Opinie

Geothermie kan goedkoper door schaalvergroting

13 december 2017

Een flinke daling in kostprijs voor geothermische warmte moet mogelijk zijn! Dat heeft Diederik Samsom gesuggereerd op het Congres “Energietransitie en Geothermie” in de gemeente Westland begin november. Bij zon en wind is dat immers ook gelukt. Voor wind op zee is in het SER energieakkoord een green deal opgenomen tussen markt en overheid waarin is afgesproken dat als de overheid een geschikt kader zou creëren, de markt zou zorgen voor een kostendaling van 40 procent. Deze afspraken hebben in de praktijk zelfs geresulteerd in een kostendaling van meer dan 40 procent! Zou zoiets ook voor geothermie kunnen?

Ontwikkeling kosten wind en zon

De kosten van opwekking van elektriciteit met wind (op zee) en met zonnecellen zijn over een periode van 30 jaar spectaculair gedaald. In de presentatie die Michael Liebreich van Bloomberg New Energy Finance (BNEF) gaf op de Future of Energy EMEA Summit in Londen is de trend over de laatste 30 à 40 jaar weergegeven:

ontwikkeling kosten per MW
Figuur 1: ontwikkeling kosten per (Mega)Watt voor wind en PV (bron: presentatie Michael Liebreich)

Twee dingen vallen op: het totale opgestelde vermogen is zowel voor zon als voor wind gegroeid naar meer dan 100 GW en de kostprijs per geproduceerde megawattuur is flink gedaald: voor wind is de prijs in 2014 gedaald tot bijna een tiende van de prijs in 1985 en voor PV zelfs meer dan een factor 100 tussen 1976 en 2017. Elektriciteit uit wind en zon is op veel plaatsen (afhankelijk van lokale klimaat- en marktcondities) al goedkoper dan fossiele elektriciteit, en die trend zal zich in de toekomst nog verder doorzetten. 
In Nederland is het recente succes van de tender wind op zee voor Borssele III en IV (54,5 euro/MWh) een voorbeeld van de kostendaling van windenergie. De verwachting is dat binnenkort de eerste windparken op de Noordzee zonder subsidie gebouwd kunnen gaan worden.

Michael Liebreich liet tijdens zijn presentatie ook de volgende slide zien:

ontwikkeling grootte windmolens
Figuur 2: ontwikkeling grootte van windmolens

De gesignaleerde kostendaling voor wind heeft dus te maken met schaal: hoe groter de windmolen, hoe lager de kosten in verhouding tot de hoeveelheid opgewekte energie.

We hebben niet alleen duurzame elektriciteit nodig

Elektriciteit voorziet slechts in een beperkt deel van de energiebehoefte. Een groot deel van de energievraag in Nederland (meer dan 50 procent van het finale verbruik) bestaat uit warmtevraag. Deze wordt momenteel voor meer dan 90 procent ingevuld met het verbranden van aardgas.
Verduurzaming van de warmtevoorziening kan via twee hoofdroutes: met warmtepompen die worden gevoed met duurzame elektriciteit, of rechtsreeks vanuit een duurzame warmtebron. Die duurzame bron kan bestaan uit biomassa (bijvoorbeeld hout stoken of biogas), zonnewarmte of geothermie. Van deze laatste bron wordt veel verwacht, zo blijkt bijvoorbeeld ook uit het Nationaal Warmtenet Trendrapport 2017.

Er zijn in Nederland nu vijftien geothermieprojecten gerealiseerd, de meeste in de glastuinbouw, met een totaal opgesteld vermogen van ongeveer 150 MW. Schattingen van het totale potentieel voor geothermie in Nederland lopen nogal uiteen (zie het rapport van het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL)), maar een ambitie van  1000 à 1500 doubletten in 2050 wordt genoemd door het Platform Geothermie. Dit komt overeen met meer dan 10 GW aan thermisch vermogen en een productie van meer dan 200 PJ per jaar. Dit is circa 10 procent van het totale finale energieverbruik in Nederland.
Maar hoe staat het met de kostprijs van geothermische warmte? De kostprijs van geothermische warmte is nu ongeveer 50 euro/MWh. De kostprijs van gas bij directe productie van warmte uit gas bedraagt op dit moment ongeveer 20 à 50 euro/MWh voor grootverbruikers (afhankelijk van omvang van de warmtevraag en energiebelasting). Voor restwarmte uit WKK, afvalverbranding of industrie kan de prijs lager zijn, tot ongeveer 10 euro/MWh.

