Energievoorziening glastuinbouw provincie Utrecht Haalbaarheidsstudie
Opdrachtgever
Provincie Utrecht Postbus 80300 3508 TH UTRECHT T 030 - 25 82 980 E
[email protected] Contactpersoon: dhr. S. Roëll
Adviseur
IF Technology Velperweg 37 Postbus 605 6800 AP ARNHEM T 026 - 35 35 555 F 026 - 35 35 599 E
[email protected] Contactpersonen: dhr. B.J. de Zwart dhr. K. Hellebrand
1/58361/GW 27 augustus 2009
Inhoudsopgave 1
Inleiding ....................................................................................................................... 3
2
Inventarisatie glastuinbouwgebieden .......................................................................... 5 2.1 Projectlocaties ................................................................................................. 5 2.2 Kentallen en uitgangspunten........................................................................... 6
3
Geologische inventarisatie .......................................................................................... 8 3.1 Geologische inventarisatie .............................................................................. 8 3.2 Mogelijkheden diepe geothermie .................................................................. 12 3.3 Mogelijkheden ondiepe geothermie .............................................................. 13 3.4 Mogelijkheden hoge temperatuur warmteopslag .......................................... 14 3.5 Mogelijkheden KWO ..................................................................................... 15
4
Systeemconcepten .................................................................................................... 18 4.1 Referentievariant ........................................................................................... 18 4.2 Diepe geothermie (voorbeeldcase) ............................................................... 20 4.3 Ondiepe geothermie ...................................................................................... 22 4.4 Hoge temperatuur warmteopslag .................................................................. 25 4.5 Koude-/warmteopslag ................................................................................... 29
5
Financiële analyse ..................................................................................................... 32 5.1 Investeringskosten ........................................................................................ 32 5.2 Exploitatiekosten ........................................................................................... 34 5.3 Financiele analyse ........................................................................................ 36 5.4 Emissiereductie ............................................................................................. 38
6
Conclusies ................................................................................................................. 40 6.1 Diepe geothermie .......................................................................................... 40 6.2 Ondiepe geothermie ...................................................................................... 40 6.3 Hoge temperatuur warmteopslag .................................................................. 41 6.4 KWO .............................................................................................................. 42 6.5 Vervolgtraject ................................................................................................ 43
Bijlage: 1 Plan van aanpak geothermie provincie Utrecht
1/58361/GW
27 augustus 2009
2
1
Inleiding De glastuinbouw sector is een energie intensieve sector. Het aardgasverbruik in deze sector bedraagt circa 9 à 10% van het totale aardgasverbruik in Nederland. Zowel vanuit de overheid als vanuit de glastuinbouwbedrijven is er een grote interesse in verduurzaming van deze sector. De verduurzaming draagt bij aan het behalen van de nationale duurzaamheiddoelstellingen. Daarnaast levert de verduurzaming voor de glastuinbouwbedrijven een positie op waarbij zij voor lange termijn minder afhankelijk zijn van de fossiele brandstoffen. Binnen de transitie van verduurzaming van de glastuinbouw zijn veel concepten mogelijk waarbij de bodem een belangrijke rol speelt. Hierbij kan gedacht worden aan concepten waarbij gebruik wordt gemaakt van aardwarmte of waarbij de bodem wordt gebruikt als opslag medium voor warmte en koude. Naar aanleiding van de bovengenoemde doelstellingen is de vraag ontstaan of duurzame bodemgerelateerde toepassingen, zoals bijvoorbeeld geothermie, op voor de glastuinbouw en haalbaar duurzaam alternatief (of aanvulling) kunnen zijn voor de huidige wijze van warmteopwekking. De interesse voor duurzame bodemgerelateerde toepassingen voor het leveren van warmte leeft binnen de voornaamste glastuinbouwgebieden in de Provincie Utrecht; de Harmelerwaard en Houten. IF heeft opdracht gekregen van de provincie Utrecht voor het uitvoeren van een haalbaarheidsonderzoek naar de toepassing van een viertal duurzame bodemgerelateerde oplossingen voor de warmtelevering aan glastuinbouwgebieden: 1. diepe geothermie; 2. ondiepe geothermie; 3. hoge temperatuur warmteopslag; 4. koude-/warmteopslag (KWO). De duurzame toepassingen worden op technisch, juridisch en financieel vlak vergeleken met elkaar en met een referentievariant, waarbij gebruik wordt gemaakt van een warmtekracht-koppeling (WKK) en gas gestookte piekketels. Doel van het onderzoek is het inzichtelijk maken of het gebruik van de bodem in de vorm van geothermie, hoge temperatuur opslag of KWO financieel interessant zijn voor de bestaande en toekomstige glastuinbouwgebieden in Utrecht. Om de haalbaarheid van de duurzame toepassingen inzichtelijk te kunnen maken wordt het onderzoek uitgewerkt aan de hand van een gemiddeld glastuinbouwbedrijf.
1/58361/GW
27 augustus 2009
3
Leeswijzer In het kader van dit financiële onderzoek heeft IF reeds twee onderzoeken uitgevoerd naar de toepassing voor diepe geothermie voor beide glastuinbouwgebieden (referentie: Geothermie Harmelerwaard 1/58361/BZ, d.d. 10 december 2008 en Geothermie Jongerius Houten 1/58187/GW, d.d. 17 oktober 2008). Op basis van de resultaten van deze onderzoeken was de verwachting dat geothermie kon worden toegepast in de Formatie Hellevoetsluis. TNO heeft een vergelijkend onderzoek uitgevoerd. De resultaten uit de onderzoeken van IF en TNO laten een verschillend beeld zien van de toepassingsmogelijkheden voor diepe geothermie in de Formatie Hellevoetsluis. Voornaamste reden hiervoor was de afwezigheid van boorgegevens. Naar verwachting biedt de ondieper gelegen Slochteren Formatie wel mogelijkheden voor de toepassing van diepe geothermie. De mogelijkheden voor de toepassing van geothermie in de Formatie van Slochteren, zoals temperaturen en capaciteiten, vereist nader onderzoek. Dit vervolgonderzoek naar de technische mogelijkheden in Slochteren heeft een ander tijdspad dan voorliggend onderzoek. Om de financiële haalbaarheid van geothermie voor de glastuinbouw in Utrecht inzichtelijk te maken, is voor dit onderzoek een voorbeeldcase uitgewerkt. Aan de hand van de voorbeeldcase kan ordegrote de financiële haalbaarheid van geothermie worden bepaald. Het voorliggende onderzoek is als volgt ingedeeld. In hoofdstuk 2 zijn gegevens met betrekking tot de projectlocaties, uitgangspunten en kentallen weergegeven. In hoofdstuk 3 is het bodemonderzoek opgenomen. De systeemconcepten en uitgangspunten van de vier varianten worden technisch op hoofdlijnen uitgewerkt in hoofdstuk 4. De financiële haalbaarheid van de duurzame bodemgerelateerde oplossingen is uitgewerkt in hoofdstuk 5. Hoofdstuk 6 bevat de conclusies en aanbevelingen.
1/58361/GW
27 augustus 2009
4
2
Inventarisatie glastuinbouwgebieden
2.1
Projectlocaties Het glastuinbouwgebied in de Harmelerwaard is gelegen ten westen van Utrecht, tussen Harmelen, Vleuten en de Meern. De Harmelerwaard heeft een glasoppervlak van circa 60 hectare. De komende jaren zal de oppervlakte aan kassen vermoedelijk uitgroeien tot 90 hectare. Het glastuinbouwgebied in Houten is gelegen aan de Utrechtseweg ten noorden van Houten. Het glastuinbouwgebied in de Harmelerwaard en in Houten wordt gekenmerkt door de volgende teelten; - paprika’s; - trostomaten; - komkommers; - potorchideeën; - bonsaihandelskwekerij; - plantenkwekerij. In onderstaande figuur is een bovenaanzicht weergegeven van de omgeving van Utrecht. In dit aanzicht zijn de glastuinbouwgebieden Houten (blauw kader) en de Harmelerwaard (rood kader) aangegeven.
Rotterdam Alexander
Figuur 2.1
1/58361/GW
Glastuinbouwgebieden Harmelerwaard en Houten (bron: Google)
27 augustus 2009
5
2.2
Kentallen en uitgangspunten In deze paragraaf zijn de gehanteerde kentallen en uitgangspunten weergegeven die zijn gehanteerd binnen dit onderzoek. De bodemgerelateerde duurzame oplossingen worden gedimensioneerd op de warmtevraag. In uitzondering op de variant met KWO, wordt koeling buiten beschouwing gelaten. Energetische en milieutechnische kentallen en uitgangspunten De volgende tabellen bevatten de energetische uitgangspunten, de energetische kengetallen en de milieutechnische kentallen. De energetische uitgangspunten zijn bepaald op basis van ervaring met andere glastuinbouwgebieden en in overleg met glastuinbouwbedrijven Van Dijk en Jongerius. Als uitgangspunt voor dit onderzoek is gekozen de bodemgerelateerde oplossingen uit te werken voor een gemiddeld glastuinbouwbedrijf met een verbruik van 37 m³/m². Dit komt ordegrote overeen met het verbruik van het bedrijf van Van Dijk in de Harmerlerwaard. In onderstaande tabel zijn de benodigde vermogens en energiehoeveelheden weergegeven. Tabel 2.1
Energetische uitgangspunten verwarming gemiddeld glastuinbouwbedrijf
vermogen en energie oppervlak kas [m²] vermogen [kWt] warmte [MWht] glastuinbouw 180.000 19.000 57.000
gasverbruik [m³/m²] 37
In onderstaande tabel zijn de energetische kentallen weergegeven welke zijn gehanteerd voor het uitwerken van het onderzoek. De rendementen (COP’s) ten behoeve van de bodemgerelateerde oplossingen zijn gebaseerd op basis van ervaringen en metingen bij andere projecten. De COP’s van de hoge temperatuur warmtepompen zijn opgevraagd bij fabrikant GEA Grasso en GTI koudetechniek bv. De kentallen ten aanzien van de ketel en de warmte-kracht-koppeling zijn getallen uit de praktijk en zijn in overleg met Van Dijk vastgesteld. Tabel 2.2
Energetische kentallen
rendement elektriciteitscentrale onderste verbrandingswaarde aardgas gemiddeld jaarlijkse rendement ketels gemiddeld jaarlijkse rendement warmtekrachtkoppeling (warmte) gemiddeld jaarlijkse rendement warmtekrachtkoppeling (elektriciteit) gemiddelde COP grondwatersysteem gemiddelde COP geothermie gemiddelde COP hoge temperatuur warmteopslag gemiddelde COP ondiepe geothermie gemiddelde COP warmtepompen gemiddelde COP hoge temperatuur warmtepompen gemiddelde COP regeneratievoorziening
42 8,8 98 50 45 40 15 40 20 4 3,9 25
% op Ho kWh/m³ % op Ho % op Ho % -
Tabel 2.3 bevat de milieutechnische kentallen welke zijn gehanteerd voor het bepalen van de CO2 emissiereductie.
1/58361/GW
27 augustus 2009
6
Tabel 2.3
Milieutechnische kentallen
gemiddelde emissiefactor CO2 elektriciteit in Nederland gemiddelde emissiefactor CO2 aardgasverbranding in Nederland
0,566 1,780
kg/kWhe kg/m³
Financiële kentallen en uitgangspunten Voor het bepalen van de investeringskosten, de exploitatiekosten en de financiële rentabiliteit van de duurzame energielevering zijn de volgende kentallen gehanteerd. De kentallen ten aanzien van de investeringen betreffen ervaringsgetallen. Tabel 2.4
Kentallen investeringskosten
investeringskosten WKK investeringskosten warmtepompen investeringskosten hoge temperatuur warmtepompen investeringskosten ketel investeringskosten regeneratievoorziening
€/kWe €/kWtcond €/kWtcond €/kWt €/ kWt
540,225,150,90,140,-
Onderstaande tabel toont de gehanteerde kentallen voor het ramen van de exploitatiekosten ten behoeve van de verschillende varianten. De kosten voor aardgas en elektriciteit zijn in overleg met Van Dijk vastgesteld, overige kosten voor onderhoud- en beheer zijn gebaseerd op basis van ervaring met andere projecten. Tabel 2.5
Kentallen exploitatiekosten
verbruikskosten elektriciteit gemiddelde opbrengst teruglevering elektriciteit verbruikskosten gas (inclusief transport en vastrecht) kosten onderhoud ketel kosten onderhoud warmtepompen kosten onderhoud hoge temperatuur warmtepompen kosten onderhoud WKK kosten onderhoud geothermische installatie kosten onderhoud KWO kosten onderhoud HT warmteopslag kosten onderhoud ondiepe geothermie
€/ kWhe €/ kWhe €/ m³ percentage percentage percentage €/draaiuur percentage percentage percentage percentage
0,09 0,06 0,25 2% 2% 4% 21,1,3% 2% 2% 1,3%
Ten aanzien van de financiële analyse is rekening gehouden met de levensduur van de verschillende componenten. Onderstaande tabel 2.6 toont voor de bronnen en de omzetters de bijbehorende levensduur welke is gehanteerd voor het onderzoek. Voor de financiële analyse is tevens een rendementeis aangenomen van 6% welke behaald dient te worden over de investeringen. Tabel 2.6
Kentallen financiële analyse
rendementseis levensduur duurzame technieken (geothermie/KWO en opslag) levensduur WKK levensduur ketels levensduur warmtepompen levensduur hoge temperatuur warmtepompen
1/58361/GW
27 augustus 2009
7
percentage jaar jaar jaar jaar jaar
6% 30 10 15 15 15
3
Geologische inventarisatie
3.1
Geologische inventarisatie Om een indicatie van het potentieel van de lagen voor de toepassing van geothermie, ondiepe geothermie, hoge temperatuur warmteopslag en KWO te krijgen, is de gelaagdheid van ondergrond in de omgeving van beide projectlocaties in beeld gebracht. De geologische opbouw is bepaald aan de hand van de beschikbare (olie- en gas)boringen aangevuld met kaartmateriaal en literatuur. Tevens is de informatie gebruikt uit de twee eerder uitgevoerde studies. Niet alle lagen zijn geschikt voor de toepassing van (ondiepe) geothermie, hoge temperatuur warmteopslag of KWO. Allereerst moet er voldoende water aanwezig zijn, hierbij speelt de porositeit een grote rol. Tevens moet de doorlatendheid (permeabiliteit) hoog genoeg zijn om grondwater te onttrekken. De lithologie bepaalt voor een groot deel de porositeit en de permeabiliteit. In tabel 3.1 zijn de geologische stratigrafie en lithologie van de voor de toepassing van geothermie, ondiepe geothermie, hoge temperatuur warmteopslag en KWO relevante pakketten en formaties bij beide projectlocaties weergeven. Naast de verschillende geologische formaties en geohydrologische pakketten is in deze tabel ook de diepte waarop het laagpakket voorkomt weergegeven. Tabel 3.1
Geologische opbouw relevante pakketten en formaties
Diepte [m-mv] Harmelen Houten 0-5 0-5 5-60 5-60 60-75 60-80 75-115 80-120 115-150 120-125 150-240 125-270 240-570 270-560 570-750 560-730 2.835-2.950 2.650-2.750 2.900-3.400 2.850-3.100 *
Lithologie klei en siltig fijn zand overwegend grof zand klei grof zand klei zanden en kleien zanden zanden en kleien nader onderzoek noodzakelijk zandstenen, kleistenen, koollagen
Geohydrologie / Formatie Deklaag 1ste watervoerend pakket ste 1 scheidende laag e 2 watervoerend pakket e 2 scheidende laag Maassluis Oosterhout Breda Slochteren* Hellevoetsluis
Voor Slochteren in nader technisch onderzoek noodzakelijk. Weergeven waarden zijn op basis van beschikbare informatie en ervaring ingeschat.
