Energie winnen uit gesteente biedt innovatieve energieoplossingen die gebruikmaken van de natuurlijke hulpbronnen van de aarde. Deze methoden bieden veelbelovende alternatieven voor traditionele energiebronnen, van geothermische warmte tot piëzo-elektriciteit en thermo-elektrische conversie. Technologische vooruitgang en duurzame praktijken stimuleren de verkenning van nieuwe grenzen in energieproductie. Naarmate de wereld op zoek gaat naar schonere en betrouwbaardere energiebronnen, wordt het potentieel van gesteente als een reservoir van hernieuwbare energie steeds duidelijker. Dit artikel onderzoekt de toekomst van technologieën voor energie uit gesteente en hun rol in het vormgeven van een duurzamer energielandschap.

Is het benutten van energie uit rotsen een duurzame keuze?

Ja , het winnen van energie uit gesteente, ook wel geothermische energie genoemd , is een duurzame keuze. Hieronder een overzicht van de duurzaamheidsfactoren, onderbouwd met gegevens en feiten:

• De kerntemperatuur van de aarde ligt rond de 6,000 graden Celsius (10,832 graden Fahrenheit) [Bron: Yonkers openbare scholen]. Deze immense warmtebron zorgt voor de duurzaamheid van aardwarmte op lange termijn.
• Dat meldt het IRENA geothermische energiecentrales stoten gemiddeld 45 gram CO2 uit equivalent per kilowattuur (kWh) elektriciteit, vergeleken met 820 gram CO2-equivalent per kWh voor kolencentrales [Bron: Statistieken hernieuwbare capaciteit 2023].
• Uit een rapport uit 2023 van de NREL blijkt dat geothermische energiecentrales in de Verenigde Staten een gemiddelde capaciteitsfactor hebben van ongeveer 72%, wat betekent dat ze gemiddeld op 72% van hun totale capaciteit werken. [Bron: Gegevensverkenner van hernieuwbare energie].
• De De Verenigde Staten zijn wereldleider op het gebied van geothermische elektriciteitsopwekkingscapaciteit: bijna 4 gigawatt. Dat is genoeg om ongeveer 3 miljoen Amerikaanse huizen van stroom te voorzien. [Bron: Ministerie van Energie].

Lees ook: De rol van kerncentrales in de transitie naar schone energie in Californië

Energie verkrijgen uit rotsen: innovatieve energieoplossingen

Volgens IRENA bereikte de wereldwijde capaciteit voor geothermische energieopwekking in 2022 15.6 gigawatt (GW). Het Amerikaanse ministerie van Energie schat dat de capaciteit voor geothermische elektriciteitsopwekking in 2050 zal toenemen tot 60 gigawatt (GW), goed voor 8.5% van de totale elektriciteitsproductie in de VS.

Diep onder onze voeten ligt een enorm warmtereservoir: de aardkern. Deze geothermische energie kan een revolutionaire verandering teweegbrengen in de sector van schone energie . Maar hoe kunnen we deze energie opvangen en omzetten in bruikbare elektriciteit? Geothermische centrales gebruiken de warmte van de aarde om elektriciteit op te wekken. Dit doen ze door geothermische reservoirs aan te boren, oftewel holtes met heet water of stoom die onder de grond zijn opgesloten.

1. Droge stoomkrachtcentrales

Stel je een natuurlijk voorkomende stoomgeiser voor. Droge stoominstallaties werken volgens een soortgelijk principe. Deze faciliteiten maken gebruik van ondergrondse reservoirs die voornamelijk stoom bevatten, een relatief zeldzame gebeurtenis. Deze stoom onder hoge druk en hoge temperatuur wordt rechtstreeks naar turbines geleid, waar deze worden rondgedraaid om elektriciteit op te wekken. Nadat de stoom de turbine heeft laten draaien, condenseert deze tot water en wordt vaak opnieuw in het reservoir geïnjecteerd om de druk en duurzaamheid te behouden.

• Voorbeeld uit de echte wereld: De Geisers in Californië zijn 's werelds grootste geothermische veld met één bron en herbergen talloze droge stoomkrachtcentrales. Ze hebben een netto opwekkingscapaciteit van ongeveer 725 megawatt elektriciteit– genoeg voor kracht 725,000-woningen of een stad ter grootte van San Francisco. [Bron: de geisers]

2. Flash-stoomcentrales

De meest voorkomende vorm van geothermische energiecentrale is de flash-stoomcentrale. In tegenstelling tot droge stoom maken deze faciliteiten gebruik van hete geothermische pekel (water vermengd met mineralen) in plaats van pure stoom. De hete pekel wordt onder hoge druk naar de oppervlakte gebracht. Terwijl de druk in een ‘flash separator’ wordt verlaagd, kookt een deel van de hete pekel snel en verandert in stoom, waardoor turbines worden aangedreven om elektriciteit op te wekken. Het resterende warme water en de niet-condenseerbare gassen worden vaak opnieuw in het geothermische reservoir geïnjecteerd.

