regio Noordoost Twente
Samenvatting
22 maart 2020
H.J. van der Broek
S.Y. ten Have
K. M. Hermann
A. Hofman
I. Schepers
Titel Grofmazige scan naar geothermie in regio Noordoost Twente
Status Definitief
Revisienummer 1 (22-03-2020) Opdrachtgever Gemeente Oldenzaal Projectleider S.Y. ten Have Auteur(s) H.J. van der Broek
S.Y. ten Have K.M. Hermann A. Hofman I. Schepers Projectnummer 2018015 Aantal pagina’s 20 Handtekening
Colofon
No Nonsense Technical Solutions BV
IJsbaanweg 5 7547 AD Enschede Tel. +31642590091 info@nnts-group.nl www.nnts-group.nl
Dit document is eigendom van de opdrachtgever en mag door hem worden gebruikt voor het doel waarvoor het is
Verantwoording en colofon . . . 2
1 Inleiding . . . 4
2 Geologie . . . 5
2.1 Relevante eigenschappen in de ondergrond . . . 5
2.2 Ondergrond Noordoost Twente . . . 5
2.3 Risico’s . . . 6
3 Techniek . . . 7
3.1 Geothermische installatie . . . 7
3.2 Boortechnieken . . . 8
3.3 Risico’s . . . 8
4 Infrastructuur . . . 10
4.1 Bestaande infrastructuur . . . 10
4.2 Risico’s . . . 10
5 Afnameprofiel . . . 11
5.1 Huidig afnameprofiel . . . 11
5.2 Toekomstig afnameprofiel . . . 11
5.3 Risico’s . . . 12
6 Financiën . . . 13
6.1 Financiële analyse . . . 13
6.2 Risico’s . . . 14
7 Advies . . . 16
1 Inleiding
In het kader van een duurzame toekomst zijn de vier gemeenten in Noordoost Twente, te weten Olden- zaal, Losser, Tubbergen, en Dinkelland, de mogelijkheden voor geothermie als duurzame warmtebron aan het onderzoeken. In Nederland is momenteel steeds meer belangstelling naar deze duurzame vorm van warmte, waarbij met behulp van aardwarmte stadsverwarming kan worden toegepast. Door gasboringen in de regio Noordoost Twente is veel bekend over de ondergrond en is duidelijk geworden dat de geologische potentie voor het opwekken van aardwarmte hoog is. Echter zijn de mogelijkheden van toepassing in de regio niet bekend en daarom is een globaal eerste onderzoek gestart naar de haalbaarheid van geothermie als mogelijke duurzame bron van warmte.
Dit rapport bevat de kern van het onderzoek. Hierin zijn de belangrijkste bevindingen genoemd en toe- gelicht. In het uitgebreidere onderzoeksrapport wordt in meer detail ingegaan op eventuele toepassing van geothermie. Er is gekeken naar de technische haalbaarheid gecombineerd met de financiële, sociale en toe- komstige factoren die een rol spelen bij het implementatieproces. Het rapport bestaat uit drie delen: geologie, techniek en infrastructuur (sectie 2-4), huidige en toekomstige afname van warmte in het onderzoeksgebied (sectie 5), en ten slotte de financiële haalbaarheid (sectie 6). Op basis van een grofmazige scan op deze aspecten wordt een advies gegeven of nader onderzoek naar geothermie een interessante vervolgstap is voor de regio Noordoost Twente.
Dit rapport geeft niet een route aan voor verduurzaming van de energievraag van Noordoost Twente, maar slechts de kansen en mogelijkheden die geothermie kan bieden in het onderzoeksgebied. De eventu- ele implementatie van geothermie, budgettering, en politieke besluitvorming die hieraan ten grondslag liggen, vallen niet binnen de scope van het onderzoek en zijn vooral politieke kwesties die afgestemd moeten worden met de betrokken stakeholders.
Dit document betreft een revisie op de eerste versie van deze rapportage welke uit was gebracht op 13 juli 2018. De oorspronkelijke versie van deze rapportage is met de komst van deze nieuwe revisie komen te vervallen.
2 Geologie
De kansen voor geothermie zijn sterk afhankelijk van de geologie van het onderzoeksgebied. De opbouw van de ondergrond en de eigenschappen van de verschillende aardlagen bepalen of het mogelijk is om een geothermische installatie te plaatsen. Ook zijn de diepte, de kosten, en het uiteindelijke vermogen van de installatie sterk afhankelijk van de geologie. Daarom is in eerste instantie een beknopte geologische scan gemaakt van het onderzoeksgebied, waar gekeken is welke mogelijkheden voor geothermie bestaan.
In dit hoofdstuk wordt toegelicht wat de relevante eigenschappen van de ondergrond zijn voor geothermie.
Vervolgens is een scan gemaakt van deze eigenschappen van de ondergrond in het onderzoeksgebied en worden aan de hand daarvan conclusies getrokken of er realistische mogelijkheden zijn voor geothermie in Noordoost Twente.