De technieken, (ondiepe) geothermie, hoge temperatuur warmteopslag en KWO, die mogelijk in elk van de pakketten en formaties uit tabel 3.1 kunnen worden toegepast zijn weergegeven in tabel 3.2. Hierbij is KWO = koude-/warmteopslag; HT = hoge temperatuur warmteopslag; GT (on.) = ondiepe geothermie; GT = diepe geothermie. Deze tabel is aangevuld met enkele reservoireigenschappen van en de heersende temperatuur in de desbetreffende lagen. Aan de hand van de verwachte reservoireigenschappen is tevens een inschatting gemaakt van het haalbare debiet. Voor beide locaties geldt dat de reservoireigenschappen van de verschillende lagen vergelijkbaar zijn.
1/58361/GW
27 augustus 2009
8
Tabel 3.2
Reservoireigenschappen
Geohydrogie / Formatie Deklaag 1ste watervoerend pakket 1ste scheidende laag e 2 watervoerend pakket e 2 scheidende laag Maassluis Oosterhout Breda Slochteren* Hellevoetsluis
Techniek
KWO KWO HT HT/ GT (on.) GT (on.) GT GT
Tgem [°C] 12 13 14 15 16 18 24 31 90 100
reservoireigenschappen 200 d 35-50 m/d 5.000 d ~60 m/d 100 d 10 m/d 8 m/d ~14 m³/h/bar 7,5 Dm ~7 Dm
Geschat debiet [m³/h] 100-150 150-200 ~90 100-150 ~50 110 (voorbeeldcase) ~110
* Voor Slochteren in nader technisch onderzoek noodzakelijk. Weergeven waarden zijn op beschikbare informatie en ervaring ingeschat.
basis van
In figuur 3.1 zijn de resultaten van tabel 3.2 schematisch weergegeven. De schematisatie is niet op schaal getekend en toont enkel de toepassingsmogelijkheden van de bodemgerelateerde oplossingen in de verscheidene formaties om een indruk te geven van de mogelijkheden. KWO
HT
GT (on.)
GT
m - N.A.P. 5
60 75
deklaag
1ste watervoerend pakket 1ste scheidende laag
óf
2e watervoerend pakket 2e scheidende laag
115 150
240
Formatie van Maassluis
óf
570
Formatie van Oosterhout
óf
750
Formatie van Breda
óf
2.900
3.400
Figuur 3.1
1/58361/GW
verschillende formaties
Hellevoetsluis Formatie
Schematisatie toepassing duurzame varianten in
27 augustus 2009
9
Ondiepe watervoerende pakketen Grondwaterstroming De grondwaterstroming in het eerste watervoerende pakket is zuidwestelijk gericht met een snelheid van ongeveer 15 m per jaar. Bij deze grondwaterstromingssnelheid is een koude-/warmteopslag mogelijk. In de laagpakketten onder het 2e watervoerend pakket is de grondwaterstromingssnelheid verwaarloosbaar. Grondwaterkwaliteit Het zoet-/brakgrensvlak (choloridegehalte van 150 mg/l) bevindt zich op circa 240 m-mv. Het grondwater in het 1e en 2e watervoerende pakket is daarom zoet. Er zal geen verzilting optreden van het zoete grondwater en dit vormt derhalve geen juridische belemmering in het kader van de Grondwaterwet. Redox Een redoxgrens is een overgang van (sub)oxische (zuurstof- en nitraatrijk, ijzerloos) grondwater naar gereduceerd (ijzerrijk en zuurstof- en nitraatloos) grondwater. Bij menging van (sub)oxisch grondwater met gereduceerd grondwater vinden redoxreacties plaats, waarbij ijzer(hydr)oxiden worden gevormd, ofwel ijzerneerslag. Dit kan leiden tot bronverstopping. Gezien het feit dat er op beide locaties een deklaag aanwezig is, wordt verwacht dat zich in het eerste watervoerend pakket gereduceerd water bevindt. Dit dient wel in een later stadium geverifieerd te worden. Grondwaterbelangen Voor de toepassing van koude-/warmteopslag dient rekening gehouden te worden met reeds aanwezige grondwaterbelangen in de omgeving. Deze belanghebbenden mogen geen negatieve invloed ondervinden van de beoogde systemen (zie paragraaf 3.2). Het risico op negatieve interactie wordt bepaald door de grootte en configuratie van de systemen, de bodemopbouw en de afstand (zowel in de verticaal als horizontaal) tot de grondwaterbelangen. Figuur 3.1 geeft een overzicht van mogelijke belanghebbenden en hun voorkomen met de diepte. Deze belangen zijn van belang voor koude-/warmteopslag. In een eventuele vergunningaanvraag in het kader van de Grondwaterwet maakt de provincie een afweging van de invloed op deze belangen. Verontreinigingen De verwachting is dat op beide locaties geen verontreinigingen aanwezig zijn die een belemmering vormen voor de toepassing van koude-/warmteopslag.
1/58361/GW
27 augustus 2009
10
Figuur 3.1
Mogelijke grondwaterbelangen
Drinkwaterwinning Zowel locatie Harmelen als locatie Houten bevinden zich ruim buiten de 50 jaarszones van de drinkwaterwingebieden Bunnik en De Meern. Grondwaterafhankelijke natuurgebieden Ten noorden van locatie Harmelen ligt ten noorden van de spoorlijn een grondwaterafhankelijk natuurgebied. Het is niet de verwachting dat een koude-/warmteopslagsysteem hierop een negatief effect heeft. Grondwateronttrekkingen Op basis van het een overzicht van grondwatergebruikers in de provincie Utrecht blijkt dat op zowel locatie Harmelen als locatie Houten grondwater onttrokken wordt door één van de deelnemers in THC (in 2005 circa 80.000 m³ water) respectievelijk plantenkwekerij Jongerius (in 2006 circa 110.000 m³ water) zelf. In beide gevallen bevinden de onttrekkingsfilters van de winning zich in het tweede watervoerend pakket. Diepe formaties (vanaf Maassluis) Voor de toepassing van diepe geothermie worden mogelijkheden verwacht in de Slochteren Formatie. Nader onderzoek naar de technische mogelijkheden voor de toepassing van geothermie in deze formatie is noodzakelijk. De zanden in de Formatie van Breda zijn onder eenzelfde soort omstandigheden afgezet als de zanden in de Hellevoetsluis Formatie. Aangezien op de diepte waarop de Formatie van Breda voorkomt weinig onderzoek naar geologie is gedaan, zijn er betreffende de doorlatendheid, dikte en onderlinge connectiviteit nog onzekerheden. Voor de realisatie van een ondiep geothermisch project of een hoge temperatuur warmteopslag systeem in deze formatie zal dan ook aanvullend geologisch onderzoek uitgevoerd moeten worden. De overige pakketten (Formatie van Oosterhout en Formatie van Maassluis) hebben zich in het verleden al bewezen voor de beoogde toepassing. Verder is er veel bekend over deze pakketten waardoor de onzekerheden relatief klein zijn.
1/58361/GW
27 augustus 2009
11
3.2
Mogelijkheden diepe geothermie Technisch Op basis van de resultaten uit de eerder uitgevoerde quickscans naar de mogelijkheden van geothermie in de Harmelerwaard en in Houten, was de verwachting dat er zowel technisch als juridisch mogelijkheden waren voor het toepassen van diepe geothermie op beide locaties in de Formatie Hellevoetsluis. Het in het publiek domein ter beschikking komen van de kerngegevens van boring EVD01 heeft de aanvankelijke interpretatie van de geologie in de quickscans sterk veranderd. De zandsteenlagen uit de Hellevoetsluis Formatie die als potentieel reservoir gekenmerkt waren, beschikken in de kernen genomen in boring EVD-01 over slechte reservoireigenschappen voor de toepassing van geothermie. Bovendien blijkt dat er in de formatie meer klei aanwezig is dan aanvankelijk op basis van boring Jutphaas (JUT-01) werd ingeschat. Deze twee gegevens hebben de geologische onzekerheden aanzienlijk vergroot. Op basis hiervan wordt de in de quickscan als potentieel omschreven Hellevoetsluis Formatie, voorlopig niet aangemerkt als een mogelijk voor geothermie geschikt reservoir. Op basis van de in boring JUT-01 genomen kernmetingen werd de potentie van de Slochteren Formatie als reservoir voor geothermie aanvankelijk laag ingeschat1. Uit kerngegevens van boring EVD-01 blijkt dat de reservoireigenschappen van de Slochteren Formatie beter zijn dan werd ingeschat op basis van de kernmetingen van JUT-01. Uit de kerngegevens van EVD-01 blijkt dat de Slochteren Formatie mogelijk potentie heeft om als reservoir voor de toepassing van geothermie te dienen. De reservoireigenschappen (doorlatendheid, dikte en diepte) van de Slochteren Formatie bevatten echter nog zodanig grote onzekerheden dat zonder aanvullend geologisch onderzoek de risico’s voor de succesvolle realisatie van een geothermisch project groot zijn. In bijlage 1 is een stappenplan opgenomen om de mogelijkheden ten aanzien van geothermie nader te onderzoeken. Voor de verdere uitwerking van dit haalbaarheidsonderzoek wordt een voorbeeldcase uitgewerkt met een geothermisch doublet in de Slochteren formatie met een maximaal debiet van 110 m³/h. De diepte van de putten bedraagt circa 3.000 meter. Juridisch Voor de toepassing van geothermie, het onttrekken van grondwater, geldt dat vanaf een diepte van 500 m onder maaiveld de Mijnbouwwet van toepassing is. Het onttrekken van grondwater wordt in de Mijnbouwwet gezien als het winnen van aardwarmte. Hiervoor is een vergunning nodig. Het aanvragen van deze vergunning bestaat uit twee stappen. In eerste instantie dient een Opsporingsvergunning te worden aangevraagd bij het Ministerie van Economische Zaken. Indien blijkt dat de warmte economisch winbaar is kan vervolgens een Winningvergunning worden aangevraagd.
1 Nadere bestudering van de boorgegevens van boring JUT-01 heeft aan het licht gebracht dat de kernmetin gen uit deze boring niet representatief zijn voor de locatie.
1/58361/GW
27 augustus 2009
12
Nadat een aanvraag voor een Opsporingsvergunning is ingediend treed de volgende procedure in werking. Na ontvangst van de aanvraag door EZ wordt deze gepubliceerd in de Staatscourant. Hierna volgt een periode van 13 weken waarin partijen de kans hebben om een concurrerende aanvraag in te dienen. Nadat deze termijn verstreken is wordt door een drietal organen advies uitgebracht aan de Mijnbouwraad. Van de Mijnbouwraad is wettelijk verplicht om binnen 6 maanden na sluiting van de termijn een beslissing te nemen. Deze periode kan worden verlengd met 6 maanden indien aangetoond kan worden dat 6 maanden te kort is om tot een besluit te komen.
