Testen van monitoringstechnieken bij ondergrondse hoge temperatuuropslag

Gepubliceerd: 25 november 2021

Om beter inzicht te krijgen in de efficiëntie van ondergrondse hoge temperatuuropslag (60-90 ᵒC) is een ruimtelijk beeld nodig van de warmteverdeling.

In de WaterGrond-goot van Deltares worden proeven gedaan met verschillende meettechnieken om de warmteverdeling van Hoge TemperatuurOpslag (HTO)  in de bodem te kunnen monitoren. Hiermee kan de warmteproductie van duurzame warmtebronnen, optimaal benut worden. Exploitanten van warmte-aanbieders en warmtedistributienetten kunnen deze kennis gebruiken voor de optimalisatie van de warmteproductie. Daarnaast kunnen gemeenten en provincies deze kennis gebruiken in eisen aan monitoring, die zij stellen aan exploitanten Hoge Temperatuur opslag (HTO). De proeven maken onderdeel uit van het WarmingUP-onderzoek, waarin toegepaste kennis wordt ontwikkeld om collectieve warmtesystemen betrouwbaar, duurzaam en betaalbaar te maken voor de warmtetransitie.

HTO-systeem optimaliseren door monitoring

Monitoring van de temperatuuropslag is belangrijk om zoveel mogelijk warmte uit de opslag te halen en de effecten op de ondergrond te bepalen. Water gevoed met warmte uit duurzame warmtebronnen zoals geothermie en restwarmte uit de industrie heeft vaak een temperatuur tussen de 60-90 ᵒC. Deze warmte wordt via een injectieput tijdelijk opgeslagen in een grondwaterlaag tussen de 200-500 meter diep, een zogenoemd opslagpakket. De opslagcondities zijn locatie-specifiek en hebben impact op de prestaties van het HTO-systeem. Wanneer de bodemopbouw en het grondwater nauwkeurig in kaart is gebracht, kan het HTO-systeem beter ingeregeld worden. Johan Valstar, geohydroloog bij Deltares: “Door de hoge temperatuur verandert bijvoorbeeld de dichtheid van het grondwater. Het grondwater in het opslagpakket is lichter dan het grondwater met de oorspronkelijke temperatuur, waardoor het grondwater gaat ‘opdrijven’. Dit heeft effect op de terugwinefficiëntie.” Boren naar een diepte tussen de 200 en 500 m om peilbuizen te kunnen plaatsen voor monitoring is kostbaar. Het onderzoek in de WaterGrond-goot moet uitwijzen of het mogelijk is om vanuit de onttrekkings- en injectieputten en een enkele monitoringsbuis een ruimtelijk beeld van de warmteverdeling te verkrijgen.

Bestaande monitoringstechnieken testen voor een nieuwe toepassing

Bestaande meettechnieken worden getest in een gecontroleerde lab-opstelling. Deze meettechnieken maken gebruik van het verschil in elektrische weerstand (Electrical Resistivity Tomography: ERT) en het verschil in de geluidsnelheid (Acoustic Tomography: AT) van het warmere grondwater. In de WaterGrond-goot is een zandpakket van  7.0 m x 5.5m x 2.4 m met een afdichtende ‘kunstmatige’ kleilaag opgebouwd.  Via een injectieput wordt warmwater van 70 ᵒC geïnjecteerd  en een paar meter verderop onttrokken. De ERT en de AT monitoren de warmteverdeling in het zandpakket op een aantal tijdstippen. Glasvezelmetingen en drukmetingen met geofoons worden ingezet om de ERT en AT-methoden te valideren en de nauwkeurigheid te bepalen.  Met deze data kan een goede inschatting worden gemaakt van de temperatuurverdeling in de ondergrond. Dat is nodig om ondergrondse hoge temperatuuropslag op grote schaal te kunnen inzetten in combinatie met warmtenetten.

In de loop van 2022 zullen de resultaten beschikbaar komen.