Onderzoek naar de invloed van geothermie op aardbevingen
Hoe beïnvloedt de injectie van koud water de kans op aardbevingen bij geothermie? Om de risico’s van geothermie beter in te kunnen schatten, heeft het Staatstoezicht op de Mijnen (SodM) dit systematisch en wetenschappelijk laten uitzoeken. Dat is gebeurd via het Kennisprogramma Effecten Mijnbouw (KEM). Het onderzoek draagt bij aan het borgen van de veiligheid van geothermie in Nederland.
Eén van de uitkomsten van het onderzoek is een lijst met factoren die de kans op aardbevingen (ook wel: seismiciteit) door geothermie beïnvloeden. Het onderzoek geeft daarnaast een serie aanbevelingen om het risico op aardbevingen te beperken.
Waar gaat het onderzoek over?
Geothermie (ook wel: aardwarmteproductie) in Nederland omvat doorgaans het oppompen van warm water uit poreuze aardlagen op enkele kilometers diepte in de ondergrond. Aan de oppervlakte wordt de warmte onttrokken aan dit water via een warmtewisselaar. Het overgebleven koude water wordt vervolgens weer terug geïnjecteerd. Hierdoor koelt de ondergrond af en verandert de spanning in de ondergrond in de nabijheid van het aardwarmteproject. Deze spanningsverandering kan ervoor zorgen dat aanwezige breuken in de diepe ondergrond gaan bewegen en mogelijk een aardbeving veroorzaken.
Dit KEM-onderzoek is uitgevoerd om beter te begrijpen hoe de injectie van koud water de kans op het ontstaan van aardbevingen beïnvloedt. Wat is het effect van factoren zoals de temperatuur of de druk van het geïnjecteerde water of van de snelheid van injectie? Wat is het effect van de afstand tussen de plaats van injectie en breuken en de eigenschappen van het gesteente of de breuk of van de oorspronkelijke spanningstoestand in de ondergrond?
Het onderzoek is gedaan door middel van een literatuurstudie en door het ontwikkelen van modellen om de dreiging van aardbevingen in de nabijheid van aardwarmteprojecten in Nederland te bepalen.
Samenvatting van de resultaten
De modelresultaten volgend uit het onderzoek laten zien dat afkoeling door koud water injectie een breuk onstabieler kan maken. Daarnaast blijkt uit het onderzoek dat de kans op het ontstaan van aardbevingen door een aantal factoren beïnvloed wordt. De grootste invloed heeft de oriëntatie van mogelijk aanwezige breuken in de ondergrond ten opzichte van het bestaande spanningsveld rond die breuken. Ook de eigenschappen van de aanwezige breuken zijn een belangrijke factor, gevolgd door de afstand tussen de injectieput en de breuk, het vermogen van een gebied om seismisch actief te zijn, gesteente-eigenschappen, operationele parameters (zoals injectiesnelheid, -druk en -temperatuur) en ten slotte de vloeistofeigenschappen.
De belangrijkste aanbeveling uit het onderzoek is om voor elk geothermieproject voorafgaand aan de winning een seismische risicoanalyse uit te voeren, speciaal voor die locatie. Als deze analyse een verhoogd seismisch risico laat zien, dan wordt aanbevolen om het geplande project in detail te modelleren om zo de beste locaties voor de putten en de operationele parameters te bepalen. Daarnaast is het advies om tijdens de aardwarmteproductie via een lokaal seismisch netwerk de eventuele aardbevingen te meten. Als de gemeten aardbevingen vooraf bepaalde limieten overschrijden, wordt aanbevolen om in te grijpen door de injectiesnelheid of -druk te verlagen of de injectietemperatuur te verhogen.
Wat gaat SodM met de resultaten van het onderzoek doen?
SodM vindt het belangrijk dat het risico op aardbevingen door geothermie goed in kaart wordt gebracht en dat dit risico zo laag mogelijk blijft. SodM vindt het daarom belangrijk dat ondernemers die aardwarmte winnen of willen gaan winnen rekening houden met de factoren die uit dit onderzoek volgen. Dit is deels al geregeld via mijnbouwwet- en regelgeving. Een aanvrager van een startvergunning voor een geothermieproject moet vooraf aantonen dat het project voldoet aan de gestelde normen voor veiligheid en het voorkomen van schade. SodM zal aansturen op het meenemen van de onderzoeksresultaten in de analyse die hiervoor uitgevoerd wordt.
Voor een seismische risico-inschatting is het belangrijk dat de parameters die uit het onderzoek volgen zo goed mogelijk gekwantificeerd kunnen worden. Bijvoorbeeld door tijdens boringen voor een aardwarmteproject zo veel mogelijk gegevens te verzamelen en gedurende de winning metingen te verrichten. SodM zal dit benadrukken in haar adviezen voor aardwarmtewinningsvergunningen.
SodM deelt dit KEM-onderzoek op haar website zodat bedrijven en stakeholders geïnformeerd worden over de factoren die de dreiging van aardbevingen bij aardwarmteprojecten beïnvloeden.
Uitgebreide resultaten
Het onderzoek “Seismic risk due to cooling effects in geothermal systems (KEM-15)” is begeleid door SodM en het expertpanel van het Kennisprogramma Effecten Mijnbouw. Aan deelnemers van het expertpanel zijn strenge eisen gesteld qua onafhankelijkheid ten opzichte van de industrie en wat betreft wetenschappelijke reputatie. Kijk voor meer informatie over KEM op www.kemprogramma.nl. Op deze website staan ook de uitgebreide resultaten van het onderzoek: KEM-15 Seismic Risk due to Cooling Effects in Geothermal Systems (finished) .