3.3
Mogelijkheden ondiepe geothermie Technisch Op de locaties kan technisch ondiepe geothermie worden toegepast in een aantal formaties; Maassluis, Oosterhout en Breda. Bij de toepassing van ondiepe geothermie wordt gestreefd naar een hoge aanvoertemperatuur uit de bodem. Indien geothermie wordt toegepast in Maassluis is dit concept vergelijkbaar met KWO en wordt om die reden voor dit onderzoek buiten beschouwing gelaten. Dit impliceert dat ondiepe geothermie technisch kan worden toegepast in de Formaties Oosterhout en Breda. De toepassing van ondiepe geothermie in de Formaties Oosterhout en Breda kent zowel energetische, technische als juridische aandachtspunten. Het toepassen van ondiepe geothermie in de formatie Oosterhout is technisch mogelijk. Er is veel bekend over de formatie Oosterhout waardoor de technische mogelijkheden goed zijn in te schatten en de onzekerheden relatief klein zijn. De diepte van de Oosterhout Formatie wordt geschat op 240 tot 570 m-mv. De capaciteit van de bronnen wordt op basis van de beschikbare informatie geschat op circa 100 tot 150 m³/h per bron. Op basis van de beschikbare gegevens over de Formatie Breda wordt de toepassing van ondiepe geothermie in deze Formatie technisch mogelijk geacht. De beschikbare informatie is echter beperkt waardoor de capaciteit van moeilijk te bepalen is. Derhalve wordt aanbevolen om een aanvullend geologisch onderzoek te doen om deze onzekerheden zoveel mogelijk te beperken. Hierbij valt te denken aan het uitvoeren van een proefboring. De kosten voor het uitvoeren van een proefboring bedragen circa € 200.000,-. Voor de verdere uitwerking van het onderzoek is aangenomen dat de maximale capaciteit per maximaal 50 m³/h bedraagt. Juridisch Voor het onttrekken en infiltreren van grondwater tot een diepte van 500 m is de Grondwaterwet van toepassing. Deze vergunning dient aangevraagd te worden bij de provincie Utrecht. Energieopslag wordt in de provincie Utrecht in beginsel niet toegestaan in watervoerende pakketten met hoogwaardig grondwater. In de praktijk betekent dit dat ondiepe geothermie alleen in het eerste watervoerende pakket gerealiseerd mag worden. Zoals reeds bij diepe geothermie uitvoerig is omschreven valt het onttrekken van grondwater vanaf een diepte van 500 m onder maaiveld onder de Mijnbouwwet (zie paragraaf 3.2). De toepassing van ondiepe geothermie in de formatie Breda valt onder de Mijnbouwwet en hiervoor dient zoals omschreven een Opsporingsvergunning en een Win-
1/58361/GW
27 augustus 2009
13
ningsvergunning te worden aangevraagd. Voor de toepassing van ondiepe geothermie in de Formatie Breda worden vanuit juridisch oogpunt mogelijkheden verwacht. Indien ondiepe geothermie wordt toegepast in de Formatie Oosterhout vormt dit juridisch een aandachtspunt omdat de bronnen worden gerealiseerd op een diepte waar zowel de Grondwaterwet als de Mijnbouwwet gelden. Geadviseerd wordt om in overleg met Provincie, het Ministerie van Economische zaken te treden om de mogelijkheden van deze formatie te onderzoeken. Uitwerking ondiepe geothermie Voor dit onderzoek wordt voor de toepassing van ondiepe geothermie uitgegaan van de Formatie Breda omdat dit zowel technisch als juridisch mogelijkheden biedt. Om het effect van de toepassing van ondiepe geothermie in de Formatie Oosterhout inzichtelijk te maken, zal binnen de financiële analyse ook deze variant worden belicht waarbij de juridische aandachtspunten buitenbeschouwing worden gelaten.
3.4
Mogelijkheden hoge temperatuur warmteopslag Op de locaties kan technisch en juridisch hoge temperatuur warmteopslag worden toegepast in een aantal formaties. Technisch Het toepassen van hoge temperatuur warmteopslag is in de Formatie van Oosterhout en de Formatie van Maassluis technisch mogelijk. Beide formaties hebben potentie voor warmteopslag. De Formatie Maassluis is ondiep gelegen wat betekent dat de boorkosten relatief laag zullen zijn ten opzichte van de dieper gelegen Formatie Oosterhout. De capaciteit van de bodem in de Formatie Oosterhout is daarentegen weer aanzienlijk beter dan de capaciteit van de Formatie Maassluis. Welke formatie het meest geschikt is voor de toepassing van hoge temperatuur warmteopslag, hangt af van factoren als de capaciteit van de bodem, de opslagcapaciteit en de bronkosten. Vooralsnog wordt voor de verdere uitwerking dit onderzoek uitgegaan van de ondieper gelegen Formatie Maassluis. De maximale capaciteit per bron bedraagt circa 90 m³/h. Om het effect van de toepassing van hoge temperatuur warmteopslag in de Formatie Oosterhout inzichtelijk te maken, zal binnen de financiële analyse ook gekeken worden naar een variant, waarbij de warmteopslag wordt toegepast in de Formatie Oosterhout. Juridisch Het opslaan van hoge temperatuur warmte wordt zowel in de Mijnbouwwet als in de Grondwaterwet niet duidelijk omschreven. Uit de bestudering van de relevante artikelen in de Grondwaterwet, de Mijnbouwwet en het Mijnbouwbesluit kan gesteld worden dat het opslag van warmte in de bodem op een diepte groter dan 100 m onder maaiveld binnen de geest van de werking van de Mijnbouwwet valt. Voor de toepassing van koudewarmteopslag is een uitzondering gemaakt op de Mijnbouwwet. Voor het onttrekken en opslaan van koude en warmte (KWO) geldt dat de Grondwaterwet van toepassing is tot een diepte van 500 m-mv.
1/58361/GW
27 augustus 2009
14
Aangezien andere grondwaterbelangen zoals KWO-systemen en waterwinningen ook in de ondiepe lagen worden toegepast, zal in de praktijk blijken dat de hoge temperatuur warmteopslag zal worden beschouwd als een variant op KWO. Dit betekent dat rekening gehouden dient te worden gehouden met de voorschriften zoals gesteld in de vergunning Grondwaterwet. Dit betekent onder andere dat rekening gehouden dient te worden met overige grondwatergebruikers en dat enkel warmte mag worden geïnfiltreerd met een maximale temperatuur van 25°C. Voor de beoogde warmteopslag bedraagt de infiltratietemperatuur circa 85°C en overschrijdt daarmee de voorschriften. Derhalve wordt geadviseerd om de toepassingsmogelijkheden van hoge temperatuur warmteopslag in de Formatie Maassluis en Oosterhout met zowel de Provincie als met het Ministerie van Economische Zaken te bespreken.
3.5
Mogelijkheden KWO Technisch Op basis van de resultaten van de geologische inventarisatie wordt ingeschat dat KWO technisch en juridisch kan worden toegepast in het eerste watervoerende pakket. De capaciteit van één doublet wordt ingeschat op 100 tot 125 m³/h. Belangrijk aandachtspunt voor de toepassing van KWO in het eerste watervoerende pakket is de mogelijke aanwezigheid van een redoxgrens. Een redoxgrens is een overgang van geoxideerd grondwater naar gereduceerd grondwater. Bij menging van deze waterkwaliteiten vinden redoxreacties plaats, waarbij ijzerneerslag wordt gevormd. Dit kan leiden tot bronverstopping. Bij toepassing van KWO moet de grondwaterkwaliteit op de projectlocaties nader worden onderzocht. Juridisch Het onttrekken en infiltreren van grondwater is in het kader van de Grondwaterwet vergunningplichtig vanaf een debiet van 10 m³/h en/of 12.000 m³/kwartaal. Deze vergunning dient aangevraagd te worden bij de provincie Utrecht. Energieopslag wordt in de provincie Utrecht in beginsel niet toegestaan in watervoerende pakketten met hoogwaardig grondwater. In de praktijk betekent dit dat een KWO-systeem alleen in het eerste watervoerende pakket gerealiseerd mag worden. KWO kan technisch ook worden toegepast in het tweede watervoerende pakket. Dit is echter vanuit juridisch oogpunt in principe niet toegestaan. Nader onderzoek naar de toepassing van energieopslag in het eerste watervoerende pakket zal moeten doen blijken of dit pakket geschikt is. Indien hieruit blijkt dat de toepassing van KWO, technisch niet mogelijk is in het eerste watervoerende pakket, kan in overleg getreden worden met de Provincie om de mogelijkheden voor energieopslag in dieper gelegen aquifers te onderzoeken. Voordeel van de toepassing van energieopslag in het tweede watervoerende pakket is aanzienlijke toename van de capaciteit van de bronnen. Ander belangrijk aandachtspunt vormen de grondwaterbelangen. Voor de toepassing van koude-/warmteopslag dient rekening gehouden te worden met reeds aanwezige en toekomstige grondwaterbelangen in de omgeving. Deze belanghebbenden mogen geen negatieve invloed ondervinden van het beoogde KWO-systeem. De optredende effecten en de beïnvloeding van de beoogde KWO op andere gebruikers/belanghebbenden dient
1/58361/GW
27 augustus 2009
15
in een vervolgfase inzichtelijk te worden gemaakt. Bij vergunningaanvraag in het kader van de Grondwaterwet maakt de provincie een afweging van de invloed van de beoogde KWO op deze overige belanghebbenden. Voor energieopslagsystemen waarmee veel grondwater wordt verpompt, kan naast de Grondwaterwet ook de zogenaamde m.e.r.-plicht of m.e.r-beoordelingsplicht in het kader van de Wet Milieube-heer van toepassing zijn. Hieronder volgt een toelichting. M.e.r.-beoordelingsplicht Energieopslagsystemen met een verplaatste grondwaterhoeveelheid tussen de 1,5 en 3 miljoen m³ per jaar zijn m.e.r.-beoordelingsplichtig. De beoordeling richt zich op de vraag of op grond van kenmerken van de activiteit, plaats, samenhang met andere activiteiten en milieueffecten een m.e.r. wenselijk is. Afhankelijk van de kenmerken van het systeem kan het bevoegd gezag (de Provincie) het doorlopen van een m.e.r.-procedure verplicht stellen. Feitelijk is de m.e.r.-beoordeling een tussenstap in het traject om te komen tot een vergunning Grondwaterwet. De m.e.r.-beoordelingsprocedure is minder uitgebreid dan de m.e.r.-procedure. Middels een zogenaamde aanmeldingsnotitie kan de beoogde energieopslag worden geïntroduceerd bij de Provincie. Belangrijk onderdeel van deze notitie vormt de beschrijving van de milieueffecten. Binnen 6 weken na ontvangst van de aanmeldingsnotitie dient de Provincie kenbaar te maken of voor de activiteit een m.e.r. moet worden uitgevoerd.
1/58361/GW
27 augustus 2009
16
M.e.r.-plicht Zodra meer dan 3 miljoen m3 grondwater verplaatst wordt, is een energieopslagsysteem m.e.r.-plichtig. Dit betekent dat een milieueffectrapportage (MER) moet worden opgesteld. Deze rapportage geeft een beschrijving van de milieugevolgen van de beoogde activiteit en brengt mogelijke alternatieven in kaart. De zogenaamde m.e.r.-commissie beoordeelt de MER en geeft hierover advies aan het bevoegd gezag. Voor energieopslag is de Provincie het bevoegd gezag. De Provincie neemt het m.e.r.-advies mee in haar afweging voor het afgeven van een vergunning in het kader van de Grondwaterwet. De toepassing van KWO voor de beschreven tuinder in de Harmelerwaard zal reeds een m.e.r.-plicht gelden. Indien de toepassing van KWO wordt verkozen voor het leveren van warmte aan de glastuinbouw dient rekening te worden gehouden met het de proceduretijd voor de m.e.r. inclusief de vergunningaanvraag Grondwaterwet van circa 1 à 1,5 jaar.
1/58361/GW
27 augustus 2009
17
4
Systeemconcepten In dit hoofdstuk worden de duurzame bodemgerelateerde oplossingen en de referentievariant op technisch vlak op hoofdlijnen uitgewerkt. Hierbij worden onder andere het systeemconcept, het aantal bronnen en de diepte omschreven. Op volgorde worden de volgende concepten uitgewerkt: - de referentievariant; - diepe geothermie (voorbeeld case, zie paragraaf 3.2); - ondiepe geothermie; - hoge temperatuur warmteopslag; - koude-/warmteopslag (KWO). Voor alle varianten geldt dat de warmtelevering aan de glastuinbouw (kassen) geschiedt vanaf een centrale technische ruimte. De technische ruimte bevindt zich op eigen terrein van en nabij de tuinbouw. Hierdoor is het benodigd horizontaal leidingwerk ten behoeve van het distribueren van de warmte naar de technische ruimte beperkt. In de technische ruimte worden de verschillende componenten opgesteld voor het opwaarderen, of overdragen van de warmte aan de secundaire installatie voor het verwarmen van de kassen. Uitgangspunt voor het verwarmen van de kassen tijdens basislast (circa 80%) is een aanvoertemperatuur naar de afgiftesystemen in de kassen van 55°C. Na energieoverdracht zal het water met circa 45°C retourneren naar de warmtewisselaar. Tijdens pieksituaties, circa 20%, bedraagt de aanvoertemperatuur naar de kas maximaal 65°C.
4.1
Referentievariant Principe en systeemconcept referentie Voor de financiële analyse worden de duurzame bodemgerelateerde varianten vergeleken met een referentiesituatie. Voor de glastuinbouw betreft de referentie individuele gas aandreven warmtkrachtkoppeling-installaties, afgekort WKK. De WKK bestaat voor de referentie uit een gas aangedreven motor die gekoppeld is aan een generator. De WKK wordt ingezet ten behoeve van de productie van elektriciteit. Naast elektriciteit worden ook twee andere producten opgewekt: warmte en CO2 (koolstofdioxide). Alle drie de producten kunnen nuttig worden ingezet. In onderstaand figuur is het principe van de WKK schematisch weergegeven.
