Om aardwarmte te winnen moeten we dieper de aarde in (500 m tot 4 km); op die diepte heeft het water een temperatuur van 55 tot 120 °C. Dan kan worden gebruikt om je huis te verwarmen zonder dat je een warmtepomp nodig hebt.
De 'ongestoorde' bodemtemperatuur (tussen de 2 en 200 meter diepte) ligt in Nederland ongeveer tussen de 8 °C en 14 °C (met ongestoord bedoelen we, zonder dat er gebruik wordt gemaakt van bodemenergie). Vaak zien we dat de temperatuur in stedelijke gebieden iets hoger ligt dan op het platteland.
Aardwarmte is warmte die in de ondergrond aanwezig is. In Nederland is op 100 meter diepte de temperatuur ongeveer 11-12 graden en constant. Deze warmte kan met aardwarmtepompen worden gewonnen door het water op te pompen.
De temperatuur van de aarde is op 150 meter diepte constant 8 à 10 graden. BEO staat voor: Boorgaten Energie Opslag. Een net van buizen waarin het water door de bodem gekoeld of verwarmd wordt, vormt als het ware een reusachtige chauffage onder de grond.
Hoe diep gaat een warmtepomp de grond in? De diepte is afhankelijk van de captatietechniek: Horizontale captatie: ongeveer 1,2 meter diep, over een grote oppervlakte. Verticale captatie: tot 150 meter diep, op één of meerdere boorpunten.
Een warmtepomp die zijn warmte onttrekt aan het grondwater of aan de aarde heeft voor een goede werking een bronput nodig. Deze moet worden geboord in jouw tuin. De put kan op meerdere dieptes komen te zitten. Heb je een put van meer dan 50 meter, dan is er een vergunning nodig voor deze put.
Vanaf 500 meter diepte wordt in Nederland gesproken van aardwarmte. Vanaf 4000 meter diepte wordt gesproken van ultradiepe geothermie. Daarbij wordt water met hogere temperaturen omhoog gepompt dan tussen de 500 en 4000 meter het geval is. Voor deze techniek zullen eerst nog pilots moeten plaatsvinden in Nederland.
Bij geothermie, ofwel aardwarmte wordt water van grote diepte uit de ondergrond opgepompt. Dit water is erg warm: hoe dieper in de bodem, hoe hoger de druk is en des te warmer het water. Met een warmtewisselaar kan de warmte vervolgens uit het water worden onttrokken en omgezet worden in energie.
Door de boringen naar olie en gas zijn de diepten tussen 2 en 3 km in een groot deel van Nederland aardig bekend; de lagen tussen 2 en 3 km levert warmte op van 70-90 graden C (een stukje onder het maaiveld is het ca. 10 graden C en 2 km van 30 graden/km geeft inderdaad ca. 70 graden C).
Gemiddeld bedraagt de geothermische gradiënt in Nederland ongeveer 30 °C per duizend meter. Op tweeduizend meter diepte bedraagt de gemiddelde temperatuur ongeveer 70 °C.
Diepste boorgat ooit
Het diepste boorgat blijft nog altijd het gat dat Rusland boorde in het schiereiland Kola, in het noordwesten van het land. In 1989 bereikten onderzoekers daar een diepte van ruim 12 kilometer onder het aardoppervlak.
Het afgekoelde water gaat terug de grond in en kan later weer worden gebruikt als de aarde het daar van nature weer heeft opgewarmd. 1 van de voordelen van aardwarmte is dat het dus nooit opraakt.
Om het gas te bereiken gaat een boor verticaal naar 3 tot 4 km diepte, waarna de boor zich horizontaal een weg door het gesteente zoekt. Met veel water, zand en chemicaliën vindt onder hoge druk het kraken van het gesteente plaats.
Werking van een water-water warmtepomp
Voor het correct functioneren van een water-water warmtepomp moeten er twee putten bij de woning geboord worden, een pompput en een retourput (ook wel lozingsput genoemd). Deze putten komen te liggen op een diepte van 25 tot 150 meter.
Kostbare investering: aardwarmte is een dure investering, relatief 'jonge' technologie. Samenwerking noodzakelijk: om aardwarmte kosteneffectief te winnen, moeten er duizenden woningen (en/of meerdere bedrijven) worden aangesloten in de buurt van de winningslocatie.
Een deel van de gesteenten in de bovenste kilometers van de aardkorst is poreus en gevuld met water. Op twee tot drie kilometer diepte bevindt zich dus water met een temperatuur van wel 70 tot 100 ˚C. De energie die in dit warme water zit wordt 'aardwarmte' of 'geothermie' genoemd.
Een aardwarmtepomp of de grond gebonden warmtepomp onttrekt warmte uit (een waterbron in) de grond, of in sommige gevallen uit oppervlakte water. De warmtepomp waardeert de opgenomen warmte op tot een gewenste temperatuur. De bron die wordt geboord is maximaal 150 meter diep.
De opbrengst voor een verticale bron in Nederland zit vaak tussen de 25 tot 40 Watt per meter boring. Stel nu dat we op uw locatie precies op 40 Watt uitkomen dan moet dus 8.000 : 40 = 200 meter geboord worden. In de praktijk kan dit bijvoorbeeld 2 boringen van 100 meter diep betekenen of 4 van 50 meter.
Een kelder is een goede plaats om een all-electric warmtepomp te plaatsen. Hierbij is het wel belangrijk dat het benodigd leidingwerk aanwezig is en dat de buitenunit in de buurt van het binnendeel wordt geplaatst. De kelder heeft vaak als voordeel dat u geen last heeft van het geluid.
Lange tijd heeft men gedacht dat dit magma uit de aardmantel afkomstig was. Er zijn nu echter aanwijzingen dat dit materiaal uit een tot nu toe voor onmogelijk gehouden diepte komt: het grensvlak tussen aardmantel en kern, zo'n 3000 km diep. Het vulkanisme van Hawaii is een gevolg van een zogeheten mantelpluim.
Voor een grondboring mag je rekenen op 5.000 à 6.500 euro. Bij een water-water warmtepomp zit je op die manier al snel aan een totale installatiekost van 15.000 euro.
Een warmtepomp kan via deze bodemlussen warmte onttrekken en deze afgeven op een hogere temperatuur, zodat je je huis ermee kunt verwarmen. Helaas is professioneel boren van zo'n bron vrij duur: ca. € 8000 voor een gewoon huis.
De luchtwarmtepomp is met name bij woningenbouw een effectievere oplossing en heeft aan de lucht een onuitputtelijke bron. Een aardwarmtepomp is een stuk duurder en daardoor minder makkelijk terug te verdienen.