In de vroege jaren 1890, toen Boise, Idaho booming was dankzij een goudkoorts, ontdekte een lokaal waterbedrijf iets anders ten oosten van de stad: warm water borrelde op van onder het aardoppervlak. Het bedrijf bouwde een houten pijpleiding om het water naar een nabijgelegen wijk te transporteren en leverde warmte voor verschillende huizen en bedrijven. Dit markeerde het eerste geothermische stadsverwarmingssysteem van het land, dat nog steeds in gebruik is.
Een eeuw later, in 1983, ontwikkelde Boise een ander – veel groter – geothermisch stadsverwarmingssysteem voor het centrum. Water uit een natuurlijk verwarmde watervoerende laag stroomt door een reeks pijpen onder de straten van de stad. De energie uit dit water verwarmt bijna 100 grote gebouwen, waaronder het stadhuis, banken, hotels, een congrescentrum en zelfs het zwembad bij de lokale YMCA. Het systeem bedient een derde van het centrum, gelijk aan meer dan 6 miljoen vierkante voet.
Toen Boise bijna vier decennia geleden voor het eerst zijn verwarmingssysteem in het centrum installeerde, “was het een proefproject”, vertelt Jon Gunnerson, de geothermische coördinator van de stad, aan Next City. “Niemand wist hoe succesvol het zou worden.” Tegenwoordig is het het meest prominente en succesvolle voorbeeld van geothermische stadsverwarming in het land. “We verwarmen de grote gebouwen in het centrum en we zien een enorm voordeel van het compenseren van de energie die deze grote gebouwen zouden gebruiken,” zegt Gunnerson.
Geothermische energie maakt gebruik van de warmte die is opgeslagen in rotsen onder het aardoppervlak. De binnenkern van de aarde is ongeveer 10000 graden Fahrenheit – ongeveer net zo heet als het oppervlak van de zon – maar zelfs een paar mijl onder het oppervlak kunnen de temperaturen stijgen tot ver boven de 200 F. Een fractie van deze warmte zou voldoende zijn om aan de energiebehoeften van de wereld te voldoen. Hoewel andere hernieuwbare energiebronnen, zoals wind en zon, meer aandacht hebben gekregen, heeft geothermische energie een belangrijk voordeel ten opzichte van hen. Terwijl zonne- en windenergie eb en vloed zijn met de omstandigheden, fluctueert de warmte van de aarde niet. “Het staat altijd aan, altijd beschikbaar. Het is een 24/7 bron,” zegt Amanda Kolker, een geothermische geoloog bij het National Renewable Energy Laboratory.
Hoewel geothermische energie kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken, zegt Kolker dat het meer belofte inhoudt voor “direct gebruik”, vooral stadsverwarming. Geothermische elektrische centrales vereisen extreem hoge temperaturen, maar stadsverwarmingssystemen zoals die van Boise hebben alleen nodig wat de geothermische industrie “lage temperatuur” -warmte noemt, wat alles is onder ongeveer 300 F. “De afstand tot [these temperatures], het is niet ver; we praten een paar kilometer diep”, zegt Gunnerson.
Boise heeft bijvoorbeeld drie putten gegraven, variërend van 400 tot 800 voet diep, om water uit de watervoerende laag op te vangen. Het water, dat is verwarmd door radioactief gesteenteverval in uitlopers ten noordoosten van de stad, is ongeveer 175 F. Zodra het water door de putten stroomt, wordt het naar het centrum geleid en de gebouwen die op het verwarmingssysteem zijn aangesloten, onttrekken ongeveer 50 graden F warmte aan het water. Daarna wordt het water terug geïnjecteerd in de watervoerende laag, waar het opnieuw wordt opgewarmd en later weer kan worden opgevangen.
“Een ding dat mensen die naar ons systeem komen kijken altijd verrast, is de eenvoud ervan,” zegt Gunnerson. “Ons geothermische programma is niet veel meer dan een geavanceerd irrigatiesysteem. We hebben gewoon een kleine put, en we hebben er een kleine pomp op. Het kost niet veel energie. Het pompt het water uit de grond en voert het door een netwerk van leidingen. En we hebben nog een pomp die iets groter is en die dit water terug in de watervoerende laag injecteert.”
Het systeem van Boise is volledig hernieuwbaar. Het vereist geen fossiele brandstoffen en omdat het water constant wordt gerecycled in de watervoerende laag, houdt het systeem zichzelf in stand. Het is ook relatief goedkoop te bedienen. Gunnerson zegt dat zijn jaarlijkse budget om alle gebouwen te verwarmen ongeveer $ 750.000 is. Boise kan ook meer gebouwen verbinden zonder veel extra kosten.
“We beperken de koolstofuitstoot, we leveren duurzame energie op de lange termijn,” zegt Gunnerson. “We leveren ook lokale energie, iets dat niet hoeft te worden uitbesteed vanuit het buitenland of op grote afstand.”
Dat wil niet zeggen dat het voor Boise eenvoudig was om zijn verwarmingssysteem in de jaren 1980 te installeren. Op dat moment was de binnenstad al ontwikkeld, dus de stad moest straten openen en nieuwe pijpleidingen aanleggen om gebouwen aan te sluiten op het nieuwe verwarmingssysteem. Maar Gunnerson zegt dat de Boise-gemeenschap het initiatief “steunde”.