1/58361/GW
27 augustus 2009
18
CO2 – productie aardgas = 100%
WKK
warmte – rendement
= 50%
elektriciteit – rendement= 45% Figuur 4.1
Schematisatie WKK
De CO2 die vrij komt tijdens het proces wordt gefilterd met behulp van een rookgasreiniger en als meststof gebruikt om de plantengroei te bevorderen. De elektriciteit uit de WKK kan worden gebruikt voor de belichting van de gewassen of wordt teruggeleverd aan het elektriciteitsnet. De inzet van CO2 wordt voor de verdere uitwerking van het onderzoek buiten beschouwing gelaten. In onderstaand figuur is schematisch de inpassing van de referentievariant binnen het glastuinbouwgebied weergegeven. kassen TR
technische ruimte (TR) = teruglevering elektriciteit
WKK
Figuur 4.2
Ketel
Inpassing referentievariant
Figuur 4.3 geeft het systeemconcept en de energetische uitgangspunten voor de referentievariant weer. De vermogens en energiehoeveelheden zijn gebaseerd op de weergegeven uitgangspunten in hoofdstuk 2.
Figuur 4.3
1/58361/GW
Systeemconcept en energetische uitgangspunten
27 augustus 2009
19
De WKK wordt in de referentievariant ingezet voor de levering van elektriciteit. De warmte die bij de opwekking van de elektriciteit vrijkomt wordt zoveel mogelijk direct ingezet ten behoeve van het verwarmen van de kassen. Indien de warmte niet nuttig kan worden ingezet wordt deze via korte termijn buffering opgeslagen in buffertanks. De tanks wordt vervolgens ’s nachts weer ingezet voor warmtelevering aan de kassen. Voor de levering van pieken in de warmtevraag wordt aanvullend gebruik gemaakt van ketels.
4.2
Diepe geothermie (voorbeeldcase) Uit het geologisch onderzoek blijkt dat aanvullend geologisch onderzoek noodzakelijk is om de technische haalbaarheid van geothermie te bepalen. Hiervoor is in bijlage 1 een plan van aanpak opgenomen. Om inzicht te krijgen in een mogelijk systeemconcept en later ook de investeringen en exploitatiekosten van een geothermisch systeem, is in deze paragraaf voorbeeldcase uitgewerkt. Aangenomen is dat geothermie kan worden toepgast met een maximaal debiet van 110 m³/h met één doublet op een diepte van circa 3 km. Nader onderzoek naar de werkelijk technische haalbaarheid en capaciteit is noodzakelijk. Principe diepe geothermie Voor het leveren van warmte aan de glastuinbouw middels geothermie, wordt warm grondwater uit de onttrekkingsput onttrokken. De warmte wordt via een warmtewisselaar, die in de technische ruimte staat opgesteld, overgedragen aan het distributienet voor het verwarming. Het afgekoelde grondwater wordt weer in de infiltratieput geïnfiltreerd. In figuur 4.4 is schematisch de inpassing van de diepe geothermische installatie weergegeven. kassen TR
technische ruimte (TR) =
Ketel
TSA
Geothermie Figuur 4.4
1/58361/GW
Inpassing diepe geothermie
27 augustus 2009
20
Voorbeeld systeemconcept diepe geothermie In onderstaand figuur zijn het systeemconcept en de energetische uitgangspunten weergegeven voor de toepassing van geothermie voor de glastuinbouwgebieden.
Figuur 4.5
Systeemconcept en energetische uitgangspunten
De warmtelevering aan de kassen zal in principe geschieden middels een bivalent verwarmingssysteem. Met behulp van de geothermische installatie wordt 52% van de totale warmtevraag direct geleverd. Het is technisch mogelijk om de volledige warmtevraag te dekken met geothermie. Hierdoor dienen echter meerdere, relatief dure, geothermische doubletten te worden gerealiseerd terwijl deze alleen worden benut met een beperkt aantal draaiuren bij zeer lage buitentemperaturen. Daarom wordt naast aardwarmte extra ketelvermogen opgesteld. De ketels worden dus ingezet voor het leveren van warmte tijdens pieksituaties. Het ketelvermogen vormt tevens een back-upvoorziening in geval van calamiteiten en onderhoud aan de geothermische installatie. Voor het leveren van warmte aan de glastuinbouw wordt formatiewater van circa 90°C onttrokken uit de onttrekkingsput. De onttrokken warmte zal vanaf de onttrekkingsput naar een collectieve technische ruimte worden geleid. In de technische ruimte worden de distributiepompen, de warmtewisselaar (TSA), de buffervaten, de expansievaten, de regeltechnische voorzieningen en de piekketels opgesteld. In de warmtewisselaar vindt de warmteoverdracht plaats tussen het formatiewater en het water in het distributienet voor het verwarmen van de kassen. Het afgekoelde formatiewater van circa 45°C wordt geïnfiltreerd in de infiltratieput.
1/58361/GW
27 augustus 2009
21
Groot voordeel van diepe geothermie is de hoge onttrekkingstemperatuur uit de bodem. Deze is hoger dan de benodigde aanvoertemperatuur naar de kas. Hierdoor kan direct warmte worden geleverd met de geothermische installatie zonder tussenkomst van een andere warmtebron voor het aanvullend suppleren van warmte. Globale dimensionering geothermie Geothermie (voorbeeldcase) kan worden toegepast met één doublet. De boringen worden gedevieerd uitgevoerd. Hierdoor wordt de minimaal benodigde bronafstand (1.500 m) verkregen om thermische interactie tussen de bronnen te voorkomen. Voor de boorwerkzaamheden moet rekening gehouden met circa 1 hectare aan ruimtebeslag. In verband met de grondwaterkwaliteit en de temperaturen van het formatiewater vormt de materiaalkeuze een aandachtspunt voor de geothermische installatie. De componenten moeten bestand zijn tegen invloeden als bijvoorbeeld omgevingslucht, hoge grondwater temperaturen, een hoog zoutgehalte, corrosie e.d. De materiaalkeuze van het transportleidingwerk hangt in grote mate af van de combinatie maximale druk en maximale temperatuur.
4.3
Ondiepe geothermie Principe ondiepe geothermie Voor het leveren van warmte aan de glastuinbouw wordt warm grondwater uit de onttrekkingsput onttrokken. In tegenstelling tot geothermie wordt warmte onttrokken uit ondiepere aardlagen. De warmte wordt via een warmtewisselaar, die in de technische ruimte staat opgesteld, overgedragen aan het distributienet voor verwarming. Het afgekoelde grondwater wordt weer in de infiltratieput geïnfiltreerd. In figuur 4.6 is schematisch de inpassing van de diepe geothermische installatie weergegeven.
1/58361/GW
27 augustus 2009
22
kassen TR
technische ruimte (TR) =
HT WP
Ketel
TSA
ondiepe geothermie Figuur 4.6
Inpassing ondiepe geothermie
1/58361/GW
27 augustus 2009
23
Systeemconcept ondiepe geothermie In onderstaand figuur zijn het systeemconcept en de energetische uitgangspunten weergegeven voor de toepassing van ondiepe geothermie voor de glastuinbouw in de Formatie Breda.
Figuur 4.7
Systeemconcept en energetische uitgangspunten
Voor ondiepe geothermie wordt in tegenstelling tot diepe geothermie gebruik gemaakt van ondieper gelegen aardlagen. De onttrekkingstemperatuur is circa 30°C en is daarmee aanzienlijk lager dan bij diepe geothermie en kan niet direct worden ingezet voor het verwarmen van de kas. De verwarmingsinstallatie van de kassen betreft een bivalente installatie bestaande uit ketels en hoge temperatuur warmtepompen (HT WP). De onttrokken aardwarmte zal met behulp van hoge temperatuur warmtepompen worden opgewaardeerd naar 55°C. De combinatie van ondiepe geothermie en de hoge temperatuur warmtepomp leveren samen circa 65% van de totale warmtevraag. Aanvullend worden ketels opgesteld ten behoeve van de pieklastdekking. De componenten ten behoeve van de warmtelevering aan de kassen zoals de distributiepompen, de warmtewisselaar (TSA), de buffervaten, de expansievaten, de regeltechnische voorzieningen, de hoge temperatuur warmtepompen en de piekketels, worden opgesteld in een collectieve technische ruimte. In de warmtewisselaar vindt de warmteoverdracht plaats tussen het formatiewater en het water in het distributienet voor het verwarmen van de kassen. Het afgekoelde grondwater wordt weer in de infiltratieput geïnfiltreerd.
1/58361/GW
27 augustus 2009
24
Globale dimensionering ondiepe geothermie Naar verwachting zijn er technisch en juridisch mogelijkheden voor de toepassing van ondiepe geothermie in de Breda Formatie. Op basis van de resultaten van de geohydrologische inventarisatie blijkt dat grondwater kan worden onttrokken met een maximaal debiet van 50 m³/h per bron. Dit impliceert dat om het benodigd vermogen te kunnen leveren vier doubletten (vier warme en vier koude bronnen) benodigd zijn. De diepte van de bronnen bedraagt circa 750 m-mv. Het toepassen van ondiepe geothermie in de formatie Oosterhout is technisch ook mogelijk. De diepte van de Oosterhout Formatie wordt ingeschat op 240 tot 570 m-mv. Op basis van de resultaten van de geologische inventarisatie is ingeschat dat grondwater kan worden onttrokken met een maximaal debiet van circa 150 m³/h per bron. Het benodigde grondwaterdebiet bedraagt maximaal 300 m³/h. Dit impliceert dat bij toepassing van ondiepe geothermie in deze formatie, twee doubletten benodigd zijn. Doordat ondiepe geothermie gebruik maakt van de ondieper gelegen formaties, kan voor het boren van de bronnen gebruik worden gemaakt van relatief standaard boortechnieken. Daarnaast is de temperatuur in de ondiepe formaties circa 35°C. Hierdoor kunnen de bronnen worden vervaardigd van relatief goedkope kunststof (PE) leidingen.
4.4
Hoge temperatuur warmteopslag Principe Het kenmerk van warmtevraag is dat deze vaak niet continue is. In de praktijk is het mogelijk dat er gedurende het jaar een periode van warmteoverschot en een periode van warmtetekort optreden. Met behulp van de hoge temperatuur warmteopslag systeem is het mogelijk om het warmteoverschot van bijvoorbeeld de WKK ondergronds op te slaan en deze te benutten op het moment dat de warmtevraag groter is dan het warmteaanbod. Op deze manier wordt de onbalans tussen het aanbod en de vraag naar warmte opgevangen. Om dit principe verder toe te lichten is in figuur 4.8 een jaarbelasting duurkromme weergegeven van een ander project.
1/58361/GW
27 augustus 2009
25
levering warmte uit opslag
ketels levering uit opslag
opslag restwarmte
WKK
Figuur 4.8
Principe hoge temperatuur warmteopslag
In figuur 4.8 is de jaarlijkse warmtevraag gerangschikt in de tijd naar vermogen. Een groot vermogen treedt bijvoorbeeld maar een beperkt aantal uur op. Het oppervlak onder de grafiek is de warmtevraag op jaarbasis. De basislast wordt ingevuld door de WKK. De restwarmte van de WKK wordt opgeslagen in de hoge temperatuur warmteopslag. Wanneer de WKK niet de benodigde warmte kan leveren, wordt de opgeslagen warmte met een bepaald opslagrendement (verliezen in de bodem), ingezet voor aanvullende warmtelevering. Het opslagrendement is gedefinieerd als de verhouding tussen de in een seizoen onttrokken hoeveelheid warmte aan de bodem en de hoeveelheid warmte die het seizoen daarvoor is toegevoerd aan de bodem. Het thermisch rendement van de opslag wordt niet alleen bepaald door de warmteverliezen in de bodem, maar ook door de vastgestelde minimale bruikbare onttrekkingstemperatuur uit de warme bron welke kan worden ingezet voor directe warmtelevering aan de kassen. Dit wordt aangeduid als de “afkaptemperatuur”. Bij deze afkaptemperatuur kan het maximale verwarmingsvermogen onder ontwerpcondities geleverd worden. Hoe lager de afkaptemperatuur, hoe meer opgeslagen warmte uit de bodem gehaald kan worden, waardoor het thermisch rendement zal verbeteren. In tegenstelling tot de referentievariant wordt een deel van de warmtelevering tijdens pieklast dus ingevuld door de duurzame toepassing met hoge temperatuur warmteopslag. Dit zal ten goede komen van het overall systeemrendement van de energielevering. In figuur 4.9 is schematisch de inpassing van de hoge temperatuur warmteopslag weergegeven.
1/58361/GW
27 augustus 2009
26
kassen TR
technische ruimte (TR) =
teruglevering elektriciteit WKK
Ketel
warmte laden en leveren TSA
HT warmteopslag Figuur 4.9
Inpassing hoge temperatuur warmteopslag
Systeemconcept In onderstaand figuur zijn het systeemconcept en de energetische uitgangspunten weergegeven voor de toepassing van hoge temperatuur warmteopslag voor de glastuinbouw in de formatie Maassluis.
