Energie
Geothermische energie: Groene energie die roodgloeiend is
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
De zoektocht naar hernieuwbare baseload-energie
Naarmate zonne‑ en windenergie groeien, blijven we nog steeds sterk afhankelijk van fossiele brandstoffen voor onze wereldwijde energiemix, inclusief transport, productie, scheepvaart, kunstmestproductie, enz.
Gedeeltelijk komt dit door de enorme honger van de mensheid naar energie, met een voortdurend groeiend verbruik sinds de jaren 1900.
Bron: OurWorldInData
Enkele andere factoren spelen ook een rol. Ten eerste zijn zonne‑ en windenergie pas recent kosteneffectief geworden ten opzichte van fossiele brandstoffen. Er moet dus nog veel worden ingehaald op het gebied van investeringen en energie‑infrastructuur, wat jaren tot decennia zal duren.
Een tweede, meer problematische factor, is dat wind en zon van nature intermitterende energiebronnen zijn.
Daarom, nu ze een steeds groter deel van het elektriciteitsnet vormen, moeten ze steeds vaker worden gekoppeld aan dure opslagsystemen, van batterijen tot pompaccumulatie of compressie, iets waar we dieper op ingingen in “The Future Of Energy Storage – Utility-Scale Batteries Tech” en “Non-Chemical Alternatives To Batteries For The Energy Transition”.
Baseload‑energieopties
Waterkracht is misschien de enige hernieuwbare energie die op afroep kan leveren, maar de mogelijkheden worden beperkt door natuurlijke hulpbronnen en geografie, waarbij het grootste deel al in gebruik is.
Een andere koolstofneutrale optie die een comeback maakt, is kernenergie. Deze levert ook baseload‑energie ongeacht het weer (hoewel droogte de productie kan verminderen).
Dit wordt grotendeels gedreven door technologische innovatie, van SMRs (Kleine Modulaire Reactor) tot 4de generatie reactorontwerpen (volg de links voor volledige rapporten over deze onderwerpen). Bovendien sluiten AI‑bedrijven zoals Microsoft nuclear‑energie‑deals (MSFT ) om elektriciteit voor hun AI‑datacenters voor de komende twee decennia veilig te stellen.
Maar kernenergie blijft controversieel, potentieel gevaarlijk en onwaarschijnlijk om de energiemix van veel landen die sceptisch staan tegenover deze technologie te domineren.
Er bestaat een vierde vorm van hernieuwbare energie, naast zon, wind en waterkracht, die tot nu toe nauwelijks is aangeboord: geothermische energie.
Geothermische energie
Alle andere vormen van hernieuwbare energie zijn uiteindelijk zonne‑energie, inclusief wind en water (regen) die voortkomt uit weerpatronen aangedreven door de zon.
Geothermische energie is echter anders, omdat ze wordt aangedreven door radioactieve reacties in de kern van de planeet. Naarmate deze warmte langzaam uit de diepte van de aarde naar boven komt, is ze opmerkelijk stabiel en voorspelbaar.
Afhankelijk van de gebruikte technologie is het zelfs mogelijk om de omzetting van geothermische warmte → elektriciteit met enkele uren uit te stellen. Dit maakt het een perfect complement voor wind en zon, omdat geothermie de gaten kan opvullen wanneer die ondermaats presteren.
Net als alle andere vormen van hernieuwbare energie is het potentieel van geothermische energie sterk locatie‑afhankelijk. Interessant genoeg kan dit zich bevinden in regio’s die anders arm zijn aan energiebronnen, zowel hernieuwbaar als fossiel, zoals Centraal‑Europa en Japan.
Het potentieel van geothermie beoordelen
Geothermische energie hangt af van de temperatuur van de ondergrondse gesteentelagen. Deze kan sterk variëren, waarbij vulkanische of bergachtige gebieden veel heter zijn, evenals elk gebied met seismische activiteit.
Een andere factor, ten minste voor diepe boring, is de aanwezigheid van ondergrondse wateren en de doorlatendheid van het gesteente. Hoe meer, hoe beter, omdat dit de warmteoverdracht sneller en over een grotere afstand rondom de boorlocatie mogelijk maakt.
In een studie uit 2020 van het CNR in Italië, getiteld “Predicting geographical suitability of geothermal power plants”, werd een wereldkaart van geothermisch potentieel getekend (zie hierboven).
Wanneer we in de VS inzoomen, zien we dat het grootste deel van het geothermische potentieel zich in het westen van het land bevindt; ook enkele delen van Texas en Louisiana zijn interessant.
