Energie van de aarde aftappen

DOOR EEN ONTWAAKT!-MEDEWERKER OP DE FILIPPIJNEN

Onder het aardoppervlak ligt een enorme schat. Het is geen goud, zilver of edelgesteente, maar een ontzagwekkende voorraad warmte die wordt aangeduid als geothermische energie.

VEEL van deze warmte ligt opgeslagen in ondergrondse lagen gesmolten gesteente of magma. Aardwarmte kan met recht een schat worden genoemd want het is een schone energiebron die onmiskenbare voordelen biedt boven olie, kolen, aardgas en kernenergie.

Diep in de aardbol heersen temperaturen van honderden tot zelfs duizenden graden Celsius. Men denkt dat de hoeveelheid warmte die per jaar vanuit dit inwendige naar het aardoppervlak wordt geleid gelijk is aan zo’n 100 miljard megawattuur energie — vele malen de hoeveelheid elektriciteit die in de hele wereld wordt verbruikt. Inderdaad een verbluffende hoeveelheid energie! Het is echter moeilijk deze schat te benutten.

Toegang tot de schat

Zelfs dicht aan de oppervlakte is nog een bepaalde hoeveelheid aardwarmte in de grond aanwezig. Deze kan worden afgetapt met behulp van warmtepompen die verbonden zijn met een ondergronds buizenstelsel. De energie die zo wordt gewonnen, kan voor het verwarmen van woningen in de winter of voor andere nuttige toepassingen worden gebruikt. En mensen die in de buurt van heetwaterbronnen of in andere geologisch actieve gebieden wonen, hebben de beschikbare aardwarmte ook op andere manieren weten te gebruiken. Zo gebruikten de oude Romeinen warmwaterbronnen voor hun thermen.

De grootste concentratie warmte ligt in de aardmantel, een laag onder de aardkorst. Gemiddeld reikt de korst tot een diepte van ongeveer 35 kilometer — veel te diep voor de huidige boortechnieken. Maar deze korst bestaat uit verscheidene platen en is op bepaalde plaatsen dunner, vooral daar waar de platen samenkomen. Op deze lokaties kan het magma dichter bij het aardoppervlak komen en het water verwarmen dat in gesteentelagen zit. Dit water bevindt zich meestal slechts twee à drie kilometer onder de grond, ruimschoots binnen het bereik van de moderne boortechnieken. Het is winbaar en kan nuttig gebruikt worden. Laten we eens zien hoe.

De warmte benutten

Op zeeniveau kookt water bij 100 graden Celsius. Maar onder de grond is de druk veel groter en bereikt water hogere temperaturen voordat het kookt. * Als er water van boven de 175 graden wordt aangeboord, kan dat worden gebruikt om generatoren aan te drijven.

Water van hoge temperaturen wordt gewoonlijk aangetroffen in gebieden waar zich recent vulkanische activiteiten hebben voorgedaan, zoals de circumpacifische Gordel van Vuur, een gebied rond de Grote Oceaan met zowel actieve als slapende vulkanen. De Filippijnen liggen in dit gebied. En de afgelopen jaren zijn hier aanzienlijke vorderingen geboekt in het aftappen van de aardwarmte voor de opwekking van elektriciteit. Het land is nu zelfs een van de grootste producenten van geothermische elektriciteit ter wereld. Ruim twintig procent van alle elektriciteit die op de Filippijnen gebruikt wordt, is ervan afkomstig.

Om meer te weten te komen over het produceren van elektriciteit met behulp van aardwarmte, bracht Ontwaakt! een bezoek aan Mak-Ban, een grote geothermische centrale in de Filippijnse provincie Laguna. Deze installatie heeft een capaciteit van 426 megawatt. Laten we eens kijken hoe dit gebeurt.

Een bezoek aan een geothermische centrale

Als we de hoofdweg verlaten, leidt een tweebaansweg ons naar een geothermisch veld. Wanneer we de  centrale in dit veld naderen, komen we in een gebied met heel veel grote stoomleidingen die van de geothermische bronnen naar de centrale lopen. Er zijn nog meer pijpen te zien die stoom aanvoeren uit putten in de nabije heuvels. Op vaste afstanden zit er een lus in de pijpen. We krijgen te horen dat de reusachtige pijpen door deze lussen kunnen uitzetten en krimpen wanneer ze heet worden of afkoelen.

In de buurt van het dorp bevinden zich de kantoren van Philippine Geothermal, Inc., waar we worden verwelkomd door Roman Santa Maria, de operations process manager. Al gauw begint de rondleiding met Roman als onze gids.

Dicht bij de kantoren liggen enkele productieputten. „We maken gebruik van dezelfde techniek als bij olieboringen”, zegt Roman, „maar de gaten hebben een grotere diameter.” Hij vervolgt: „De putten worden eigenlijk de buizen waardoor heet water en stoom die onder druk staan naar de oppervlakte worden gebracht. En dat is het product dat we aan de krachtcentrale afleveren.” Iets verderop liggen twee putten heel dicht bij elkaar. Wanneer we vragen waarom, legt onze gids uit: „Alleen aan de oppervlakte liggen ze dicht bij elkaar. Onder de grond gaat de ene recht naar beneden. Van de andere kunnen we de boorrichting bepalen. Dat is noodzakelijk wegens de grondprijzen. Door putten dicht bij elkaar te boren, sparen we kosten uit.”

Omdat we meer over het proces willen weten, vragen we: „We hebben gelezen dat hier gebruik wordt gemaakt van de flash-steam-methode. Wat houdt dat in?” Roman legt uit: „De diepste put die we hier hebben, is bijna 3700 meter diep. Op grote diepte staat heet water onder hoge druk. Maar wanneer je het aan de oppervlakte brengt, daalt de druk en gaat het water grotendeels over in stoom.”