Figuur 4.10
1/58361/GW
Systeemconcept en energetische uitgangspunten
27 augustus 2009
27
De verwarming met behulp van hoge temperatuur warmteopslag is nagenoeg gelijk aan de referentievariant. Wanneer de warmtevraag kleiner is dat de geproduceerde warmte met de WKK, bijvoorbeeld wanneer de elektriciteitsvraag leidend is, kan de restwarmte worden opgeslagen in de bodem voor verwarmingsdoeleinden wanneer het warmteaanbod van de WKK tekort schiet. De resterende warmtevraag wordt ingevuld door piekketels. De componenten ten behoeve van de warmtelevering aan de kassen zoals de distributiepompen, de warmtewisselaar (TSA), de buffervaten, de expansievaten, de regeltechnische voorzieningen, de WKK’s en de piekketels, worden opgesteld in een collectieve technische ruimte. In de warmtewisselaar vindt de warmteoverdracht plaats tussen het grondwater en het water in het distributienet voor het laden van de warmte in de bodem en later het verwarmen van de kassen. Voor de warmteopslag geldt dat de WKK water opwarmt tot circa 90°C water. Indien de warmte niet nuttig wordt ingezet en rekeninghoudend met een temperatuurverlies van 5K over de warmtewisselaar, wordt deze warmte opgeslagen in de warme bron met 85°C. De in de bodem opgeslagen warmte is onderhevig aan verliezen. De gewenste aanvoertemperatuur naar de kassen bedraagt 55°C. Rekeninghoudend met 5K verlies over de wisselaar is de afkaptemperatuur van de opgeslagen warmte in de bodem minimaal 60°C. Op basis van ervaringen met andere studies waarbij de mogelijkheden van warmteopslag zijn onderzocht wordt verwacht dat het opslagrendement van de hoge temperatuur warmteopslag circa 70 tot 80% zal zijn. De hoeveelheid warmte die kan worden opgeslagen is moeilijk te bepalen en zal per teelt verschillen en is daarnaast afhankelijk van de verkoopprijs van elektriciteit. Naar verwachting zal met name in de zomerperiode sprake zijn van een warmteoverschot. In deze periode kan veel warmte worden opgeslagen. Voor dit onderzoek is aangenomen dat de WKK meer vollasturen zal draaien in de zomerperiode. De WKK wordt op elektriciteit gestuurd. Het totaal aantal vollasturen van 5.000 uur in de referentie zal toenemen naar circa 6.000 uur. Dit impliceert dat circa 20% van de opgewekte warmte kan worden opgeslagen in de bodem. Het rendement van de toepassing van hoge temperatuur warmteopslag wordt grotendeels bepaald door de inzet van de WKK en de hoeveelheid warmte die kan worden opgeslagen en kan worden teruggeleverd. Bij de diverse teelten kunnen hier grote verschillen tussen zitten en dit zal de financiële haalbaarheid beïnvloeden. Derhalve wordt geadviseerd om de hoeveelheid warmte die kan worden opgeslagen, in een later stadium en per tuinder, nauwkeuriger vast te stellen aan de hand van een jaarlijks vraagpatroon. Globale dimensionering hoge temperatuur warmteopslag Op basis van de resultaten van de geohydrologische inventarisatie wordt de hoge temperatuur warmteopslag toegepast in de Formatie Maassluis. Deze formatie grondwater kan worden onttrokken met een maximaal debiet van 90 m³/h per bron. Dit impliceert dat om het benodigd vermogen te kunnen leveren één doublet (een warme en een koude bron) benodigd is. De diepte van de bronnen bedraagt circa 240 m-mv.
1/58361/GW
27 augustus 2009
28
In verband met de hoge temperaturen (90°C) vormt de materiaalkeuze een aandachtspunt. Geschikte materialen zijn glasvezel versterkt kunstsof (GVK), PEX, PB of inwendig gecoate stalen leidingen. De materiaalkeuze van het transportleidingwerk hangt in grote mate af van de combinatie maximale druk en maximale temperatuur.
4.5
Koude-/warmteopslag Principe Het principe van koude-/warmteopslag (KWO) in de bodem is dat in de zomer wordt gekoeld met winterkoude en in de winter wordt verwarmd met zomerwarmte. De koude en warmte wordt middels een grondwatersysteem in een ondergrondse watervoerende laag opgeslagen en onttrokken. Het principe is weergegeven in figuur 4.11.
Figuur 4.11
Principe van koude-/warmteopslag in de bodem
In figuur 4.12 is schematisch de inpassing van KWO weergegeven. kassen TR
technische ruimte (TR) =
WP
Ketel
TSA
Figuur 4.12
1/58361/GW
Inpassing KWO
27 augustus 2009
29
Systeemconcept In onderstaand figuur zijn het systeemconcept en de energetische uitgangspunten weergegeven voor de toepassing van KWO voor de glastuinbouw.
Figuur 4.13
Systeemconcept en energetische uitgangspunten
In de winter zal de warmte worden geleverd met behulp van een bivalent warmtepompsysteem. Het systeemconcept is dusdanig uitgelegd dat de basislast (circa 50%) van het totale verwarmingsvermogen zal worden geleverd door het energieopslagsysteem in combinatie met de warmtepomp. De warmtepomp zal veel uren draaien (basislast) en daarmee circa 60% van de totale warmtevraag leveren. De bronwarmte voor de warmtepomp wordt onttrokken aan het grondwater en na warmteoverdracht weer geïnfiltreerd in de koude bron. Naast de warmtepomp wordt een ketel opgesteld ten behoeve van de pieklastdekking. Vanuit de vergunning Grondwaterwet dient de bodem energetisch in balans te zijn. Dit houdt in dat de hoeveelheid onttrokken en geïnfiltreerde energie netto een balans moet opleveren. De focus van dit onderzoek ligt op de warmtelevering aan de glastuinbouw. Dit impliceert dat om te voldoen aan de voorschriften in de vergunning Grondwaterwet, aanvullend warmte moet worden geladen in de bodem. Er bestaan verschillende concepten voor het laden van warmte in de bodem. Onderstaand een aantal mogelijke regeneratiesystemen die kunnen worden overwogen bij het ontwerp: - koude levering met het grondwatersysteem - dakcollectoren - droge koeler - oppervlaktewater
1/58361/GW
27 augustus 2009
30
Met behulp van KWO kan naast warmte ook koude worden geleverd. Ten opzichte van de andere duurzame varianten kan dit een pluspunt zijn indien de koude nuttig kan worden ingezet in de glastuinbouw. Uitgangspunt voor dit onderzoek is dat 50% van de te regenereren warmte wordt geladen door direct koude te leveren aan de glastuinbouw. Middels een regeneratievoorziening kan worden gestuurd op een energiebalans in de bodem. De componenten ten behoeve van de warmtelevering en koudelevering aan de kassen zoals de distributiepompen, de warmtewisselaar (TSA), de buffervaten, de expansievaten, de regeltechnische voorzieningen, warmtepompen, de piekketels en de regeneratievoorziening, worden opgesteld in een collectieve technische ruimte. Globale dimensionering KWO Op basis van de beschikbare informatie is het technisch en juridisch mogelijk om energieopslag in de bodem toe te passen in het eerste watervoerende pakket. Voor het onttrekken en infiltreren van grondwater met een maximaal debiet van 600 m³/h zes doubletten (zes koude en zes warme bronnen) benodigd. De bronnen worden geclusterd in vier clusters van drie bronnen, twee maal drie koude en tweemaal drie warme bronnen. Om de optredende effecten aan maaiveld te minimaliseren worden de clusters kruislings gepositioneerd. Om thermische interactie te voorkomen bedraagt de minimale afstand tussen clusters circa 200 m. De maximale brondiepte bedraagt circa 60 m-mv. Vergelijkbaar aan ondiepe geothermie kan voor het boren van de bronnen gebruik worden gemaakt van relatief standaard boortechnieken. De bronnen en het leidingwerk kunnen worden vervaardigd van relatief goedkope kunststof (PE) leidingen.
1/58361/GW
27 augustus 2009
31
5
Financiële analyse In dit hoofdstuk worden achtereenvolgens de investerings- en exploitatiekosten en de financiële rentabiliteit besproken. De weergegeven kosten zijn geraamd aan de hand van de weergegeven kentallen in hoofdstuk 2 en de systeemconcepten in hoofdstuk 4. De kosten zijn weergegeven in duizendtallen, indicatief, exclusief BTW en hebben een onnauwkeurigheid van 20%. Voor de toepassing van ondiepe geothermie zijn de kostenramingen voor toepassing in de Formatie Breda. Tevens is gekeken naar de kosten indien ondiepe geothermie wordt toegepast in de Formatie Oosterhout. Voor hoge temperatuur warmteopslag geldt dat de kostenramingen zijn opgesteld voor de toepassing in de Formatie Maassluis. Tevens is gekeken naar de kosten voor de opslag in de Formatie Oosterhout. Omdat de technische haalbaarheid ten aanzien van diepe geothermie nader onderzocht moet worden, zijn de in deze paragraaf weergegeven ramingen uitgewerkt voor een voorbeeldcase, zie paragraaf 3.2. De weergegeven getallen geven ordegrote een beeld van de financiële haalbaarheid voor de toepassing van geothermie. De daadwerkelijke kosten voor geothermie op de projectlocaties moeten nader worden onderzocht na afronding van het technisch onderzoek.
5.1
Investeringskosten In tabel 5.1 zijn de investeringskosten voor de referentie en de bodem gerelateerde varianten weergegeven. De kostenramingen zijn onderverdeeld in de kosten voor de bronnen en de omzetters zoals de ketel en de warmtepompen. Tabel 5.1
Investeringskosten varianten in € [x10³] referentie
investering bron investeringen WKK investeringen ketel investeringen WP investeringen regeneratie ontwerp- en advieskosten EIA 11,2% MEI-subsidie totaal
1/58361/GW
k€ k€ k€ k€ k€ k€ k€ -/k€ -/k€
4.320 910
p.m. 484 4.746
27 augustus 2009
GT ondiepe GT 13.200 5.852 1.265
1.105 1.009
p.m. 1.478 1.500 11.487
p.m. 768 1.500 5.698
32
HT opslag 571 4.320 722
p.m. 64 5.549
KWO 2.086 876 2.086 898 p.m. 467 1.500 3.979
De investeringkosten voor de verschillende bodemgerelateerde oplossingen, de bronnen, leidingen, appendages etc. zijn geraamd tot en met de warmtewisselaars in de collectieve technische ruimte. De kosten voor omzettingscomponenten als de WKK, de ketel en de warmtepompen zijn inclusief leidingwerk en toebehoren om te worden aangesloten op het distributienet. De kosten voor het distributienet en de afgiftesystemen zijn voor alle varianten aan elkaar gelijkgesteld. Voor diepe geothermie zijn de kosten geraamd voor een voorbeeldcase. De werkelijke kosten voor het geothermie systeem kunnen pas na aanvullend geologische onderzoek worden geraamd. Ontwerp- en advieskosten en vergunningaanvraag De investeringskosten van de bronnen van de duurzame bodemgerelateerde varianten zijn exclusief de ontwerp- en advieskosten en de kosten voor de vergunningaanvraag. In tabel 5.1 is een p.m. post opgenomen voor de kosten ten aanzien het ontwerp van de totale installaties, de aanvraag van de nog benodigde vergunningen, advieswerkzaamheden en de projectbegeleiding. Deze kosten zijn sterk afhankelijk van de wijze waarop de energievoorziening wordt gerealiseerd. Fiscaal voordeel Duurzame componenten zoals de warmtepompen, de bronnen maar ook de WKK, komen in aanmerking komen voor de energieinvesteringsaftrek (EIA). Deze regeling houdt in dat van een extra aftrek op de fiscale winst geprofiteerd kan worden. Dit geldt voor investeringen die gedaan worden in voorzieningen die als bedrijfsmiddel zijn opgenomen in de energielijst van de energie-investeringsaftrek. Deze aftrek is 44% en levert dus bij een vennootschapsbelastingpercentage van 25,5% een voordeel op van 11,2%. Dit fiscale voordeel heeft betrekking op de investeringskosten voor het koude/warmteopslagsysteem, de warmtewisselaar en het distributienet die worden toegepast. Om in aanmerking te komen voor toekenning van de fiscale regeling dient de investering binnen drie maanden na het aangaan van de verplichting gemeld te worden bij de Belastingdienst. De regeling is niet geschikt voor de non-profit sector, tenzij dit via bijvoorbeeld een leaseconstructie of outsourcing ondervangen wordt. De installatie moet minimaal 5 jaar in bezit blijven van de aanvrager om optimaal te kunnen profiteren van de EIA. In de investeringskosten is het fiscaalvoordeel opgenomen. MEI subsidie Als glastuinder is het mogelijk een aanvraag in te dienen voor de subsidie Marktintroductie energie-innovaties (MEI). Het ministerie van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit (LNV) stelt geld beschikbaar voor investeringen in innovatieve energiesystemen in de glastuinbouw. Dit moet leiden tot energiebesparing`van 15% en een verlaging van de CO2-uitstoot met 25%. De subsidie bedraagt maximaal 40% op de investeringskosten met een plafondbedrag van €1,5 miljoen per project. De subsidieregeling wordt jaarlijks opnieuw aangeboden. Dit jaar sluit de tender in oktober. De MEI-subsidie is in 2009 voor het derde jaar ingegaan. Voor dit project is de subsidieregeling meegenomen in de kostenraming omdat de verwachting is dat de MEIsubsidie nog meerdere jaren zal worden gehanteerd.
