Aardwarmte als duurzame energiebron voor de toekomst
Geothermiecentrale bij Johson & Johnson in Beerse
Op het door Energik eerder dit jaar georganiseerde seminar over duurzame energie ging het over de kansen en uitdagingen van aardwarmte in Vlaanderen. En over de rol die deze technologie kan spelen in de energietransitie.
Stijn Kuypers, Energy manager & Process Engineer bij Johnson & JohnsonStijn Kuypers, Energy manager & Process Engineer bij Johnson & Johnson, vertelde over hun zoektocht in de warmtetransitie. Op de hun site in het Belgische Beerse resulteerde dat in geothermie als duurzame warmtebron.
De in oktober 2022 in gebruik genomen geothermiecentrale is volgens Kuypers de eerste, private centrale in Vlaanderen die gekoppeld is aan een warmtenet.
“Het heeft nu al een grote CO2-impact”, vertelt Stijn. “Onze gasfactuur daalde significant het afgelopen jaar. Die daling zal nog verder toenemen naarmate we het warmtenet verder zullen uitbreiden. Navenant stijgt de CO2-impact.”
Hij deelde wat lessons learned.
Oppompen
Johnson & Johnson pompt warm grondwater op van een diepte van 2,4 kilometer. Het bedrijf gebruikt de warmte om de processen en gebouwen als het lab en de productieruimtes van warm water te voorzien. “Bepaalde ruimtes moeten 25 keer per uur ververst worden en moeten aan een bepaalde temperatuur en vochtigheidsniveaus voldoen. De basisload van de warmtevraag, voor luchtbehandeling en comfort van onze gebouwen, kan ingelost worden met deze geothermische installatie en dit warmtenet.”
De warmte gaat via zes warmtewisselaars naar een warmtenet dat energie levert aan de gebouwen en productieprocessen op de hele site. Het afgekoelde grondwater wordt via een tweede injectieput direct teruggepompt naar de oorspronkelijke grondwaterlaag. Daar wordt het door de natuurlijke warmte van de aarde weer opgewarmd. Dit maakt van diepe geothermie volgens de initiatiefnemers een duurzame en onuitputtelijke energiebron. En door gebruik te maken van de natuurlijke aardwarmte denkt het bedrijf uiteindelijk zijn CO2-uitstoot in België met 30 procent te verminderen.
Een buis die gebruikt wordt voor het warmtenet.Eerste conclusies
Volgens Stijn Kuypers heeft de geothermiecentrale effect. De uitstoot van CO2 en de energiekosten verminderden fors. Stijn: “We hebben continu kunnen draaien maar waar we hoopten op 90 graden blijven we na de warmtewisselaars op 83 graden steken. Onze aangesloten systemen hebben voldoende aan deze temperatuur. Dat is geen issue of nadeel. Voor onze gebruikers die hogere temperaturen nodig hebben, bijvoorbeeld het bevochtigen met stoom, willen we overstappen naar een elektrische bevochtiging, zoals adiabatische bevochtiging.”
Zout water
De installatie met zes platenwarmtewisselaars is speciaal op maat gemaakt. Een belangrijke uitdaging is wel het zoute water dat uit de ondergrond komt. “Het water is tien keer zouter dan zeewater”, legt Stijn uit. “Dus moeten we enorm alert zijn op corrosie. Vooral de eerste warmtewisselaar krijgt het meest te verduren en we moesten maatregelen nemen om corrosie en kalkaanslag tegen te gaan. Daarvoor vervaardigden we de componenten uit exotische materialen als duplex-staal en legeringen in staal. Dat om eventuele lekkages te voorkomen. Bovendien plaatsten we nog een ontgassingtank om te kunnen ontgassen.”
Pompen
In de installatie is één van de meest kritische factoren de Electrical SubmersiblePump (ESP-pomp) die 600 meter onder de grond zit. Stijn: “de op maat gemaakte pomp van 684 kw draait op een toerental tussen de 35 en de 60 Hz. Als die uitvalt, ligt alles stil. Gelukkig gebeurde dat nog niet want dan moeten we hem naar boven halen. We zorgen nu dat we bij elke stilstand de pomp er uit halen, een nieuwe erin laten zakken en de oude reviseren.”
Voor drukverhoging gebruiken ze boosterpompen van Grundfos die allemaal frequentiegestuurd zijn om het energieverbruik te beperken. Stijn: “De hele geothermiecentrale wordt gemonitord met een traffic light systeem, een systeem om de seismiciteit te kunnen meten. Daaruit blijkt dat deze geothermische installatie hoegenaamd geen seismiciteit veroorzaakt.
Hoge COP
Jeroen Vandael, Procesingenieur bij HITA nv, gaf de presentatie ‘Aardwarmte: een mogelijke warmtebron voor de Vlaamse industrie’.
Vandael: “Het is geen nieuwe technologie en de warmte is direct inzetbaar. De COP (Coëfficiënt of Performance) ligt in tegenstelling tot bij warmtepompen, heel hoog. Een centrale gaat ook minstens dertig jaar mee. Mits goed gedimensioneerd. De meest kritische component blijft de pomp, omdat die niet-redundant is uitgevoerd. Bij de warmtewisselaars bestaat kans op lekkage, zeker de eerste in het proces door agressief water. Iets dat Stijn Kuypers ook al aanhaalde bij hun zoute water. Gebruik van exotische materialen lost dat probleem op.
Het zoute water vormt wel een uitdaging bij de geothermiecentrale van Johnson & Johnson. Met exotische materialen voor de componenten en een ontgassingstank proberen ze corrosie te voorkomen.Kansen
Er zetten momenteel al veel landen in op geothermie. “Frankrijk richt zich daarop en Parijs wordt voor een groot deel sinds de jaren ’70 van de vorige eeuw verwarmd met een warmtenet gevoed door aardwarmte”, weet Vandael. “Nederland en Duitsland zijn ook volop aan het investeren.
In Vlaanderen wordt er vooral in Limburg en de Kempen op ingezet. De maatschappelijke kosten zijn beperkt en ik weet al van 25 potentiële ontwikkelingen.”
Je kunt met aardwarmte ook elektriciteit produceren maar dat is alleen efficiënt in vulkanische gebieden, als Italië, Turkije of Ijsland. “De productie van elektriciteit vereist productietemperaturen van minstens 115 graden”, vervolgt Vandael. “Dus elektriciteitsproductie in Vlaanderen vanuit aardwarmte is voorlopig niet rendabel. Maar ik zie wel volop evolutie.
Er wordt al geëxperimenteerd met nieuwe technologieën, zoals een ondergrondse radiator met horizontale boringen”, zegt hij. “Zoet water wordt
hierbij in de ondergrond gepompt en krijgt de tijd om op te warmen aan het gesteente. Via een productieput kan het opgewarmde water terug omhoog gepompt worden.”
Het afgekoelde grondwater wordt via een tweede injectieput direct teruggepompt naar de oorspronkelijke grondwaterlaag.
De installatie met zes platenwarmtewisselaars is speciaal op maat gemaakt.
Dit artikel werd geschreven door de redactie van het vakblad PompNL (www.pompnl.nl)
Bron: Matthias Vanheerentals - Freelance-journalist
