Boren voor duurzame warmte
Wereldwijd maken we de overstap naar hernieuwbare energie. Maar om de klimaatdoelstellingen voor 2030 te halen, kunnen we niet uitgaan van slechts een oplossing. Canopus Drilling Solutions ziet kansen om warmte uit de bodem te gebruiken, zowel bij ondiepe als (ultra)diepe geothermie. Hun techniek testen ze later dit jaar op The Green Village. Marlies Creyghton van Canopus geeft vast een inkijkje.
Geothermie is duurzame warmte uit de ondergrond. De innovatie van Canopus Drilling Solutions richt zich op het boren van gekromde putten: een boring die eerst recht naar beneden gaat, en vervolgens een bocht maakt. Dit doen ze met een soort zandstraalboren, maar dan met kleine stalen korreltjes (steel shot). Met dit staalstraalboren kan ook gestuurd worden en daarom wordt deze boormethode ook wel directional steel shot drilling genoemd. Deze techniek gaat Canopus in het najaar testen op The Green Village.
De techniek
“Het vernieuwende aan onze techniek is dat we goed kunnen sturen met onze steering sub, een stuur unit. Daarnaast kunnen we sneller boren”, vertelt Marlies. “We boren met weinig gewicht, in tegenstelling tot de nu gebruikte boortechnieken. Wij gebruiken staalkorreltjes voor erosieboren. Hiermee slijten we de ondergrond uit, waardoor je minder gewicht op de boorkop nodig hebt. Je kunt je voorstellen dat met veel gewicht boren vooral goed werkt als je verticaal de grond in gaat. Het is lastig om op diepte gewicht te gebruiken om gekromd te boren. Door de staalkorreltjes is dat niet nodig. Bovendien zijn we met deze techniek wendbaarder dan andere gestuurde boortechnieken.”
De techniek van Canopus bestaat uit vier onderdelen, vertelt Marlies: “We voegen de kleine stalen korreltjes toe aan de boorspoeling. Daarnaast hebben we een eigen boorkop ontwikkeld, een variant op de veelgebruikte policrystalline diamond cutter boorbeitels, met daarachter een buis met twee kanalen waarin de intelligentie van het systeem zit. Dit is de steering sub waarmee we de boorkop heel precies kunnen besturen. Het laatste onderdeel is een container met twee grote vaten. Hierin zitten de staalkorrels die onder hoge druk de boorspoeling ingaan en vervolgens voor hergebruik worden teruggewonnen.”
Boren in de ondergrond
Marlies legt uit welke opties er zijn als je naar aardwarmte gaat boren in de bodem: “Je kunt onze boringen opdelen in drie verschillende categorieën. Er is ondiep boren, tot maximaal 500 meter diepte. Dat is ook de test die we gaan doen op The Green Village. Dit wordt ook wel bodemenergie genoemd. Dan is er (diepe) geothermie, waarbij je dieper de grond in gaat, zo’n twee kilometer. Dat gebeurt ook op de TU Delft Campus. En er is ook nog ultradiep boren, dan zit je op vier tot zeven kilometer diepte. De watertemperatuur is dan zo hoog dat je die warmte kunt gebruiken om efficiënt elektriciteit op te wekken. Er zijn plannen om ook dit laatste in Nederland te gaan toepassen.”
Marlies ziet voor alle vormen van boren in de ondergrond kansen voor de techniek van Canopus: “Bij ondiepe boringen kunnen wij vanuit een klein oppervlak meerdere kanten op boren. Bij bodemenergie in stedelijk gebied is een van de uitdagingen dat er veel verticale putten bij elkaar in de buurt worden geboord. Die zitten elkaar in de weg met een negatief effect op de warmteopbrengst. Door vanaf een locatie meerdere putten te slaan in verschillende richtingen, blijft er ruimte over en kunnen meer woningen en gebouwen in de toekomst gebruik maken van bodemwarmte.”
Die horizontale boring is precies hoe de techniek kan bijdragen aan sneller en efficiënter boren: “Bij geothermie, dus diepere boringen van ongeveer twee kilometer, wil je het liefste in zandlagen boren vanwege de goede warmte-uitwisseling met de grond. Door horizontaal door de zandsteenlaag te boren, wat wij kunnen met onze techniek, krijg je veel raakvlak met die ondergrondse laag. Dan is de winning uit die put veel efficiënter dan wanneer je er dwars doorheen gaat en je maar een kort boorgat hebt om water uit te wisselen met de ondergrond.”
Ook bij ultradiep boren zijn er genoeg kansen voor de techniek van Canopus: “De uitdaging bij ultradiep boren is dat de richtingssensoren en andere elektronica in de steering sub tegen de hoge omgevingstemperatuur moet kunnen. Snel een lang boorgat boren en tegelijkertijd kunnen sturen, voorkomt dat de elektronica teveel opwarmt. Wij denken dat de Canous techniek daar heel geschikt voor is. Een toekomstige test moet uitwijzen of onze techniek zich leent voor deze toepassing.”
Testen met partners
Het project op The Green Village is niet de eerste test. Canopus testte de techniek al eerder in Zwitserland. Marlies: “De eerste boring deden we vorige zomer in een tunnel in Zwitserland. Vanuit die tunnel hebben we twee horizontale boringen gedaan. Door de bevindingen konden we de techniek verder ontwikkelen, en de nieuwste versie wordt binnenkort getest bij TNO in Rijswijk.”
TNO is een van de partners van Canopus. Daarnaast hebben veel warmteleveringsbedrijven belangstelling. Niet gek, volgens Marlies: “We merken dat partijen geïnteresseerd meekijken naar wat we doen. Een TNO studie heeft bijvoorbeeld laten zien dat voor diepe geothermie de boorgaten die Canopus kan boren tot wel drie keer zoveel warmte kunnen opleveren per boorgat. Dat geeft een enorme verlaging van kosten. Een andere studie voor bodemenergie laat een vergelijkbare verbetering zien.”
The Green Village
In het najaar komt de hele set, met container en al, naar The Green Village. Marlies vertelt hoe de test eruit gaat zien: “We gaan twee gaten boren, een verticale boorput en een gekromde. We hebben onderzocht hoe de aardlagen eruit zien, en aan de hand daarvan besloten dat we bij de kromme boorput ongeveer 100 meter verticaal gaan boren. Vanuit daar maken we de kromming naar een hoek van 45 tot 70 graden. In de gaten plaatsen we bodemlussen. Uit die bodemlussen winnen we warmte, wat gebruikt wordt om het Office Lab van The Green Village te verwarmen. Die blijven permanent, zodat we de gegevens kunnen blijven monitoren. Zo zijn we continu aan het testen, wat over een langere periode heel interessant is. Met de test willen we verifiëren wat we op papier vermoeden, dat we drie keer zoveel warmte uit een gekromde boring kunnen winnen als uit een verticale.”
Bezoek de website van Canopus Drilling Solutions.
Meer weten? Lees meer over bodemenergie en geothermie.