2.1 Relevante eigenschappen in de ondergrond
Een aardlaag is geschikt voor geothermie als deze voldoet aan de volgende drie eisen: voldoende per- meabiliteit (doorlatendheid), hoge geothermische gradiënt (warm genoeg) en de laag moet waterhoudend zijn.
Ten eerste is de (natuurlijke) permeabiliteit, of doorlatendheid, van de aardlaag belangrijk (Boxem et al., 2015). Deze is afhankelijk van de korrelgrootte van de sedimenten en de diepte van de laag. In aardla- gen met grotere sedimenten, zoals zand of kalksteen, zijn ook grote poriën aanwezig waar eenvoudig water doorheen gepompt kan worden. Hierdoor is het mogelijk om grote hoeveelheden water door de aardlaag te pompen waardoor veel warmte gewonnen kan worden. Ook de diepte van de laag is hierbij belangrijk. Diepe lagen worden door het gewicht van de bovenliggende sedimenten in elkaar gedrukt waardoor de natuurlijke permeabiliteit kan verkleinen. Afhankelijk van de geologische structuur van deze aardlagen is het echter wel degelijk mogelijk om voldoende permeabiliteit te hebben in diepe lagen.
Ten tweede is de geothermische gradiënt belangrijk. Deze kan erg variëren in Nederland en is gemiddeld 30◦C/km (Boxem et al., 2016). Bij een hoge geothermische gradiënt worden ook ondiepe lagen interessant voor geothermie, waardoor veel (boor)kosten bespaard kunnen worden.
Tot slot is het belangrijk dat de geothermische bron waterhoudende laag is (Hack, R. (ITC)). In water- houdende lagen is er een constante toevoer van warmte in de aardlaag, waardoor de bron deze constante warmte kan blijven leveren.
Wanneer een aardlaag over al deze eigenschappen beschikt, wordt gesproken van een "geothermische play". Deze term stamt uit de olie- en gasindustrie en wordt gebruikt om delen van de ondergrond met relevante karakteristieke eigenschappen te definiëren (Boxem et al., 2016). In deze verkennende studie wordt de uitdrukking van een play gebruik om een scenario aan te duiden waar veel potentieel in zit en meer data-acquisitie en evaluatie nodig heeft om een concrete case te maken.
2.2 Ondergrond Noordoost Twente
In de geologie wordt de ondergrond beschreven aan de hand van verschillende categorieën. Ten eerste wordt gesproken over verschillende tijdsvakken. Deze "tijdsvakken" zijn aardlagen die in tientallen miljoenen jaren zijn opgebouwd tijdens een karakteristieke periode (bijvoorbeeld een ijstijd), waardoor de aardlagen unieke eigenschappen hebben. Deze tijdsvakken kunnen weer onderverdeeld worden in groepen en sub- groepen, waar de eigenschappen steeds uniformer zijn. Het meest gedetailleerde niveau om een aardlaag te beschrijven is een "formatie", die vaak niet dikker dan enkele tientallen meters is. Binnen een formatie zijn de eigenschappen vrijwel uniform, dus bestaat de hele formatie uit hetzelfde soort gesteente (Duin et al., 2016).
In Noordoost Twente zijn sinds de jaren ’60 veel gasboringen geweest, waardoor veel informatie beschik- baar is over de ondergrond. Deze informatie is door TNO online beschikbaar gesteld omdat het in Nederland wettelijk verplicht is om data van boringen te delen. Echter is het niet verplicht om alle informatie te delen.
De informatie die beschikbaar is, is daarom niet heel nauwkeurig en gedetailleerd, maar geeft een goede globale inschatting van de ondergrond.
In Noordoost Twente zijn drie formaties aangetroffen die mogelijkheden bieden voor geothermie: de Detfurth formatie (700 - 1500 meter diep), de Volpriehausen formatie (900 - 1600 meter diep) en de Tubber- gen formatie (1800 - 3200 meter diep). Let op: de aangegeven afstanden geven aan op welke dieptes deze aardlagen gevonden kunnen worden, maar niet de dikte. Een overzicht van de locatie van de boringen en de diepte en dikte van de aardlagen is weergeven in figuur 1. Volgens de metingen is de Detfurth formatie gemiddeld 47 meter dik, de Volpriehausen formatie gemiddeld 13 meter dik en de Tubbergen formatie 315 meter dik.
De geothermische gradiënt van Noordoost Twente is bepaald met behulp van het "Geothermal Informa- tion System Germany" (www.geotis.de). Dit is een ondergrondmodel dat temperatuurmetingen van boorga- ten extrapoleert over heel Duitsland, maar ook gebieden in Nederland net over de grens. De geothermische gradiënt in het noorden van het onderzoeksgebied is gemiddeld 34◦C/km, wat relatief hoog is voor Neder- landse begrippen. Ook in het zuiden is de geothermische gradiënt met 32◦C/km hoger dan het Nederlandse gemiddelde van 30◦C/km.