Bron: EIA
In Europa is het geothermische potentieel eveneens sterk en verspreid over het continent. Het is bijzonder geconcentreerd in de industriële centra van het Rijnland en Centraal‑Europa. Het centrum van Italië heeft een potentieel bijna zo hoog als IJsland, dat bekend staat om zijn geavanceerde geothermische technologie, met andere noemenswaardige punten in Corsica, Portugal en Griekenland.
Bron: International Journal of Terrestrial Heat Flow and Applied Geothermics
In Azië hebben landen in de “Ring van Vuur” (Japan, Indonesië, enz.) rond de Stille Oceaan het grootste potentieel.
Schaal van geothermische energie
Wanneer we over geothermische energie spreken, moeten we onderscheid maken tussen drie diepte‑niveaus en daarmee samenhangende technische complexiteit en energiemogelijkheden.
Ondiepe warmtepomp
Geothermische warmtepompen zijn nu een tamelijk gangbaar systeem in veel landen. Het idee is niet zozeer om geothermische energie aan te boren, maar om de capaciteit van de grond te benutten die op een constante temperatuur blijft en veel thermische inertie heeft.
Als de grond diep genoeg is, benadert de temperatuur het jaargemiddelde. Dit betekent dat je in de winter warmte kunt onttrekken en in de zomer koeling kunt verkrijgen.
Bron: NPR
Er bestaan vele varianten van deze techniek, afhankelijk van hoe de lus om warmte uit de grond te onttrekken is opgebouwd.
Bron: GSI
Hoewel de meeste systemen een warmtepomp gebruiken om de energietransfer te maximaliseren en energie te besparen, is het ook mogelijk een passief geothermisch systeem te gebruiken, bijvoorbeeld om kassen te verwarmen, zoals we bespraken in “Geothermal And Passive Greenhouses – Reducing Farming Carbon Emissions”.
Diepe geothermische energie
Dit is meestal wanneer warmte wordt onttrokken vanaf een diepte van 500 m of dieper (1.640 ft). Op deze diepten stijgt de temperatuur gestaag per extra kilometer, afhankelijk van de lokale geothermische bronnen.
In Engeland liggen de gemiddelde ondergrondse temperaturen op 1000 m, 3000 m en 5000 m respectievelijk rond 40 °C, 90 °C en 140 °C.
Meestal worden middel‑diepe bronnen, “slechts” 1.000‑2.500 meter (0,6‑1,5 mijl), geboord voor warmteproductie, bijvoorbeeld voor directe verwarming van gebouwen of industriële faciliteiten, vaak via stadsverwarming (gecentraliseerde verwarming voor een heel blok).
Zo haalt bijvoorbeeld de luchthaven Paris Orly in Frankrijk 300 m³ water met 74 °C. Dit genereert een thermisch vermogen van 10 MW, waardoor de fossiele brandstofconsumptie naar schatting 4.000 metrische ton olie‑equivalent per jaar wordt verminderd.
Ultradiepe geothermische energie
Dit kan ook wel “hoge‑temperatuur geothermie” worden genoemd.
Onder de 3.000 meter kan boren complexer worden, omdat het gesteente vaak boven het kookpunt van water komt, de druk stijgt en geavanceerdere boortechniek nodig is om de extreme omstandigheden te weerstaan.
Dit is ook waar de warmte het intensiefst is, waardoor maximale energieproductie, inclusief elektriciteitsopwekking, mogelijk is.
Bron: BGS
Stroomproductie met geothermische energie
Hoewel het nog een niche is in de meeste delen van de wereld, hebben enkele landen het potentieel van geothermische energie in stroomproductie aangetoond. Met name Kenia (50 % van de nationale stroomproductie), IJsland (30 %) en de Filipijnen (17 %).
In sommige van deze gevallen, zoals IJsland, kan zelfs worden betoogd dat er meer kan worden onttrokken als er een manier bestaat om het te exporteren. Veel landen, zoals de VS, Japan, Frankrijk en Italië, hebben een zeer groot onbenut geothermisch potentieel.
In de meeste gevallen kan het ultra‑hete water (>150 °C) zowel voor elektriciteitsopwekking als voor co‑generatie van warmte worden gebruikt.
Traditionele, verbeterde & geavanceerde geothermie
Traditionele geothermie
Traditionele geothermische energieopwekking berust op het vinden van de perfecte combinatie van voldoende hete gesteenten, bestaand water en hoge doorlatendheid van het gesteente.
Dit is inderdaad de ideale situatie, maar het is ook wat de ontwikkeling van geothermische energie heeft belemmerd. Het risico van boren zonder geschikte gesteente of doorlatendheid kan een project doen mislukken en enorme financiële verliezen veroorzaken.