De ontwikkeling van de kostprijs van 2012 tot 2017 is weergegeven in onderstaande figuur.

kostprijs geothermie per MWh
Figuur 3: kostprijs geothermie per MWh (volgens de berekening van ECN die ten grondslag ligt aan de bepaling van de SDE+ subsidie)

De figuur laat zien dat de kostprijs is gestegen van circa 40 naar 56 euro/MWh tussen 2012 en 2016, en daarna iets daalt. Het is overigens de vraag of dat laatste klopt; er zijn signalen dat de kostprijs eerder nog steeds stijgt. De kostenstijging wordt vooral toegeschreven aan de toegenomen kosten voor kwaliteitseisen in verband met veiligheid, het voorkomen van aantasting (corrosie) en afzetting (scaling), door intensiever onderhoud (meer inspecties) en het werken met licht radioactief afval (zit in de scale die afgezet wordt).
De kostendaling die ECN signaleert wordt met name veroorzaakt door schaalvergroting (zie onderstaande figuur): projecten die nu gerealiseerd worden of in de pijplijn zitten zijn gemiddeld groter van omvang dan degene die tot vorig jaar gerealiseerd werden.

investeringkosten per geothermiebron
Figuur 4: investeringskosten per bronvermogen. Alle projecten vallen in categorie I (>500 meter). Voor categorie II (>3500 meter) is nog geen representatieve data beschikbaar (bron: ECN - kostenonderzoek geothermie SDE+)

Kostendaling geothermie haalbaar?

De hamvraag is nu: kunnen we met geothermie ook een kostendaling bereiken zoals we die zien bij wind en zon? En onder welke voorwaarden kunnen we de benodigde daling bereiken?

Om met de deur in huis te vallen: ja het kan. Door schaalvergroting:

  1. schaalvergroting per geothermiedoublet: een grote put kost per megawatt minder dan een kleine put;
  2. schaalvergroting door veel projecten direct na elkaar te maken;
  3. schaalvergroting door veel putten per project te maken.

Hoe zit dat?

Uit de literatuur over de kosten van olie- en gasputten blijkt dat veel winst te halen is door te standaardiseren, door putten als seriematige projecten uit te voeren en door het realisatieproces te industrialiseren.  Veel putten (en zeker geothermieputten) worden nu als een “one of a kind” uitgevoerd. Een maatpak is duurder dan een confectiepak, en ook voor geothermie zal confectie goedkoper worden.
Veel kosten zitten nu in eenmalige kosten zoals projectvoorbereiding, locatie bouwen, mobilisatie, etc. Maar er kunnen vanaf een locatie ook meer dan twee putten gemaakt worden. Daarnaast gaat veel geld zitten in “onverwachte problemen” die men onderweg tijdens het boren tegenkomt. Dat is inherent aan werken in een “onzichtbare” en onzekere ondergrond. Maar als projecten in serie gemaakt worden door hetzelfde team, kunnen lessen direct worden toegepast en kan veel boortijd (en dus geld) bespaard worden. Verder bepalen de leveringen van derden voor een groot deel de kosten van de put. In een serie van projecten kan door optimale integratie met deze toeleveranciers veel gewonnen worden. En als een boortoren voor langere tijd kan worden vastgelegd, kan het tarief naar beneden.

Naast deze schaalvoordelen zijn er ook veel innovaties mogelijk die de kosten kunnen drukken. Dit zijn innovaties die het debiet verhogen, de boorsnelheid verhogen (en dus de investeringen verlagen) en onderhoudskosten verlagen. Er is ook nog veel te winnen bij het reduceren van het exploratierisico en in het vergroten van het gebied dat geschikt is voor geothermie. Hierbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan het toepassen van nieuwe geofysische technieken en het gericht uitvoeren van exploratieboringen in gebieden die relatief onbekend zijn, maar wel veel potentie hebben.
Een recent bijkomend dilemma is de discussie over kwaliteit, veiligheid en milieu. Het rapport van Staatstoezicht op de Mijnen (SodM) over de geothermiesector is weinig positief. Daarnaast bevestigt het recente besluit van Warmtestad Groningen om het geothermieproject voorlopig in de ijskast te zetten na forse kritiek van SodM op de aardbevingsrisico’s nog eens het beeld dat geothermie niet alleen qua kosten, maar ook qua veiligheid nog een leercurve heeft te doorlopen. Voorlopig lijkt het er op dat de twee leercurves elkaar tegen werken: verhoogde aandacht voor veiligheid zal niet direct leiden tot kostendaling. Toch denken wij dat een daling van de kosten mogelijk is, bij een toenemende zorg voor  veiligheid en kwaliteit, als de markt maar groot genoeg is.