1/58361/GW
27 augustus 2009
33
5.2
Exploitatiekosten In tabel 5.2 zijn de jaarlijkse exploitatiekosten weergegeven. De exploitatiekosten zijn geraamd aan de hand van de kentallen weergegeven in hoofdstuk 2. Tabel 5.2
Jaarlijkse exploitatiekosten varianten in duizendtallen
jaarlijkse kapitaallast kosten gas kosten elektriciteit onderhoud en beheer inkomsten E-verkoop inkoop CO2 inkoop CO2-credits waterbehandeling totale jaarlijkse kosten
k€ k€ k€ k€ k€ -/k€ k€ k€ k€
referentie 604 2.882 122 2.380 p.m. p.m. p.m. 1.228
GT ondiepe GT 974 655 794 579 178 979 197 139 p.m. p.m. p.m. 2.143
p.m. p.m. p.m. 2.352
HT opslag 690 3.254 44 152 2.964 p.m. p.m. p.m. 1.176
KWO 649 662 931 101 p.m. p.m. p.m. 2.343
Voor de exploitatiekosten bij de glastuinbouw is alleen gekeken naar het nuttig product ‘warmte’ en de teruglevering van elektriciteit. Het nuttig inzetten van de opgewekte CO2 is buiten beschouwing gelaten. De weergegeven exploitatiekosten voor geothermie zijn op basis van een voorbeeldcase. De werkelijke kosten voor het geothermie systeem kunnen pas na aanvullend geologische onderzoek worden geraamd. Kaptiaallast In tabel 5.2 is de jaarlijkse kapitaallast opgenomen welke is gebaseerd op de levensduur van de maatgevende factor per concept en een rendement van 6% over de totale investeringen. Voor duurzame varianten GT, ondiepe GT en KWO zijn dit de bronnen met een levensduur van 30 jaar. Voor de referentie en HT opslag is dit de WKK waarvoor een levensduur van 10 jaar aangehouden. De levensduur van de componenten welke onderdeel uitmaken van de concepten zoals de ketels, de warmtepompen en de regeneratievoorziening, is een levensduur van 15 jaar als uitgangspunt genomen. Dit betekent dat voor de varianten met GT, ondiepe GT en KWO deze componenten binnen de levensduur van de bronnen dienen te worden geherinvesteerd. Deze herinvesteringen zijn opgenomen in de kapitaallast.
1/58361/GW
27 augustus 2009
34
CO2 Binnen de glastuinbouw is de CO2-emissie een product welke nuttig kan worden ingezet. Bij de referentievariant wordt de vrijgekomen CO2 gefilterd en geïnfiltreerd in de kassen als voeding voor de planten. Bij toepassing van de duurzame varianten zal de CO2 uitstoot afnemen. Hierdoor zal, afhankelijk van de benodigde hoeveelheid CO2 op jaarbasis, emissies moeten worden ingekocht voor het voeden van de planten. Anderzijds zal een hoge CO2 emissie, zoals bij de referentievariant moeten worden gecompenseerd door CO2-credits te kopen. In dit onderzoek zijn de kosten ten aanzien van CO2 voor de verschillende varianten en het effect op de financiële haalbaarheid hiervan buiten beschouwing gelaten. Elektriciteitverkoop De concepten waarbij de WKK wordt toegepast ten behoeve van de warmtelevering, wordt ook elektriciteit opgewekt. De elektriciteit wordt in eerste instantie ingezet in de glastuinbouw. Het overige deel wordt tegen een vergoeding teruggeleverd aan het elektriciteitsnet. De opgewekte elektriciteit kan tegen verschillende tarieven, bijvoorbeeld piek en basis, worden verhandeld. Voor dit onderzoek is uitgaan van een gemiddelde verkoopsprijs van 60 €/MWhe. Waterbehandeling Voor de toepassing van hoge temperatuur warmteopslag geldt dat water wordt opgewarmd tot circa 90°C. Deze hoge temperatuur kan vervolgens worden overdragen aan het grondwater om te worden opgeslagen in de bodem. Het opwarmen van het grondwater kan gevolgen hebben voor de chemische samenstelling van het water. Zo kan bijvoorbeeld bij verwarming van het water naar 90 °C kalkneerslag optreden. Dit kan aanleiding geven tot snelle verstopping van warmtewisselaars, leidingen en putten. Kalkneerslag kan voorkómen worden door het water voor verwarming te behandelen. De waterkwaliteit van de Formatie Maassluis waar de beoogde warmteopslag in kan worden gerealiseerd is onbekend en dient in een vervolgstadium te worden onderzocht. Naar verwachting zal bij de toepassing van hoge temperatuur warmteopslag enige vorm van waterbehandeling noodzakelijk zijn. De kosten van waterbehandeling zijn in deze fase van het onderzoek moeilijk in te schatten en dienen nader te worden onderzocht. De kosten zijn daarom als p.m. post opgenomen in de kostenraming.
1/58361/GW
27 augustus 2009
35
5.3
Financiele analyse De resultaten uit de tabellen 5.1 en 5.2 zijn omgerekend naar de kosten per m² kasoppervlak en de kosten per GJ opgewekte warmte. Onderstaande tabel presenteert de financiële kentallen voor de jaarlijkse kosten per m² kas of geleverde warmte, om het systeem gedurende de gestelde levensduur in te zetten en voor het behalen van het financieel rendement van 6% over de investeringen. Tabel 5.3
Financiële kentallen
totaal jaarlijkse kosten* totaal jaarlijkse kosten*
€/m² €/GJ
referentie GT 6,8 11,9 6,0 10,4
ondiepe GT 13,1 11,5
HT opslag 6,5 5,7
KWO 13,0 11,4
* kentallen €/m² en €/Gj zijn bepaald a.d.h.v. een kasoppervlak van 18 ha. en 205TJ warmtelevering
Uit tabel 5.3 blijkt dat de variant met hoge temperatuur warmteopslag in Maassluis, financieel interessanter is dan de referentievariant. De levensduur van de WKK bedraagt circa 10 jaar. De levensduur van de warmteopslag bedraagt circa 30 jaar. Dit impliceert dat na 10 jaar, de variant met hoge temperatuur warmteopslag in €/m² goedkoper zal worden ten opzichte van de referentie. Belangrijke kanttekening bij deze berekening is dat de hoeveelheid warmte die kan worden opgeslagen en kan worden ingezet per teelt zal verschillen. Het energetische en financiële voordeel van deze toepassing moet per tuinder onderzocht worden. Indien de warmteopslag wordt toegepast in de Formatie van Oosterhout nemen de jaarlijkse exploitatiekosten (€/m²) toe doordat de kosten voor de bronnen aanzienlijk toenemen door de grotere diepte. De jaarlijkse kosten voor de variant met KWO liggen circa 50% hoger dan de kosten voor de referentievariant. Met de KWO kan echter naast warmte ook koude worden geleverd. Dit kan in de zomer uitkomst bieden voor het koelen van de kassen waardoor geen beroep hoeft te worden gedaan op een koelmachine. Omdat het aandeel koudelevering niet bekend is en per tuinder zal verschillen, is dit voordeel moeilijk inzichtelijk te maken. Voor ondiepe geothermie zijn de jaarlijkse exploitatiekosten bepaald voor de toepassing van de bronnen in de Formatie Breda. Indien ondiepe geothermie wordt toegepast in de ondiepere Formatie Oosterhout, kan hetzelfde vermogen worden geleverd met minder doubletten. De jaarlijkse exploitatiekosten bedragen voor deze toepassing circa 11,4 €/m². Kijkend naar het te behalen financiële voordeel, is het interessant om de juridische mogelijkheden van ondiepe geothermie in de Formatie Oosterhout inzichtelijk te maken (zie paragraaf 3.3). De financiele kentallen voor de toepassing van diepe geothermie (voorbeeldcase) liggen ordegrote gelijk aan de kentallen voor KWO en ondiepe GT. De financiele haalbaarheid moet echter in een vervolgfase, na aanvullend geologisch onderzoek, nauwkeuriger worden vastgesteld.
1/58361/GW
27 augustus 2009
36
Variatie energietarieven De financiele haalbaarheid van de vijf concepten zijn in grote mate afhankelijk fluxtuatie van de energieprijzen voor gas en elektriciteit. Voor de referentievariant en de variant met hoge temperatuur warmteopslag geldt nogeens een derde factor, de verkoopprijs van elektriciteit. Het is echter moeilijk om deze zeer belangrijke factoren te vatten in een ontwikkelingscurve op lange termijn. Naar verwachting zal de gasprijs stijgen tengevolge van slinkende gasvoorraden en de import van gas. Elektriciteit zal naar verwachting goedkoper worden als gevolg van nieuwe technologien op het gebied van duurzame elektriciteitopwekking. Om enig inzicht te krijgen in de gevoeligheid van de concepten voor energieprijsveranderingen zijn een aantal scenario’s doorgerekend. De gehanteerde scenario’s zijn weergegeven in tabel 5.4. Uitgangspunt hierbij is een prijsverandering van 50% ten opzichte van de huidige waarde van gas of elektriciteit. Tabel 5.4
Toekomstscenario’s energieprijzen gas inkoop [€/m³] 0,25 0,25 0,38 0,30
huidig scenario 1 scenario 2 scenario 3
elektriciteit inkoop [€/kWht] 0,09 0,13 0,09 0,09
verkoop [€/kWht] 0,06 0,10 0,07 0,03
Het eerste scenario kenmerkt zich door een stijgende elektriciteitsprijs en een constante gasprijs. In scenario 2 is dit juist andersom, elektriciteitsprijs constant en de gasprijs wordt verhoogd. Het laatste scenario geeft inzicht in afhankelijkheid van de varianten op de de teruglevering van elektriciteit. Deze scenario’s geven inzicht in welke richting de financiele haalbhaarheid van de verschillende concepten zal nijgen als de stijging van de gas- en elektriciteitsprijzen niet gelijkmatig veranderen. Aan de hand van deze scenario’s kan een duidelijk beeld worden gevormd van de robuustheid van de concepten. In figuur 5.1 zijn de resultaten van de exploitatie kentallen per scenario weergegeven. Hiervoor is enkel gekeken naar de kosten per kasoppervalk. De exploitatiekosten per GJ laten een vergelijkbaar verloop zien. huidig
scenario 1
scenario 2
scenario 3
18,0 16,0 14,0
€/m²
12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 referentie
Figuur 5.1
1/58361/GW
GT
ondiepe GT
HT opslag
Financiele kentallen €/m² bij variantie energietarieven
27 augustus 2009
37
KWO
In figuur 5.1 is aan de spreiding duidelijk zichtbaar dat de referentievariant en de variant hoge temperatuur opslag, in grote mate afhanklijk zijn van de wisselende enegergieprijzen. Het is duidelijk dat deze varianten, zeker met de wisselende energieprijzen, financieel het meest onzeker zijn. Dit in tegenstelling tot de varianten met diepe-, ondiepe geothermie en KWO. Deze varianten kennen een beperkt verloop van in de financiele kentallen bij invulling van de verschillende scenario’s. Dit betekent dat deze toepassingen in exploitatie zeer betrouwbaar zijn en relatief beperkt worden beinvloed door fluxtuerende energieprijzen. Uit figuur 5.1 blijkt verder dat indien de gasprijzen sneller stijgen dan de elektriceitsprijzen, de exploitatie zal nijgen naar scenario 2. Dit betekent dat de duurzame varianten met diepe-, ondiepe geothermie en KWO financieel interessanter zullen zijn dan de referentievariant. Bij een gelijke prijsstijging -daling van gas en elektriciteit blijven de referentievariant en de variant met hoge temperatuur warmteopslag op financieel vlak wel de meest interessante technieken.
5.4
Emissiereductie Voor het bepalen van de emissiereductie van CO2 zijn de bodemgerelateerde oplossingen (zie hoofdstuk 4) vergeleken met de referentiesituatie. De besparing in CO2 is toegerekend naar de warmtelevering met de verschillende concepten. In onderstaande tabel is de besparing op de uitstoot op CO2 weergegeven. Tabel 5.5
Reductie CO2 op jaarbasis
jaarlijkse CO2 emissie reductie CO2 emissie percentage reductie
eenheid [x10³] kg kg
referentie 20.500 -
GT* ondiepe GT 6.800 10.300 13.700 10.200 67% 50%
HT opslag 23.400
*de weergegeven emissiereductie is indicatief en op basis van de voorbeeldcase geothermie.
De resultaten van tabel 5.5 zijn als grafiek weergeven in figuur 5.2.
1/58361/GW
27 augustus 2009
38
-14%
KWO 10.600 10.000 49%
jaarlijkse CO2 uitstoot
reductie CO2 emissie
CO2‐uitstoot [tonnen]
25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 ‐ referentie
Figuur 5.2
GT
ondiepe GT
HT opslag
KWO
Reductie CO2-emissie
Uit tabel 5.5 en figuur 5.2 blijkt dat de duurzame bodemgerelateerde oplossingen voor diepe geothermie(voorbeeldcase), ondiepe geothermie en KWO zullen leiden tot een besparing op de uitstoot van CO2 emissies. Hoewel de variant voor diepe geothermie een voorbeeldcase betreft, blijft de toepassing van geothermie een techniek waarmee het mogelijk is om een aanzienlijke reductie in CO2-uitstoot te realiseren. Bij de variant met hoge temperatuur warmteopslag wordt de WKK gestuurd op de elektriciteitsbehoefte. Dit maakt de variant met hoge temperatuur warmteopslag financieel interessanter. Vanuit milieutechnisch oogpunt is hiervoor echter meer energie nodig. Kanttekening hierbij is dat de elektriciteit die wordt opgewekt en wordt teruggeleverd, duurzamer is opgewekt in vergelijking met een elektriciteitscentrale.
1/58361/GW
27 augustus 2009
39
6
Conclusies Op basis van de resultaten van dit onderzoek kan worden geconcludeerd dat op de locaties van Houten en Harmelen vanuit technisch en juridisch oogpunt mogelijkheden liggen voor de toepassing van ondiepe geothermie, hoge temperatuur warmteopslag en KWO. Voor de toepassing van diepe geothermie is aanvullend onderzoek noodzakelijk.
