Bruiswater voor meer st(r)oom

Delftse geofysici nemen deel aan het internationale onderzoek Succeed naar de effecten van opslag van CO2 in geothermische geisers. Wat is het effect van het gas in de ondergrond?

In Nederland kun je warm water uit de bodem pompen, maar in IJsland, Turkije of Nieuw-Zeeland giert de stoom om je oren”, vertelt dr. Karl-Heinz Wolf. ”Geisers staan onophoudelijk te brullen, gevoed door bijna eindeloze aardwarmte en door water dat door grote breukzones naar beneden stroomt.” Daarbij komt zoveel stoom vrij dat aangesloten generatoren een elektriciteitsproductie leveren die vergelijkbaar is met die van een grote kolencentrale.

Een geothermische stoombron lijkt een eeuwigdurende bron van groene stroom. Maar zo lang duurt het vaak niet. De stoomdruk kan na verloop van tijd terugvallen (minimaal 40 bar werkdruk is nodig om een turbine te laten draaien) omdat de wateraanvoer vermindert, of doordat een aardschok doorgangen blokkeert.

Klimaatneutraal is geothermische stroom ook niet. Samen met water en stoom komen er broeikasgassen zoals CO₂ en CH₄ (methaan) los uit de ondergrond. Afhankelijk van de bodemsamenstelling kan de CO₂-uitstoot in de buurt komen van de helft van een gascentrale.

Succeed

Hoe mooi zou het zijn als je de CO₂ afvangt en met het koude water terug injecteert in de bodem op een manier die ook nog de productie stimuleert? Dat is een hoofdmotief achter het onderzoeksproject Succeed (Synergetic Utilisation of CO₂ Storage Capted with gEothermal Energy Deployment).

Een kubieke meter water kan in de ondergrond ongeveer 10 volumeprocent CO₂ bevatten, schat Wolf. Dat bruiswater wordt onder hoge druk geïnjecteerd en zal op een paar kilometer diepte, bij vloeistofdrukken boven de 100 bar, oplossen in water.

Het Wairakei energiestation in Nieuw-Zeeland. (Foto’s: Karl Heinz Wolf)

Koolzuurgas in de retourstroom kan een dubbele werking hebben, denken de onderzoekers. Onder invloed van het zure bronwater vinden in de ondergrond mineralogische veranderingen in poreus gesteente plaats. Bijvoorbeeld, de microporiën in krijtkalksteen kunnen wormgang-achtige poriën worden, wat de doorlaatbaarheid vergroot. Tijdens de reis omhoog zal het in heet water opgeloste koolzuurgas voor extra uitzetting zorgen, en een hogere stoomdruk. 

Veldmetingen

Om die verwachtingen te testen willen onderzoekers de CO₂-watermix kunnen volgen in de ondergrond. Hiervoor zijn veldmetingen en gesteente-fysisch laboratoriumonderzoek nodig. Bij veldexperimenten in Turkije zal de sectie toegepaste geofysica en petrofysica (faculteit CiTG) als onderzoekspartner, beelden produceren van de ondergrond en lab-ondersteuning verzorgen.

Delftse onderzoekers werken samen met het bedrijf Seismic Mechatronics voor seismische metingen en de interpretatie daarvan. Een milieuvriendelijke elektrische trilbron, ontwikkeld door dr.ir. Guy Drijkoningen (CiTG), zendt signalen door de ondergrond, terwijl een netwerk van glasfibers in de put en aan het oppervlak de retoursignalen vanuit de ondergrond registreert.

Over vier jaar moet duidelijk worden wat het effect is van CO₂-injectie in de geothermische bron.

/* */