Er zijn dus twee scenario’s mogelijk voor geothermie in Noordoost Twente: ondiepe geothermie (700- 1600 meter diep) en diepe geothermie (1800 - 3200 meter diep). De voordelen van ondiepe geothermie zijn ten eerste dat de investeringskosten significant lager zullen zijn vanwege lagere boorkosten, welke een aanzienlijk deel van de totale investering bedragen. Ten tweede is er meer zekerheid over de potentie van de ondergrond omdat er meer data beschikbaar is (er zijn relatief veel ondiepe boringen in het gebied) en door relatief lage druk van bovenliggende lagen de kans op een hoge doorlatendheid hoog is. De voordelen van diepe geothermie zijn daarentegen dat de installatie een veel hoger vermogen heeft en efficiënter werkt.
Samengevat lijken de kansen voor geothermie op basis van de geologie goed, vergeleken met elders in Nederland. Een drietal geschikte formaties is meerdere malen aangeboord in het gebied. Door de vele gasboringen in het gebied is er veel informatie over de ondergrond beschikbaar, wat veel kosten en tijd kan besparen voor data-acquisitie. Er zijn kansen voor ondiepe geothermie in de Detfurth en Volpriehausen for- maties op 700 tot 1600 meter diepte. Er zijn ook kansen voor diepe geothermie in de Tubbergen formatie op 1800 tot 3200 meter diepte. Voornamelijk in het noorden van het onderzoeksgebied is ook de geothermische gradiënt erg gunstig, echter licht de gradiënt in het zuiden ook boven het Nederlands gemiddelde. Geba- seerd op de geologie zijn er dus goede kansen om een geschikte locatie voor een geothermische installatie te vinden in Noordoost Twente.
2.3 Risico’s
Als men te werk gaat in de ondergrond moet er altijd rekening gehouden worden met een aantal risico’s.
De voornaamste risico’s zijn het oppompten van nevenproducten of NORM’s (Natural Occuring Radioactive Materials). Hoewel er geen directe aanwijzingen zijn dat deze "verontreinigingen" aanwezig zijn, is de moge- lijkheid niet uit te sluiten. Door goede metingen voorafgaand aan de boring kan dit risico wel beperkt worden.
Ook is er de mogelijkheid om verontreinigingen te scheiden tijdens het pompen. Daarnaast moet er ook rekening gehouden worden met seismische instabiliteit. De seismische instabiliteit bij geothermie kan niet vergeleken worden met gasboringen, omdat er geen delfstoffen uit de grond onttrokken worden en er dus geen lege holtes ontstaan. De concrete risico’s op seismische instabiliteit zijn niet vast te stellen op basis van een globaal overzicht van de ondergrond. Daarom is het belangrijk om voorafgaand aan de boring een uitgebreide geologische scan te maken van de locatie om dit risico te kwantificeren (Kramers et al., 2012).
Figuur 1: Overzicht van de boringen met de diepte van de relevante aardlagen in Noordoost Twente
3 Techniek
Wat betreft de techniek is er gekeken naar verschillende configuraties voor het winnen van energie uit een geothermische bron. Deze configuraties zijn afhankelijk van de ondergrond. In dit hoofdstuk worden de mogelijkheden van geothermische installaties en verschillende boortechnieken besproken.
3.1 Geothermische installatie
Met geothermische energie kan zowel thermische (warmte-) als elektrische energie opgewekt worden.
De werking van een geothermische installatie berust op een cyclus waarin een medium, meestal water, wordt rondgepompt door het doublet. Dit doublet is een systeem dat bestaat uit twee putten: de productie- put en de injectieput. Het water gaat koud de injectieput in, waarna het de poreuze warmtehoudende laag diep in de ondergrond instroomt. Doordat het koude water wordt omgeven door een aardlaag met hogere temperatuur wordt het water opgewarmd. Het water stroomt door overdruk vanuit de injectieput richting de productieput, waar het water weer omhoog wordt gepompt. Dit water heeft dan een hogere temperatuur dan voor de injectie. Deze warmte kan worden afgenomen door middel van warmteoverdracht of expansie van stoom in een turbine voor elektriciteitsproductie met een gemiddelde omzettingsefficiëntie van 95,7 - 98,7%, afhankelijk van het type turbine (Zarrouk and Moon, 2014).
Geothermische systemen kunnen onderverdeeld worden in directe en binaire systemen. Een direct sys- teem betekent dat de afname direct uit de stroom van de productieput plaatsvindt (voor verduidelijking zie figuur 2a). Bij een binair systeem wordt de rondpompcyclus gescheiden van de directe afname door het gebruik van een warmtewisselaar, schematisch te zien in figuur 2b. Het is ook mogelijk om het water bij een te lage brontemperatuur extra te verhitten met bijvoorbeeld biogas.
