Er is veel ruimte in de ondergrond voor opslag van thermische energie maar spijtig genoeg verhindert onzekerheid nog te vaak de toepassing. Tijd om die boeman te ontmaskeren.
Ben jij ooit weleens onzeker geweest? Ik herken dat gevoel. Het kan verschillende vormen aannemen. Ik kan me bijvoorbeeld afvragen of ik eigenlijk wel iets bijbreng. Banaler kan ook, zoals wanneer ik me afvraag of mijn felroze schoenen toch net niet iets té roze zijn. De makkelijkste oplossing is simpelweg deze gevoelens negeren. “Is het zelfs mogelijk om altijd 100 procent zeker te zijn?”, denk ik dan. Onzekerheid kan soms ook als een waas over onze gedachten blijven hangen. Zo verhindert het ons als een boeman om normaal te functioneren en rationele keuzes te maken.
Dit is het probleem waarop ik stoot als geoloog. Voordat je denkt dat ik de hele dag tussen stenen zit, zal ik even verduidelijken dat ik eerder het type ben dat zich verschuilt achter een computerscherm. Daar bouw ik de ondergrond na om een voorspelling te maken van toekomstscenario’s die invloed kunnen hebben op ons grondwater. Ten minste, ik dénk dat ik de ondergrond waarheidsgetrouw nabouw. Daar zit meteen mijn probleem: ik ben niet zeker of mijn model wel klopt. Ik kan niet afdalen in de ondergrond om te observeren wat de geometrie en eigenschappen van de verschillende grondlagen zijn. Daarom kan ik ook niet met 100 procent zekerheid zeggen of mijn voorspellingen wel correct zijn.
Toch wordt een voorspelling van dit soort computermodellen vaak gebruikt om beslissingen te nemen. Het kan investeerders overtuigen voor een project of acties die ondernomen moeten worden om ons grondwater te beschermen in kaart brengen. Hoewel een klaar en duidelijk antwoord, onderbouwd door resultaten van een modelleringstudie, vertrouwen kan geven negeert deze methode de onvermijdelijke onzekerheid compleet. Indien de risico’s van deze vereenvoudiging naar boven komen, zou dit het vertrouwen in de huidige gangbare methodes snel onderuit kunnen halen. In de toekomst is het dus cruciaal dat we onzekerheid omarmen en onderzoeken hoe we ervan kunnen leren.
Wat is die duurzame oplossing nu juist?
Even genoeg over onzekerheden nu, want het is niet zo dat ik ganse dagen achter mijn computer zit te twijfelen. Ik blijf niet bij de pakken zitten en werk eigenlijk aan oplossingen zodat we ons energieverbruik alsnog kunnen vergroenen. Ik buig mij specifiek over koude- en warmteopslag (KWO) systemen, wat een type van geothermie is. Daarbij wordt grondwater ondiep (< 200 m) onttrokken, absorbeert het de overtollige thermische energie van een gebouw, waarna het water mét de thermische lading opnieuw geïnjecteerd wordt in de ondergrond. Op deze manier ontstaan er opslagzones van warmer en kouder grondwater in de ondergrond die benut kunnen worden om ziekenhuizen, kantoorgebouwen of scholen duurzaam te verwarmen en verkoelen. Je kan KWO dus eigenlijk zien als het efficiëntere zusje van de befaamde luchtwarmtepomp. Opslag van thermische energie is een mature en veelbelovende oplossing omdat het klimaatrobuust en economisch interessant is.
Toch laten we veel potentieel liggen
Waar wachten we dan nog op? In Vlaanderen is het potentieel voorlopig onderbenut. In vergelijking met Nederland, waar er duizenden operationele systemen zijn, heeft Vlaanderen het moeilijk gelijke tred te houden met enkele honderden systemen. Het gros van deze systemen bevindt zich bij ons in het oosten en dit is niet toevallig. Er is weinig onzekerheid over dit type ondergrond. Het gaat daar om goed doorlatende lagen, net zoals je in Nederland terugvindt, waarbij met de juiste veldproeven de onzekerheid sterk gereduceerd kan worden. Er is met andere woorden weinig onzekerheid over de efficiëntie van het opslag-recuperatie proces. In dit soort ondergrond kan diepgaande ervaring ook dienen als houvast. Dit vergemakkelijkt de beslissing om te investeren in KWO. Wanneer ik in deze situatie 1 model bouw van de ondergrond, ondersteund door resultaten van de veldproeven, kan de waas van onzekerheid over de efficiëntie zonder al te veel risico opgeklaard worden.
Een groot deel van Vlaanderen (en Brussel), waar een groot groeipotentieel ligt, is gekenmerkt door een ander type ondergrond. Onzekerheid over de efficiëntie zorgt daar voor een groter financieel risico. De doorlatendheid kan bijvoorbeeld een stuk lager zijn of lokaal sterk variëren, wat extractie en injectie bemoeilijkt. Hierdoor zullen we sneller grenzen moeten opzoeken om aan de energievraag te voldoen.
Een mogelijke stok achter de deur is om het systeem te groot te maken zodat je zeker aan de energievraag voldoet. Maar dat drijft de prijs snel op, en is dus niet efficiënt. Om te bepalen wat de grenzen net zijn moeten we meer veldtesten uitvoeren, en die zijn ook duur. We moeten daarom beter onderzoeken welke veldtesten noodzakelijk zijn, en op welke locatie die de meest interessante data opleveren.
Omdat de eigenschappen van de ondergrond hard kunnen verschillen en omdat we geen onbeperkt aantal veldtesten kunnen doen, hebben we voorlopig onvoldoende ervaring om routinematig KWO-systemen te installeren in complexere omstandigheden. De vele onzekerheden die hier opduiken zijn ontzettend veel belangrijker dan de roze tint van mijn schoenen. Als we meer energie willen opslaan in de ondergrond, zal onzekerheid steeds een belangrijke rol spelen.
Leren omgaan met onzekerheid
Stopt ons streven naar een duurzamere samenleving hier dan? Ik vind van niet, ook al staat het vast dat ik de resultaten van mijn model niet blindelings kan vertrouwen. Door de sterke vraag naar groene energie zullen we steeds vaker lonken naar extremere alternatieven. Er is daarom behoefte aan een efficiënte manier om met onzekerheid om te gaan, zodat het niet onze beperking blijft maar juist nieuwe deuren opent.
Als startpunt is het belangrijk ons te realiseren dat, zolang we de ondergrond niet in elk detail kunnen onderzoeken, we er niet van kunnen uitgaan dat één enkel model de absolute waarheid weerspiegelt. Er bestaan met andere woorden meerdere representaties van de ondergrond die de verzamelde data kunnen verklaren. Elk van deze modellen kan een andere voorspelling geven op de langere termijn. Daar moet rekening mee gehouden worden wanneer er interesse is voor optimalisatie, risicoanalyse, en simpelweg het design en plannen van een KWO-systeem in een complexere ondergrond.
In de praktijk betekent dit dat het in de toekomst vaker noodzakelijk zal zijn om honderden verschillende modellen (binnen de grenzen van de onzekerheid) te simuleren om een statistisch interessante uitspraak te doen. Deze manier van denken kan je eigenlijk in verschillende vakgebieden toepassen zolang er sprake is van modellering, voorspellingen, data en onzekerheid. Ik ben ervan overtuigd dat we op deze manier het potentieel voor KWO in België kunnen realiseren, waarbij we onzekerheid eerder als onze bondgenoot kunnen zien in plaats van als boeman.
