederland.

Meer informatie

• Meer informatie over de fases van een geothermieproject, financiering, vergunningen en samenwerkings- en intentieovereenkomsten vind je op de pagina geothermie
• Op de website warmtenetwerk.nl vind je meer informatie over aardwarmte in warmtenetten
• SCAN onderzoekt waar de ondergrond in Nederland mogelijk geschikt is voor de winning van aardwarmte
• Lees meer over de duurzaamheid van geothermie op de  website van TNO
• ThermoGIS is een geografisch informatie systeem dat de regionale potentie van geothermie weergeeft in Nederland
• Op de website van Energiebeheer Nederland vind je meer informatie over ultradiepe geothermie