(a) Direct (b) Binair
Figuur 2: Productiemethode schematisch weergegeven
Binnen Noordoost Twente is vanwege de thermische gradiënt een thermische installatie het meest voor de hand liggend. Voor het gebruik van geothermie voor het verwarmen van huizen is een temperatuur van ongeveer 70 graden Celsius nodig, dit is binnen Noordoost Twente haalbaar. Voor het verwarmen van deze woonhuizen is de aanleg van een warmtenet nodig. Dit houdt ook in dat de geothermische installatie een binair systeem zal zijn. De technieken achter dit soort installaties zijn hoofdzakelijk pompen, leidingwerk en warmtewisselaars en ondervinden momenteel geen tot nauwelijks significante ontwikkelingen en zijn daar- mee beproefde technieken. Wat betreft de bovengrondse grootte van een dergelijke installatie moet men denken aan een pompgebouw voor bijvoorbeeld waterwinning. Daarnaast is er dus leidingwerk benodigd, dat zo nodig ook bovengronds aangelegd kan worden.
De meest geschikte techniek voor de situatie in Noordoost Twente is een binair systeem. Dit is de meest logische keuze omdat gefocust wordt op het verwarmen van woningen, kantoren en/of loodsen. De distributie van deze warmte vindt plaats in een warmtenet. Om de mogelijkheid voor variërende warmteafname open te houden is een binair systeem het meest voor de hand liggend. Bij variërende warmteafname kunt u denken aan het dichtdraaien van de radiator.
3.2 Boortechnieken
Om de putten aan te leggen worden hoofdzakelijk technieken uit de olie- en gasindustrie gebruikt. In het geval van een geothermische installatie moet rekening gehouden worden met grotere putdiameters (circa 1 meter), om het beoogde debiet te halen. Daarnaast worden er voor een geothermische installatie twee putten geboord, een injectie- en een productieput. Gezien de benodigde diameters is zuigboren de meest voor de hand liggende boortechniek.
3.3 Risico’s
Met betrekking tot de techniek is er een aantal risico’s waar rekening mee moet worden gehouden. Bij een geothermische installatie zijn er een hoop onzekerheden die het succes sterk beïnvloeden. Vaak kan echter de kans significant verminderd worden door deze risico’s goed in kaart te brengen.
Het is mogelijk dat de thermische gradiënt of de permeabiliteit tegenvalt, met een lager bronvermogen als gevolg. Een gedetailleerde geologische studie of een eventuele proefboring indien gewenst geacht, kunnen deze onzekerheden sterk verminderen.
Boringen naar grote diepte zijn erg risicovol, ongeacht de situatie. Opnieuw spelen de onzekerheden in de ondergrond sterk mee in de stabiliteit van de aardlagen, en ook is het vastlopen van de boorkop een mogelijkheid. De kans bestaat, bij onzorgvuldige uitvoering, dat er spoelwater lekt in het grondwater.
Binnen grondwaterwinning wordt er een onderscheid gemaakt tussen grondwaterwingebieden en intrek- gebieden. Grondwaterwingebieden worden beschouwd als boorvrije zones waar boringen niet zijn toege- staan. Binnen intrekgebieden zijn boringen alleen toegestaan wanneer er een sterk maatschappelijke nood- zaak is.
Tot slot zijn er nog mogelijke risico’s die kunnen voorkomen bij de bovengrondse installatie. Denk hierbij aan een uitval van de installatie of sterke vervuiling in de waterstromen. Deze risico’s kunnen verminderd worden door degelijk en frequent onderhoud.
4 Infrastructuur
In dit hoofdstuk wordt de bestaande infrastructuur van het onderzoeksgebied besproken. Tevens worden kort de mogelijkheden besproken voor het toepassen van een warmtenet en welke risico’s komen kijken bij het implementeren van het warmtenet.
4.1 Bestaande infrastructuur
Het vervoeren van warmte gebeurt in alle gevallen op eenzelfde manier: door middel van een (uitgebreid) leidingnetwerk dat zorgt voor stadsverwarming (District Heating). Het uitgangspunt is dat warmte geprodu- ceerd wordt door een bron zoals een diepe warmteput (geothermie), of door een (aantal) grote afzetters van warmte die de geproduceerde warmte op een hoofdnetwerk zet, van waaruit het getransporteerd wordt naar gebruikers van warmte. Eenmaal bij de gebruiker aangekomen, wordt de warmte met behulp van een warmtewisselaar afgeleverd en kan de eindgebruiker de warmte gebruiken.
In Noordoost Twente bevinden zich op het moment van schrijven geen warmtenetten. Als er besloten wordt tot het overgaan op stadsverwarming door gebruik van geothermie, zal dit warmtenet volledig nieuw aangelegd moeten worden. In de grensgebieden van de regio heeft de gemeente Enschede samen met de gemeente Hengelo een warmtenet waar op aangesloten zou kunnen worden.
Echter er zal wel rekening moeten worden gehouden met bestaande infrastructuur bij de aanleg van een nieuw warmtenet, zoals (particuliere) bebouwing, wegen en spoorlijnen, en ondergrondse infrastructuur zoals aardgastransportleidingen en hoogspanningsnetwerken. Tevens zal rekening gehouden moeten worden met de kosten van een warmtenet, omdat er een groot netwerk aangelegd moet worden wat een flinke kostenpost met zich mee kan brengen. Daarnaast heeft een warmtenet het bijkomend nadeel dat er transportverliezen optreden in het netwerk, al zal dit erg beperkt zijn.
