Het water dat wordt opgepompt vanop 3300 m diep bevat 5 keer zo veel zout als het water van de Noordzee. Een deel van dat zout is een restant van het zeewater waarin het gesteente werd afgezet. In de loop van de tijd is de samenstelling veranderd door reacties met het gesteente waar het doorheen stroomt.

 

+32 14 33 58 28

Water oppompen uit diepe grondlagen brengt uitdagingen met zich mee

Behalve zouten bevat het water ook opgeloste gassen. Het gaat vooral om koolstofdioxide (CO2). Maar het opgepompte water bevat ook methaan (CH4), stikstof (N2) en waterstof (H2). Het opgeloste CO2 is een zwak zuur dat zorgt voor een hoge zuurtegraad van het opgepompte water.

Concentratie van hoofd- en nevenelementen in het opgepompte water en verhouding over de gemiddelde concentratie in zeewater. TDS is de som van alle concentraties.

Scaling

Door de hoge druk in de ondergrond blijven de gassen in de watervoerende laag in oplossing. Wanneer het water naar de oppervlakte wordt gebracht, verlaagt de druk en kunnen de gassen vrijkomen. Hierdoor verschuiven de chemische evenwichten en kunnen zich neerslagen vormen. In het geval van Balmatt zijn dat voornamelijk carbonaten en sulfaten.

Die neerslagen noemen we ‘scalings’. Wanneer ze te omvangrijk worden kunnen leidingen en kleppen dichtslibben (zie onderstaande foto). Om ontgassing en de vorming van scaling zo veel mogelijk tegen te gaan, wordt de druk  in onze geothermiecentrale hoog gehouden: momenteel bedraagt de druk in de bovengrondse installaties minimaal 40 bar.

Vorming van scalings bij een geothermiecentrale

Sommige scalings of neerslagproducten worden veroorzaakt door temperatuurdalingen, zoals in de warmtewisselaars van de centrale. Om de vorming van scalings tegen te gaan, kunnen chemische stoffen worden toegevoegd in de productieput die de scalings meteen opnieuw doen oplossen.

Corrosie

De combinatie van het hoge zoutgehalte, de lage zuurtegraad en de relatief hoge temperatuur van het opgepompte water kan zorgen voor een aantasting van de materialen die gebruikt werden in de putten en de bovengrondse installaties. Die aantasting wordt corrosie genoemd. Naast uniforme corrosie zijn er diverse corrosievormen die materiaal lokaal aantasten zoals putcorrosie, spleetcorrosie, spanningscorrosie en waterstofverbrossing.

Zodra de samenstelling van de geothermische pekel gekend was, is VITO gestart met het materiaalonderzoek voor de geothermiecentrale. Volgende metaalgroepen werden hierbij overwogen: koolstofstalen, roestvast staalsoorten, nikkellegeringen, koperlegeringen en titaniumlegeringen. Na een uitgebreide literatuurstudie werd een selectie van materialen gemaakt die werd onderworpen aan elektrochemische en versnelde corrosietests (zie onderstaande figuur). Op basis van de resultaten maakten we een definitieve materiaalkeuze voor de geothermiecentrale.

Uitvoering van elektrochemische corrosietests

Nu de geothermiecentrale operationeel is, gaat VITO verder met haar materiaalonderzoek voor geothermiecentrales:

  • De impact van procesparameters zoals druk, temperatuur, pH op de diverse corrosieprocessen wordt nagegaan
  • Wanddiktemetingen worden periodiek uitgevoerd
  • Testblokjes kunnen ingebracht worden om de corrosiesnelheid op te volgen
  • Er is een testsectie om nieuwe materialen en beschermende coatings te testen . Deze testsectie werd ontworpen voor het Horizon 2020 Matching project. Binnen dit Europees project testen we samen met Deense en Spaanse partners diverse coatings op hun corrosiebestendigheid
  • Onderzoek wordt gedaan naar de goede werking van de verschillende types van inhibitoren