Onze geologen brengen bronnen voor aardwarmte in kaart

Kaart van België met het geothermisch potentieel (gemiddelde tot grote diepte) en de (natuurlijke) geothermische putten. (KBIN, Estelle Petitclerc)
26/02/2016
Onze geologen brengen bronnen voor aardwarmte in kaart
post by
Reinout Verbeke

Met warmte uit de (diepe) ondergrond kun je huizen verwarmen en energie opwekken. In Italië, IJsland en Turkije doen ze dat al jaren, Griekenland en Duitsland experimenteren op grote schaal. Waar wacht België nog op? In Mol en in Bergen pompen ingenieurs vandaag al warm water uit de ondergrondse reservoirs. Het zijn proefprojecten. Geologen van ons Instituut brengen intussen het verdere potentieel in kaart. 'Geothermie kan een belangrijke duurzame energiebron worden', zegt geoloog Estelle Petitclerc (KBIN).

Op de Balmatt-site in Mol (provincie Antwerpen) heeft een gespecialiseerd team tot meer dan 3,8 kilometer diep geboord, tot in 350 miljoen jaar oude lagen. De eerste resultaten geven aan dat het opgepompte water een temperatuur heeft van 138 graden Celsius. Dat water kan gebruikt worden om elektriciteit op te wekken en om daarna de gebouwen van VITO (Vlaams Instituut voor Technologisch Onderzoek), dat het proefproject organiseert, te verwarmen. Ook in het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen is geothermie een hot topic. Onze geologen brengen vandaag het potentieel voor geothermie, op grote diepte en aan het oppervlak, voor ons land in kaart. Ze doen dat aan de hand van geologische en hydrogeologische data.

Cadeau van Moeder Aarde

Geothermie is energie die als warmte is opgeslagen in onze aarde. Een klein deel van die warmte is een erfenis van het ontstaan van onze planeet. Toen de aarde 4,5 miljard jaar geleden werd gevormd kwam kinetische energie vrij die werd opgeslagen in de aardse gesteenten. Een deel van die warmte is nog altijd aanwezig en is goed voor zo’n 30 procent van de geothermische energie in de buik van de aarde. De andere 70 procent is afkomstig van radioactief verval van elementen zoals uranium en thorium. Dit vervalproces zorgt voor een continue toevoer van warmte, die wordt opgeslagen in verschillende geologische lagen. Hoe dieper die lagen zich bevinden, hoe hoger de temperatuur. Ze stijgt met zo’n drie graden Celsius per 100 meter.

Het gebruik van aardse warmte is niet nieuw: onze voorouders warmden zich al met behulp van warmwaterbronnen. Het onderzoek naar hoe we die alomtegenwoordige en constante warmte kunnen gebruiken als duurzame energiebron is in het licht van de huidige klimaatproblematiek actueler dan ooit.

Diepe geothermie

Eind 19e eeuw werden rond Bergen (Henegouwen) per toeval de eerste natuurlijke warmwaterbronnen in België aangeboord. Een goeie 70 jaar later voerde de Belgische Geologische Dienst wat verderop in Saint-Ghislain een proefboring uit, tot in de kalksteenlaag op een diepte van 2,5 kilometer, waar sindsdien water van 73 graden Celsius wordt opgepompt. Het is de eerste geothermische put van ons land en het water verwarmt er woningen en stadsinfrastructuur. Het afgekoelde water warmt daarna een paar lokale serres en maakt dan nog een passage in een waterzuiveringsstation voor het uiteindelijk de rivier in gaat. Nieuwe boringen naar dat Henegouwse kalksteenreservoir zouden het geothermische netwerk in de regio nog sterk kunnen uitbreiden.

Ook in Vlaanderen is er potentieel. Sinds de jaren tachtig doen wetenschappers onderzoek naar de kansen voor geothermie in Vlaanderen. De beste regio voor diepe geothermie is de Kempen, waar zich een brede Kolenkalklaag bevindt. In september 2015 startte VITO met een proefproject in de Kempense gemeente Mol, op de Balmatt-site. Daar staat sinds 2005 een 60 meter hoge boortoren, uitgerust met hoogtechnologisch boormateriaal. Zoals geologen hadden voorspeld, vonden de ingenieurs warm waterop zo’n 3,5 kilometer diepte. Bij zo’n boring komt veel kijken omdat het boormateriaal steeds aangepast moet worden aan de druk en de temperatuur van de steeds dieper wordende put.

