Geothermie: duurzame warmte uit de ondergrond
Nederland zit op een schat aan geothermie die miljoenen woningen kan verwarmen. Geothermie levert betrouwbare, lokale warmte met minimale CO₂-uitstoot en is daarmee onmisbaar in de energietransitie. TNO combineert onderzoek, technologische innovatie en beleidskennis om geothermie veiliger, efficiënter en breder toepasbaar te maken.
"Wij kijken integraal naar warmtesystemen – van huishouden tot bron, opslag en transport."
De uitdaging: verwarmen zonder aardgas
Bijna 7 miljoen woningen in Nederland moeten vóór 2050 van het aardgas af. Warmte is goed voor ongeveer 41% van ons totale energieverbruik. Door haar unieke eigenschappen is geothermie een waardevolle aanvulling op andere duurzame energiebronnen (zoals zon en wind), en de Nederlandse ondergrond is over het algemeen zeer geschikt voor geothermieontwikkeling.
Maarten Bijl, business developer geo-energie: “TNO beschikt over diepgaande kennis van ondergrondse boringen en productietechnologie en helpt bij de ontwikkeling ervan. Daarnaast ontwikkelen we tools voor systeemintegratie die de risico’s bij opsporing en ontwikkeling van aardwarmte verkleinen.
Dat verhoogt de kosteneffectiviteit en betrouwbaarheid van aardwarmte. Bovendien hanteren we een integrale benadering van warmtesystemen – van huishouden tot bron, opslag en transport.”
Voordelen van geothermie
Geothermie onderscheidt zich door unieke eigenschappen:
- Het levert constante warmte, ongeacht seizoen of weersomstandigheden
- Eén installatie kan tot 10.000 huishoudens verwarmen
- Lokaal beschikbaar in grote delen van Nederland
- Stoot aanzienlijk minder CO₂ uit dan aardgas
- Vermindert netcongestie, een groeiend probleem in Nederland
Met inmiddels meer dan 30 operationele installaties is het potentieel enorm
Hoe werkt geothermie?
Geothermie, ofwel aardwarmte, benut de natuurlijke warmte diep in de aarde. De temperatuur stijgt met ongeveer 30°C per kilometer diepte. Op circa 2 kilometer diepte – waar de meeste Nederlandse geothermieprojecten actief zijn – is het water ongeveer 70°C.
De meeste systemen werken met een zogeheten doublet: twee putten die samen een gesloten circuit vormen:
- De productieput pompt warm water uit poreuze gesteentelagen (aquifers) omhoog
- Bovengronds geven warmtewisselaars de warmte af aan het warmtenet
- Het afgekoelde water (ongeveer 30°C) stroomt via de injectieput terug naar dezelfde ondergrondse laag
- In de aarde warmt dit water vanzelf weer op
Dit gesloten systeem voorkomt dat het opgepompte en geïnjecteerde water in contact komt met het grondwater of de omgeving. Een geothermie-installatie neemt bovengronds ongeveer 30 bij 30 meter in beslag.
“We hebben een goudmijn aan publiek beschikbare data uit diepe putten, seismische profielen en boorkernen. Daar moeten we slim gebruik van maken om geschikte bronnen te vinden."
Uitdagingen bij geothermie
“De uitdagingen zitten in geologische onzekerheden die de energieopbrengst beïnvloeden, het afvangen van methaan en CO₂ uit de diepe ondergrond, en de levensduur van de installatie en onderdelen,” aldus Maarten Bijl. “Door de hoge investeringskosten en grote energieopbrengst moet vaak al vroeg in het ontwikkeltraject voldoende afname worden gegarandeerd, wat lastig kan zijn.”
Jan Diederik van Wees, principal scientist toegepaste geowetenschappen bij TNO vult aan: “We hebben een goudmijn aan publiek beschikbare data uit diepe putten, seismische profielen en boorkernen. Daar moeten we slim gebruik van maken om geschikte bronnen te vinden."
De aanpak van TNO: van ondergrond tot bovengrond
Om oplossingen te vinden voor deze uitdagingen ondersteunt TNO partners in het volledige ontwikkelproces van geothermie – van verkenning tot operatie.
TNO ontsluit ondergrondinformatie op basis van duizenden boringen en seismische onderzoeken uit decennia van olie- en gaswinning. Samen met EBN zijn we betrokken bij het SCAN-programma dat nieuwe ondergronddata verzamelt, gericht op geothermie in gebieden met weinig bestaande data.
