Demissionair staatssecretaris Vijlbrief vraagt in zijn ontwerpbesluit extra informatie van Geothermie Delft over een gat in een diepe kleilaag en seismische risico’s voor de onderzoeksreactor. Het aardwarmteconsortium spant zich in.
Phil Vardon is als hoofdonderzoeker bij Geothermie Delft nauw betrokken bij de boringen. (Foto: Thijs van Reeuwijk)
Er zijn tegenvallers geweest tijdens het boren van injectieput, vertelt leider geothermie-onderzoek prof.dr. Phil Vardon (faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen). Delta schreef daar vorige maand over. De eerste boring van de productieput (waar het warme water door omhoog komt) verliep vlekkeloos. Pas bij de tweede boring traden er complicaties op, die volgens hem overigens niet ongewoon zijn in de boorpraktijk.
Maar de extra informatie die de staatssecretaris vraagt voor de vergunningsverlening staat los van de technische problemen bij het boren. De extra vragen zijn het gevolg van een herziening van de Mijnbouwwet per 1 juli 2023. In diezelfde periode (juni tot oktober 2023) werden de Delftse putten geboord, maar er was geen oorzakelijk verband tussen de (tegenvallende) werkzaamheden en de extra informatievraag over seismische risico’s.
Dat vertelt ook projectontwikkelaar Geothermie Delft Marc Pijnenborg. “Aardwarmte is in Nederland begonnen met een paar tuinders, maar nu zijn er meer dan twintig geothermieprojecten”, legt Pijnenborg uit. “De bestaande Mijnbouwwet is daarom aangepast om die beter in te richten op aardwarmtewinning.”
Voor het Delftse aardwarmteproject, een consortium van TU Delft, uitvoerder Aardyn, Energie Beheer Nederland (EBN) en Shell, draait de extra informatie om twee kwesties.
- Wat zijn de gevolgen van een doorgeboorde kleilaag tussen twee waterlagen op zo’n twee kilometer diepte?
- Wat kunnen de consequenties zijn van seismische veranderingen als gevolg van aardwarmtewinning voor de onderzoeksreactor?
‘Onvoldoende afgesloten moedergat’
Tegen het einde van het boren van de injectieput, constateerde de uitvoerder dat halverwege, op zo’n 1.200 meter diepte, de wand van het 30 centimeter brede boorgat begon te bezwijken (positie 3 in tekening). Dat was te zien aan grof materiaal dat opdook uit het spoelwater. Er zijn een aantal technieken om zo’n instorting te verhelpen, maar even later bleef ook de boorkop onwrikbaar steken (4). Wel slaagde het boorteam erin om drie cementen pluggen te plaatsen (5) en het ongebruikte boorgat (‘moedergat’) te dichten. Alleen kon het gat in de onderste kleilaag niet worden gesloten. Daarop maakte de uitvoerder een ‘sidetrack’. Dat is een gebruikelijke techniek wanneer een boring mislukt. De boor wordt dan eerste recht naar beneden gestuurd, om daarna parallel te gaan aan de oorspronkelijke boring.
Tegen het einde, op ruim 2.000 meter diepte, trad een tweede instabiliteit (7) op. Dat gebeurde iets onder de 70 meter dikke kleilaag tussen de waterhoudende lagen Rijswijk zandsteen en Delft zandsteen – het productiereservoir. Het boorgat werd daardoor op het laatste moment onbruikbaar. Weer werd een 100 meter lange cementplug geplaatst en een tweede sidetrack (8) geboord.
“Wat Staatstoezicht op de Mijnen (SodM) niet leuk vindt, en wij ook niet, is dat de kleilaag, in feite het afsluitende gesteente van het warmwaterreservoir, niet is afgesloten zoals het hoort”, reageert Vardon.
Dat schrijft ook SodM in een brief aan de staatssecretaris: ‘Doordat het moedergat alle lagen heeft doorboord en onvoldoende is afgesloten, is de integriteit van de afsluitende laag onzeker en komt het reservoir hiermee mogelijk in contact te staan met permeabele, ondieper gelegen formaties.’
Dichtgedrukt
Volgens de uitvoerder en Vardon zal het gat in de kleilaag vanzelf langzaam dichtgedrukt worden. Dat toonden ze met modellen en berekeningen aan bij de toezichthouder. Maar die schrijft: ‘Voor SodM zijn de redenaties niet navolgbaar, omdat referenties ontbreken en modellen en berekeningen niet onderbouwd zijn. Stroming naar ondiepere lagen is niet toegestaan en met de analyse kan niet uitgesloten worden of deze stroming plaats kan vinden.’ De toezichthouder adviseert de staatssecretaris dat ‘de uitvoerder aantoont dat de integriteit van de afsluitende laag voldoende geborgd is’ voordat er winning van warmte plaatsvindt.’
‘Natuurlijk blijft SodM vragen stellen. Dat is hun werk’
“We hebben voor SodM het slechtste scenario berekend, namelijk dat het gat open zou blijven”, vertelt Vardon. “En natuurlijk blijft SodM vragen stellen. Dat is hun werk. En wij zullen die met alle kennis en modellen die we hebben proberen te beantwoorden. Overigens beschermen cementpluggen vanaf 1.150 meter en hoger de ondiepere waterlagen.”
