Wat is geothermie?

De term geothermie stamt uit het Grieks. Het is een samentrekking van de woorden geo (aarde) en thermos (warmte) en wijst op warmte die uit de aarde komt. Geothermie verwijst dan ook naar alle toepassingen die op één of andere manier gebruik maken van aardwarmte. Het gaat dus net zo goed om het onttrekken van warmte voor het aandrijven van een warmtepomp als om de productie van elektriciteit op basis van stoom uit hete grondlagen.

Oorsprong van de aardwarmte

De aardwarmte komt voort uit drie processen. Een deel van de warmte stamt uit de tijd dat de Aarde gevormd werd. Ruim 4,6 miljard jaar geleden begon stof dat rond de zon cirkelde, samen te trekken. Door de onderlinge aantrekking van massa werd de concentratie aan stof op bepaalde plaatsen steeds hoger. Zo ontstonden stofclusters die uiteindelijk samenbalde tot de planeten.
Het vormingsproces ging gepaard met talrijke botsingen van stofclusters en kleine gesteentebrokken. Hierbij werden enorme hoeveelheden energie vrijgezet. Uiteindelijk liep de temperatuur zo hoog op dat het gesteente smolt. De buitenste schil van deze gloeiende bol gesmolten gesteenten koelde al snel af, maar de kern bleef heet. Zelfs vandaag zou de temperatuur in de kern van de Aarde nog steeds 5.000 tot 7.000 °C bedragen.
De warmte uit de kern van de Aarde straalt geleidelijk uit naar het aardoppervlak. Deze uitstraling, of diepe warmteflux, is niet homogeen verdeeld over de Aarde. Op plaatsen waar de diepe warmte naar boven welt, wordt de korst van de Aarde opengescheurd. Hier komt heet, gesmolten gesteente uit het binnenste van de Aarde, of magma, kort bij het oppervlak. Dit gaat gepaard met intens vulkansime en indrukwekkende vormen van geothermie zoals geisers, poelen van kokend water en modder, en fumarolen.

Van zodra het warme magma het aardoppervlak heeft bereikt, koelt het af. Het stolt en vormt nieuw gesteente. Dit gesteente is zwaarder dan magma. Het heeft dan ook de neiging naar beneden te zinken. Dit veroorzaakt wrijving waardoor het gesteente wordt vervormd en opgewarmd.
Ook de wrijvingswarmte zoekt een uitweg naar het aardoppervlak. We treffen op deze plaatsen dan ook vaak warmwaterbronnen aan. Lokaal kan de temperatuur zelfs zo hoog oplopen dat een deel van het gesteente gaat smelten en aanleiding geeft tot vulkanische activiteit.

Het grootste deel van het aardoppervlak is echter relatief koud. Op deze plaatsen is het derde proces vaak dominant: radioactief verval. De buitenste schil van de Aarde, ook wel de korst genoemd, is immers rijk aan de radioactieve elementen U, Th en 40K. Deze elementen zijn niet stabiel. Ze vallen geleidelijk uiteen in stabielere componenten. Hierbij wordt ook energie vrijgezet die in de aardkost wordt omgezet in warmte.

De afkoeling van de kern van de Aarde en het radioactief verval in de korst zijn twee processen die traag verlopen. Naar menselijke maatstaven zijn beide warmtefluxen dan ook min of meer constant in de tijd. Kortom, ze zorgen voor een quasi constante toevoer van warmte naar het bovenste deel van de aardkorst. In die zin is geothermische energie dan ook hernieuwbaar.