Ondergronds ontijzeren bij WKO bodemenergiesystemen - TKI
Deze pagina is bijgewerkt op September 1, 2020
Op steeds meer plekken in Nederland en daarbuiten wordt warmte-koudeopslag (WKO) toegepast om energie te besparen. Vaak bevat het grondwater dat hiervoor wordt gebruikt opgelost ijzer. Oxidatie van ijzer kan zorgen voor verstopping van de onttrekkings- of infiltratiebronnen. Ondergronds ontijzeren kan deze problemen voorkomen. Deze techniek wordt voor de drinkwaterproductie al vele jaren succesvol toegepast, maar biedt ook mogelijkheden voor andere sectoren die problemen ondervinden bij het gebruik van ijzerhoudend grondwater. In dit project onderzoeken we dit voor toepassingen van WKO-systemen.
WKO-bodemenergiesystemen kunnen te maken krijgen met verstopping van grondwaterbronnen waardoor ze niet langer goed functioneren. Zo worden chemische putverstoppingen veroorzaakt door oxidatie en neerslag van ijzer; een gevolg van het mengen van grondwater van verschillende samenstellingen tijdens de onttrekking. Door ijzer voorafgaand aan het oppompen uit het grondwater te halen, kunnen putverstoppingsproblemen door ijzerneerslagen worden voorkomen. Dit is relatief eenvoudig te realiseren met ondergronds ontijzeren: een technologie die begint met het injecteren van zuurstofhoudend (belucht) water in een grondwaterput. De zuurstof reageert met ijzer in het grondwater, dat in de bodem neerslaat in de vorm van roest. Daarna kan, meestal via dezelfde put, ijzervrij grondwater worden opgepompt. Het volume hiervan is vele malen groter dan wat er voorafgaand aan belucht water is geïnjecteerd. Vervolgens wordt de cyclus van injectie en onttrekking opnieuw doorlopen. In de drinkwaterproductie wordt deze techniek al jaren succesvol toegepast. Ook voor andere sectoren die problemen ondervinden bij het gebruik van ijzer- en of mangaanrijk grondwater, biedt ondergronds ontijzeren mogelijkheden.
De uitdaging van dit project is om een duurzame oplossing te vinden voor bestaande WKO-systemen die last hebben van chemische putverstopping door ijzerneerslagen. Hiervoor wordt een pilotproef uitgevoerd aan het WKO-systeem van het Universitair Ziekenhuis Leuven (België). Na een geslaagde proef met twee proefputten is dit systeem ruim vijf jaar geleden aangelegd. Nadien heeft het WKO-systeem echter nooit naar behoren gefunctioneerd. Al vanaf het begin zorgt de vorming van ijzerhydroxide-neerslagen voor verstopping van de infiltratiebronnen. In dit project willen we onderzoeken of door ondergronds ontijzeren de putverstoppingsproblemen kunnen worden voorkomen.
Om tot de gewenste oplossingen te komen moet rekening worden gehouden met het feit dat een WKO-systeem nogal iets anders is dan een drinkwaterwinning. Dit betekent dat de toepasbaarheid van ondergronds ontijzeren specifiek moet worden geplaatst in het kader van WKO-systemen. Enerzijds spelen er inhoudelijke kennisvragen rondom verschillen in watertemperatuur en chemische samenstelling van het grondwater. Daarnaast gaat het om meer operationele vraagstukken met betrekking tot het cyclisch onttrekken en infiltreren van water en de aansturing hiervan. Belangrijk aandachtspunt is de langdurige opslag van water in de ondergrond. Daarnaast speelt de randvoorwaarde dat het onttrokken grondwater op geen enkel moment ijzer mag bevatten, want aanvullend bovengronds ontijzeren – zoals gebruikelijk bij drinkwaterbedrijven – is voor WKO-systemen geen optie.
Hoe het proces van ondergronds ontijzeren in de praktijk van WKO-systemen kan gaan werken, is de focus van dit project. En ook hoe hierop optimale sturing toepasbaar is voor een langdurige stabiele situatie. Naar verwachting biedt de technologie mogelijkheden om putverstoppingsproblemen van bestaande WKO-systemen te verminderen of te voorkomen. Daarnaast kan ondergronds ontijzeren ook een mogelijke oplossing zijn om WKO-systemen te realiseren op plekken die tot nu toe worden vermeden vanwege het risico op putverstopping. Daarmee biedt het de kans een positieve bijdrage te leveren aan de energietransitie. Met een succesvolle pilotproef voor het UZ Leuven kan het WKO-systeem daar worden uitgerust met een definitieve installatie voor ondergrondse ontijzering, waarna meer warme- en koude bronnen kunnen worden geplaatst.