In het slechtste scenario, een open verbinding tussen twee waterhoudende lagen, zal er meer druk nodig zijn om warm water omhoog te krijgen, verwacht Vardon. Dat maakt de bron minder efficiënt. Er zal, in dat geval, meer elektriciteit nodig zijn om dezelfde hoeveelheid (aard)warmte op te pompen.
Seismiciteit en onderzoeksreactor
“Door de nieuwe Mijnbouwwet is er een groot element bijgekomen”, vertelt Marc Pijnenborg. Hij is projectontwikkelaar Geothermie Delft in dienst van aardwarmteontwikkelaar Aardyn. “En dat is seismiciteit , en hoe je daarmee omgaat. Wij moeten voor het ministerie van Economische Zaken en Klimaat op basis van conservatieve aannames berekenen wat de maximale aardbeving kan zijn die aardwarmtewinning hier teweeg kan brengen.”
Anders dan Geothermie Delft is SodM van mening dat het project een medium risico-onderneming is. Daarom vraagt de toezichthouder om data en modellen van seismische effecten als gevolg van de warmtewinning. En dan met name het risico voor de onderzoeksreactor omdat daar kostbare infrastructuur staat die gevaar zou kunnen lopen door een aardbeving. En wat zijn dan de kosten?
Door krimp in de ondergrond kan spanning ontstaan
“Door afgekoeld water van zeg 20 graden terug te injecteren, kan er krimp optreden in de ondergrond”, legt Vardon uit. “Daardoor ontstaat spanning, en de vraag is hoe die zich ontlaadt. Is dat in één keer dan kan dat een aardbeving met een kracht 3 op de schaal van Richter veroorzaken.” Dat klinkt fors, maar volgens geofysici zijn zulke aardbevingen nauwelijks voelbaar. “Gezien de samenstelling van de bodem is het veel waarschijnlijker dat de spanning zich ontlaadt in een serie kleinere slips”, benadrukt Vardon. “Die hebben een kracht van 0 op de Richterschaal.”
“Een aardbeving met kracht 3 klinkt dramatisch”, beseft ook Pijnenborg, maar hij benadrukt dat zo’n plotselinge ontlading volgens TNO erg onwaarschijnlijk is in waterhoudende zandsteenlagen. Wel is er ooit een aardwarmteproject in Nederland stilgelegd vanwege seismische risico’s, maar dat was op een kalksteenondergrond met breuklijnen nabij Venlo.
Ondanks de onwaarschijnlijkheid is een aardbeving met magnitude 3 toch het uitgangspunt voor een studie naar de kosten van zo’n gebeurtenis op de onderzoeksreactor. “We zijn in contact getreden met het TU Delft Reactor Institute om na te gaan wat de consequenties kunnen zijn van een magnitude 3 aardschok op het gebouw en de onderzoeksinstallaties”, vertelt Pijnenborg. Voor de objectiviteit wil Geothermie Delft dat seismische onderzoek uitbesteden aan externe experts.
Het TU Delft Reactor Institute verwijst naar Geothermie Delft als woordvoerder in het seismisch onderzoek.
Wat voor gevolgen kan zo’n onderzoek hebben? Volgens Vardon kan de toezichthouder ervoor kiezen om de temperatuur van het retourwater hoger te houden. Dat betekent minder stressopbouw in de ondergrond, maar ook minder warmtewinning voor het project. Een beperking op de warmtewinning zou, net als een gat in de afdeklaag, het rendement van de aardwarmtewinning verder verlagen.
Vertraging?
Betekenen die extra onderzoeken ook vertraging in de oplevering, en de levering van warmte aan de campus en vijfduizend Delftse huishoudens? Vardon verwacht van niet. Het opbouwen van de bovengrondse installaties zal nog wel een jaar duren, dus eerder dan voorjaar 2025 gaat de aardwarmtewinning sowieso niet van start. Dat is, naar zijn inschatting, voldoende tijd om alle gevraagde gegevens aan te leveren. Een groot deel van die gegevens wordt overigens ook nu al op continue basis doorgegeven.
Pijnenborg houdt het op eind 2025 voordat alle voorbereidingen zijn getroffen, contracten zijn getekend en het warmtenet is aangelegd. Tegen die tijd zijn de extra onderzoeken op verzoek van SodM wel klaar, verwacht ook hij.
Vardon wil de tussentijd benutten voor de aanleg van een ondiepe warmtebuffer op zo’n 200 meter diepte. Komend voorjaar vinden daarvoor proefboringen plaats. Het gaat om een buffer van 500 duizend kubieke meter waar ’s zomers warm water uit de diepte wordt opgeslagen, om in de winter gebruikt te worden. De ondiepe warmteopslag moet het warmtenet efficiënter maken.
Heb je een vraag of opmerking over dit artikel?
j.w.wassink@tudelft.nl
Comments are closed.