Dus traditioneel geothermisch boren verschilt niet veel van olie‑boren, waarbij de vaak slecht begrepen ondergrondse geologie de economische levensvatbaarheid bepaalt.
Verbeterde geothermie
In contrast gebruiken verbeterde geothermische technieken “hydraulische stimulatie”.
Het idee is om water in de bestaande scheuren van de gesteentelaag te injecteren om de doorlatendheid te verhogen. Het verschil met fracking bij olie‑ en gaswinning is dat er geen extra scheuren (fracking) hoeven te worden gecreëerd, noch frack‑zand nodig is om de scheuren open te houden.
Theoretisch kan verbeterde geothermische energie overal ter wereld worden toegepast. In de praktijk zijn de ideale omstandigheden diepe granietlagen bedekt met een 3‑5 km (1,9‑3,1 mi) dikke isolerende sedimentlaag die warmteverlies vertraagt en gelegen in hoog‑temperatuur‑regio’s.
Desondanks kan verbeterde geothermie de potentiële sites voor geothermische activiteit radicaal vergroten en, nog belangrijker, een veel voorspelbaarder rendement genereren.
Bron: Think GoeEnergy
Geavanceerde geothermie
Gesloten lussen
Sommige onderzoekers en bedrijven zoeken een stap verder dan verbeterde geothermie. In plaats van water te injecteren en terug te winnen, willen ze een volledig gesloten‑lopsysteem ontwikkelen.
Bron: Think GoeEnergy
In theorie zou een gesloten‑lopsysteem overal geïnstalleerd kunnen worden, waarbij alleen de lokale gesteentetemperatuur en diepte de uiteindelijke energie‑output bepalen.
Superkritische geothermie
Het idee hier is om superhete gesteenten van 400 °C aan te boren. Bij deze temperaturen wordt de reservoirvloeistof superkritisch, een materietoestand waarin gas‑ en vloeistoffasen samensmelten.
Superkritische vloeistoffen kunnen 4‑10 × meer energie bevatten dan normale vloeistoffen. Dus waar een 200 °C EGS‑project een capaciteit van 5 MW zou hebben, zou een 400 °C superkritisch project tien keer die capaciteit hebben, namelijk 50 MW. Drie 400 °C putten zouden een grotere capaciteit hebben dan 42 200 °C putten.
Het Iceland Deep Drilling Project (IDDP) is het meest prominente project op dit gebied, hoewel er sinds 2022 niet veel updates zijn geweest.
Een ander bedrijf dat aan dit project werkt is Quaise. Zij ontwikkelen een microgolf‑‘gyrotron‑aangedreven boorplatform’ dat boorgaten door gesteente verdampt. Ze plannen de technologie te gebruiken om een diepte van 20 km te bereiken en 500 °C warmte, of “terawatt‑schaal‑vermogen”, te benutten, met als uiteindelijke doel alle baseload‑energie te vervangen door superkritische geothermische energie.
Winning van mineralen
In sommige gevallen is het ondergrondse water dat voor warmte wordt onttrokken ook rijk aan opgeloste pekel. Deze pekels kunnen overvloedig bruikbare mineralen bevatten, en aangezien het extractie‑proces al plaatsvindt, biedt dit een aanvullende inkomstenstroom voor de geothermische energieproducent.
Zo is het bedrijf Vulcan Energy (VUL.AX) van plan warmte en stroom te genereren, evenals lithium uit ondergrondse pekel in het Rijnland (zie meer over Vulcan hieronder).
Co‑generatie
De warmte die met geothermische energie wordt geproduceerd, wordt meestal gebruikt als verwarming voor gebouwen of voor elektriciteitsproductie.
Echter, andere toepassingen kunnen worden ontwikkeld om het energiegebruik ter plaatse te maximaliseren, vooral in afgelegen gebieden. Bijvoorbeeld, het kan worden gebruikt om zeewater te ontzilten of waterstof en/of ammoniak te produceren, die vervolgens kunnen worden geëxporteerd waar ze nodig zijn.
Geothermische economie
Geothermische energie is over het algemeen een relatief goedkope energiebron. De markt wordt verwacht met slechts 3,14 % CAGR te groeien in de periode 2023‑2033.
Een voordeel van deze technologie is dat ze profiteert van decennialange ervaring met boren in de olie‑ en gasindustrie. In de praktijk kan het ook een goede manier zijn om werkgelegenheid en technische vaardigheden van oliearbeiders te behouden tijdens de groene transitie.