• Voorbeeld uit de echte wereld: De Hellisheidi-energiecentrale in IJsland staat een van 's werelds grootste geothermische flash-stoomcentrales. Het werd in 2006 in gebruik genomen en heeft een capaciteit van 303 MW, levert schone elektriciteit en volgt ongeveer 170,000 elektriciteitscentrales wereldwijd.Bron: PowerTechnologie].

3. Geopressiesystemen

Stel je een enorme ondergrondse kamer voor, gevuld met hete pekel onder druk (zout water). Dit zijn onder druk staande systemen, natuurlijke reservoirs die voorkomen in sedimentaire bekkens. Ze bieden een unieke benadering van geothermische energieopwekking:

• Hoewel ze nog in ontwikkeling zijn, hebben systemen onder druk een enorm potentieel. Het Amerikaanse DoE schat dat de onder druk staande hulpbronnen alleen al in de regio Texas en de Golfkust tot 50 miljoen dollar kunnen opleveren 50 GW elektriciteit – genoeg om miljoenen huizen van stroom te voorzien [Bron: Amerikaanse ministerie van energie].

4. Verbeterde geothermische systemen (EGS)

Niet elk geothermisch reservoir is een natuurlijk voorkomende geiser of een onder druk staande kluis. In sommige gebieden bevindt zich diep onder de grond heet gesteente, maar het mist de permeabiliteit (het vermogen om vloeistoffen te laten stromen) die nodig zijn voor traditionele methoden. Dit is waar verbeterde geothermische systemen (EGS) in beeld komen.

• Schattingen tonen dat aan aardwarmte kan ongeveer leveren 8.3% van de elektriciteitsbehoefte in de wereld en bedient ongeveer 17% van de wereldbevolking. [Bron: Mondiale Geothermische Alliantie].

5. Andere innovatieve concepten

De geothermische grens bruist van ideeën die verder gaan dan deze twee voorbeelden. Hier zijn er een paar om in de gaten te houden:

a. Gesloten-lus-systemen: Deze systemen zijn erop gericht de noodzaak tot herinjectie van grondwater te elimineren. In plaats daarvan circuleert een gesloten circuit met een andere werkvloeistof door het systeem, waardoor warmte uit het gesteente wordt onttrokken zonder ooit in contact te komen met het geothermische reservoir.

b. Co-productie met olie- en gasputten: In sommige gevallen kunnen verlaten olie- en gasputten hergebruikt worden voor de productie van geothermische energie. De bestaande infrastructuur kan worden benut om hete pekel of stoom te winnen voor de opwekking van elektriciteit.

Door de natuurlijke warmte van de aarde te benutten, bieden geothermische energiecentrales een schone, betrouwbare en duurzame elektriciteitsbron. Terwijl geografische beperkingen en aanloopkosten voortduren, wijzen technologische ontwikkelingen en een groter bewustzijn van de milieuvoordelen op een betere toekomst voor geothermische energie.

De toekomst van het gebruik van energie uit rotsen

Bij het visualiseren van de toekomst van het gebruik van energie uit rotsen zullen waarschijnlijk verschillende trends en innovaties het landschap vormgeven:

De toekomst van het benutten van energie uit gesteente biedt veelbeloofde mogelijkheden voor een duurzamere en veerkrachtigere energie-infrastructuur. Door de inherente energie die in de aardkorst is opgeslagen te benutten, kunnen we onze energiebronnen diversifiëren, de uitstoot van broeikasgassen verminderen en streven naar een schonere, milieubewustere energietoekomst.

Innovatieve energieoplossingen die energie uit rotsen benutten, bieden een enorm potentieel om aan de mondiale energievraag te voldoen en tegelijkertijd de impact op het milieu te verminderen. Van geavanceerde geothermische systemen tot stedelijke toepassingen van piëzo-elektriciteit: deze technologieën bieden diverse mogelijkheden voor duurzame energieopwekking. Het omarmen van de toekomst van steenenergie vereist samenwerking, investeringen en toewijding aan milieubeheer. Terwijl we streven naar een schonere en veerkrachtigere toekomst, zal het verkennen en benutten van gesteente-energiebronnen van cruciaal belang zijn voor het duurzaam voeden van onze aardbol voor toekomstige generaties.

Lees ook: Wat is energiearbitrage?