Update Green Deal UDG: ontwikkeling ultradiepe geothermie

De toekomstige ontwikkeling van Ultradiepe Geothermie (UDG) in Nederland wordt de komende jaren onderzocht in de Green Deal UDG. Er zijn inmiddels, van de twaalf in totaal, zeven onderzoeken afgerond over de diepe ondergrond en in zes UDG-consortia in Nederland is meer (onderzoeks)ervaring opgedaan. Op 1 oktober 2019 was het tweede seminar over de voortgang van deze Green Deal die door ruim 150 deelnemers van overheden, kennisinstituten, consultants, grote warmteafnemers en ontwikkelaars werd bezocht.

Kalksteenlagen uit het Dinantien, uit het zogenaamde Onder-Carboon tijdperk, kunnen mogelijk als bron dienen voor aardwarmtewinning uit de ultradiepe ondergrond. Omdat zich in grote delen van Nederland op grote diepte bevinden, zijn er weinig boringen gedaan en is er in beperkte mate seismische data beschikbaar. Daardoor bestaat er tot nu een grote onzekerheid over deze vorm van aardwarmtewinning.

Green Deal UDG

In 2016 is de Green Deal Ultradiepe Geothermie opgezet door EBN, TNO, ministeries van EZK en I&W en 7 UDG consortia. Doel van deze Green Deal is om gezamenlijk antwoord te zoeken op de vraag of UDG in Dinantien kalkstenen op 4000 meter en dieper in Nederland veilig en verantwoord mogelijk is, en of dit een substantiële toekomstige bijdrage zou kunnen leveren aan de duurzame warmtevoorziening voor met name lichte industrie.

Uitvoering UDG Exploratie Werkplan fase 1 (SCAN Dinantien)

Sinds eind 2018 worden, onder EBN coördinatie, 12 studies uit het UDG Exploratie Werkplan (EWP) uitgevoerd om de onzekere factoren over Dinantien kalkstenen en aardwarmtewinning vanaf 4000 meter diep te onderzoeken. De onderzoeken worden gefinancierd uit het onderzoeksprogramma SCAN en uitgevoerd onder de naam ‘SCAN Dinantien’ door projectteams, veelal bestaande uit experts van (inter-)nationale consultancies, TNO en EBN.

De eerste zeven studies zijn inmiddels afgerond; dit omvat onder andere seismische kartering, er zijn petrofysische analyses gedaan, studies naar verspreiding van kalksteen facies en diagenese (karst), de karakteristieken van breukjes zijn geanalyseerd, en er zijn analyses op productiviteit en geothermisch vermogen gedaan. Er zijn studies gedaan naar het mogelijk optreden van seismiciteit en er is een Hazard Register voor UDG-boringen opgezet.

De studies in deze eerste fase van het EWP zijn veelal op landelijk niveau en generiek (niet project-specifiek). In de volgende fases van het EWP kunnen deze door de UDG-consortia gebruikt en verfijnd worden voor studies en modelleringen op regionale en lokale schaal. Hiervoor is eerst een ‘go/no-go moment’ nodig als eerste moment van in totaal vijf ‘go/no go momenten’ in het EWP. De rapporten en andere producten van de studies worden gepubliceerd op www.nlog.nl en op https://scanaardwarmte.nl/resultaten/.

 Opvallende resultaten uit de eerste onderzoeken:

• In het zuidwesten van Nederland (buiten tektonisch actieve gebieden) vormen de Dinantien kalkstenen op 1 tot 2 km diepte een exploratietarget waarvoor veel waardevolle data en inzichten beschikbaar zijn gekomen.
• De temperaturen aan de top van Dinantien kalkstenen blijken in het algemeen tot wel 25% hoger dan gedacht.
• Met de huidige verzamelde gegevens is het aantal breukjes en spleten nog niet te voorspellen. Dit is een belangrijke parameter in de inschatting van geothermisch vermogen van Dinantien kalkstenen.
• Er is nog veel onzekerheid over de richting en grootte van de ondergrondse spanningsvelden. Dit heeft onder meer impact op onzekerheden wat betreft open of dichte breukjes en spleten. Dit is ook een belangrijke parameter bij de inschatting van mogelijke seismische risico’s.
• De structurele analyses geven waardevolle inzichten in de verbreukingen en temperatuurgeschiedenis op alle geologische niveaus boven het Dinantien.
• Op basis van de informatie die nu beschikbaar is, zijn de geschatte kosten hoger en doorlooptijd voor mogelijke UDG-boringen langer dan gedacht.
• Er vindt nog ander onderzoek plaats om de relatie tussen ultradiepe geothermie en seismiciteit in kaart te brengen. Het onderzoek naar seismiciteit van TNO geeft een generiek positief beeld bij aardwarmtewinning in huidige aardwarmte projecten. De verwachting is dat het seismische risico laag is voor de Nederlandse projecten die produceren uit goed doorlatende lagen en waarbij weggebleven wordt van actieve breukzones. Dit dient altijd per project nader bekeken te worden.
• Een korte, nog lopende, review van niet-seismische methodes waarbij elektromagnetisme aanvullend op seismiek gebruikt wordt levert een leidraad voor het gebruik van deze, bij veel mensen onbekende, methode op. Dit is relevant voor alle geologische dieptes in heel Nederland. Het doel is om een bijdrage te leveren aan het verzamelen van gegevens voor UDG.
• Het UDG Hazard Register voor UDG boringen laat mogelijke dreigingen zien die gemitigeerd zullen moeten worden en daarom ook impact in geld en tijd hebben. In het bijzonder gaat het om aanwezigheid van H2S en onzekerheden in diepte, dikte en (over)drukken van het reservoir. Daarnaast is er ook een kans op de aanwezigheid van zware metalen.
• De aanwezigheid van overdruk (met name in Noord-Nederland) limiteert de mogelijkheid van injectie van gekoeld water (met de bestaande richtlijnen van SodM) en daarmee het vermogen van een aardwarmtedoublet.

Uitkomsten en eerste conclusies Green Deal UDG

Nog veel onzekerheden en risico’s vragen om grote mitigerende maatregelen

Op basis van de uitkomsten van de SCAN Dinantien studieszijn de onzekerheden over de ontwikkeling van UDG kleiner geworden maar nog steeds aanzienlijk. Dit ligt aan het gebrek aan diverse types data, gecombineerd met de grote variatie in mogelijke eigenschappen van de ondergrond. De daaruit voortkomende grote spreiding in voorspelde vermogens maakt het inschatten van de economische potentie van UDG moeilijk.

Er zijn diverse mogelijke dreigingen geïdentificeerd die met financiële en operationele mitigatie-inspanning kunnen worden verholpen. Om de onzekerheden verder te reduceren is veel extra data nodig: uit nieuwe boringen en 3D-seismiek. Vanwege de grote variaties en onzekerheden in reservoirkwaliteit is de verwachting dat een enkele boring een lage kans op technisch succes heeft. De kosten van deze boringen zijn naar verwachting hoog en het beperken van risico’s na een enkele boring zal klein zijn voor andere UDG projecten. Daarvoor is meer ervaring door middel van onderzoeksboringen nodig.

De conclusie van de partners van de Green Deal UDG is dat er aanzienlijke financiële middelen nodig zijn om de voorwaarden voor succesvolle en verantwoorde winning van UDG goed te kunnen onderzoeken. Onderzoeksboringen op grote diepte zijn cruciaal voor een goed begrip van de ondergrond op alle niveaus.

Impact en vervolg

Er zijn zes consortia in Nederland die participeren in de Green Deal UDG. De consortia GOUD, Renkum, en Oost-Brabant zijn ook afhankelijk van de resultaten van 2D seismisch onderzoek dat de komende jaren plaats zal vinden. De gegevens uit het seismisch onderzoek worden op zijn vroegst medio 2020 verwacht. Op basis van het seismisch onderzoek en op basis van de voortgang en uitkomsten van de bovengenoemde onderzoeken bepalen de deelnemende partijen zelf of zij doorgaan met de Green Deal.

De uitkomsten van de UDG-studies worden ook meegenomen in de InterReg studie DGE RollOut waarin de mogelijkheden voor ultradiepe geothermie in internationaal verband bestudeerd worden.