Om het variabele warmtegebruik over de dag te kunnen opvangen, moet in de infrastructuur rekening gehouden worden met de opslag van warmte, als daartoe besloten wordt. Er kan zowel bovengronds als ondergronds warmte opgeslagen worden, en beide opties hebben voor- en nadelen. Op dit moment wordt er veel onderzoek gedaan naar warmteopslag, maar doordat warmte niet efficiënt opgeslagen kan worden zijn er weinig rendabele mogelijkheden. Er zijn in het onderzoeksgebied ondergrondse holtes aanwezig waar warmte opgeslagen kan worden, maar het is de vraag of deze aan de eisen voor thermische opslag voldoen.
Voor bovengrondse opslag wordt een energiedichtheid van 25 kWh/m3realistisch geacht. Dit zou voor één Gigawattuur een volume zijn van 40.000 m3. Anders gezegd voor de ordegrootte van een kubus met zijde van ongeveer 34 m.
4.2 Risico’s
Op dit moment is het ontbreken van de infrastructuur het voornaamste probleem van het onderzoeks- gebied. Dit net dient volledig nieuw aangelegd te worden, wat een flinke kostenpost met zich meeneemt.
Tevens hebben bij vergelijkbare warmtenetten in Nederland afnemers van warmte vaak het gevoel dat zij hun keuzevrijheid in aanbieder verliezen als zij overstappen van gas naar warmte. Daarbij komt kijken dat de kosten van een warmtewisselaar binnenshuis vaak hoger zijn dan bij het installeren van een gasaanslui- ting, terwijl het op lange termijn veel voordeliger kan zijn. Dit zijn risico’s die opgevangen kunnen worden door duidelijke communicatie en een strategie, zoals het warmteplan, die rekening houdt met het belang van alle betrokkenen. Als laatste moet rekening gehouden worden met het onderhoud van een warmtenet over langere tijd.
5 Afnameprofiel
In dit hoofdstuk wordt een beschrijving gegeven van de mogelijke afzet van warmte in het onderzoeksge- bied. Om een inschatting te geven van het verbruik en de mogelijke afzet van warmte in het gebied, is het afnameprofiel van de regio Noordoost Twente in beeld gebracht met behulp van openbare data beschikbaar via Enexis en het Geoportaal Overijssel.
5.1 Huidig afnameprofiel
Afname van warmte, zoals te zien in figuur 3, is met name hoog in het zuiden van de regio. In Oldenzaal en Losser bevinden zich enkele gebieden met een hoge afname van warmte, mede door een aantal grote zakelijke afnemers die zich in deze gebieden bevinden. Met name deze zakelijke gebruikers zijn erg bepa- lend voor het seizoensafhankelijke verbruik van warmte, aangezien zij vaak afhankelijk zijn van een continue levering van warmte om de productieprocessen draaiende te houden. In Oldenzaal en Losser bevinden zich bijvoorbeeld bedrijven als Johma, Aluminiumgieterij Oldenzaal en Europastry, die afhankelijk van de nood- zaak en afhankelijkheid van warme processen stabiele afnemers of leveranciers van warmte kunnen zijn aan het warmtenet. Het kan voor de toekomst van het warmtenet erg handig zijn om samenwerking te zoeken met deze partijen.
Bijkomend voordeel van het gebied Oldenzaal-Losser is dat de kernen relatief dicht bij elkaar liggen, wat de aanleg van een gecombineerd warmtenetwerk mogelijk kan maken. In het noorden van het onderzoeksge- bied is de afname een stuk lager, waarschijnlijk door de lage dichtheid van de bebouwing in het buitengebied.
Het bronvermogen van een geothermische installatie is afhankelijk van de diepte van de bron en het debiet dat door het doublet heen gepompt wordt. Het bronvermogen van een installatie binnen het onderzoeksge- bied kan uiteenlopen van 3 tot 16 megawatt (MW), dit is gelijk aan een verbruik van ongeveer 21 tot 112 GWh per jaar. Wanneer in het zuidelijke deel van Noordoost Twente een installatie wordt aangelegd, is de warmtevraag op dit moment groot genoeg om dit vermogen af te nemen. Het is echter niet mogelijk om met het vermogen van een enkele geothermische installatie de warmteafname van heel Noordoost Twente met een integraal warmtenet te dekken. Hiervoor zijn lokale warmtenetten beter geschikt. Wanneer hier meer- dere warmtebronnen aan verbonden worden, kunnen deze warmtenetten eventueel gecombineerd worden.
In het noordelijke deel van het doelgebied zou in het geval van een hoog vermogen, de warmte eventueel over verschillende dorpen verdeeld moeten worden. Dit betekend echter ook dat er door grotere afstanden er ook meer warmteverliezen in de leidingen zijn.
