Boortoren zoekt op 2,7 kilometer onder Leeuwarden naar heet water

Vrijdag verrees een 30 meter hoge boortoren bij de Dairy Campus in Leeuwarden. Die boort binnenkort naar gloeiend heet water op 2,7 kilometer diepte.

Als alles goed gaat, krijgt ziekenhuis MCL vanaf 2023 warmte op basis van diepe geothermie. Ook het Friesland College en een aantal grote bedrijven en instellingen rond de Tesselschadestraat zitten dan op het nieuw aan te leggen warmtenet. Later profiteren mogelijk ook duizenden Leeuwarder gezinnen thuis van het hete bodemwater.

Voorlopig is alles nog razend spannend, want niemand weet zeker of er voldoende winbaar water te vinden is op de boorlocatie aan de Nobelweg. ,,Dit is het eerste project in Nederland waarbij een boring wordt gecombineerd met een nieuw warmtenet in de gebouwde omgeving’’, zegt Gert Schurer van Warmte van Leeuwarden.

Voor de meeste mensen is de diepe bodem net zoiets als een verre planeet: we hebben geen idee wat je daar allemaal tegenkomt. Ja, zand, klei en veen, daar kan iedereen zich iets bij voorstellen, maar daaronder? Geologen hebben dit gelukkig wel aardig in beeld. Dat is vooral te danken aan de grote zoektocht naar aardgas en -olie die vanaf de jaren vijftig in gang werd gezet.

Alleen al in noordelijk Friesland ging het om vele tientallen boringen, waarvan alle informatie keurig door de Rijks Geologische Dienst werd vastgelegd voor toekomstige generaties. Zo weten we van de meeste gebieden nu vrij nauwkeurig hoe de bodem er tot op kilometers diep uitziet.

Ook in het gebied ten zuidwesten van Leeuwarden is in 1969 geboord, zegt Ivar Nijenhuis, die als geoloog veel ervaring heeft met boringen. Hij is directeur van Geocombinatie Leeuwarden (GCL), een bedrijvenconsortium van Ennatuurlijk, Shell, Energie Beheer Nederland (EBN) en Bouwgroep Dijkstra Draisma.

,,In dit gebied is toen geen gas gevonden’’, zegt Nijenhuis. Juist daarom is dit een aantrekkelijke plek voor de huidige boring. Bij de zoektocht naar heet water zit immers niemand te wachten op brandbare delfstoffen.

Zand, klei- en veenlagen

De boorlocatie ligt op de bodem van de Middelzee, die in de middeleeuwen droogviel. De boor moet dan ook eerst door zeeklei en vervolgens tientallen meters door allerlei zand-, klei-, en veenlagen, net als elders in Friesland. Hoe dieper de boor komt, hoe harder die lagen worden. In de diepere ondergrond zit afwisselend vooral zandsteen, kleisteen en krijtkalk, tot kilometers diep.

,,En je hebt nog een laagje tuf’’, zegt Nijenhuis. ,,Dat is vulkanische as’’. Dit overblijfsel van een vulkaanuitbarsting kennen we in Friesland vooral als het poreuze grijze bouwmateriaal waarmee de oudste middeleeuwse kerken zijn gebouwd. Zulk tufsteen kwam meestal uit Duitsland.

Vanaf pakweg 2 kilometer diepte verandert de ondergrond. De boor moet zich dan een weg banen door gigantische lagen zout, die zijn overgebleven van verdwenen zeeën. ,,Steenzout is het meest bekend, maar je hebt daar ook andere zoutsoorten’’, zegt Nijenhuis. Hoe lang de boor door de zoutlagen moet boren? ,,Je moet denken aan zo’n 700 meter’’, zegt Nijenhuis.

Juist aan die zoutlagen heeft Nederland zijn aardgasvoorraden te danken. Het gas, dat in diepere lagen ontstond, kon namelijk niet verder opstijgen door het zout, dat een barrière vormde. Het bleef opgesloten in de structuren hieronder. Bedrijven speurden dan ook vooral naar ‘gasbellen’ pal onder dit zout.

Gloeiend heet

Alles draait nu om het water, dat ook in de poreuze gesteenten onder het zout zit. De boring gaat dwars door deze laag heen en eindigt net bovenin het Carboon. Dat is een periode van 300 miljoen jaar geleden, toen ons land was overdekt met groene moerassen.

De plantenresten uit die tijd vormden de rijke basis van ons steenkool en gas. Hoe dik de Carboonlaag in dit gebied is, weet niemand, want er is nooit doorheen geboord. Dit zal ook nu niet gebeuren.

