Warmte

Energie uit temperatuurverschil met het oppervlaktewater In oceanen blijkt de watertemperatuur op een diepte van enkele tientallen meters vrijwel constant te blijven. Dit terwijl het oppervlaktewater door invallend zonlicht sterk kan opwarmen. Het zo ontstane temperatuurverschil tussen waterlagen kan elektrische energie opleveren: Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC).

Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)

De elektrische energie wordt opgewekt in een zogeheten warmtemotor: een machine die mechanische arbeid levert door verplaatsing van warmte. Bij OTEC wordt hierbij gebruik gemaakt van de Rankine Cyclus

Dit is een gesloten cyclus met een vloeistof, die een lagere kooktemperatuur dan water heeft. Deze vloeistof kan verdampen in een warmtewisselaar die verhit wordt met oppervlaktewater van de oceaan. Hierdoor ontstaat vloeistofdamp onder hoge druk. Door deze vloeistofdamp te laten uitzetten (expansie) wordt de dampdruk lager, en de snelheid van de dampdeeltjes groter. De dampdeeltjes drijven vervolgens een turbine aan. De draaiende turbine drijft een elektriciteitsgenerator aan. De inmiddels afgekoelde vloeistofdamp passeert vervolgens een koude warmtewisselaar, die gekoeld wordt met water uit diepere lagen van de oceaan. Hierin condenseert de damp, en de opnieuw vloeibare vloeistof wordt vervolgens omhoog gepompt naar de eerstgenoemde warmtewisselaar. Hierna begint het proces van opwarmen, expanderen en afkoelen opnieuw.

Het rendement van de warmtemotor is hoger naarmate het temperatuurverschil tussen de waterlagen groter is. Vandaar dat tropische wateren, dicht bij de evenaar, het meest geschikt zijn voor OTEC. Hier kan een rendement worden behaald van 7%. De Nederlandse wateren zijn onvoldoende diep en de temperatuurverschillen te klein om geschikt te kunnen zijn voor OTEC.

Meer informatie over OTEC

Meer informatie over de Rankine Cyclus

OTEC

Energie uit de bodem

Ook de temperatuur in de bodem blijft het hele jaar vrij constant en wordt dus nauwelijks beïnvloed door sterk wisselende omgevingstemperaturen. Om deze reden kan de bodemtemperatuur worden benut in Warmte- en Koude Opslagsystemen (WKO), waarmee bijvoorbeeld gebouwen in de zomer kunnen worden gekoeld en in de winter worden verhit. Er bestaan verschillende WKO-installaties. Er zijn systemen die grondwater oppompen en na verhitting (zomer) of afkoeling (winter) terugpompen. Vaak wordt gebruik gemaakt van twee putten/bronnen. Een koude bron waaruit in de zomer koelwater wordt onttrokken en een warme bron waarin het opgewarmde water wordt teruggepompt. In de winter wordt het water juist uit de warme bron onttrokken en in de koude bron teruggepompt. In plaats van het grondwater als medium te gebruiken, kan men ook een gesloten systeem aanleggen. Hierin wordt een mengsel van leidingwater en antivries rondgepompt. Dit gesloten systeem heet ook wel bodemwarmtewisselaar. De benodigde diepte voor WKO-systemen kan variëren van enkele tientallen meters tot meer dan honderd meter. Op een kaart kun je zien op welke plaatsen de Zeeuwse bodem geschikt is voor open of gesloten bodemenergiesystemen. 

Kaart met geschiktheid bodemenergie van Provincie Zeeland

Meer informatie over WKO-systemen

Aardwarmte (geothermie)

De kern van de aarde is nog steeds heet en vloeibaar. Dit komt door restwarmte uit de tijd van het ontstaan van de aarde, maar vooral ook door verhitting door natuurlijk verval van in de aarde aanwezige radioactieve isotopen. Door deze aardwarmte stijgt in de Nederlandse bodem de grondwatertemperatuur met ca. 3 graden per 100 meter. Zo is de temperatuur op 2 km diepte ongeveer 70 graden Celsius. De aardwarmte kan in de vorm van warm water uit watervoerende lagen (aquifers) in de ondergrond worden opgepompt. Het warme water passeert vervolgens een warmtewisselaar en nadien wordt het afgekoelde water weer teruggepompt. Tot nog toe wordt in Nederland de aardwarmte op een beperkt aantal locaties benut, en wel voornamelijk voor het opwarmen van gebouwen. Voorbeelden zijn het Mijnwaterproject in Heerlen (700 m diepte), glastuinbouw in o.a. Pijnacker en Bleiswijk (boordiepte ca. 1800-2300 m) en het stadsverwarmingsproject Aardwarmte Den Haag (boordiepte 2300 m). In 2011 is een onderzoek naar mogelijkheden voor geothermie in Zeeland afgerond.

Hierin wordt geconcludeerd dat de Zeeuwse bodem grotendeels ongeschikt is voor de winning van aardwarmte. Uitzonderingen hierop zijn het oosten van Schouwen en Sint Philipsland. De bodemtemperatuur is hier hoger, en vermoedelijk is de bodemlaag “Kolenkalk” aldaar voldoende waterhoudend en poreus. Een onderzoeksboring kost echter 5 tot 7 miljoen euro. Om deze reden worden de resultaten van boringen in Mol (België) afgewacht. Daar wil men een geothermische elektriciteitscentrale realiseren, waarvoor tevens een Kolenkalklaag zal worden aangeboord. In deze laag verwacht men op 2,5 tot 3,5 km diepte een warmwaterreservoir aan te treffen met een temperatuur van 125 °C.

Meer informatie over aardwarmte

Meer informatie over de mogelijkheden voor geothermie in Zeeland

Meer informatie over Kolenkalk