25 mei 2023
Het Zand van Brussel Laagpakket is een eenheid binnen de Onder-Noordzee Groep. De top van het Zand van Brussel bereikt dieptes tot ongeveer 1150 m (Figuur 1a) en diktes tot ongeveer 230 m (Figuur 1b). Deze diepte komt overeen met temperaturen van maximaal 45°C (Figuur 1c). Ook zijn goede permeabiliteiten bepaald van gemiddeld meer dan 150 mD (Figuur 1d). Deze aspecten maken het Zand van Brussel mogelijk geschikt voor ondiepe geothermische productie.
| a |  | b |  |
| c |  | d |  |
| Figuur 1. Zand van Brussel Laagpakket a) diepte top, b) dikte, c) temperatuur van het midden van de aquifer en d) permeabiliteit. | |||
Doordat het Zand van Brussel een ondiep bereik heeft, hebben we het ThermoGIS berekeningsscenario aangepast op twee punten: de warmtepomp en het putontwerp. Met behulp van deze aangepaste ThermoGIS methode is de geothermische potentie voor het Zand van Brussel opnieuw berekend.
Warmtepomp concept
In het warmtepomp concept van de standaard ThermoGIS methode wordt het warmtenet niet meegenomen en is de COP alleen afhankelijk van het doublet. Hierdoor is in deze standaard ThermoGIS methode gebruik gemaakt van een constante COP waarde van 4. In het aangepaste warmtepomp concept wordt het warmtenet wel meegenomen en wordt de COP van de warmtepomp berekend op basis van de warmtenet inlet temperatuur (i.e. de outlet temperatuur van de warmtewisselaar/warmtepomp naar het warmtenet) en de injectie temperatuur van de brijn terug in het reservoir. Deze nieuwe methode zorgt ervoor dat lagere injectie temperaturen kunnen worden bereikt dan gespecificeerd door de warmtenet outlet temperatuur (i.e. de inlet temperatuur naar de warmtewisselaar/warmtepomp vanuit het warmtenet). Door de laagst mogelijke injectie temperatuur (tot 5°C) te kiezen kan het geothermische vermogen worden gemaximaliseerd. Voor het Zand van Brussel hebben we een minimale productie temperatuur van 25°C aangenomen. Dit was in de standaard ThermoGIS methode 20°C. Voor het warmtepomp concept is een uitkoelingstemperatuur van 20°C, een warmtenet inlet temperatuur van 60°C en een warmtenet outlet temperatuur van 40°C aangenomen.
Putontwerp
Ook het put ontwerp is aangepast: vanwege beperkingen bij het boren, kan er met gedevieerde putten slechts een beperkte step-out gerealiseerd worden op geringe diepte. Daarom is voor ondiepe putten (< 1 km) mogelijk een horizontaal put deel nodig om de gewenste afstand tussen de injector en producer te realiseren. De huidige (standaard) implementatie van ThermoGIS neemt geen mogelijkheid voor horizontale putten mee. Om de lengte van de put beter te berekenen hebben we daarom een extra factor toegevoegd, namelijk de step-out factor. De step-out facor is de ratio tussen de True Vertical Depth (TVD) en de step-out (maximale horizontale afstand van het schuine put stuk) (Figuur 2).
stepout factor = TVD / stepout
In deze berekening hebben we een step-out factor van 2 aangenomen. Dit betekent dat op een diepte van 600 m, de step-out 300 m en de afstand tussen producer en injector 600 m is. Om bijvoorbeeld een gewenste afstand van 1500 m te behalen moet er nog 450 m horizontaal put deel per put toegevoegd worden. Dit levert een realistischer schatting van de put lengte op dan wanneer de berekening voor diepe putten wordt gevolgd. Voor de perforaties is dit horizontale stuk niet meegenomen. Hiervoor worden dezelfde aannames gedaan als voor diepe putten.
Figuur 2. Schematische doorsnede in diepte van een gedevieerde put met horizontaal deel. In dit voorbeeld is de True Vertical Depth (TVD) : stepout ratio (=stepout factor) 1.
Resultaten
De standaard ThermoGIS resultaten laten zien dat er een vermogen tot ongeveer 5.6 MWth kan worden geproduceerd (inclusief gebruik van een warmtepomp) (Figuur 3b). Het aangepaste warmtepomp concept zorgt voor een algehele kleine verhoging van het vermogen met waardes tot ongeveer 6.3 MWth (Figuur 3c). In het noordnoordwesten (Flevoland, Ijsselmeer, Friesland en de Waddeneilanden) en westzuidwesten (Zuid-Holland en noordwesten van Noord-Brabant) worden goede vermogens bereikt en is het Zand van Brussel mogelijk geschikt voor ondiepe geothermische productie. In zuidwest (Zeewse eilanden) en oostnoordoost (Drenthe) Nederland zijn de vermogens te laag voor geothermie. Omdat deze gebieden wel goede transmissiviteiten (Figuur 3a) en een laag diepte bereik (Figuur 1a) hebben, zouden deze gebieden wel geschikt kunnen zijn voor ondergrondse warmte opslag. De invloed van het vernieuwde putontwerp en het introduceren van de step-out factor op de vermogens is klein (Figuur 3d).
| a |  | b |  |
| c |  | d |  |
| Figure 3. Brussels Sand a) transmissivity; and power values calculated b) without step-out factor and without updated heat pump concept (standard ThermoGIS method with a constant COP of 4), c) with updated heat pump concept (COP calculated based on heat pump input and output), and d) with updated heat pump concept and a step out-factor of 2. | |||