Geothermische stadsverwarming kan een belangrijke rol spelen in de overgang van het land naar schone energie. Verwarming en koeling voor commerciële en residentiële gebouwen is goed voor ongeveerely een kwart van al het energieverbruik in de Verenigde Staten. Veel van deze energie is momenteel afkomstig van fossiele brandstoffen zoals aardgas, stookolie, kerosine of propaan.
Momenteel zijn er slechts 23 geothermische stadsverwarmingssystemen in Amerika. Deze bestaande systemen zijn afhankelijk van “hydrothermale” bronnen, die van nature voorkomende bronnen van warm water onder het aardoppervlak zijn die gemakkelijk toegankelijk zijn, zoals in Boise. Maar hydrothermale bronnen zijn voornamelijk te vinden in het westen van de Verenigde Staten en in de buurt van gebieden met een lage bevolkingsdichtheid. Boise is een van de weinige plaatsen waar een hydrothermale bron te vinden is in de buurt van een grote stad.
Maar experts zijn van mening dat, met enige technologische innovatie, lage temperatuur geothermische energie bijna overal in het land toegankelijk is. “Het is op de meeste plaatsen mogelijk”, zegt Maria Richards, de geothermische labcoördinator aan de Southern Methodist University. “Het is alleen de vraag hoe diep het zit. [underneath the surface] moet je gaan.”
In 2019 bracht het ministerie van Energie een studie uit waarin het ontdekte dat er genoeg geothermische energie is op relatief ondiepe diepten – minder dan twee mijl of zo – in het hele land “om elk Amerikaans huis en commercieel gebouw gedurende ten minste 8.500 jaar te verwarmen.” Het rapport concludeerde dat er tegen 2050 mogelijk 17.500 geothermische stadsverwarmingssystemen in Amerika zouden kunnen zijn, die bijna 50 miljoen huishoudens bedienen.
De overheid, universiteiten en industrie racen allemaal om nieuwe technologieën te ontwikkelen om toegang te krijgen tot deze energie. Een dergelijke technologie wordt “verbeterde geothermische systemen” of EGS genoemd. Volgens Kolker stelt EGS “voor om een reservoir te creëren waar er geen is.” Water wordt onder het oppervlak geïnjecteerd om een reservoir te creëren in rotsen die warmte opslaan. Zodra het water door de rotsen wordt verwarmd, wordt het terug naar de oppervlakte gebracht en wordt de warmte onttrokken. Het ministerie van Energie heeft een veldlaboratorium in Utah waar het EGS test voor commercieel gebruik.
Een andere technologie wordt een “gesloten lus” genoemd, waarbij een vloeistof wordt geïnjecteerd in een pijp of putborus die diep onder de grond reist. Anders dan bij EGS komt de vloeistof nooit in contact met hete rotsen. In plaats daarvan, terwijl het water onder het oppervlak beweegt, absorbeert het de warmte van de rotsen.
“Ik denk dat de technologieën zich gaan bewijzen, zodat we deze geothermische energie overal kunnen benutten”, zegt Gunnerson.
Als deze technologieën met succes kunnen worden ingezet, is Boise misschien niet langer het enige voorbeeld van stedelijke geothermische stadsverwarming. Op basis van de samenloop van de vraag naar verwarming en de beschikbaarheid van geothermische bronnen, suggereren de gegevens van het ministerie van Energie dat stadsverwarming tegen 2050 levensvatbaar zou kunnen zijn in verschillende grote stedelijke en voorstedelijke gebieden, waaronder Chicago, Boston, Houston, Los Angeles, Dallas, New York en Philadelphia. “Ik denk wel dat de grote steden zijn waar het doelwit moet zijn”, zegt Gunnerson. “Je krijgt meer waar voor je geld om een centrum, hoge dichtheid, hoge bevolkingsgebied te verwarmen.”
Afgezien van de technologie is het grootste obstakel voor de uitbreiding van geothermische verwarming geld. Kolker zegt dat “geothermie een riskante investering kan zijn omdat je een aantal geothermische putten kunt boren en je zou succesvol kunnen zijn, misschien niet, maar in de tussentijd heb je al deze kosten in het boren van de put gezonken.” De initiële kosten voor het boren van geothermische putten en het installeren van verwarmingssystemen zijn hoog en het kan tijd kosten om die kosten terug te verdienen. Richards merkte op dat de productie uit olie- en gasbronnen hun initiële kosten in een paar jaar kan terugbetalen, “terwijl je in geothermie een put boort en je die kosten over 10 tot 20 jaar afschrijft.”
Overheidssteun zou een lange weg kunnen gaan om de geothermische industrie in staat te stellen de ambitieuze doelen van het ministerie van Energie te bereiken. De experts met wie ik sprak, noemden verschillende programma’s die nuttig kunnen zijn, waaronder belastingvoordelen voor boren, risicoverzekeringen, onderzoek en ontwikkeling of zelfs een koolstofbelasting om zelfs het speelveld tegen goedkope alternatieven voor fossiele brandstoffen zoals aardgas te evenaren.
“Helaas is er niet veel overheidskracht om dit te stimuleren”, zegt Gunnerson. “De politieke kant moet een tandje bijsteken en het gebruik hiervan aanmoedigen. Dat zou een enorme gamechanger zijn.”
Dit verhaal is onderdeel van de SoJo Exchange van het Solutions Journalism Network, een non-profitorganisatie die zich toelegt op rigoureuze rapportage over reacties op sociale problemen. Het werd oorspronkelijk gepubliceerd door Volgende stad op 3 juni 2021.
