Eén van de lezersvragen die in de nieuwe Kennislink-publicatie Waarom worden mannen kaal is beantwoord, gaat over de eindigheid van aardwarmte. “Raakt geothermie ooit op?”, was de vraag. Het antwoord is: Nee! Lees hieronder waarom aardwarmte beschouwd kan worden als een onuitputtelijke energiebron.
We kunnen niet eindeloos doorgaan met fossiele brandstoffen opstoken. Kolen, olie en gas raken op en vervuilen de atmosfeer. De warmte uit het diepste van de aarde is een mooi alternatief. Op steeds meer plekken gaan er buizen in de grond om die aardwarmte (ook wel geothermie) ‘af te tappen’. Maar als we massaal overgaan op aardwarmte, koelt de aarde dan niet langzaam af?
Doorsnede van de aarde, met de lagen op schaal getekend. Binnenin de vaste binnenkern van ijzer en nikkel met daaromheen de vloeibare buitenkern. De kern is een permanente bron van energie, die we met diepe geothermie benutten.
Wikimedia Commons/KelvinsongNee, is het antwoord. De aarde is namelijk net zo’n vrijwel onuitputtelijke energiebron als de zon. Onze aardbol is warm van binnen, de temperatuur van de aardkern ligt rond de 6000 graden Celsius. Daaromheen zit – van binnen naar buiten – de aardmantel en de aardkorst waarop wij wonen. Je zou misschien verwachten dat de aarde afkoelt, maar er komt juist nog steeds extra warmte vrij.
Oerwarmte
Geoloog Frank Beunk van de Vrije Universiteit in Amsterdam legt uit hoe dit zit: “Ten eerste is er nog een hoop oerwarmte in de aarde aanwezig. Deze warmte ontstond in de beginperiode van onze planeet, toen de aarde zich vormde en voortdurend met meteorieten werd bekogeld. Bij de inslag van meteorieten zet de bewegingsenergie van de meteoriet zich om in warmte. Nu, miljarden jaren later, bevindt die warmte zich nog steeds in de aardbol en komt het heel langzaam vrij.”
Zware elementen
Daarnaast zorgde het vormingsproces van de aarde voor heel veel warmte. Bij het ontstaan van de aarde zakten de zwaardere elementen (zoals ijzer en nikkel) naar het middelpunt van de aarde, waarbij heel veel warmte vrijkwam en er een vloeibare aardkern ontstond. Beunk: “Sindsdien stolt het vloeibare deel van de kern. Dit proces van stollen en kristallisatie gaat, ook nú, nog steeds door en hierbij komt opnieuw warmte vrij”.
Radioactief verval
Grofweg de helft van alle warmte in de aarde is dan nog het gevolg van radioactief verval in de aardkorst en de aardmantel. De elementen thorium, kalium en uranium vervallen tot andere elementen, waarbij behalve straling ook warmte vrijkomt. Beunk: “Dit proces gaat oneindig lang door”.
Al die warmte ín de aardbol verplaatst zich maar heel langzaam naar de buitenste ‘schil’, waar wij de warmte vandaan halen. De vraag zou dus misschien moeten zijn: raakt de aardwarme niet lokaal in de aardkorst op als we geothermie grootschalig gaan inzetten? Ook dat valt mee, meent Léon Lankester van Agro AdviesBuro. Hij is betrokken bij het diepste aardwarmteproject in Nederland: Greenwell Westland. Uit drie kilometer diepe zandlagen wordt hier maar liefst 140 miljoen jaar oud grondwater naar boven gepompt. Dat water is zeer zout en flink warm. De warmte wordt ingezet voor de nabij gelegen kassencomplexen, om het hoge aardgasgebruik te reduceren.
Het diepe geothermieproject Green Well Westland. Uit miljoenen jaren oude aardlagen wordt zout water opgepompt.
T&A SurveyDoorbraaktijd
“Per uur pompen we hier 185 kubieke meter water van 85 graden Celsius naar boven, om het na afkoeling tot 35 graden weer te injecteren in dezelfde aardlaag, anderhalve kilometer verderop”, vertelt Lankester. “We hebben berekend dat deze bron zo’n dertig jaar meegaat, tot het moment waarop het hete water en het teruggepompte water elkaar zullen raken. We noemen dat de doorbraaktijd. Het warmwaterreservoir is dan slechts één graad afgekoeld. Als we de put vervolgens met rust laten, is deze na een eeuw weer helemaal op temperatuur.”
‘
Na ca. dertig jaar komen de warme en koude bron met elkaar in contact.
Een oververhitte bol
Lokaal is er dus ook geen sprake van uitputting. “Realiseer je dat 99% van de aarde heter is dan 1000 graden en 99,9% warmer is dan 100 graden,” zegt Lankester. Aardwarmte is volgens hem dan ook dé duurzame energie van de toekomst: schoon en onuitputtelijk.
Behalve warmte kan met geothermie ook elektriciteit opgewekt worden. Met iedere 100 meter naar beneden, stijgt de temperatuur met drie graden. Dat betekent dat op zes kilometer diepte de temperatuur al ver boven het kookpunt van water uitkomt. Als we water vanaf het aardoppervlak naar deze diepte pompen, komt dus stoom terug. Die we weer kunnen gebruiken voor de opwekking van elektriciteit.