Geothermie
Geothermische energie
Bij het opwekken van geothermische energie wordt gebruik gemaakt van de extreem hoge temperaturen in de kern van de aarde. Deze hoge temperaturen worden veroorzaakt door het verval van radioactieve elementen; hoe dieper onder het aardoppervlak, hoe hoger de temperatuur van de aarde wordt. De temperatuur in het binnenste van de aarde ligt ongeveer tussen de 4500 tot 6500 oC. Op een kilometer onder het aardoppervlak ligt de temperatuur op 35 tot 40 oC. In vulkanische streken (zoals bijvoorbeeld IJsland, de Verenigde Staten en Turkije) is geothermische warmte op een geringere diepte aan te treffen. In deze landen wordt van oudsher de warmte afgetapt voor warmte- en elektriciteitslevering [Wikipedia], [New Scientist].
De geothermische warmte kan worden benut door diepe putten te boren naar hete waterlagen of aardlagen. Door vervolgens water in de diepe aardlagen te pompen, wordt het opgewarmd en komt naar boven als warm water of als stoom. Warm water kan direct voor warmtelevering worden aangewend. Stoom kan worden gebruikt om turbines aan te drijven die elektriciteit opwekken. Een normale elektriciteitscentrale werkt op stoom van ongeveer 450 oC voor elektriciteitsproductie. De huidige geothermische bronnen leveren warmte op van ongeveer 250 oC, waardoor elektriciteitsopwekking minder efficiënt is. Geothermische energie wordt vooral gebruikt voor kassen- en stadsverwarming, voor het aandrijven van warmtepompen, voor hoge temperatuur industriële toepassingen van 100 tot 200 graden Celsius, voor het opwekken van stoom en voor elektriciteitsopwekking [IEA].
Onderstaande figuur geeft de top tien landen die geothermische energie gebruiken voor hun energievoorziening.
De figuur geeft het energieverbruik afkomstig uit geothermische bronnen. De figuur geeft ook aan welk deel in de vorm van warmte en welk deel in de vorm van elektriciteit wordt geleverd. Daarnaast geeft de figuur aan welk aandeel, van het totale energieverbruik van de landen, wordt verzorgd door geothermische energie. Uit de figuur blijkt dat in China en Zweden geothermische energie vooral wordt gebruikt voor warmte en dat in Indonesië en de Filipijnen de geothermische energie vooral wordt gebruikt voor elektriciteitsopwekking. Uit de figuur blijkt ook dat het aandeel geothermische energie in de energievoorziening in de meeste gevallen onder de 10% ligt, behalve in IJsland waar iets minder dan de helft van de energie uit geothermische bronnen komt [IEA], [New Scientist].
Nederland heeft ook potentieel voor geothermische energie, vooral in gebieden met diepe aardlagen die geschikt zijn voor warmtewinning. De overheid stimuleert het gebruik van deze technologie door subsidies en regelgeving die het aanleggen van geothermische projecten stimuleren en vergemakkelijken. De temperatuur van het aangevoerde warme water is relatief laag, rond de 100 graden en komt van een diepte van rond de 3 kilometer. In Nederland draaien verschillende geothermische installaties, zowel voor elektriciteitsopwekking als voor verwarming van woningen en tuinbouwkassen [CBS Hernieuwbare energie in Nederland 2021}, [Platform geothermie], [Wikipedia].
Ontwikkelingen
De relatief lage temperaturen waarbij nu warmte uit geothermische bronnen wordt gewonnen heeft in IJsland tot een project geleid om warmte direct uit een magmakamer te winnen. Bij de eerste boringen naar een magmakamer werden geothermische vloeistoffen aangetroffen met een temperatuur van ongeveer 900 oC, bij een druk van ongeveer 500 maal de atmosferische druk. In IJsland wordt de geothermische energie voor de huidige centrales gewonnen op ongeveer 2,5 km diep. Er liggen magmakamers in IJsland die op minder dan 2,5 km diepte liggen, er hoeft daarom niet dieper geboord te worden om een magmakamer te bereiken [New Scientist].