KEEN / Evaluatie van effecten HTO Middenmeer op grondwaterkwaliteit

De maximale opslagtemperatuur van open bodemenergiesystemen is wettelijk begrensd op 25°C, omdat onder deze grens geen significant effect op de grondwaterkwaliteit te verwachten is. Hogere opslagtemperaturen zijn wenselijk om op grotere schaal duurzame energie efficiënt op te kunnen slaan. Het is echter momenteel onduidelijk of en onder welke omstandigheden hogere temperatuur opslag veilig toegepast kan worden zonder negatieve effecten op de grondwaterkwaliteit. Als onderdeel van het KEEN project is aanvullende monitoring uitgevoerd bij het HTO systeem in Middenmeer, welke al vier succesvolle operationele jaren heeft gedraaid als pilot project. Boven de dikke afsluitende kleilaag van het opslagpakket ligt een dik zandpakket. Grondwatermonsters uit peilbuizen bij de hete bron, lauwe bron en monitoringsput boven en onderin dit pakket zijn geanalyseerd op geochemische en microbiologische samenstelling tijdens drie bemonsteringsrondes tijdens het vierde operationele jaar. De geochemische analyses laten een duidelijk verschil in samenstelling zien bovenin en onderin het zandpakket waarbij het diepe grondwater veel zouter is met onder andere hogere concentraties chloride, natrium, sulfaat en arseen, en lagere concentraties bicarbonaat, silicium, opgelost organische koolstof en ijzer. De analyses bij de hete bron bevestigden de theorie op basis van temperatuurmetingen langs de putten dat opwarming rondom de hete bron opdrijving veroorzaakt en vervolgens het diepe zoute grondwater mengt met ondiep, minder zout grondwater. In het zandpakket bovenin bij de hete bron is een mengverhouding berekend van 82% diep en18% ondiep grondwater. In mindere mate laten de analyses dit proces ook zien bij de lauwe bron. Het effect hiervan is nog niet meetbaar bovenin bij de monitoringsput. Behalve verandering in grondwater samenstelling bovenin de zandlaag door menging zijn er indicaties voor (zeer beperkte) temperatuur-gedreven hydrogeochemische reacties, waaronder kationuitwisseling van natrium, ijzer en kalium. Onderin bij de hete en lauwe bron zijn indicaties voor kalkneerslag, terwijl bovenin oplossing lijkt plaats te vinden. Relatief lage sulfaat- en arseenconcentraties bij de hete en lauwe bron ten opzichte van de monitoringsput duiden op microbiële sulfaatreductie, gevolgd door neerslag van ijzersulfides. Dit lijkt bevestigd te worden door een gemeten verschuiving in activiteit binnen de sulfaatreducerende microben, welke duidt op een thermofiele soort die zich beter voelt bij hogere temperaturen. De totale activiteit van de microbiële populatie is overigens zeer laag en is niet toegenomen ten opzichte van referentiemetingen. Samenvattend zijn de veranderingen in geochemie grotendeels toe te schrijven aan de opdrijving en menging van verschillende grondwater typen als gevolg van opwarming rondom de hete bron en in mindere mate de lauwe bron. De samenstelling bovenin het dikke zandpakket verandert hierdoor langzaam richting de samenstelling van onderin het pakket. Verder zijn er indicaties voor beperkte, al dan niet microbieel versnelde chemische reacties als gevolg van de opwarming. Deze veranderingen zijn niet per definitie goed of slecht, er komen geen hoge concentraties aan ongewenste elementen in het grondwater vrij en er groeien ook geen ongunstige microben. De resultaten laten echter voor toekomstige systemen wel het belang van een goede hydrogeologische en geochemische karakterisatie van de bovenliggende lagen zien. Wanneer een dikke, ondiepe zandlaag aanwezig is welke in de nabije omgeving voor andere doeleinden gebruikt wordt of gaat worden is het noodzakelijk om de potentiële effecten van grondwatermenging te evalueren en ongewenste verzilting tegen te gaan door bijvoorbeeld de bronnen op voldoende afstand aan te leggen, dan wel met behulp van extra bronisolatie het opdrijvingseffect te beperken