Geothermische energie is een duurzame, hernieuwbare en schone energiebron die kan bijdragen aan de vermindering van de uitstoot van broeikasgassen en van de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen. Indien geothermie kostenefficiënt is, kan het een zeer grote bijdrage aan de energietransitie leveren waarvan de helft warmtevraag betreft.
Een van de uitdagingen bij het gebruik van geothermische energie is het boren van putten die de warmtereservoirs in de ondergrond kunnen bereiken en verbinden met de bovengrondse installaties. Het boren van geothermische putten met technieken die voor olie- en gasputten zijn ontwikkeld is duur, tijdrovend en technisch complex. Daarnaast kunnen de warmtereservoirs beter met vertakte boorgaten aangeboord worden terwijl dat voor olie- en gas reservoirs vaak juist nadelig werkt. Daar zijn die technieken dus ook niet voor ontwikkeld.
De startup Canopus Drilling Solutions, een Nederlands bedrijf, heeft een boortechnologie ontwikkeld waarmee zeer efficiënt juist wel lange, vertakte structuren gemaakt kunnen worden.
Ontwikkeling
Oprichters Diederik Wawoe en Jan Jette Blangé, allebei met tientallen jaren ervaring in de energiesector, zien geothermie als de ideale oplossing voor de huidige energiecrisis. Aardwarmte is overal beschikbaar. Op dit moment telt Nederland zo’n dertig diepe geothermische boorputten. Dat zouden er volgens Diederik Wavoe veel meer kunnen zijn, maar helaas zijn de boringen op veel plekken nog te duur om daarmee woningen te verwarmen of de industrie van energie te voorzien. “Om de opbrengst van een boorput te maximaliseren, is horizontaal en vertakt boren essentieel. Maar met conventionele boortechnieken is dat erg kostbaar.” De nieuwe gestuurde steel-shotboortechnologie van Canopus maakt dat aardwarmteboringen meer opbrengen tegen aanzienlijk lagere kosten per energie-eenheid. Dit is het soort innovatie die geothermie door kan laten breken en die de doorbraak kan veroorzaken die zo hard nodig is voor de energietransitie.
Boortechniek
De boortechniek van Canopus is gebaseerd op spuitboren met staal korreltjes en geavanceerde ondergrondse navigatie die een boorkop nauwkeurig kan sturen. De techniek kan kilometerslange horizontale vertakkingen maken in een aardlaag.
De boortechniek van Canopus heet Directional Steel Shot Drilling (DSSD). Deze techniek boort snel door elk gesteente zonder afbreuk te doen aan de horizontale reikwijdte of de stuurbaarheid van de boor. De DSSD-boor maakt gebruik van de meest effectieve bekende mechanische boortechniek gebaseerd op diamanten snijplaatjes, en combineert dat met een gestuurde hogedruk staalstraal techniek zodat nog sneller geboord wordt terwijl ook de boorrichting gecontroleerd wordt.
Het staalstralen verwijdert ook gesteente zonder dat er gewicht op de boorkop staat, waardoor de boorkop ook in een bestaand gat naar opzij de gatwand in kan boren en een vertakking kan maken.
Eén van de belangrijkste zaken bij het maken van diepe boringen is het zo snel mogelijk verwijderen van boorgruis met behulp van het rondpompen van boorspoeling. Het is daarom een beetje tegennatuurlijk voor boorbedrijven om staalkorreltjes met de boorspoeling het boorgat in te pompen. De korrelconcentratie, korrelgrootte en de vloeistofsnelheid zijn echter zo gekozen dat dit geen operationele problemen geeft. Een belangrijk onderzoek door het Kenniscentrum Duurzame Geo-energie in Rijswijk (RCSG) van TNO heeft dit uitvoerig onderzocht en bevestigd.
Een ander aspect van de technologie is dat de snijplaatjes en de erosieve jets efficiënt moeten samenwerken en elkaar niet tegen moeten werken. Canopus ontwikkelde hiervoor een specifiek beitelgesteente interactiemodel dat in samenwerking met universiteit van Calgary (Canada), een centre of excellence op het gebied van beiteltechnologie, verder wordt uitgewerkt. Diederik: “We zijn wereldwijd de enigen die aan deze technologie werken.” “Er wordt wel onderzoek gedaan naar bijvoorbeeld water-, plasma, en laserboren – alternatieve wendbare gesteenteverwijderingstechnieken – maar het is onbekend hoe deze technieken gestuurd kunnen worden, hoe energie-efficiënt ze zijn op grote diepte en of deze technieken niet serieuze boorgruistransport of boorgatkwaliteitsproblemen geven”, vertelt Jan Jette. “Onze oplossing heeft zich al bewezen in de testfaciliteiten van RCSG en tijdens eerste veldtesten.”
Onderzoek
In het RCSG van TNO is en wordt uitgebreid onderzoek gedaan naar de Canopus gestuurde staalstraal boortechnologie. De nieuwe technologie van Canopus wordt op schaal getest in een hydrostatische boortestfaciliteit dat boren op grote diepte nabootst en op het boorplatform voor het testen van complete boorsystemen. De meet- en analysemethoden van TNO zijn essentieel om alle mogelijke risico’s uit een nieuwe boortechniek te halen voordat deze daadwerkelijk wordt toegepast.
Toekomstplannen
Canopus werkt samen met een tiental partners om zijn technologie verder te ontwikkelen en te demonstreren in de praktijk. Daarnaast is er, onder andere door impact investeerders SHIFT Invest en ENERGIIQ, aangevuld met een Europese subsidie onder het “Geothermica programma een kapitaalinjectie van in totaal €2,6 miljoen in Canopus gedaan in 2022. (In deze Geothermica subsidie speelt RVO als Nederlandse subsidieverstrekker een leidende rol). Eind 2024 verwacht Canopus commercieel operationeel te zijn in meerdere Europese landen. “Rond 2030 faciliteren we tientallen boorunits voor rendabele aardwarmte”, verwacht Diederik. Geothermie is een slapende hernieuwbare energie-reus. We proberen met Canopus de geothermie voor iedereen toegankelijk te maken.