Als de warmte eraan is onttrokken zal het water netjes terug in het oorspronkelijke reservoir worden gepompt. Zo ontstaat een gesloten circuit. In een tweede fase willen ze in Mol ook groene stroom winnen uit het opgepompte water, via een stoomturbine. Volgens recente seismische metingen heeft ook de Kolenkalklaag in Limburg (vanaf 2,9 kilometer diepte) voldoende potentieel voor diepe geothermie. VITO heeft het doel vooropgesteld om tegen 2050 in de provincies Antwerpen en Limburg 80 geothermiecentrales te bouwen, goed om zo’n 800.000 woningen mee te verwarmen en van elektriciteit te voorzien.

Aan het oppervlak

Maar we hoeven niet zo diep te boren om de warmte van de aarde te kunnen gebruiken. De warmte die zich dichter bij het oppervlak bevindt, aardwarmte genoemd (minder dan 30 °C), kan gebruikt worden voor het verwarmen van woningen, voor stedelijke infrastructuur en voor landbouw. Dat gebeurt dan met warmtepompen.

Onze geologen Estelle Petitclerc en Pierre-Yves Declercq (KBIN) onderzochten het potentieel van zeer oppervlakkige aardwarmte - tot op 10 meter diepte - in ons land. Het project, ThermoMap, kadert in een Europees onderzoek waarbij 9 Europese landen betrokken zijn. De onderzoekers brachten verschillende beschikbare gegevensbronnen over geothermie bijeen in één databank en maakten op basis daarvan een rekenmodel dat het potentieel van heel oppervlakkige aardwarmte weergeeft. Of er kansen zijn voor aardwarmte hangt vooral af van de vochtigheid en mineralogische samenstelling van de ondergrond, zo bleek uit de studie. De berekeningen werden getoetst aan bodemstalen van veertien plaatsen in Europa, met succes. Burgers, overheden en industrie in België kunnen vanaf nu via een softwaretoepassing nagaan of aardwarmte (een horizontale aardwarmtewisselaar) voor hen een goeie optie is.

Het succes van ThermoMap leidde tot de start van een ander Europees onderzoeksproject: BeTemper (gefinancierd door BELSPO). Daarin hebben onze onderzoekers het warmtepotentieel van gesteenten berekend tot op een diepte van ongeveer 150 meter, een diepte die nodig is bij de installatie van de meest voorkomende warmtepompen in België: verticale aardwarmtewisselaars. De geologen bepaalden van 400 gesteentemonsters de mineralogische samenstelling en de thermische eigenschappen. Daarvoor werd het geologisch lab uitgerust met een zogenoemde ‘Thermal Conductivity Scanner’.

Binnenkort ook in Brussel?

Nieuwbouwprojecten in Brussel worden nog maar recent voorzien van geothermische installaties. Zo is het nieuwe gebouw van de Brusselse milieu- en energieadministratie uitgerust met vier geothermische putten van 80 meter diep, die het gebouw in de winter verwarmen en in de zomer afkoelen. Het onderzoek dat eraan voorafgaat en de installatie van de techniek zijn duur en daarom vooral weggelegd voor grote bouwprojecten. Het idee is meestal om met geothermie in de basiswarmte te voorzien en die aan te vullen met andere duurzame energiebronnen zoals zonnepanelen.

Geologen van ons Instituut en hun partners van Brussel Leefmilieu, VUB, ULB en CSTC brengen het potentieel aan aardwarmte in Brussel in kaart. Ze gaan de staalnames die in de hoofdstad zijn uitgevoerd, en die in onze collecties worden bewaard, onderzoeken en zullen op verschillende plaatsen de thermische geleidbaarheid nagaan alsook de aanwezigheid van aquifers (watervoerende lagen onder de grond). Deze gegevens samen moeten een gedetailleerde kaart opleveren die het aardwarmtepotentieel in Brussel tot op zo’n 200 meter diep weergeeft. 

Tegen 2020 moet het project BruGeoTherMap klaar zijn en dan krijgen alle Brusselaars de informatie gratis ter beschikking, dankzij de steun van het Brussels Hoofdstedelijk gewest en fondsen van het Europese project FEDER. Dit moet de drempel verlagen om bij residentiële nieuwbouw- en renovatieprojecten geothermische warmtepompen te installeren. Het project wil deze vorm van hernieuwbare energie promoten bij professionals en particulieren, onder meer door sensibiliseringsdagen, conferenties, vormingen, ...

'Op het gebied van geothermie staat België een heel eind achter op onze buurlanden', zegt geoloog Estelle Petitclerc. 'Alle ogen zijn nu gericht op het proefproject in Mol. Het succes ervan zal van groot belang zijn voor de ontwikkeling van diepe geothermie in ons land.'

 

Klik op de foto om er meer te zien

Tekst: Nadia Van Roosbroek

Abonneren op Royal belgian Institute for natural Sciences News
Go to top