In vergelijking met andere energiebronnen houdt geothermie het eigen tempo tegen zonne‑energie + opslagsystemen op nutschaal.
Bron: Lazard
En dat is zonder rekening te houden met het feit dat geothermie beter geschikt kan zijn voor regio’s met een laag zonne‑potentieel, of met enorme warmte‑ en energiebehoeften in koude winters wanneer de zon het minst produceert (zoals Duitsland, Noorwegen en delen van Noord‑America).
Geothermische energieproductie kan dus winstgevend zijn. Het lijdt echter onder de noodzaak van enorme initiële investeringen, waarbij de terugverdientijd van het aanvankelijk bestede kapitaal waarschijnlijk een decennium of twee zal bedragen.
Dit is ook een type groene energie dat slecht wordt ondersteund door subsidies, belastingvoordelen en algemene groene beleidsmaatregelen, die historisch gezien de voorkeur gaven aan zonne‑ en windenergie (zie de grafiek hierboven om het effect van subsidies te zien, waardoor geothermie duurder is dan zonne‑energie).
Met de toenemende aandacht voor opslag en de problemen rond intermitterende zonne‑ en windenergie, kan dit in de toekomst veranderen.
Voor‑ en nadelen van geothermie
De beste groene energie?
Geothermische energie is echt hernieuwbaar, bovendien gemakkelijk op afroep te produceren en stabiel gedurende de dag en het jaar, waardoor het een beter equivalent is voor waterkracht dan voor zon of wind.
Een ander voordeel ten opzichte van alle andere hernieuwbare energie (inclusief waterkracht) is de zeer beperkte landoppervlakte; de meeste installaties zijn onzichtbaar onder de grond. Dit leidt tot minimale ecologische en milieu‑verstoring, waar dezelfde capaciteit hectares aan zonnepanelen of windturbines of onder het water van een dam zou innemen.
Bron: Wikipedia
Ten slotte maakt geothermische energie grotendeels gebruik van boortechnologie die al door de olie‑ en gasindustrie wordt toegepast. Als het even wat, is dit een technologie die het meest geavanceerd is in westerse landen, waardoor de afhankelijkheid van toeleveringsketens in China – zoals bij zonnepanelen, wind (zeldzame‑aardmagneten) en batterijen – drastisch wordt verminderd.
Geothermisch probleem
Uitputting van hulpbronnen
Ondergrondse warmte wordt in de loop van de tijd aangevuld. Echter, geothermische warmte‑extractie kan warmte sneller verwijderen dan deze zich ophoopt.
Daarom moet de werkelijke productiesnelheid worden berekend om ofwel volledige uitputting te vermijden, ofwel rekening te houden met een productiepauze van enkele jaren/tientallen jaren na 30‑50 jaar extractie.
Aardbevingsrisico’s
Elke vorm van boren, vooral wanneer diepe ondergrondse waterlagen worden aangetast, kan theoretisch aardbevingen veroorzaken. Bijvoorbeeld, een geothermisch energieproject veroorzaakte in 2017 een schadelijke aardbeving van magnitude 5,5 in Pohang, Zuid‑Korea.
Dit komt voornamelijk door hetzelfde fenomeen dat fracking in verband brengt met aardbevingen. Door vloeistoffen onder de grond toe te voegen, wordt het gesteente gesmeerd, waardoor het makkelijker kan bewegen.
Over het algemeen zijn deze aardbevingen niet enorm, maar kunnen ze lokaal wel schade veroorzaken.
Dus in sommige gevallen, vooral in zeer seismisch actieve regio’s, kan het het beste zijn om geothermische energie te produceren in relatief afgelegen of onbewoonde gebieden.
Alternatief kunnen seismisch maar geothermisch rijke regio’s het meest profiteren van gesloten‑lopsystemen, die de gesteenten na de initiële boring niet verstoren en geen water in de ondergrondse gesteentelagen injecteren.
Investeren in geothermische energie
De sector is nog relatief klein vergeleken met andere hernieuwbare energiebronnen, en evolueert snel technologisch.
Dit betekent dat veel van de meest geavanceerde startups in de sector nog steeds privé zijn. Bijvoorbeeld, gesloten‑lops geothermische energie Eavor, superkritische geothermie Quaise, of fondsen die alleen toegankelijk zijn voor geaccrediteerde beleggers zoals Baseload Capital.
Dit betekent ook dat sommige geavanceerde geothermische bedrijven, zoals Iceland Drilling, slechts een klein onderdeel kunnen zijn van een veel groter olie‑ en gasboorbedrijf (Archer Wells – ARCH.OL in dit geval).