Mogelijkheden voor afzet zijn er wellicht langs het grensgebied van de regio Noordoost Twente. De com- binatie kan in het zuiden worden gezocht met Enschede en Hengelo, waar zich al deels een warmtenetwerk bevindt. Tevens heeft deze aansluiting het voordeel dat Noordoost Twente gebruik kan maken van afname van afvalverwerker Twence. Een andere mogelijkheid voor het noordoosten van het gebied ligt bij Denekamp, welke een combinatie kan vormen met Duitsland, met name Nordhorn. Er is echter weinig bekend over de mogelijke afzet van warmte in Duitsland, dus het kan niet met zekerheid gezegd worden of deze verbinding zal kunnen worden aangegaan.
5.2 Toekomstig afnameprofiel
Om een voorspelling te doen over eventuele toekomstige vraag naar warmte, wordt gekeken naar mo- gelijke voorspellingen voor de groei of krimp van de regio Noordoost Twente. De meeste prognosedata is beschikbaar voor 2030, waarvoor ook de voorspelling gedaan zal worden. Let wel dat het een voorspelling is, gebaseerd op kengetallen op basis van diverse bronnen. Het is allerminst zeker of deze cijfers een goede voorspelling zijn voor wat het daadwerkelijke beeld is van de toekomst.
Volgens het rapport van Kooiman et al. (2016) vanuit het CBS heeft de regio Noordoost Twente voor de periode 2016-2030 te maken met een stabiele bevolkingssituatie. De bevolking zal voor het zuiden van het onderzoeksgebied niet of nauwelijks veranderen, echter kan er voor de twee noordelijke gemeenten lichte krimp optreden. Het toekomstig warmtegebruik, geschat op basis van cijfers geschat door ECN (2015) en ECN and CBS (2017), zal per jaar tussen de 0,7% tot 1,2% afnemen voor respectievelijk 2020 en 2030.
Daarnaast wordt er rekening gehouden met efficiënter energiegebruik in huishoudens door verbetering van energielabels, wat kan leiden tot een besparing van gemiddeld 25% (ECN, 2015). Tevens zal elektrificatie
Figuur 3: Overzicht van het warmteverbruik in Noordoost Twente per Postcode-4 (Geoportaal Overijssel).
van warmtebronnen toenemen, wat zal betekenen dat de warmtevraag in de toekomst gedeeltelijk opgevan- gen zal worden door elektrische warmtebronnen zoals warmtepompen, zonneboilers of infraroodpanelen.
Opgeteld zorgt dit ervoor dat het verbruik met circa 25-40% omlaag gaat voor 2030. Door ECN (2015) wordt tevens geschat dat de industrie besparende maatregelen neemt om haar gebruik van warmte en elektriciteit met 0,7 - 1,5% zal laten afnemen, wat ertoe leidt dat er tussen de 10-17% voor de industrie bespaard zal worden op warmteafname in 2030.
Volgens het rapport van Kooiman et al. (2016) hebben de Nederlandse grensgebieden hoofdzakelijk te maken met een stabiele situatie. Daarom worden voor het toekomstige warmteverbruik dezelfde aannames gedaan als beschreven voor het onderzoeksgebied. De bevolkingsgroei voor regio Nordhorn (Duitsland) ver- wacht een lichte krimp, rond 1%, in 2025 ten opzichte van 2010 (für wirtschaftforschung, 2010). Dit geldt in het algemeen voor de Duitse grensgebieden van Noordoost Twente. Alleen voor de regio Bad Bentheim en Gildehaus is een kleine groei, tot 1%, voorzien (für wirtschaftforschung, 2010). Verder is over toekomstige energievraag voor de grensregio Duitsland weinig informatie beschikbaar. Daarom wordt er gekozen om hetzelfde toekomstscenario als binnen het onderzoeksgebied gebruikt is, aan te houden.
Omdat het dus waarschijnlijk wordt geacht dat in de toekomst de warmtevraag daalt, zijn meer afzetmo- gelijkheden noodzakelijk buiten regio Noordoost Twente. Hier liggen kansen voor in een connectie met één van de grensgebieden, met gemeente Enschede of Hengelo als eerste logische keuze.
5.3 Risico’s
Zoals vermeld is het risico op onderschatting van de warmtevraag een van de meest reëele risico’s. Groei of krimp van de regio zijn in geen geval gegeven, en dus blijft het lastig te voorspellen wat de warmtevraag in de toekomst zal zijn. Tevens hangt het sterk af van de inzet van Noordoost Twente op het verduurzamen van de energievoorziening. Budgettering en inzet op verduurzaming spelen daarom mede een grote rol, aangezien dit tot grote veranderingen in het afnameprofiel kan leiden, waardoor het toekomstig afnameprofiel slecht te voorspellen is.
6 Financiën
In dit hoofdstuk worden de financiën van geothermie besproken. Aan de hand van een schatting van pre-investeringskosten, investeringskosten, exploitatiekosten en inkomsten, kan inzicht worden gegeven in de financïele context van een geothermie project in Noord Oost Twente.
