Ons werk

3D temperatuurmodellen voor geothermisch onderzoek

Geothermische energie is een belangrijke duurzame aardse energiebron. Het gebruik ervan voor stadsverwarming en elektriciteitsproductie is de afgelopen 5 jaar snel toegenomen in noordwest Europa. Belangrijk voor het succes van geothermisch onderzoek zijn voldoende hoge temperaturen en duurzame productiehoeveelheden. TNO is gestart met een 3-jarig R&D programma om te komen tot een betere beoordeling van het geothermische potentieel.

Geothermisch onderzoek in Nederland kan in ruime mate profiteren van gegevens van olie- en gasonderzoek, met duizend boorputten en uitgebreide dekking van twee- en driedimensionale seismische metingen. Deze databases vormen een geavanceerd hulpmiddel voor het in kaart brengen van de driedimensionale structuur van mogelijke thermische reservoirs en hun stromingseigenschappen. Daarnaast leveren putgegevens belangrijke informatie over ondergrondse temperaturen en thermische eigenschappen. Omdat we, behalve bij boorputten, temperaturen in de ondergrond niet rechtstreeks kunnen meten, zijn numerieke thermische basinmodellen nodig om deze te kunnen voorspellen. Het temperatuurverloop in dergelijke modellen hangt af van randcondities, zoals oppervlaktetemperatuur en basale warmtestroming, en van de thermische geleidbaarheid en de radiogene warmteproductie.

Werkwijze en model

Basinmodellen worden meestal geijkt op basis van het in bestaande putten gemeten temperatuurverloop door het variëren van de basale warmtestroming en/of de thermische eigenschappen. Bestaande thermische basinmodellen voor olie- en gasonderzoek richten zich op in het verleden gemeten temperaturen en op olie- en gasmaturatie en -expulsie. Bovendien is er een grote onzekerheid ten aanzien van de ruimtelijke variaties in basale warmtestroming tussen putten. Om modelleringmogelijkheden te verbeteren, rekening houdend met deze aspecten, hebben we een nieuw 3D thermisch basinmodel ontwikkeld dat in de tijd veranderende temperaturen berekent over de laatste 20 miljoen jaar. Daarbij gebruiken we de warmtevergelijking op een 3D-differentierooster. Dit model houdt rekening met ruimtelijke variatie in thermische eigenschappen, de tijdsafhankelijkheid van de oppervlaktetemperatuur en de in ruimte en tijd varierende basale warmtestroming. Het model neemt warmteadvectie mee en de gevolgen van sedimentatie en deformatie van de lithosfeer.

Resultaten

Temperatuurmetingen en thermische eigenschappen worden gekenmerkt door grote onzekerheden, wat temperatuurvoorspellingen onzeker maakt. Ook zijn verschillende evolutiescenario's mogelijk met betrekking tot tektoniek en oppervlaktetemperaturen.
Een bepaald model gaat uit van een constante basale warmtestroom op een diepte van 6200 m. Temperatuurvoorspellingen op dieptes van 2000 m en 5000 m tonen een aanzienlijke ruimtelijke spreiding, wat wijst op een uitstekend geothermisch potentieel op een diepte van ongeveer 2000 m en voor binaire installaties voor elektriciteitsproductie op diepere niveaus. Echter, de modellen kennen een onnauwkeurigheid van ongeveer 15°C op 2000 m tot 40°C op 5000 m.

Dr. Jan Diederik van Wees

Contact

Dr. Jan Diederik van Wees

E-mail

Wij gebruiken anonieme cookies om het gebruik van onze site te verbeteren.