Geothermie
Geothermie ook wel aardwarmte is gebaseerd op het recupereren van warmte (thermie) die zich in de aarde (geo) bevindt. Geothermie komt voor een relatief gering deel (+/-30 procent) voort uit de restwarmte van de tijd van het ontstaan van de aarde (accretie), voor een groter deel (70 procent) uit radioactieve vervalsprocessen, welke in de aardkorst al vele miljoenen jaren voortdurend warmte opgewekt hebben, dit vandaag nog doen en nog voor lange tijd zullen blijven doen. Nagenoeg zijn aandelen uit zonnestraling op het aardoppervlak en uit warmtecontact met de lucht niet van belang.
Onder de aardkorst, in de “mantel”, wordt de warmte vrijgegeven. Deze warmte zet zich door conductie over op de korst. Vertrekkende van het oppervlak stijgt de temperatuur ongeveer met 3°C per 100m diepte. In meer gunstige gebieden stijgt de temperatuur veel sneller.
Wat verstaan we onder Geothermie
Geothermie is het gebruiken van de warmte van de aarde om huizen, kantoren of glastuinbouwkassen te verwarmen. Om de warmte uit de grond te winnen wordt gebruik gemaakt van het warme water dat ligt opgeslagen in watervoerende lagen in de ondergrond of door het gebruik van gesloten systemen. Dit wordt gedaan op diepten waar de temperatuur hoog genoeg is. Deze watervoerende lagen zijn in grote gebieden in de ondergrond van Nederland aanwezig.
Putten
Geothermie maakt gebruik van putten in de aardkorst. Vanuit de putten wordt de warmte voor gebruik omhoog gehaald naar de oppervlakte. Alvorens dergelijke putten te slaan is onderzoek nodig en worden proefboringen uitgevoerd. Met dergelijke onderzoeken wordt de geschiktheid en bodemgesteldheid onderzocht voor Geothermie.
Uit de onderzoeken blijkt op welke diepte een bepaalde put gemaakt zal moeten worden. De gebruikte toepassing van de Geothermie, bijvoorbeeld de verwarming van huizen e.d. of het gebruik van de warmte in fabrieksprocessen, bepaald de benodigde temperatuur en daarmee de diepte van de put. De benodigde hoeveelheid warmte bepaald de capaciteit van de te slaan put of putten. Bij grote vermogens zullen meer putten moeten worden geslagen.
Gebruik
Geothermie maakt gebruik van warmte uit de aarde. Het kan worden gezien als een oneindige bron van energie door de constante toevoer van warmte vanuit de kern van de aarde. Echter een geslagen bron is niet oneindig bruikbaar.
Een bron gebruikt voor Geothermie is stabiel zolang men niet meer energie afneemt dan dat de bron nodig heeft om zichzelf te vernieuwen. Zoals eerder verteld wordt een bron verwarmd door conductie, door contact met diepere lagen die warmer zijn. Dit proces kost echter tijd.
Voor het gebruik van de warmte kan ook gekozen worden van een combinatie tussen Geothermie en warmtepompen. Hierbij wordt de warmte deels door de bodem verwarmt en vervolgens bijgewarmd door een warmtepomp.
Regeneratie
Het door conductie verwarmen van een bron waaruit energie wordt geput wordt regeneratie genoemd. Deze regeneratie is een gestaag constant proces. De snelheid wordt bepaald door de zogenoemde warmtestroomdichtheid. Deze warmtestroomdichtheid is locatie afhankelijk. Globaal gezien is het door de aarde per vierkante meter aan de ruimte afgegeven vermogen, ongeveer 0,063 Watt/m² . Dit is een relatief kleine waarde en wijst er al op dat aardwarmte zich overwegend voor decentraal gebruik eigent. In anomale gebieden, zoals bijvoorbeeld vulkanische gebieden, kan de warmtestroming een veelvoud groter zijn. Een Geothermische installatie moet dus zo gedimensioneerd worden dat de afkoeling van de betreffende aarddelen zo langzaam plaatsvindt dat gedurende de gehele levensduur van de installatie een economische warmteopbrengst aanwezig is.
Toepassingen
De toepassingen voor Geothermie zijn divers. De meeste toepassingen liggen in de verwarming van huizenblokken, kantoren, openbare gebouwen en glastuinbouw-bedrijven. Daarnaast zijn er diverse mogelijkheden voor gebruik in fabrieksprocessen met stoom en elektriciteitsopwekking. Voorbeelden van deze diverse mogelijkheden zijn onder andere; zeewaterontzillting, materiaaldroging, ijsvrijhouden, compostering stimulatie en pasteurisatie van zuivelproducten.
De verschillende toepassingen bepalen de benodigde temperatuur en daarmee de diepte van de put. Hoe dieper men in de aardkorst boort, hoe hoger temperatuur. Over het algemeen kan worden gerekend dat iedere 100 meter de temperatuur 30C stijgt. (Per kilometer is dit een temperatuurstijging van 35 graden Celsius tot 40 graden Celsius). Deze stijging wordt beschreven door de zogenaamde geothermische dieptemaat. De geothermische dieptemaat is echter regionaal zeer verschillend. Afwijkingen van de standaard worden aangeduid als warmteanomalieën. Interessant zijn in het bijzonder gebieden met duidelijk hogere temperaturen. Hier kunnen de temperaturen al op geringe diepte ettelijke honderden graden bedragen. Dergelijke anomalieën zijn hoofdzakelijk aan vulkanische activiteit gekoppeld. In de geothermiek gelden ze als hoogenthalpe vindplaatsen. Ze worden wereldwijd voor stroomopwekking gebruikt. De enthalpie van een locatie is het verband tussen de energie van een bepaald volume. Hoe hoger de enthalpie hoe meer bruikbaar.