Het water waarop de initiatiefnemers hopen, is sowieso erg zout. Dat vergt allerlei voorzorgsmaatregelen om de leidingen tegen roest te beschermen. Het opgepompte water bevat waarschijnlijk opgelost methaan: kleine hoeveelheden aardgas. Dat is altijd zo met water uit zulke lagen, zegt Nijenhuis: ,,We willen dit nuttig gebruiken, bijvoorbeeld om elektriciteit op te wekken voor de pompen van de centrale.’’ Het gaat om zeer bescheiden hoeveelheden, verwacht hij.

Het water is gloeiend heet als het uit de grond komt, als gevolg van de grote diepte. Ondergronds stijgt de temperatuur namelijk 30 graden bij iedere kilometer diepte. Opgeteld bij de buitentemperatuur mag je dus uitgaan van ruim boven de 90 graden.

Als de installaties in werking zijn, gaat het opgepompte bodemwater naar een bovengrondse centrale. Via een warmtewisselaar wordt de hitte uit het water overgedragen op het warmtenet. Dit werkt met twee gesloten systemen: het water uit de bodem komt zelf niet in het warmtenet terecht, maar keert terug naar de bodem.

Water weer terug

Het is dan afgekoeld tot zo’n 55 graden. Om te voorkomen dat de winningsput hierdoor te snel afkoelt, wordt het water ruim een kilometer verderop teruggeïnjecteerd via een even diepe tweede put.

,,Die tweede put wordt waarschijnlijk pas volgend jaar geboord’’, zegt Schurer. De boring vindt dan plaats op hetzelfde bouwterrein als nu, maar ondergronds gaan de leidingen niet recht naar beneden. Ze buigen af in een J-vorm, waardoor de diepste punten op afstand van elkaar komen.

Het afgevoerde water komt wel op dezelfde diepte terecht als waar het vandaan kwam. ,,Wat je er uithaalt, breng je dus ook weer terug. Daarom is het ook zo anders dan bij aardgas- of oliewinning’’, zegt Schurer. De omgeving zal er niets van merken, verwachten de deskundigen.

Bij soortgelijke warmwaterputten in Frankrijk bleek dat ze na meer dan dertig jaar nog altijd genoeg warmte opleverden, zegt Nijenhuis. Mocht de afkoeling in Leeuwarden toch sneller gaan, dan loopt de temperatuur geleidelijk weer op als de winning stopt. Als de winningsput een paar jaar met rust gelaten wordt, zal de temperatuur geleidelijk weer naar de oorspronkelijke temperatuur gaan.

De boor draait gemiddeld 250 tot 300 meter per dag de diepte in. Dit vergt complexe boorkoppen, die soms zijn voorzien van synthetische diamant. ,,Dat is het hardste materiaal dat we hebben.’’ Net als bij een normale boormachine ondervindt de boor slijtage. De boorkop zal dan ook zo nu en dan vervangen moeten worden. Tijdens de klus wordt boorvloeistof in de put gepompt om het boren goed te laten verlopen.

Spannende periode

Uiteraard komt er veel afval naar boven: vooral vergruisde brokken steen. Dit gruis wordt bestudeerd om te zien wat er in de ondergrond zit. Daarna wordt het afgevoerd naar gespecialiseerde afvalverwerkers, zegt Nijenhuis.

De inmiddels opgebouwde boortoren is 30 meter hoog. Dat is nodig omdat de boor telkens verlengd moet worden. Dit gebeurt met lange buizen die aan elkaar worden geschroefd. Om ieder contact met het grondwater te voorkomen zijn er voorafgaand aan het project al twee buizen (conductoren) van 30 meter lengte in de grond geheid.

Zij dienen als omhulsels voor beide boringen. Bovengronds ligt een waterkerende laag die voorkomt dat er vervuild regenwater de natuurlijke ondergrond insijpelt. De put wordt ook dubbelwandig om lekkage en contact met grondwater tegen te gaan.

Als de boring eind augustus klaar is, wordt de boortoren afgebroken. ,,Dan beginnen we met het testen om de temperatuur en de druk te meten’’, zegt Nijenhuis. Niemand kan vooraf garanties geven over de winbare hoeveelheid water, dus de onderzoeksperiode is spannend.

,,Op 1 oktober hopen we zekerheid te geven’’, zegt Schurer. Bij een positieve uitkomst komt alles in beweging. Dan kan GCL beginnen met de bouw van de warmtecentrale en start warmtebedrijf Ennatuurlijk met de aanleg van buizen voor een warmtenet aan de zuidwestkant van de stad.

Je kunt deze onderwerpen volgen
Leeuwarden
Energie
Video
Instagram