6.1 Financiële analyse
In de financiële analyse wordt de minimale verkoopprijs van warmte berekend waarbij een geothermie project financieel haalbaar is. De financiële haalbaarheid wordt gedefinieerd wanneer de de netto contante waarde (NCW) van de investering boven nul uitkomt. De investering wordt afgeschreven over 30 jaar. Aan- gezien de waarde van geld in de toekomst door inflatie afneemt, en er daarnaast bepaalde financiële risico’s zijn, wordt er een discontovoet gebaseerd op het financiële risico gedefinieerd. Daarnaast is een risicovrije situatie doorgerekend aan de hand van de terugverdientijd. De warmteprijs die gebruikt wordt voor de terug- verdientijd is de consumenten warmteprijs van Ennatuurlijk, en geldt puur als vergelijking ten opzicht van het risicovolle scenario.
Uitgangspunten
De investeringskosten van de geothermische installatie worden hoofdzakelijk door de boorkosten be- paald, deze kosten schalen met de diepte van de bron. De exploitatiekosten zijn gedefinieerd als fractie van de investeringskosten en het energieverbruik van de installatie. De investeringskosten van het warmtenet worden bepaald door kosten van de leidingen van het warmtenet en de aansluitingskosten per huishouden.
Het is ook mogelijk de aansluitingskosten door de éénmalige aansluitingskosten (BAK) aan de consument toe te kennen, waarvoor mogelijk subsidie vrijgegeven kan worden. De hoogte van de BAK heeft een wettelijk maximum.
Zoals eerder al aangegeven wordt geen vaste warmteprijs meegenomen. Op levering van warmte aan consumenten is een wettelijk maximum van toepassing. In het geval dat de warmte alleen geproduceerd wordt, en distributie niet in acht wordt genomen, is de gasprijs een interessante prijs om mee te vergelijken.
Wat betreft de consumenten warmteprijs zijn vergelijkingen warmte tarieven van bijvoorbeeld Ennatuurlijk interessant.
De discontovoet is ingeschat op 4.5%. Aangezien het financiële risico van een investering in de pre- investeringsfase hoger ligt als in de exploitatiefase per fase, ten opzichte van de discontovoet een risico premie toegepast welke het financiële risico in die fase representeert.
Scenario’s
Vanuit de geologische analyse is naar voren gekomen dat ondiepe geothermie pas een bronvermogen geeft vanaf 1200 m diepte. In de financiële analyse is enkel de diepte van 1500 m meegenomen. Voor diepe geothermie zijn dieptes van 2000, 2600 en 3200 m genomen. Het vermogen van deze bron dieptes is afhan- kelijk van de haalbare temperatuur en het debiet wat door het doublet kan worden gepompt. In deze fase is het onzeker hoe hoog het debiet is, daarom is er gerekend met van debiet van 150, 225 en 300 m3/uur. Deze debieten worden vertegenwoordigd door een variantie van vermogen per diepte.
De analyse wordt uitgevoerd op verschillende scenario’s. Eerst is het geval van een geothermische bron die warmte levert genomen. In deze situatie wordt de warmte geleverd aan een afnemer die, of de warmte kan distribueren, of volledig af neemt. Vervolgens wordt er gekeken naar het scenario waarbij ook een dis- tributie net wordt aangelegd. De lengte van het warmtenet is afhankelijk van het bronvermogen. Hoe groter het bronvermogen, hoe meer huishoudens kunnen worden aangesloten, hoe langer het warmtenet. Er is hier gerekend met een basis lengte van 10 km en een variabele lengte van ongeveer 2.5 km/MW. Dit is een grove schatting en geeft enkel aan hoe de warmteprijs beïnvloed wordt door de grotere investering. Tot slot wordt er naar het scenario van dekkende BAK gekeken. Dit betekend dat er geïnvesteerd wordt in een warmtenet maar door middel van een BAK geen aansluitkosten mee worden genomen in de investering.
Resultaten
In figuur 4 zijn de resultaten van de warmteprijs op basis van de NCW berekening te zien. Deze prijs toont een minimale warmteprijs voor welke het project, over 30 jaar, haalbaar wordt geacht ten opzichte van het vermogen. Belangrijk om te vermelden is de spreiding van de warmteprijs per diepte. Aangezien er onzeker- heid over het haalbare debiet is, is er een range van vermogens zichtbaar. Daarnaast is er een minimum en maximum prijs voor alle kosten posten genomen, dit is terug te zien in de minimale en maximale warmteprijs.
Er valt te zien dat ondiepe geothermie, gezien de hoogte van de minimale warmteprijs, niet realistisch is.
In het geval van diepe geothermie tonen de 2600 m en 3200 m diepte goede resultaten. Als het warmtenet niet wordt meegerekend als investering, is het realistisch dat deze bronnen, in het geval van een groot debiet, een concurrerende warmteprijs ten opzichte van de gasprijs kunnen leveren. Het scenario inclusief warmtenet is zonder dekkende BAK minder gunstig. In het geval van een dekkende BAK is te zien dat de prijs voor de dieptes 2600 en 3200 meter diep bijna volledig onder de wettelijk maximale warmteprijs vallen.
