Het Utrecht Science Park biedt uitstekende mogelijkheden voor HT-ATES (High Temperature Aquifer Thermal Energy Storage), een techniek waarbij water in de zomer op duurzame wijze wordt verwarmd tot ongeveer 90°C en vervolgens opgeslagen in watergevulde gesteentelagen op een paar honderd meter diepte voor gebruik in koudere periodes. Dat concluderen onderzoekers van de faculteit Geowetenschappen, TNO Geologische Dienst Nederland en advies- en ingenieursbureau IF Technology, in samenwerking met de Directie Campus & Facilities van de Universiteit Utrecht, na een studie van de eigenschappen van de ondergrond ter plaatse.

Het onderzoek is niet alleen van belang in de context van de energietransitie, maar leverde ook waardevolle nieuwe wetenschappelijke inzichten op over de ondiepe en diepe ondergrond van het USP. Op basis van dit verkennende ondergrondse onderzoek heeft het College van Bestuur van de Universiteit Utrecht groen licht gegeven voor het boren van een monitoring- en exploratieschacht, voorafgaand aan de definitieve investeringsbeslissing voor de bouw van de geothermische opslaglocatie en de bijbehorende technische installaties. De boorwerkzaamheden en de tests van de opslaglocatie staan gepland voor het komende academisch jaar.

Warmtebatterij

Het onderzoek maakt deel uit van ACCEL-UTES (Acceleration of Underground Thermal Energy Storage), een demonstratieproject met als doel het realiseren van een geologische hogetemperatuuropslaglocatie (“warmtebatterij”) onder het USP en binnen de regio Oost-Utrecht. ACCEL-UTES onderzoekt de mogelijkheden om tijdens de zomer, wanneer er een overschot is aan hernieuwbare elektrische energie afkomstig van een zonnepanelenpark, dat te gebruiken om water te verwarmen en dit ondergronds op te slaan in aquifers (met water gevulde poreuze en permeabele gesteentelagen). Tijdens koude maanden kan het hete water worden opgepompt en gebruikt om gebouwen op duurzame wijze te verwarmen. Met deze unieke HT-ATES toepassing is ook het elektriciteitsnet gebaat: de omzetting van elektriciteit in warmte helpt bij het tegengaan van netcongestie. Nederland loopt voorop in deze technologie. Met dit project opereert de Universiteit Utrecht in de nationale en internationale voorhoede binnen de energietransitie, in lijn met haar academische verantwoordelijkheid en maatschappelijke ambities.

“Hoogtemperatuur-energieopslag bij het USP is van groot belang om een aantal belangrijke duurzaamheidsredenen,” vertelt Jan-Diederik van Wees, hoogleraar Geothermische Exploratie en namens TNO hoofdonderzoeker binnen het project. “Het zal onze afhankelijkheid van gas drastisch verminderen en een significante bijdrage leveren aan onze duurzaamheidsambities. Hoogtemperatuuropslag is in feite zeer geschikt voor het verwarmen van bestaande gebouwen, aangezien de verwarmingssystemen grotendeels zijn ontworpen en geïnstalleerd toen verwarming met heet water de norm was. Daarom is er in tegenstelling tot bij lagetemperatuurverwarming geen nieuwbouw of ingrijpende renovatie nodig.”

Uniek

Nederland is wereldwijd koploper in de ontwikkeling van HT-ATES. Wat HT-ATES bij het USP uniek maakt, is dat de primaire bron van duurzaam opgewekte warmte de omzetting is van overtollige hernieuwbare elektrische energie in de zomer. Het project kan mogelijk leiden tot een vermindering van CO2-uitstoot op het USP met meer dan 50%, is prijstechnisch concurrerend met gasgestookte verwarming en draagt bij aan de veerkracht van een energievoorziening die minder kwetsbaar is voor externe factoren.

In beeld brengen van de ondergrond

De toepassing van dit soort vormen van ondergrondse energieopslag (warmtebatterij) vereist een uitgebreid vooronderzoek. Ook zijn nieuwe methoden nodig om het gedrag van de ondergrond te kunnen voorspellen. “In tegenstelling tot Nederlandse olie- en gaslocaties, is de ondergrond van het USP nog nooit eerder met de vereiste detaillering bestudeerd,” aldus hoogleraar tektoniek Liviu Matenco. De onderzoekers stuurden daarom op verschillende locaties in Utrecht-Oost gecontroleerde geluidsgolven de grond in. Echos daarvan werden elders opgepikt door speciale microfoons, geofonen genaamd, en vertaald naar een beeld van de ondergrond, een techniek vergelijkbaar met medische echografie. Door een nieuwe techniek om deze zgn. reflectie-seismische beelden in hogere resolutie te verwerken en aan te vullen konden de onderzoekers als het ware een zeer fijnmazig netwerk uitrollen. Daarmee verkregen ze een gedetailleerd overzicht van de structuur en eigenschappen van de ondergrond van het USP. Analyse van deze eigenschappen toonde onder andere aan dat het zeer waarschijnlijk is dat verschillende geologische lagen onder het USP geschikt zijn voor de opslag van energie bij hoge temperaturen.

Aanvullende voordelen voor de wetenschappelijke gemeenschap

De Utrechtse bodem is ook interessant vanuit puur wetenschappelijk oogpunt. Diep onder de grond ligt een aantal geologisch oude breuklijnen. Die beïnvloedden een oude delta die in het verre verleden is gevormd. “Dankzij dit onderzoek zijn we in staat geweest deze nieuwe bevindingen gedetailleerd in kaart te brengen,” zegt Matenco. “Daarom zouden de bouw, exploitatie en continue monitoring van de HT-ATES niet alleen naadloos aansluiten bij het Universitaire strategische thema Pathways to Sustainability, maar ook ten goede komen aan toekomstige generaties onderzoekers en studenten in de geo- en energiewetenschappen. Daardoor krijgen zij directe toegang tot data, nieuwe methodologieën en operationele ervaring.”

Krachtenbundeling

Het onderzoek is een mooi voorbeeld van de nauwe samenwerking die al geruime tijd plaatsvindt tussen de Universiteit Utrecht en de TNO Geologische Dienst Nederland. Deze samenwerking werd recentelijk geformaliseerd toen beide partijen op 21 mei een samenwerkingsovereenkomst ondertekenden.

Het project werd uitgevoerd met een Topsector Energiesubsidie van het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat, en een nationale EZK- en LNV-subsidie van de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO).

Beeld: Artist’s impression van het HT-ATES systeem onder het Utrecht Science Park

Bron: Universiteit Utrecht