Gebruik van aardwarmte

Diep gelegen aardlagen kunnen op twee manieren worden gebruikt voor duurzame energie. De ene is door water via een buizenstelsel naar die lagen te pompen en de omgevingstemperatuur aan te laten nemen en daarna weer op te pompen. De andere is een variant daarop die meteen gebruik maakt van het warme water dat zich op die diepe lagen bevindt door dat rechtstreeks op te pompen. Beide manieren zouden veel meer gebruikt kunnen worden om aan de energiebehoefte te voldoen.

Verwarming of stroomopwekking

In beide gevallen kan het opgepompte warme water ingezet worden om ruimten als gebouwen, kweekkassen en woningen te verwarming nadat het meestal op een nog hogere temperatuur is gebracht. Maar het warme water kan ook gebruikt worden voor het opwekken van elektrische stroom. Terwijl voor het opwekken van elektrische stroom hoge temperaturen nodig zijn kan voor de meeste andere toepassingen worden volstaan met slechts relatief lage temperaturen.

Temperatuur duizenden graden

De aarde is ongeveer 4,6 tot 4,7 miljard jaar geleden ontstaan door het samentrekken van deeltjes waarbij een enorme hoeveelheid warmte-energie is vrijgekomen. Die warmte zit nu nog steeds voor een groot deel in de aarde. Aardwarmte komt voor 30 procent voort uit die restwarmte. Voor 70 procent is aardwarmte het gevolg van radioactieve vervalprocessen die al sinds vele miljoenen jaren warmte hebben opgewekt. De temperaturen in de kern van de aarde worden geschat op maar liefst 4.500 tot 6.500 graden. Op 1.000 meter diepte heeft de aarde bijna overal een temperatuur van 35 tot 40 graden.

Vulkanische gebieden

De warmte uit de diepere delen wordt door warmtegeleiding en convectie naar minder diepe lagen getransporteerd waarna die kan worden gebruikt. Vooral voor stroomopwekking zijn gebieden met een hoge temperatuur interessant. Met name is dat het geval in vulkanische gebieden. In dergelijke streken komen ook vulkanische activiteiten voor waar de temperatuur afwijkend van andere gebieden honderden graden kan bereiken. Het hete water is hierbij de basis voor het aandrijven van een turbine.

Aardwarmte voor totale energiebehoefte

Aardwarmte is altijd beschikbaar onafhankelijk van het tijdstip van de dag of van het seizoen of het weer. Afhankelijk van de diepte is er echter wel een groot verschil in de temperatuur. Op een diepte van 5 tot 10 meter komt de temperatuur ongeveer overeen met de gemiddelde bovengrondse jaartemperatuur van die streek. Temperatuur van meer dan 50 graden komt alleen op grotere diepte voor. Maar de temperatuur van het binnenste van onze aarde zou theoretisch aangewend kunnen worden om in het totaal van de energiebehoefte te voorzien. Maar zo ver is het uiteraard nog lang niet. Toch wordt aardwarmte al zeer lang gebruikt. Zo werd in de Romeinse tijd warm water gebruikt voor de badinrichtingen. Een meer recenter, maar toch oud voorbeeld, is het stadsverwarmingsnet in het Franse Chaudes-Aigues dat al in de veertiende eeuw is aangelegd.

Gebruik van aardwarmte met hoog rendement in Toscane

Aardwarmte werd voor het eerst gebruikt voor het opwekken van elektriciteit in 1913 in Larderello in het Italiaanse Toscane. Graaf Piero Ginori Conti liet daar een krachtcentrale bouwen waarin turbines met waterdamp werden aangedreven en een vermogen van 220 kW konden opwekken. Toscane is gunstig gelegen voor het gebruik van aardwarmte omdat onder die streek de Noord-Afrikaanse en de Euraziatische plaat elkaar treffen en het magma zich relatief dicht onder de aardoppervlakte bevindt. Door dat hete magma wordt de temperatuur van de bodem sterk verhoogd waardoor het gebruik van de aardwarmte een hoog rendement oplevert.