Figuur 4: Resultaten berekening met warmteprijs als variabele voor scenario’s inclusief en exclusief warmtenet
In figuur 5 is te zien dat het verschil tussen de verschillende scenario’s, inclusief en exlcusief warmtenet, minder groot zijn. Dit valt toe te kennen aan de risicopremie aangezien een dergelijke investering met name in de beginfase een risico kent die in de TVT niet is meegenomen. Verder is gelijk gedrag te zien als bij de warmteprijs, diepe geothermie met dieptes van 2600 en 3200 meter vertonen de meest gunstige situaties.
Figuur 5: Terugverdientijd ten opzichte van vermogens voor scenario’s inclusief en exlcusief warmtenet aan de hand van tarief Enna- tuurlijk
6.2 Risico’s
Er zijn verschillende risico’s verbonden aan een investering in Geothermie. Zo laat de spreiding van
infrastructurele kosten beide de zelfde ordergrootte bedragen. Daarmee zijn de resultaten van de dekkende BAK duidelijk te verantwoorden. Gezien het doelgebied en de nauwkeurigheid van deze studie, is de sprei- ding van de kosten voor zowel het warmtenet als de aansluitingskosten erg groot.
Daarnaast is de onzekerheid van het bronvermogen een grote factor, hoewel de resultaten laten zien dat bij grotere dieptes deze warmteprijs stabieler is dan bij ondiepe bronnen is dit een grote onzekerheid in de investering en uitvoering van het project. Ook is de warmtevraag niet constant, verwacht wordt dat de warmtevraag in de toekomst afneemt, dit betekend dat de hoeveelheid huishoudens die aan één bron kunnen worden aangesloten toeneemt.
7 Advies
Het inzetten van geothermie als duurzame warmtebron in de regio Noordoost Twente schets een relatief positief beeld. Er is data van de ondergrond beschikbaar vanwege oude gasboringen, wat het risico en de pre-investeringskosten beperkt. Er zijn drie geschikte aardlagen voor een geothermische installatie aange- troffen in de ondergrond en de geothermische gradiënt is relatief gunstig voor Nederlandse omstandigheden.
In het zuiden zijn voldoende afzetmogelijkheden voor warmte in Oldenzaal en Losser. Hoewel er in het noor- den ook veel afzetmogelijkheden zijn voor de warmte, zal bij een bron met een hoog vermogen de warmte over verschillende dorpskernen verdeeld moeten worden, wat hoge extra kosten voor infrastructuur met zich mee brengt. Financieel is ondiepe geothermie niet haalbaar, omdat het vermogen van een geothermische installatie niet opweegt tegen de hoge investeringskosten. Wanneer de kosten voor het warmtenet en/of de BAK niet als een investering worden beschouwd, is de kans op een haalbare businesscase bij een diepte vanaf 2600 meter groot, zie figuur 4 (bladzijde 14).
Het is belangrijk om de resultaten van de financiële analyse in een breder perspectief van de energietran- sitie te zetten. Wanneer de warmte in toekomst van een andere bron dan gas (bijvoorbeeld aardgas, biogas of waterstof) moet komen, is het aansluiten van een warmtenet bijna onvermijdelijk. De aanlegkosten en de aansluitkosten van het warmtenet zijn een zeer grote investering waardoor geothermie in Noordoost Twente financieel alleen onder zeer gunstige omstandigheden haalbaar is. Zonder de kosten van het warmtenet en de aansluitkosten is het de aanleg van een individuele geothermie bron daarentegen voor verschillende diepe geothermie scenario’s financieel haalbaar.
Boxem, T., H., V., Carpentier, S., T., G., and Lipsey, L. (2015). Ultradiepe geothermie in nederland.
Boxem, T., H., V., and Van Wees, J. (2016). Ultradiepe geothermie: Overzicht, inzicht and to-do ondergrond.
Duin, E., Doornenbal, J., Rijkers, R., Verbeek, J.W., and Wong, T. (2016). Subsurface structure of the netherlands – results of recent onshore and offshore mapping.
ECN (2015). Verkenning potentieel hernieuwbare energie gemeente enschede.
ECN, PBL, R. and CBS (2017). Nationale energieverkenning 2017.
für wirtschaftforschung, N. I. (2010). Standortprofiel der stadt nordhorn.
Hack, R. (ITC). Interview. Technisch advies.
Kooiman, N., De Jong, A., Huisman, C., Stoeldraijer, L., and Van Duin, C. (2016). Pbl/cbs regionale bevolkings- en huishoudensprognose 2016-2040: sterke regionale verschillen.
Kramers, L., Vis, G., Van den Dulk, M., Duin, E., Witmans, N., Pluymaekers, M., and Doornenbal, J. (2012).
Regionale studie aardwarmtepotentie provincie limburg.
Zarrouk, S. J. and Moon, H. (2014). Efficiency of geothermal power plants: A worldwide review. Geothermics, 51:142–153.