Toch zijn sommige bedrijven beursgenoteerd en beschikbaar voor particuliere beleggers. Je kunt investeren in geothermie‑gerelateerde bedrijven via vele brokers, en je kunt onze aanbevelingen voor de beste brokers op deze website vinden voor de VS, Canada, Australië, het VK, en vele andere landen.
Als je niet geïnteresseerd bent in het selecteren van specifieke ruimte‑gerelateerde bedrijven, kun je ook kijken naar ETF’s zoals de Shares Global Clean Energy ETF (ICLN), de First Trust NASDAQ Clean Edge Green Energy Index Fund (QCLN), of de ALPS Clean Energy ETF (ACES) om te profiteren van de groei van de geothermische energiesector.
Geothermische bedrijven
1. Ormat Technologies, Inc.
Ormat is de op één na grootste eigenaar en exploitant van geothermische installaties ter wereld en de grootste beursgenoteerde. Het bedrijf heeft activa in de VS, Kenia, Indonesië en Centraal‑Amerika + het Caribisch gebied, met een capaciteit van 1,23 GW en 125 MW in ontwikkeling.
ORA Prijsgrafiek
Ormat betreedt ook de markt voor energieopslag, met 190 MW online. Het bedrijf streeft ernaar tegen 2028 een capaciteit van 1 GW te bereiken.
Bron: Ormat
Het bedrijf richt zich op een sterke groei van de stroomproductiecapaciteit, met name via projecten in Nieuw‑Zeland en Indonesië.
Het is tevens leverancier van geothermische technologie, met 3,4 GW geïnstalleerde geothermie in de loop der jaren, waardoor het de 3de grootste leverancier van geothermische centrales is, achter Fuji Electric en Toshiba.
De Inflation Reduction Act ondersteunt de agressieve groeidoelstellingen van Ormat, die naar verwachting jaarlijks tot $125 M aan contante opbrengsten uit belastingvoordelen kan opleveren.
Bron: Ormat
Geothermische energie is momenteel een snelgroeiende sector, maar ook een die nog zeer conservatief is vanwege het gebrek aan bekendheid met de technologie bij de meeste nutsbedrijven en industriële bedrijven.
In dat opzicht positioneert dit Ormat goed om te profiteren van de groeiende vraag, terwijl het tevens een van de meest gevestigde spelers in de industrie is.
2. Vulcan Energy (VUL.AX)
Vulcan is een Duits bedrijf dat zich richt op geothermische energieproductie in het Rijnland en tegelijkertijd lithium uit de geothermische pekel onttrekt.
Het project heeft als doel de productie van hernieuwbare warmte voor 1 miljoen mensen, voldoende lithium voor 1 miljoen EV’s per jaar, en 1 miljoen ton CO₂‑emissies per jaar te vermijden.
De warmteproductie sluit goed aan bij de lokale markt, aangezien Duitsland rijk is aan stadsverwarmingssystemen die momenteel op kolen of gas draaien.
Fase één van het project moet resulteren in 275 GWh stroom en tot 560 GWh warmte per jaar.
Bron: Vulcan Energy
Het bedrijf heeft nog geen lithium geproduceerd, maar heeft al afname‑overeenkomsten veiliggesteld met Stellantis, Volkswagen, LG, Umicore en Renault. Dit wordt ook weerspiegeld in het eigendom, waarbij Stellantis 6 % van het bedrijf bezit via een investering van $50 M.
De lithium‑resource wordt verwacht zeer langzaam te dalen, met minder dan 50 % verdunning zelfs tegen 2055. De productie moet eind 2025 van start gaan. Het zou ook een van de laagste productiekosten voor lithium ter wereld hebben, beter dan alle gedolven lithium en bijna al het uit pekel gewonnen lithium.
Vulcan is een meer speculatief project, zonder significante cash‑flow verwacht vóór 2026. Toch toont de eerste lithiumproductie in 2024 de levensvatbaarheid van het project, en de combinatie van lage extractiekosten met geothermische stroomopwekking is interessant.
Dit zou ook de CO₂‑voetafdruk voor in de EU geproduceerde EV’s kunnen verminderen, aangezien momenteel de meeste lithium wordt gewonnen met fossiel‑brandstof‑aangedreven motoren en faciliteiten die ten minste gedeeltelijk op fossiele brandstoffen draaien, waardoor Vulcan het enige CO₂‑neutrale, nul‑fossiele‑brandstof‑lithiumproject ter wereld is. Het is bovendien de grootste lithium‑resource in Europa.