6.1
Diepe geothermie Diepe geothermie kan naar verwachting worden toegepast in de Slochteren Formatie. De reservoireigenschappen (doorlatendheid, dikte en diepte) van de Slochteren Formatie bevatten echter nog zodanig grote onzekerheden dat zonder aanvullend geologisch onderzoek de risico’s voor de succesvolle realisatie van een geothermisch project groot zijn. In de bijlage is een plan van aanpak opgenomen om de mogelijkheden voor geothermie nader te onderzoeken. Voor het onttrekken en infiltreren van grondwater voor geothermie is de Mijnbouwwet van toepassing. Deze dient in twee fasen, een Opsporingsvergunning en een Winningsvergunning, te worden aangevraagd bij het Ministerie van Economische Zaken. Verwacht wordt dat de toepassing van diepe geothermie op de locatie juridisch mogelijk is. Om ordegrote inzicht te krijgen in de financiële haalbaarheid van geothermie is een voorbeeldcase uitgewerkt. Uitgangspunt voor deze case is de toepassing van een geothermisch systeem met een maximaal debiet van 110 m³/h. De investeringskosten en exploitatiekosten voor zijn over een periode van 30 jaar met een rendement van 6% beschouwd. Dit komt tezamen met de jaarlijkse kosten voor gas, elektriciteit en onderhoud neer op een jaarlijks exploitatiekental van 11,9 €/m² kasoppervlak. De toepassing van geothermie kan leiden tot een aanzienlijke besparing op de uitstoot van CO2, circa 67%. Daarnaast wordt de techniek in mindere mate beïnvloed door de veranderlijke energieprijzen dan de referentievariant. Indien geothermie kan worden toegepast betreft het een betrouwbare techniek welke zowel op financieel als op milieutechnisch vlak interessant is voor het verwarmen van de glastuinbouwgebieden in Utrecht.
6.2
Ondiepe geothermie Op basis van de geologische inventarisatie is ingeschat dat de Breda Formatie zowel technisch als juridisch mogelijkheden biedt voor de toepassing van ondiepe geothermie. Het toepassen van ondiepe geothermie in de Formatie van Breda is technisch mogelijk, maar bevat nog wel enkele onzekerheden. Aanbevolen wordt om een aanvullend geologisch onderzoek te doen om deze onzekerheden zoveel mogelijk te beperken. Dit aanvul-
1/58361/GW
27 augustus 2009
40
lende onderzoek kan bestaan uit het uitvoeren van een proefboring op de projectlocatie. Aan de hand van de resultaten van deze boring kunnen vervolgens de capaciteit en de mogelijkheden van de Breda Formatie nauwkeurig worden vastgesteld. Vooralsnog is voor dit onderzoek ingeschat dat voor de warmtelevering aan een glastuingebied van 18 ha. vijf geothermische doubletten benodigd zijn. De einddiepte van de bronnen bedraagt 750 m. De investeringskosten en exploitatiekosten voor dit duurzame concept zijn over een periode van 30 jaar met een rendement van 6% beschouwd. Dit komt tezamen met de jaarlijkse kosten voor gas, elektriciteit en onderhoud neer op een jaarlijks exploitatiekental van 13,1 €/m² kasoppervlak. Bij toepassing van ondiepe geothermie bedraagt de jaarlijkse besparing op uitstoot van CO2 circa 50%. Voor het onttrekken en infiltreren van Formatiewater uit de Formatie Breda is de Mijnbouwwet van toepassing. Deze dient in twee fasen, een Opsporingsvergunning en een Winningsvergunning, te worden aangevraagd bij het Ministerie van Economische Zaken. Verwacht wordt dat de toepassing van ondiepe geothermie op de locatie juridisch mogelijk is. Indien voor ondiepe geothermie gebruik wordt gemaakt van de ondieper gelegen Formatie van Oosterhout, kan op financieel vlak kan een aanzienlijke verbetering worden behaald. Toepassing van ondiepe geothermie in deze formatie is technisch mogelijk en zal leiden tot een exploitatiekental van 11,4 €/m² kasoppervlak. Vanuit juridisch oogpunt dienen echter de mogelijkheden voor ondiepe geothermie in de Formatie Oosterhout, in overleg met de Provincie en het Ministerie van Economische Zaken te worden onderzocht.
6.3
Hoge temperatuur warmteopslag Op basis van de geologische inventarisatie is ingeschat dat de Maassluis Formatie zowel technisch als juridisch mogelijkheden biedt voor de toepassing van hoge temperatuur warmteopslag. Voor de warmtelevering aan een glastuinbouwgebied van 18 ha, is voor de beoogde opslag met een maximaal debiet van 90 m³/h één bronnenpaar benodigd. De diepte van de bronnen bedraagt circa 240 m. De investeringskosten en exploitatiekosten voor het concept met de hoge temperatuur warmteopslag zijn over een periode van 30 jaar met een rendement van 6% doorgerekend. Dit komt tezamen met de jaarlijkse kosten voor gas, elektriciteit en onderhoud neer op een jaarlijks exploitatiekental van 6,5 €/m² kasoppervlak. Indien gebruik wordt gemaakt van de Formatie Oosterhout bedraagt het jaarlijks exploitatiekental 7,1 €/m². Het financieel rendement van dit concept is verschillend per teelt en moet per teelt/tuinder onderzocht worden. Belangrijk aandachtspunt voor deze toepassing is tevens dat de WKK de drijvende kracht is achter deze techniek. De WKK is sterk afhankelijk is van de energietarieven. Een hoog financieel rendement wordt gehaald bij een lage gasprijs en een hoge elektriciteitsprijs. De energietarieven zijn echter sterk veranderlijk en dit maakt toekomstige financiële zekerheid van deze toepassing onzeker.
1/58361/GW
27 augustus 2009
41
Het opslaan van warmte is niet als zodanig omschreven in noch de Mijnbouwwet noch de Grondwaterwet. In de praktijk zal het opslaan van hoge temperatuur warmte in de Formatie van Maassluis zeer waarschijnlijk onder de Grondwaterwet vallen. Het bevoegd gezag is de provincie Utrecht. Het opslaan van warmte met een temperatuur boven de 25°C is in principe niet toegestaan. Geadviseerd wordt om in overleg met de Provincie en het Ministerie van Economische Zaken de mogelijkheden ten aanzien van de hoge temperatuur warmteopslag op de locatie inzichtelijke te maken. Voor dit concept is het aantal draaiuren van de WKK is toegenomen ten behoeve van de elektriciteitopwekking. Vanuit milieutechnisch oogpunt verbruikt deze variant meer primaire energie en er wordt meer CO2 uitgestoten ten opzichte van de referentie. Belangrijk hierbij is wel dat de elektriciteit op een duurzamere wijze wordt opgewekt in vergelijking met een elektriciteitcentrale.
6.4
KWO Op basis van de beschikbare informatie is het technisch en juridisch mogelijk om energieopslag in de bodem toe te passen in het eerste watervoerende pakket. Wel wordt geadviseerd om in een vervolgstudie de grondwatereigenschappen en belangen nader te inventariseren. Voor het onttrekken en infiltreren van grondwater met een maximaal debiet van 600 m³/h zijn zes doubletten (zes koude en zes warme bronnen) benodigd. De diepte van de bronnen bedraagt circa 60 m-mv. De investeringskosten en exploitatiekosten voor KWO zijn over een periode van 30 jaar met een rendement van 6% doorgerekend. De jaarlijkse exploitatiekosten bedragen 13,0 €/m² kasoppervlak. Bij toepassing van KWO bedraagt de jaarlijkse besparing op uitstoot van CO2 circa 49%. Het onttrekken en infiltreren van grondwater is in het kader van de Grondwaterwet vergunningplichtig. Deze vergunning dient aangevraagd te worden bij de provincie Utrecht. Het beoogde energieopslagsysteem is van een dermate grote omvang dat naast de Grondwaterwet ook de zogenaamde m.e.r.-plicht in het kader van de Wet Milieubeheer van toepassing is. Dit betekent dat een milieueffectrapportage (MER) moet worden opgesteld. De zogenaamde m.e.r.-commissie beoordeelt de MER en geeft hierover advies aan het bevoegd gezag, de Provincie. Zij neemt het m.e.r.-advies mee in haar afweging voor het afgeven van een vergunning in het kader van de Grondwaterwet. KWO kan technisch ook worden toegepast in het tweede watervoerende pakket. Dit is vanuit juridisch oogpunt in principe niet toegestaan. Wanneer de toepassing van KWO technisch niet mogelijk is in het eerste watervoerende pakket, kan in overleg getreden worden met de Provincie om de mogelijkheden voor energieopslag in dieper gelegen aquifers te overleggen. Voordeel van de toepassing van energieopslag in het tweede watervoerende pakket is een aanzienlijk toename van de broncapaciteit. Met KWO kan naast warmte ook koude worden geleverd. Dit kan in de zomer uitkomst bieden voor het koelen van de kassen waardoor geen beroep hoeft te worden gedaan op bijvoorbeeld een koelmachine en heeft een positieve invloed op de financiële rentabiliteit van het systeem.
1/58361/GW
27 augustus 2009
42
6.5
Vervolgtraject Indien besloten wordt om één van de bodem gerelateerde duurzame oplossingen voor het leveren van warmte aan bestaande en toekomstige glastuinbouwgebieden, wordt geadviseerd de volgende stappen te doorlopen.
1. Besluitvorming: Intentie om door te gaan
2. Vormen van consortium 3. Uitvoeren uitgebreide businesscase: • Technisch: aanvullend onderzoek • Juridisch: overleg Provincie/ Ministerie EZ • Financieel: financiering, subsidies, regelingen, garantiefonds, tarieven • Aanvraag vergunningen • Plangebied: programma, volloop, warmteafzet • Etc. 4. Go / No go op basis van uitgewerkte businesscase
Figuur 6.1
Stappenplan vervolgtraject
1. Besluitvorming In deze fase van het vervolgtraject moet worden besloten welke van de bodemgerelateerde concepten mogelijk interessant is/zijn om nader te onderzoeken. 2. Vormen van consortium Voor de realisatie en exploitatie van de bodemgerelateerde grootschalige ontwikkelingen binnen de glastuinbouwgebieden, wordt geadviseerd een consortium van bedrijven samen te stellen die gezamenlijk de installaties zullen ontwikkelen en exploiteren. Bij het opstellen van het samenwerkingsverband moeten de taken en verantwoordelijkheden van de verschillende partijen in de verschillende fasen worden besproken en worden vastgelegd. 3. Opstellen businesscase In dit haalbaarheidsonderzoek zijn verschillende uitgangspunten ten aanzien van de systeemconcepten opgesteld en aannames gemaakt als energetische- en kostenkentallen. Genoemde aspecten spelen een belangrijke rol binnen de haalbaarheid van de installaties. Voor geothermie is het noodzakelijk aanvullend geologisch onderzoek uit te voeren, in de bijlage is een uitgebreid plan van aanpak opgenomen. Ten aanzien van hoge temperatuur warmteopslag geldt dat het te behalen rendement zal verschillen per teelt en daarom moet aan de hand van een praktijkcase en per tuinder gekeken moeten worden naar de te behalen energetische en financiële rendementen.
1/58361/GW
27 augustus 2009
43
Alvorens een Go/No go beslissing kan worden genomen, wordt geadviseerd aanvullend technisch, financieel en juridisch onderzoek uit te voeren. De bevindingen over bijvoorbeeld systeemconcepten, de bouwplanning, de kosten- en opbrengstenraming, subsidies, prijzen, vergunningen en ontwikkelingen, worden verwoord in een businesscase. Op basis van de businesscase kan een onderbouwde Go/ No go beslissing worden genomen. 4. Go/No Go-beslissing Op basis van de resultaten van de businesscases dient te worden besloten of het concept, de geschikte toepassing is voor het leveren van warmte en koude aan de bestaande en de toekomstige glastuinbouwgebieden. Wanneer op basis van de businesscase wordt besloten om het desbetreffende bodemgerelateerde energieconcept op de locatie toe te passen, kan gesproken worden over de oprichting van het project en de realisatie. De oprichting van het project is vooral een organisatorische fase. In deze fase dienen contracten (diensten, personeel, bouw en onderhoud e.d.) en afspraken te worden gemaakt ten aanzien van de realisatie. In de realisatiefase moet het systeem worden ontworpen aan de hand van de randvoorwaarden in de businesscase. De realisatiefase kenmerkt zich met de coördinatie van de realisatie (de bouw), de planning van het project, het aanvragen van de vergunningen, kosten en kwaliteitsbewaking.
1/58361/GW
27 augustus 2009
44
Bijlage 1 Plan van aanpak geothermie provincie Utrecht
1/58361/GW
27 augustus 2009
45
Project:
Geothermie Provincie Utrecht
Onderwerp:
Samenvatting en Plan van Aanpak
Datum:
08-04-2009 2009
Referentie:
58187/NB
Inleiding IF heeft eind 2008 voor Houten en Harmelen twee locatie specifieke geologische ini ventarisaties uitgevoerd naar de mogelijkheden van geothermie op deze twee localocaties. De gemeente Houten heeft TNO een second opinion uit laten voeren naar aanaa leiding van de resultaten uit de inventarisatie voor de locatie loc Houten. a overove De bevindingen van TNO kwamen aanvnakelijk niet overeen met die van IF. Na leg zijn TNO en IF tot dezelfde inzichten gekomen. Beide partijen zijn het erover eens dat de belangrijkste jkste oorzaak voor de verschillende conclusies gezocht moet worden worden in het publiek domein beschikbaar komen van de kerngegevens van boring Everdingen (EVD-01). Op p het moment van opstellen van de geologische inventarisatie baseerde IF haar conclusies op de gegevens van boring Jutphaas (JUT-01). (JUT Boring EVD-01 01 was op datt moment nog niet in het publiek domein beschikbaar. Op basis van boring EVD-01 01 blijken de gegevens van JUT-01 JUT 01 niet representatief te zijn voor de locaties Houten en Harmelen. In deze notitie wordt een samenvatting gegeven van de stand van zaken met betrekbetre king tot de technische mogelijkheden van geothermie. Tevens wordt een plan van aanpak geformuleerd voor het vervolgtraject. Samenvatting mogelijkheden geothermie Het in het publiek domein ter beschikking komen van de kerngegevens van boring EVD-01 heeft de aanvankelijke interpretatie van de geologie sterk veranderd. De zandsteenlagen uit de Hellevoetsluis Formatie die als potentieel reservoir gekenmerkt waren, beschikken in de kernen genomen in boring EVD-01 over slechte reservoireireservoire genschappen voor de toepassing van geothermie. geothermie Bovendien blijkt dat er in de formaform tie meer klei aanwezig is dan aanvankelijk op basis van boring Jutphaas (JUT-01) 01) werd ingeschat. Deze twee gegevens hebben de geologische onzekerheden aanzienlijk vergroot. Op basis hiervan wordt de Hellevoetsluis Formatie voorlopig niet langer aan gemerkt als een mogelijk voor geothermie geschikt reservoir. Op basis van de in boring JUT-01 01 genomen kernmetingen werd de potentie van de Slochteren Formatie als reservoir voor geothermie aanvankelijk laag ingeschat. NadeNad re bestudering van de boorgegevens van boring JUT-01 JUT 01 heeft aan het ligt gebracht dat de kernmetingen uit deze boring niet representatief zijn voor de locatie.