Deze informatie wordt gepresenteerd in ThermoGIS, dat het geothermiepotentieel in de Nederlandse ondergrond in kaart brengt en een eerste inschatting geeft voor duurzame energiesystemen.
Open-source tools zoals DoubletCalc en ROSIM helpen bij het ontwerpen van doublets en het optimaliseren van putarchitectuur.
In het Rijswijk Centre for Sustainable Geo-energy (RCSG) testen we nieuwe boortechnieken onder realistische omstandigheden. Een concreet voorbeeld is het DEPLOI-project met het Nederlandse bedrijf Canopus, waarin we de 'steel shot drilling'-techniek ontwikkelen voor efficiënter boren.
Pejman Shoeibi Omrani, senior scientist digitalisering en AI over TNO’s oplossingen: “Onze Digital Twin Gemini biedt realtime monitoring van geothermie-installaties. Deze tool helpt operators zoals HVC en Gaia Energy om:
- Te voorspellen wanneer kritieke onderdelen, zoals pompen en warmtewisselaars, onderhoud of vervanging nodig hebben
- Apparatuur te monitoren op efficiëntie en ongewenste processen zoals kalkaanslag en corrosie
- Ongeplande uitval te voorkomen
- Geavanceerde modelleerbenaderingen te integreren
We ontwikkelen ook initiatieven voor datadeling, zoals het Geo4all-project, waarin operators data anoniem kunnen delen voor gezamenlijke leerprocessen zonder vertrouwelijke informatie prijs te geven.”
"AI en digitalisering zijn sleuteltechnologieën om het volledige potentieel van aardwarmte te benutten."
Opschalen van geothermie
Met tientallen geboorde geothermieputten in Nederland in de afgelopen 20 jaar heeft TNO al veel ervaring opgebouwd. Nieuwe technologische doorbraken bieden kansen om deze systemen op te schalen:
- Ultradiepe geothermie (>4 km) levert hogere temperaturen, geschikt voor industrie
- Volgende generatie ondiepe systemen benutten warmte in eerder ongeschikte formaties
- Gesloten systemen bieden mogelijkheden in complexe ondergrondse omstandigheden
- Kunstmatige intelligentie en digitalisering helpen bij betere voorspellingen en ondersteunen ontwerp en operatie
Het SCAN-programma levert al concrete resultaten. De publiek beschikbare data verkleint risico’s voor investeerders. Dit leidt tot projecten zoals Haagse Geothermie Leyweg, waar lokale warmteproductie hele wijken duurzaam verwarmt.
Samenwerken met TNO aan geothermie
Als onafhankelijke kennispartner slaat TNO de brug tussen fundamenteel onderzoek en praktische toepassing. We werken samen met gemeenten aan warmteplannen, met operators aan veilige projecten en met netbeheerders aan optimale systeemintegratie. Onze open tools en data zijn beschikbaar voor de hele sector.
Nieuwsgierig naar de mogelijkheden van geothermie in jouw regio? Neem contact op.
Meer weten over duurzame warmte?
- Ontdek hoe warmteopslag zorgt voor seizoensbalans
- Lees over systeemintegratie voor optimale inzet van warmtebronnen
Neem contact met ons op
-
Maarten Bijl
Functie:Business Developer Geo-energie-
Standplaats:Rijswijk - Kesslerpark
-
E-mail:E-mail Maarten
-
LinkedIn:Maarten op LinkedIn
-
-
Jan Diederik van Wees
Functie:Principal Scientist at TNO and Professor at Utrecht UniversityOm de juiste locatie te kiezen voor rendabele geothermische exploratie en een veilige exploitatie van geothermische hulpbronnen is het essentieel om kennis te hebben van de temperatuur en de haalbare stroomsnelheden op boordiepte te kunnen voorspellen.
-
Standplaats:Utrecht - Princetonlaan
-
E-mail:E-mail Jan Diederik
-
-
Pejman Shoeibi Omrani
Functie:Senior scientist-
Standplaats:Rijswijk - Kesslerpark
-
E-mail:E-mail Pejman Shoeibi
-
Laat je verder inspireren
Naar een toekomstbestendige ‘Hand aan de Kraan’-methodiek
Slimmer opslaan: hoe TNO warmteopslag optimaliseert
Systeemintegratie warmte: stem alles goed op elkaar af
Friendship Sports Centre wordt proeftuin voor duurzame energie
CO2-opslag
