Creation: Free Design

Seismiciteit

(download onderstaande tekst als pdf)

In de afgelopen jaren is in Nederland bezorgdheid ontstaan over de neveneffecten van activiteiten in de diepe ondergrond, met name seismische activiteit als gevolg van bodemdaling. Alhoewel deze bezorgdheid niet is veroorzaakt door geothermische activiteiten of de gevolgen daarvan, is gekeken of deze risico’s zich ook uitstrekken naar diepe geothermie.

Hieronder zijn twee mogelijke mechanismes besproken: seismische activiteit als gevolg van bodemdaling en geïnduceerde seismiciteit. Dit zijn van nature aanwezige spanningen in de ondergrond, die ontladen worden door mijnbouwactiviteiten.

Geen onttrekking van delfstoffen
In Nederland is voor mijnbouwactiviteiten zorg ontstaan over bodemdaling en de gevolgen daarvan voor trillingen. Men vraagt zich af of de productie van geothermische warmte uit de diepe ondergrond tot vergelijkbare bodemdaling zou kunnen leiden als bij gas-, olie- of zoutwinning. Dat is echter niet het geval. Geothermische productie onttrekt geen materie aan de ondergrond, zoals bij delfstoffenwinning. Het geproduceerde water gaat na het oppompen weer in de eigen geologische formatie terug. Alleen de warmte blijft bovengronds; de warmte wordt op natuurlijke wijze in de diepe ondergrond ook weer aangevuld. Doordat er geen moleculen uit de ondergrond verdwijnen blijft de gemiddelde druk in het reservoir vrijwel onveranderd. Ook na jaren van productie. De primaire aanleiding voor bodemdaling in Nederland ontbreekt dus - feitelijk - bij het produceren van geothermische energie.

Drukverschil
De volledigheid gebiedt om op te merken, dat het injecteren van het afgekoelde water tot gevolg heeft dat er enige krimp zal optreden in het reservoirgesteente rond de injector. En er is enig drukverschil in het reservoir tussen de productieput en de injectieput. Dat drukverschil is nodig om de circulatie van het water in de ondergrond op gang te houden. De drukverschillen komen door de injectie- en productiepompen van het systeem. Deze drukken worden continu bewaakt om niet boven de vastgestelde breeksterkte uit te komen. De drukverschillen zijn betrekkelijk klein ten opzichte van de hoge druk, die van nature in het reservoir heerst als gevolg van het gewicht van de daarboven gelegen grondlagen. De normale reservoirdruk zal bij een diepte van 2.500 meter zo’n 250 bar bedragen. Er zijn geen voorbeelden bekend, dat de iets lagere druk bij de productieput heeft geleid tot bodemdaling. Er is ook geen blijvend effect te verwachten: als de productie beëindigd wordt, zal de normale reservoirdruk weer terugkeren.

Krimp door afkoeling
Vervolgens is naar de mogelijke effecten van afkoeling en krimp is gekeken. De effecten van afkoeling op krimp van het gesteente en bodemdaling zijn met modellen te berekenen. Een recent wetenschappelijk artikel[1] komt uit op een mogelijke daling van 17 millimeter na 100 jaar productie onder voor Nederland representatieve omstandigheden. Dit is bijzonder gering in vergelijking tot andere processen, zowel natuurlijke processen (inklinking, depositie van plantenresten) als menselijk handelen zoals grondwaterbeheer en drinkwaterwinning. Voor zover bekend heeft dit aspect van krimp in de praktijk van geothermische productie in omringende landen als Frankrijk en Duitsland nimmer tot merkbare daling geleid.

Geïnduceerde seismiciteit
De krachten die een geothermische boring of bron op de ondergrond uitoefent, zijn van zichzelf te klein om (op een afstand van circa 2,5 kilometer) tot voelbare trillingen aan maaiveld te leiden. Dat kan anders liggen in gebieden waar van nature een substantiële tektonische activiteit is. In tektonisch actieve of vulkanische gebieden kan het boren een latente, van nature aanwezige, seismische activiteit veroorzaken (induced seismicity). Mijnbouwactiviteiten zorgen dan voor ‘ontlading’ van de van nature aanwezige spanningen in de ondergrond.

In het buitenland is dit gebeurd. Zo is in Basel (in 1356 door een aardbeving verwoest) afgezien van voortzetting van een project na een incident met trillingen tot 3,5 op de Schaal van Richter.

De situatie in Nederland
In Nederland is natuurlijke seismiciteit voornamelijk in de buurt van Midden- en Zuid-Limburg te vinden. De omvang is relatief erg klein in vergelijking tot de geothermische winningsgebieden in het buitenland. Toch stellen de wetgever en toezichthouder aanvullende eisen aan geothermische activiteiten in dergelijke gebieden, die het risico verder verminderen.

De kennis van de Nederlandse ondergrond is bovendien aanmerkelijk beter dan in de meeste landen - en deze kennis is openbaar toegankelijk. In Nederland hebben we een van de meest uitgebreide mijnbouwwetgevingen ter wereld (samen met Noorwegen) en het toezicht op mijn­bouwwerken is nauwkeurig geregeld. Tevens worden er landelijk continu metingen verricht om de geologische kennis verder op te bouwen.

Het optreden van seismische activiteit bij het winnen van aardwarmte is in zijn algemeenheid niet uit te sluiten. ‘Basel’ heeft dit duidelijk gemaakt. Maar buiten tektonisch actieve gebieden is de kans op voelbare trillingen zeer klein. Dit geldt zeker voor Nederland, waar natuurlijke seismische activiteit bijna overal erg klein is. En bodemdaling als oorzaak van seismische activiteit bij geothermische productie is verwaarloosbaar (17 mm, zie eerder in deze sheet).

 


[1]             'Surface Movement Induced by Geothermal Operations', 16 juni 2014, P.A. Fokker en J.D. van Wees. http://earthdoc.eage.org/publication/publicationdetails/?publication=76247