1
Uit kerngegevens uit boring EVD-01 genomen in de Slochteren Formatie blijkt dat de reservoireigenschappen van deze formatie beter zijn dan werd ingeschat op basis van de kernmetingen van JUT-01. Uit de kerngegevens van EVD-01 blijkt dat de Slochteren Formatie mogelijk potentie heeft om als reservoir voor de toepassing van geothermie te dienen. De reservoireigenschappen (doorlatendheid, dikte en diepte) van de Slochteren Formatie bevatten echter nog zodanig grote onzekerheden dat zonder aanvullend geologisch onderzoek de risico’s voor de succesvolle realisatie van een geothermisch project groot zijn. In tabel 1 zijn de reservoireigenschappen van de Slochteren Formatie binnen de provincie Utrecht samengevat zoals deze in het rapport van TNO worden gegeven. Tabel 1
Reservoireigenschappen Slochteren Formatie (TNO)
Permeabiliteit [mD] 0,4 - 189
Porositeit [%] 5 - 20
Dikte [m] 50 - 100
Temperatuur [°C] 60-100
Plan van aanpak Dit plan van aanpak is opgesteld met de volgende twee doelen voor ogen: 1) Het bepalen van de technische haalbaarheid van een geothermisch project in de provincie Utrecht nader te onderzoeken. 2) Het kwantificeren en minimaliseren van de (geologische) onzekerheden rondom de realisatie van een geothermisch project. Uit de geologische inventarisatie is gebleken dat in de provincie Utrecht de Slochteren Formatie mogelijk in aanmerking komt om als reservoir voor de toepassing van geothermie te dienen. De exacte permeabiliteit en porositeit van het aanwezige reservoir zijn echter nog onbekend. Daarnaast zijn de diepte en dikte van het beoogde reservoir evenals de exacte locatie en oriëntatie van de aanwezige breuken nog niet voldoende bekend. De permeabiliteit en dikte zijn belangrijk bij het kwantificeren van de haalbaarheid van een geothermisch project. Het debiet dat onttrokken en geïnjecteerd kan worden is namelijk in grote mate afhankelijk van deze parameters. Verder zijn deze gegevens nodig als basis voor het modelleren van het thermisch gedrag van een geothermisch doublet over de komende 30 jaar. Dit model wordt gebruikt voor het bepalen van de meest optimale putconfiguratie en dient als input voor het definitieve putontwerp. Gezien de grote onzekerheid betreffende de kwaliteit van de Slochteren Formatie is het vervolgonderzoek ingestoken om als eerste stap de potentie van deze formatie binnen de provincie Utrecht te bepalen. In onderstaande figuur zijn de verschillende fases en de belangrijkste daarbij behorende Go / No Go momenten weergegeven.
2
1. Eigenschappen Slochteren Formatie •geologische setting inventarisatie en verzamelen van beschikbare gegevens •inventarisatie •beoordelen beoordelen kwaliteit 2D seismiek •petrofysisch onderzoek •onzekerheidsanalyse
Go/No go •beslissen beslissen of vervolg zinvol is
2. Geofysisch onderzoek •eventueel eventueel digitaliseren en (re)processen seismiek •seismische interpretatie •onzekerheidsanalyse
Go/No go •beslissen beslissen of vervolg zinvol is
3. Ontwerpfase •reservoir reservoir modellering en optimalisatie putconfiguratie •putontwerp putontwerp en kostenraming •business case
4. Realisatiefase •realiseren van projecten
Fase 1 – Eigenschappen Slochteren Formatie • Geologische setting Om de potentie van de Slochteren Formatie goed te kunnen bepalen dienen putgegeputgeg vens van olie- en gasboringen die de Slochteren Formatie hebben aangeboord gegeanalyseerd te worden. Voor de provincie provincie Utrecht kan dit alleen door het onderzoek regionaal in te steken en ook buiten de provinciegrenzen te kijken. Om de relevante putten te selecteren dient eerst de regionale geologische setting goed bekend te zijn. Hiertoe wordt de geologische geschiedenis geschiedenis van de provincie Utrecht en omgeving gedetailleerd uitgezocht.. Op basis van de geologische ontstaansgeschiedenis van de provincie is vast te stellen welke gebieden binnen de provincie potentie hebben voor de toepassing van geothermie. Aan de hand van deze deze informatie kan tevens worden bepaald welke gebieden in de omgeving van de provincie Utrecht representatief zijn voor de situatie binnen de provincie.
3
Resultaat: - Ruimtelijk inzicht in de potentie van het beoogde reservoir. • Inventarisatie en verzamelen van beschikbare gegevens Op basis van de resultaten van de geologische setting wordt geïnventariseerd welke beschikbare gegevens representatief zijn voor het beoogde reservoir. Hierbij wordt gedacht aan boorrapporten, boorgatmetingen en kerngegevens van olie- en gasboringen. In figuur 1 zijn de putten in (de omgeving van) de provincie Utrecht weergegeven. Data in het publiek domein worden verkregen via het NL Olie- en Gasportaal (www.nlog.nl). Tevens wordt gepoogd om niet publiek beschikbare relevante gegevens van de in het gebied actieve operators te verkrijgen. Resultaat: - Verzameling tijdens het petrofysisch onderzoek te analyseren data afkomstig uit olie- en gasboringen. ALE-01 0
5000
10000 15000 20000 WSP-01 ERM-01-S1 ERM-01
NDN-120 BLA-01-S1 BLA-01
SPL-01-S1 SPL-01 HIL-01 VRE-01
WRV-01
VHZ-01
BKN-01 ARV-01 ALP-01
BNV-01-S1 BNV-01
PKP-01 JUT-01
GOU-02 HST-01 HST-02-S1 HST-02
ZST-01 ODK-01
WLK-01
EVD-01 BKP-01
STO-01 MRK-01
BUM-01 OTL-01-S2 OTL-01-S1 OTL-01 BLG-02 BLG-01 MOL-01 MOL-02-S2 MOL-02-S1 MOL-02 WGD-01
Figuur 1
MSB-02 ALT-01
In rood de olie- en gasputten in (de omgeving van) de provincie Utrecht. In lichtblauw de 2D seismische lijnen in de provincie.
• Beoordelen kwaliteit 2D seismiek In het verleden is er in de provincie Utrecht 2D seismisch onderzoek gedaan voor de olie- en gaswinning. Bij interpretatie van deze data lag vanzelfsprekend het accent op gesloten structuren en werd minder aandacht gegeven aan andere gebieden, die potentieel geschikt zouden zijn voor het onttrekken en infiltreren van water.
4
De beschikbare 2D seismiek dateert van voor 1970 en de resolutie van oude seismische lijnen is matig. Daarnaast is de dichtheid van seismische lijnen in de provincie Utrecht over het algemeen laag (figuur 1). Aangezien de 2D seismiek naar verwachting niet-gemigreerde data betreft is op voorhand niet te bepalen of de kwaliteit van de beschikbare data voldoende is om zinvolle interpretaties uit te voeren. In eerste instantie wordt dus bepaald of de kwaliteit van de seismische data goed genoeg is om betrouwbare resultaten op te leveren. Resultaat: - Inzicht in de kwaliteit van de beschikbare 2D seismiek • Petrofysisch onderzoek De insteek van dit petrofysische onderzoek is om op basis van bestaande gegevens met voldoende zekerheid uitspraken te doen over de kwaliteit van het reservoir in de op basis van de geologische setting aangestipte gebieden. De verzamelde data afkomstig uit olie- en gasboringen wordt in het petrofysisch onderzoek geanalyseerd. Met behulp van deze data kunnen de porositeit en permeabiliteit van het beoogde reservoir worden bepaald. Resultaat: - Porositeit en permeabiliteit van de Slochteren Formatie ter plaatse van de geanalyseerde boringen. - Exacte diepte en dikte van het reservoir ter plaatse van de boringen. • Onzekerheidsanalyse Op basis van de resultaten uit het petrofysisch onderzoek wordt de onzekerheid met betrekking tot de succesvolle realisatie van een geothermisch project bepaald. De mate van onzekerheid wordt gekwantificeerd. Met deze onzekerheid kan aan de hand van gedegen argumenten een Go / No Go beslissing genomen worden. Resultaat: - Kwantitatieve inschatting van de onzekerheid met betrekking tot potentie van de Slochteren Formatie. Go / No Go De in fase 1 berekende onzekerheid vormt de basis om een goed onderbouwde Go / No Go beslissing te kunnen nemen. Fase 2 – Geofysisch onderzoek • Eventueel digitaliseren en (re)processen seismiek Normaal gesproken zijn seismische data beschikbaar in een international vastgelegd standaard formaat (SEG-Y). Indien dit niet het geval is of de lijnen slechts analoog beschikbaar zijn, zullen extra kosten gemaakt moeten worden om de data in een leesbaar formaat om te zetten. Resultaat: - Werkbare seismische dataset
5
• Seismische interpretatie De beschikbare seismische data wordt opnieuw geïnterpreteerd met behulp van specifieke software. Op basis van de resultaten (in combinatie met resultaten uit fase 1) worden kaarten gemaakt met de dikte en diepte van het beoogde reservoir en wordt de ligging van breuklijnen bepaald (geologisch model). Ten opzicht van 3D seismiek kent 2D seismiek een aantal nadelen. Doordat een golf zich in drie dimensies voortbeweegt kan het zijn dat de reflectoren in een 2D seismische sectie zich niet op de juiste diepte bevinden. Verder liggen boringen over het algemeen niet op een seismische lijn, dit betekent dat de boringen op de lijn geprojecteerd moeten worden. Resultaat: - Diepte en dikte van het reservoir. - Geologisch model. • Onzekerheidsanalyse Op basis van de resultaten uit onderdeel a. en b. wordt in combinatie met de resultaten uit fase 1 de onzekerheid met betrekking tot de succesvolle realisatie van een geothermisch project bepaald. De mate van onzekerheid wordt gekwantificeerd. Met deze onzekerheid kan aan de hand van gedegen argumenten een Go / No Go beslissing genomen worden. Resultaat: - Kwantitatieve inschatting van de onzekerheid met betrekking tot de succesvolle realisatie van een geothermisch project. Go / No Go De in fase 2 berekende onzekerheid vormt de basis om een goed onderbouwde Go / No Go beslissing te kunnen nemen. Resultaat fase 1 en fase 2 Uiteindelijk resultaat van fases 1 en 2 is een geothermische potentiekaart van de Slochteren Formatie binnen de provincie Utrecht. Hierop aangegeven zullen worden de dikte, diepte en temperatuur van het beoogde reservoir alsmede de slagingskans van een geothermisch project op een bepalde locatie. Ter promotie van geothermie kunnen de resultaten van dit onderzoek gepresenteerd worden op de intranetsite en/of website van de provincie Utrecht. Hierdoor is informatie met betrekking tot bodemenergie toegankelijk voor zowel de medewerkers van Provincie als andere belangstellenden. De potentiekaarten staan niet op zichzelf. Ter toelichting wordt aanvullende informatie aangeleverd in de vorm van pakkende teksten en illustraties over de do’s and dont’s ten aanzien van bodemenergie. Hierbij worden de volgende vragen beantwoord: - Wat is geothermie? - Wat zijn de voordelen van geothermie? - Wat is het doel van de potentiekaarten? - Welke informatie bevatten de kaarten en hoe moet je deze gebruiken?
6
-
Wat zijn de ervaringen met geothemrie in de provincie/landelijk?
Resultaat: - Digitale aanlevering GIS-bestanden (in afstemming met ICT-afdeling); - Digitale aanlevering ondersteunende informatie voor website (in afstemming met ICT-afdeling). Fase 3 – Ontwerpfase In deze fase wordt op basis van de resultaten uit fases 1 en 2 wordt het gedrag van het water in het reservoir gemodelleerd. Op basis van de resultaten van de modellering wordt een advies gegeven over het meest optimale puttraject en de meest optimale putlocatie. Op basis van het geologisch onderzoek en de resultaten uit de reservoir modellering wordt voor de geothermische putten een voorontwerp gemaakt. Het betreft hierbij een verbuizingsschema, deviatie en oriëntatie van boringen. Tevens wordt een selectie gemaakt van mogelijke boorlocaties. Aan de hand van dit putontwerp worden tevens de kosten van de realisatie van een geothermisch doublet geraamd. Vervolgens kan met behulp van deze raming een business case uitgewerkt worden om te economische rentabiliteit van een project te bepalen. Fase 4 – Realisatiefase In deze fase worden daadwerkelijk projecten gerealiseerd.
7
