Innovaties in geo-energietechnologieën voor de energietransitie

"Als je de ondergrond niet betrekt bij onze uitdaging om CO₂-uitstoot te verminderen, is het onmogelijk klimaatneutraal te worden," zegt Frank van Bergen, programmamanager van RCSG. Het centrum speelt een cruciale rol bij het ontwikkelen en testen van onder andere nieuwe boortechnologieën die nodig zijn voor de energietransitie. Innovatie is essentieel om de kosten van hernieuwbare energie te verlagen, wel moeten de materiaaleigenschappen van hoge kwaliteit blijven.

Innovatie en kostenreductie

"Wij spelen een faciliterende rol bij de ontwikkeling van nieuwe technologieën zodat de implementatie op volledige schaal in de praktijk zo soepel mogelijk verloopt," zegt Frank. Bij RCSG kan nieuwe technologie worden getest onder realistische omstandigheden en op een 1:1 schaal.

"Toen Shell besloot dat het tijd was deze testfaciliteit voor het boren naar olie en gas over te dragen aan een andere partij, zagen wij de kans om het een nieuwe bestemming te geven met de energietransitie in gedachten," vervolgt Frank.

"Wij richten ons op de hogere TRL-niveaus van productrijpheid, net voordat de nieuwe oplossing als pilot in de praktijk wordt uitgevoerd. Tests uitvoeren in een volledig gecontroleerde omgeving kan problemen aan het licht brengen die voorkomen dat de implementatie in gevaar komt of ernstig wordt vertraagd."

Innovatieve oplossingen uit het RCSG

Recent onderzoek en innovaties in de RCSG-faciliteit hebben geleid tot aanzienlijke vooruitgang in geo-energietechnologieën. Van Bergen licht toe.

• Meer dan twee keer zo snel boren
  De Nederlandse start-up Canopus ontwikkelde een innovatieve boortechnologie die het gesteente verzwakt met een continue stroom van kleine stalen deeltjes. Voordat deze technologie in Zwitserland werd getest, faciliteerde het RCSG een reeks experimenten om het oorspronkelijke ontwerp te verfijnen. Tests hebben aangetoond dat conventionele ROP's (Rate of Penetration) met een factor 2,5 kunnen worden overtroffen.
• Temperatuurschommelingen beperken
  Projecten waarbij CO₂ in uitgeputte gasvelden wordt opgeslagen, hebben te maken met grote afkoelingseffecten als gevolg van de expansie van superkritisch CO₂, wat de integriteit van het cement in de put kan beïnvloeden. "Het effect van deze temperatuurveranderingen op de integriteit van putcement kan worden nagebootst in het RSCG-lab, bij representatieve temperaturen in het boorgat."
• Lussen en voegmiddel optimaliseren
  Het boren van relatief ondiepe putten voor de installatie van geothermische gesloten lussen is toegenomen door stijgende gasprijzen en stimulerende maatregelen van de overheid. De boorgaten worden gevuld met voegmiddel, een mengsel van cement en klei, om te voorkomen dat er vloeistof uit verschillende lagen gaan mengen. "We voeren momenteel een project uit dat de veranderingen in de doorlaatbaarheid van het voegmiddel monitort onder hogere druk en grotere temperatuurschommelingen." Dit helpt bij het geven van aanbevelingen voor het beste cement-klei mengsel.
• Boorgatstabiliteit waarborgen
  De productie van warm water uit reservoirzanden op dieptes van 800 – 1500 m, minder diep dan de nu gebruikelijke systemen, voor geothermische open-loop systemen vraagt om kosteneffectieve boortechnieken. "We zoeken naar manieren om het beste van beide opties mogelijk te maken: de wendbaarheid en betaalbare operationele kosten van grondwaterboorplatforms en waarbij ook op deze dieptes een zelfde veiligheid gegarandeerd kan worden zoals gebruikelijk voor krachtigere olie- en gasboorinstallaties."
• Bentoniet – niet alleen voor boorspoeling
  Het testen van bentoniet als een middel om putten af te sluiten in plaats van cement heeft geleid tot een pilot in een bestaande olie- en gasput. "Het punt waar we nu zijn – technische gereedheid voor commerciële inzet – zou niet hebben bestaan zonder de rol die RCSG in het proces heeft gespeeld."

State-of-the-art testfaciliteiten

RCSG is een unieke faciliteit waar we ondergrondse omstandigheden zo nauwkeurig mogelijk op grote schaal kunnen nabootsen. We hebben een 380 meter diep boorgat dat kan dienen als een echt ondergronds laboratorium waarin we de prestaties van gereedschappen en materialen die worden gebruikt voor boren en monitoring kunnen testen, en het materiaal kunnen blootstellen aan verschillende druk- en vloeistofregimes.

Samenwerking

Na vijf jaar projecten en technologieën te hebben ontwikkeld, heeft het RCSG zijn rol in de fases van ontwikkeling en demonstreren verankerd. "We zijn er om de implementatie van ondergrondse projecten in de energietransitie te helpen. Een ding waar we nu bijzonder op gebrand zijn," besluit Frank, "is om meer samen te werken met olie- en gasbedrijven die zich willen gaan toeleggen op geothermische of ondergrondse opslag. We verwelkomen alle bedrijven die hierin geïnteresseerd zijn om contact met ons op te nemen."