Schaalvergroting door vergroten marktvraag

Voor schaalgrootte is er een cruciale randvoorwaarde nodig: de marktvraag moet er zijn. Wind en zon hebben zich zo goed kunnen ontwikkelen door een voortdurende ondersteuning vanuit de overheid en door een gereguleerde afnamegarantie (duurzaam gaat voor fossiel). Voor geothermische warmte betekent dit dat de vraag vergroot moet worden.
De grootste bestaande markt voor geothermie zit op dit moment in de tuinbouw. Daarnaast wordt er door markt en overheid samen gewerkt om geothermie een plek te geven in de warmtevoorziening voor de industrie (Green Deal Ultradiepe Geothermie).
De grootste potentiële markt voor geothermie zit echter in de gebouwde omgeving, en dan met name bestaande bouw die verduurzaamd moet worden. In 2050 moeten alle gebouwen CO2-neutraal verwarmd worden, en voor veel woonwijken in stedelijk gebied is een nieuw warmtenet dat wordt gevoed door CO2-neutrale warmte de beste optie voor betaalbare aardgasloze verwarming. Een aanzienlijk deel van die warmtenetten kan gevoed worden met geothermie, maar dan moeten die warmtenetten er wel zijn. Op dit moment wordt nog maar een zeer beperkt deel van de gebouwde omgeving in Nederland verwarmd met behulp van warmtenetten (circa 4 procent). Deze problematiek is al benoemd in het rapport dat voormalig minister Kamp naar de Tweede kamer heeft gestuurd.

Geothermie: zon en wind achter na?

Het moge duidelijk zijn dat goedkopere geothermische warmte mogelijk is. Maar om dit te bereiken moeten wel de juiste randvoorwaarden worden gecreëerd. De stappen die gezet moeten om tot deze randvoorwaarden te komen zijn:

  • Marktpartijen dienen de handen ineen te slaan en met een gezamenlijk plan (roadmap) te komen om de kosten per geleverde MWh naar beneden te brengen met behoud van hoge normen ten aanzien van veiligheid en milieu. Dat plan kan vervolgens als basis dienen voor een ontwikkel/innovatieprogramma waarbij universiteiten en onderzoeksinstellingen aanhaken en dat financieel ondersteund wordt door de overheid. 
  • De overheid dient financiële ruimte te bieden voor exploratie van gebieden waar nu nog te weinig  goede data zijn. Dat kan bijvoorbeeld door nieuwe seismiek te laten schieten en/of door exploratie putten te laten boren.
  • De overheid dient de regie te nemen en te zorgen dat er warmtenetten aangelegd worden in die gebieden waar dat de beste keus is vanuit oogpunt van kosten per geleverde MWh CO2-neutrale warmte. Dit dient te resulteren in een solide marktverwachting qua vraag naar duurzame warmte.
  • Het huidige instrumentarium van SDE+ dient geoptimaliseerd te worden zodat projecten in de gebouwde omgeving er beter in passen.
  • Overwogen dient te worden of het “wind op zee” model ook toepasbaar is voor grote geothermie projecten. Hierbij worden alle niet door de aannemer/operator te beheersen risico’s door de overheid weg genomen (zoals aanwezigheid van het warmtenet en aangesloten afnemers), en wordt het project als geheel getenderd en gegund aan de partij die de laagste SDE+ subsidie nodig heeft.

Zie ook: 
Congres “Energietransitie en Geothermie” gemeente Westland
Green Deal Wind op Zee
TKI Wind op Zee

Foto: https://nl.123rf.com/profile_duha127