Nederland is heerlijk warm. Dat wil zeggen: op enkele kilometers diepte. Deze ondergrondse warmte is bovengronds te gebruiken voor klimaatneutrale verwarming van kantoren en gebouwen. Studente Werktuigbouwkunde Petra Bijl onderzoekt een technologie om dit mogelijk te maken.

Twee tot drie kilometer onder het maaiveld is de temperatuur 50°C tot 70°C. Door vloeistof door het warme gesteente te pompen, kan die warmte omhoog worden gebracht. Echt eenvoudig is dat niet. De meest efficiënte warmteoverdracht vindt plaats in de fijnere kanalen in het gesteente. Veel vloeistoffen zijn echter geneigd snel hun weg door het gesteente te zoeken via de bredere kanalen. In deze kanalen vindt echter minder warmtewisseling plaats. De vloeistof stroomt er namelijk sneller en passeert minder warm oppervlak.

Het is dus de kunst de vloeistof in de brede kanalen te vertragen, zodat ook de fijnere kanalen volstromen met vloeistof. Sommige vloeistoffen worden onder een bepaalde druk en bepaalde warmte stroperig, en dus trager, in de bredere kanalen. In de fijne kanalen blijven ze juist vloeibaar.

“Het probleem is dat de vloeistof via buizen van een halve meter doorsnede de grond in en uit worden gepompt”, vertelt Petra Bijl, studente Werktuigbouwkunde. “Het is niet de bedoeling dat de vloeistof in die buizen ook viskeus is. Dan kost het pompen te veel energie.”

Gelukkig bestaat er nog cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB). Vermengd met natrium salicytate (NaSal) blijft deze stof vloeibaar in zeer brede én zeer fijne kanalen. Alleen in de middenmaatkanalen wordt de stof stroperig.

En dus is Petra Bijl druk aan het experimenteren met de stof. In het klein, dus met een bak gesteente, een pomp, druksensoren en thermometers. “Ik zoek uit bij welke concentratie, druk en temperatuur het systeem het best werkt”, vertelt Bijl. “De resultaten verwerk ik in een wiskundig model dat het systeem beschrijft op grotere schaal.”

Haar voorlopige conclusie: de vloeistof heeft de genoemde eigenschappen wel, alleen bij een hogere temperatuur wordt de viskeuze variant toch weer dunner. Net als suikerstroop. (EV)

Petra Bijl. Fotomontage | Rien Meulman