Verderop in de pijpleiding ligt de separator. Hier wordt de stoom gescheiden van het warme water of het geothermische brijn. Maar de stoom is nog steeds niet klaar voor elektriciteitsopwekking. Roman vervolgt zijn uiteenzetting: „In de stoom blijven waterdruppeltjes achter. In deze druppeltjes zitten mineralen die zich aan de turbine zouden kunnen hechten en dan schade veroorzaken. Na de separator gaat de stoom dan ook naar de scrubber, waar die druppeltjes eruit worden gewassen.”

Onze gids wijst naar grote geïsoleerde pijpleidingen waarin de gewassen stoom naar de krachtcentrale wordt gevoerd, bijna een kilometer verderop. Omdat onderweg condensatie optreedt, wordt de stoom opnieuw gewassen voordat hij de turbine ingaat die de generator aandrijft.

We komen nu op een heuveltop vanwaar we het geothermische terrein kunnen overzien. „Dit veld is ongeveer zeven vierkante kilometer groot”, vertelt Roman, en voegt eraan toe: „We hebben hier 102 putten, waarvan 63 productieputten. Veel van de andere zijn retourputten.” Onze volgende vraag is: „Wat zijn retourputten?” Roman antwoordt: „We genereren elk uur zoveel heet water en stoom dat het noodzakelijk is het afgescheiden water weer in het ondergrondse bekken te injecteren om milieuschade te voorkomen. De uitstromende vloeistof wordt voor honderd procent weer geïnjecteerd.” We komen te weten dat dit er ook toe bijdraagt het geothermische veld te ’herladen’.

Welke gevolgen heeft een geothermische krachtcentrale voor het landschap? De opvallendste aanwijzing voor de aanwezigheid van een krachtcentrale is de stoom die eruit vrijkomt. Verder zien we alleen kokospalmen en ander groen. In het dal beneden ons staan ook veel huizen. Het lijkt erop dat met zorgvuldig beheer geothermische energie kan samengaan met mensen en het milieu.

Dit soort installaties gebruikt voor stroomopwekking alleen heel hete stoom. Maar de laatste tijd zijn er pogingen gedaan om energie te onttrekken aan vloeistoffen van minder dan 200 graden. Dat heeft geleid tot de ontwikkeling van een dubbelcyclustechniek. Bij deze methode wordt afgetapte hete vloeistof gebruikt voor het verdampen van een tweede vloeistof waarmee een turbine wordt aangedreven die aan een generator gekoppeld is.

 Plus- en minpunten

Er valt veel te zeggen voor geothermische energie. Landen die er gebruik van maken voor energieopwekking verminderen hun afhankelijkheid van olie. Elke tien megawatt capaciteit om elektriciteit op te wekken, vertegenwoordigt een besparing van 140.000 vaten ruwe olie per jaar. Bovendien is de voorraad geothermische energie immens groot, en de kans dat deze uitgeput raakt is veel kleiner dan bij tal van andere energiebronnen. Ook zijn de problemen met vervuiling veel kleiner. En verder zijn de productiekosten van geothermische energie vrij laag in vergelijking met die van veel andere soorten energie.

De keerzijde van de medaille is dat er enige bezorgdheid bestaat in verband met het milieu. In geothermische stoom zit gewoonlijk waterstofsulfide, dat in grote hoeveelheden giftig is en in kleine hoeveelheden stankoverlast veroorzaakt. Maar de behandelingen om het waterstofsulfide te verwijderen zijn effectief en efficiënter dan de uitstootbeperkende systemen in centrales die fossiele brandstoffen gebruiken. Daarnaast kunnen deeltjes in het afvalwater kleine hoeveelheden arseen of andere giftige stoffen bevatten. Wanneer die weer in de grond worden geïnjecteerd, wordt het gevaar zo klein mogelijk gehouden. Grondwaterverontreiniging kan ook een probleem zijn als de geothermische bronnen niet tot op grote diepte met staal en beton zijn ingekapseld.

Onze Schepper heeft ons een planeet gegeven met allerlei schatten. Geothermische energie is er slechts een van. En de mens is nog maar net begonnen te leren hoe die benut kan worden. Ongetwijfeld zullen toekomstige ontwikkelingen ons helpen te zien hoe we onze schatten beter kunnen gebruiken en tegelijkertijd goed zorg kunnen dragen voor de prachtige aardbol die ons is toevertrouwd. — Psalm 115:16.

[Voetnoot]

[Diagram/Illustraties op blz. 15]

(Zie publicatie voor volledig gezette tekst)

Geothermische centrale Mak-Ban (Filippijnen) (vereenvoudigd afgebeeld)

Boortoren

↓

Geothermisch gebied

Elektriciteitsleidingen

↑

Transformator

↑

Generator

↑

Productieput → Separator → Stoom → Scrubber → Scrubber → Turbine

↑ ↓

↑ Brijn → Retourput ← Water ← Koeltoren

↑ ↓

Geothermisch gebied

[Illustraties]

PRODUCTIEPUT

STOOMLEIDING

KRACHTCENTRALE

[Illustratieverantwoording op blz. 15]

Men opening steam valve on page 13: Courtesy Philippine National Oil Corporation; pipeline on page 13 and aerial view and inset of electrical generating plant on page 15: Courtesy of National Power Corporation (Philippines); production well and steam pipeline on page 15: Courtesy of Philippine Geothermal, Inc.