Aardwarmte komt voor een relatief gering deel (30%) voort uit de restwarmte van de tijd van het ontstaan van de aarde (accretie), voor een groter deel (70%) uit radioactiefvervalprocessen, die in de aardkorst al vele miljoenen jaren voortdurend warmte hebben opgewekt en dit vandaag nog steeds doen.
Warmte is een vorm van energie die uitgewisseld wordt tussen systemen die onderling niet in thermisch evenwicht zijn. Deze energie stroomt van het systeem met de hogere temperatuur naar het systeem met de lagere temperatuur.
Aardwarmte is een milieuvriendelijke energiebron. Het wordt ook wel geothermie genoemd. De warmte is afkomstig uit water uit diepe aardlagen (vanaf 500 meter diep). In Nederland wordt aardwarmte vooral gebruikt om kassen, woningen en andere gebouwen te verwarmen.
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.
De planeet wordt aan de buitenkant verwarmd door de zon. Daarom blijft de hitte in de kern heel lang bestaan.
Bij vulkaanuitbarstingen kunnen flinke hoeveelheden lava worden uitgestoten. Raakt dat spul dan niet op? Het korte antwoord op de vraag of lava kan opraken, is: nee, niet zolang de aarde is zoals ze nu is.
Bij vulkaanuitbarstingen komt vloeibare steen als lava uit de aarde. Wanneer lava nog in de aarde zit, heet het magma. Magma komt uit de aardmantel of uit het onderste deel van de aardkorst.
Ondiepe bodemenergie (tot 500 meter diep)
Ondiepe bodemenergie is lage temperatuur warmte (15-20°C) en koude (6-10°C) uit de bodem. De warmte en koude worden gewonnen uit en opgeslagen in aquifers.
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 '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.
De warmtewet bepaalt dat aardwarmte niet duurder mag zijn dan verwarming met aardgas. De kosten van aardwarmte zijn stabiel en voorspelbaar; de grootste kostenpost is de voorbereiding en aanleg van het systeem.
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.
Meer dan 85% van de totale hoeveelheid in IJslandse verbruikte energie, wordt opgewekt uit vernieuwbare natuurlijke hulpbronnen (geothermische energie en waterkrachtcentrales) en 99% van de in IJsland gebruikte electiciteit is afkomstig uit dergelijke bronnen.
Gemiddeld bedraagt de geothermische gradiënt in Nederland ongeveer 30 °C per duizend meter. Op tweeduizend meter diepte bedraagt de gemiddelde temperatuur ongeveer 70 °C.
De investering voor de projectmatige aanleg van een aardwarmtesysteem inclusief warmtepomp bedraagt circa € 19.100,- (exclusief subsidies en vloerverwarming). De meerprijs van het aardwarmtesysteem is €16.800,-. Bij een jaarlijkse besparing van € 1.280,- is de terugverdienperiode 13,1 jaar.
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.
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.
Op 1-2m diepte varieert de temperatuur nog met de seizoenen maar dieper dan 15m is de temperatuur al zo'n 10-12 C constant. Het zit letterlijk onder onze huizen, maar we gebruiken die warmte nog maar heel weinig.
Een aardwarmtepomp is een stuk duurder dan een luchtwarmtepomp. Dat heeft alles te maken met de bron die aangelegd moet worden, die doorgaans tussen de € 3.000,- en € 5.000,- kost voor een gesloten bron. Bij hogere vermogens en een open bron, zijn de kosten minimaal € 10.000,-.
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.
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.
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).
Dit zijn bijvoorbeeld sommige metalen, zoals staal en titanium en kristallen van kwarts of zirkoon.
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.
In het centrum bevindt zich de aardkern die uit twee delen bestaat en goed is voor 16% van het volume van de aardbol. De buitenkern strekt zich uit van 2.900 tot 5.100 kilometer diep en daaronder ligt de binnenkern tot 6.371 kilometer diep.