Inventarisatie risico’s geothermie voor grondwater

Geothermie is een techniek waarmee aardwarmte uit diepe aardlagen gewonnen kan worden voor verwarmingsdoeleinden en, bij voldoende hoge temperaturen, voor de productie van elektriciteit. Een eeuw geleden voor het eerst toegepast in Italië, is het gebruik van deze aardwarmte nu wereldwijd in ontwikkeling, voornamelijk omdat het CO2-uitstoot voorkomt. In landen zoals Italië en IJsland bevinden zich hoge temperaturen dicht onder het aardoppervlak. In Nederland vinden we water van 80-90°C pas in lagen op zo’n 2 kilometer diepte. Deze relatief grote diepte om de warmte met putten te onttrekken, is een van de oorzaken dat geothermie in ons land pas de afgelopen tien jaar op gang is gekomen.

Risico’s voor grondwater

Bij geothermie pompt een productieput het warme water omhoog uit een diepe aardlaag. Na warmteafgifte wordt het afgekoelde water (30-40°C) via een injectieput naar de oorspronkelijke diepte elders in de aardlaag teruggevoerd. Bij de aanleg van geothermiesystemen doorsnijden de diepe boringen tal van aardlagen, net als bij andere activiteiten in de diepe ondergrond, zoals olie- en gaswinning. Tot zo’n 300 meter onder het aardoppervlak zijn dit onder andere de lagen waarin zich in Nederland zoet grondwater bevindt. Dit grondwater vormt de bron voor 60 procent van de Nederlandse drinkwatervoorziening, en wordt daarnaast gebruikt door industrie en landbouw. Naast grondwaterwinning vindt in deze ondiepe lagen bijvoorbeeld ook warmte-koude opslag (WKO) plaats.

Bij een geothermiesysteem wordt duurzame energie gewonnen door warm formatiewater uit een diep gelegen aardlaag (reservoir) te pompen. Hierboven (links) is schematisch een geothermiesysteem weergegeven. Deze bestaat uit een doublet van een productieput waarmee het warme (w) formatiewater wordt opgepompt en een injectieput waarmee het afgekoelde (k) formatiewater wordt geretourneerd. De ruimtelijke verhouding van het ondiepe grondwatersysteem boven de geohydrologische basis ten opzichte van het diep gelegen geothermisch reservoir waaruit warm formatiewater geproduceerd wordt is globaal aangegeven samen met de temperatuurverhoudingen (rechts).

Maatregelen om risico’s te voorkomen

Ter bescherming van het grondwater is het belangrijk om aandacht te hebben voor de mogelijke risico’s van geothermie en maatregelen te nemen zodat deze risico’s afdoende beperkt (helemaal voorkomen kan nooit) en gemonitord kunnen worden. Een aantal voorbeelden hiervan uit het rapport volgt hieronder.

Zoals bij alle diepe boringen is het bij het doorboren van grondwaterlagen belangrijk tussenliggende kleilagen goed af te dichten. Deze beschermen immers het grondwater tegen verontreinigingen van boven en onder. Vanzelfsprekend moet daar bij de realisatie van geothermie systemen op (mogelijk) verontreinigde locaties extra goed op gelet worden. Daarnaast moet voorkomen worden dat stoffen die gebruikt worden tijdens het boren tot verontreiniging van grondwater kunnen leiden.

Naast een hoge temperatuur heeft het formatiewater dat bij geothermie omhoog gepompt wordt ook een hoog zoutgehalte, gewoonlijk enkele malen zouter dan zeewater. Naast de nog onbekende kwaliteitseffecten die warmteuitstraling rond de put naar het grondwater kan hebben, is het voorkomen van lekkage van dit zeer zoute water naar het grondwater belangrijk. Dit risico op grondwaterverontreining kan sterk worden beperkt door gebruik te maken van meerwandige putconstructies van voldoende corrosiebestendig materiaal in combinatie met adequate lekmonitoring en beheersmaatregelen.

Kritiek is ook het verminderen van risico op bovengrondse lekkage van het zoute formatiewater dat vrij komt tijdens het ontwikkelen en regeneren van de productie- en injectieput. Hiervan worden namelijk grote hoeveelheden tijdelijk bovengronds opgeslagen (in een bassin) voordat ze verwerkt worden.

Vitensdirecteur Lieve Deqlerc overhandigt namens de Nederlandse drinkwaterbedrijven het KWR-rapport ‘Risico’s van geothermie voor grondwater’ aan Tweede Kamerlid Lutz Jacobi. Bron: Foto Martin Hoogmoed

KWR en geothermie

KWR doet onderzoek naar het benutten van de ondergrond voor de verduurzaming van de energiebehoefte. Naast warmte-koude opslag, hoge temperatuur opslag is geothermie een van de technieken die daar aan bijdraagt. Ter ondersteuning van de toepassing en verbetering van geothermiesystemen in Nederland wordt gekeken naar operationele aspecten zoals het optreden en voorkomen van corrosie, scaling en putverstopping. Daarnaast wordt de interactie en de mogelijk ongewenste effecten tussen verschillende gebruiken van de ondergrond onderzocht. Dit om op een duurzame wijze, de ondergrond zo optimaal mogelijk te kunnen benutten.