Om geothermie volledig CO2-neutraal te kunnen maken heeft TNO onderzocht hoe schadelijke emissies door exploitatie van geothermie en de distributie in een warmtenet zijn te minimaliseren. Bij de winning van geothermisch water komt (nu nog) gas mee omhoog (bijvangst) en veroorzaken de gebruikte pompen enige CO2-uitstoot.
“Geothermie is vele malen schoner dan het gebruik van aardgas voor verwarming en doet het in vergelijking met andere duurzame warmtebronnen ook heel goed, maar het mooiste is natuurlijk aardwarmte die volledig CO2-neutraal is”, zegt expert geothermie Maurice Hanegraaf van TNO in een artikel in TNO Insights.
Geothermie scoort goed
Eind 2020 publiceerde TNO een onderzoek naar de duurzaamheid van geothermie in warmtenetten. Daaruit bleek dat de CO2-uitstoot door een geothermiebron in een warmtenetwerk vergelijking met een cv-ketel op aardgas zo’n 60% lager is.
In de nieuwe studie berekende TNO de duurzaamheid van geothermie in vergelijking met andere warmtebronnen als warmte-krachtkoppeling (WKK), aquathermie met warmte-koude opslag (WKO), restwarmte en een cv-ketel en hoeveel CO2-emissies daarmee gepaard gaan. Geothermie springt er dan gunstig uit.
Naar nul uitstoot
TNO onderzocht op welke manieren de uitstoot door productie en gebruik van aardwarmte verder omlaag kan en welke kosten daarmee gemoeid zijn.
De studie geeft een analyse van de uitstoot gedurende de hele levenscyclus (LCA) van een geothermiebron en maakt duidelijk welke oplossingsrichtingen er zijn om de CO2 de gebruiksfase te naar nul te brengen.
Deze oplossingen zijn technisch haalbaar, maar de kosten om dit te realiseren zijn nog hoog, weet Hanegraaf. "De nieuwe inzichten zijn van belang voor de hele sector, van geothermie-operators, beheerders van warmtenetten tot beleidsmakers.”
Drie opties
Voor het sterk terugdringen van de CO2-uitstoot door de winning van aardwarmte onderzocht TNO drie opties. De eerste is het formatiegas verbranden om vervolgens de CO2 af te vangen en te herinjecteren in het formatiewater. Deze techniek is al beschikbaar.
Volgens de TNO-studie is dit technisch mogelijk, maar het is een kostbare route (185€/ton CO2). Deze route is voorlopig economisch niet haalbaar voor een enkel geothermiesysteem, maar wordt aantrekkelijker als er opschaling plaatsvindt en er meerdere aardwarmteprojecten worden aangesloten op één gas-afvangsysteem.
Een tweede optie is het in oplossing houden van het formatiegas door een hoge systeemdruk. Het formatiegas blijft dan opgelost in het water en wordt in de gesloten loop van het geothermiesysteem weer geherinjecteerd in de aquifer. De kosten bedragen circa 95 €/ton CO2 voor reservoirs met relatief weinig formatiegas en 180 €/ton CO2 voor aquifers met hogere concentraties formatiegas.
De derde mogelijkheid, die TNO eerder in het onderzoek van 2020 noemde, is de bijvangst van gas opwaarderen en het verkopen aan een gasnetwerk. Dit is vooralsnog de voordeligste optie met circa 35 €/ton CO2, maar de CO2 wordt dan elders alsnog uitgestoten en toegekend aan de eindgebruiker van het gas. De kostenvergelijking en afweging van voor- en nadelen van elke optie laat zien dat de toepasbaarheid ervan locatie- en aquifer-afhankelijk is.
Toepasbaarheid van de drie opties
Dorien Dinkelman, geothermie-expert bij TNO: “Voor aquifers met een lage concentratie formatiegas is het in oplossing houden van het gas een relatief makkelijke en betaalbare optie. Er moet echter rekening worden gehouden met mogelijke veiligheidsrisico’s. Voor aquifers met een hoge gasconcentratie is het afvangen van CO2 aantrekkelijker, met name als meerdere doubletten aangesloten kunnen worden aan hetzelfde afvangsysteem. Het opwaarderen van formatiegas tot Gronings aardgaskwaliteit is vooralsnog de voordeligste optie, hoewel de CO2 dan ergens anders alsnog wordt uitgestoten.
Om de uitstoot van geothermie volledig naar nul te brengen, zullen we met de bovengenoemde verduurzamingsoplossingen aan de slag moeten. Aardwarmte speelt een essentiële rol in het behalen van de afgesproken doelen in het Klimaatakkoord voor 2030. Met onze voorstellen en berekeningen heeft de sector concrete aanknopingspunten om toekomstplannen te maken.”
Nóg duurzamer
“Dit onderzoek biedt mooie inzichten voor de periode waarin aardgas echt niet meer gebruikt wordt,” zegt Melanie Provoost van Geothermie Nederland. “Richting 2040 is het van belang om deze verduurzamingsopties verder uit te werken en toe te passen. Voor de korte termijn zien wij klimaatwinst bij het verbeteren van de pompen, zoals ook in de Innovatie Agenda staat.”
Projectleider Timme van Melle van EBN over het onderzoek: “Geothermie heeft een enorme potentie om zowel nieuwe als bestaande warmtenetten te verduurzamen. De onderzochte opties van TNO kunnen deze bron nog duurzamer maken. Daarnaast is het voor het inpassen van aardwarmte – en andere duurzame bronnen - belangrijk dat de temperatuur en de piekvraag van warmtenetten zo veel mogelijk omlaag worden gebracht. Daarvoor moeten de warmte-installaties bij klanten worden aangepast naar lagere temperatuur. Met de warmtebedrijven gaan we graag de samenwerking aan om de netten met aardwarmte te verduurzamen en nieuwe, duurzame netten aan te leggen.”
Lees hier de factsheet over het onderzoek.
Bron: TNO