Door de oorlog in Oekraïne staat de energietransitie al een tijdje weer bovenaan de agenda. Europa kijkt onder meer naar duurzame opties als groene waterstof, biogas en windmolens. In Nederland zetten meerdere startups in op mariene energie uit de zee. En in het regeerakkoord van het inmiddels demissionaire kabinet-Rutte IV stond het voornemen om twee nieuwe kerncentrales te laten bouwen.
Het Amerikaanse bedrijf Quaise werkt aan een alternatieve manier om energie op te wekken. Daarvoor wil de vijf jaar oude startup het diepste gat ooit in de aardkorst boren. Wat is het plan? En is het haalbaar? Vijf vragen over Quaise, dat al 63 miljoen dollar aan financiering heeft opgehaald.
1. Wat is het plan van Quaise?
Quaise wil warmte uit het binnenste van de aarde benutten. Dit heet ook wel aardwarmte of geothermie. Hoe dieper je boort, hoe warmer het is. Iedere kilometer dat je dieper gaat, wordt het ongeveer 30 graden Celsius warmer. Op 3 kilometer diepte is het in Nederland ongeveer 100 graden Celsius.
Op IJsland weten ze alles van geothermie. Op het vulkanische eiland komen geisers voor, natuurlijke heetwaterbronnen die een mengsel van heet water en stoom de lucht in spuiten. Op zes van die plekken is een geothermische energiecentrale neergezet. Daarvoor is een gat van 1 tot 3 kilometer diep geboord.
De hete stoom die omhoog komt, drijft (direct of indirect) een turbine aan, net als in de meeste gewone elektriciteitscentrales. Zo wordt op IJsland ruim een kwart van alle stroom opgewekt.
Quaise wil nog een stap verder – of dieper – gaan. De Amerikaanse startup wil boren naar dieptes tot 20 kilometer. Daar is het zo’n 500 graden. Door water via leidingen daarnaartoe te sturen, wordt stoom geproduceerd voor de energieproductie. Zo kan met geothermie ook in landen als Nederland groene stroom worden opgewerkt.
2. Kan dat wel, zo diep boren?
Eenvoudig is het in elk geval niet. Het diepste dat de mens ooit heeft geboord in de aardkorst is zo’n 12,3 kilometer. Dat was op het Russische schiereiland Kola. Daar begonnen Sovjetwetenschappers in 1970 met boren. Bijna twintig jaar later werd het diepste punt bereikt.
Het plan was aanvankelijk om tot 15 kilometer diepte te boren, maar de temperatuur bleek hoger dan verwacht en te heet voor de boorkop. Ook gedroeg het gesteente zich op die diepte bijna als plastic, waardoor boren lastig werd.
De Verenigde Staten waagden in 1957 een vergelijkbare poging, maar het project sneuvelde binnen tien jaar na gebrek aan financiering. In het Duitse Windischeschenbach werd in 1994 een diepte bereikt van 9,1 kilometer. Ook hier liepen de temperaturen diep in de aardkorst sneller op dan verwacht.
3. Hoe werkt de technologie van Quaise?
Quaise wil geen normale boorkop gebruiken, maar zet technologie in uit kernfusiereactoren: een zogeheten gyrotron. Dit is verre familie van de vacuümbuis die je vroeger aantrof in bijvoorbeeld radio’s. Een gyrotron is een elektronische buis die een microgolf opwekt. Het resultaat is een krachtige energiestraal vergelijkbaar met een laser, maar dan met een langere golflengte.
Een gyrotron kan het gesteente uit elkaar doen spatten zonder ermee in aanraking te komen. Oververhitte boorkoppen zijn daarmee verleden tijd. Het gesmolten gesteente verandert bovendien in een glasachtige laag die het boorgat beschermt tegen water, gas en andere ongewenste invloeden. Dit vormde een probleem bij eerdere boorprojecten.
In theorie kan met een gyrotron-boor tot wel 70 meter per uur worden geboord. Dat is tien keer sneller dan de huidige boortechnologie.
4. Wie werken eraan?
Quaise is een spin-off van het Massachusetts Institute of Technology (MIT). De startup komt voor uit onderzoek van wetenschapper Paul Woskov van het Plasma Science and Fusion Center.
Sinds 2018 staat Quaise op eigen benen. CEO is Carlos Araque, een Colombiaan die werktuigbouwkunde studeerde aan MIT. Araque werkte daarna vijftien jaar voor Schlumberger, een Amerikaanse dienstverlener voor de olie- en gasindustrie. Sinds 2016 was hij het hoofd van The Engine, een durfinvesteringsfonds dat is opgericht door MIT.
Het contact tussen Woskov en Araque werd gelegd door de Amerikaanse investeerder Vinod Khosla. Andere mede-oprichters van Quaise zijn Aaron Mandell en Matthew Houde.
5. Wanneer wil Quaise de eerste groene energie opwekken?
De tijdlijn van Quaise is ambitieus. In 2024 wil de startup de eerste testinstallatie gereed hebben en daarmee boren naar 20 kilometer diepte. Dit moet in honderd dagen gepiept zijn. In 2026 volgt de eerste geothermische energiecentrale met een vermogen van 100 megawatt. Ter vergelijking: de grootste kolencentrale van Nederland levert 1560 megawatt.
Die kolencentrales zijn het uiteindelijke doelwit van Quaise. Door de steeds strengere uitstootnormen zullen de meeste van die centrale de komende decennia moeten sluiten. Quaise wil het verbranden van kolen vervangen door geothermische energie en zo de huidige infrastructuur omvormen tot groene energiefabrieken.
In 2028 moet de eerste kolencentrale zijn omgebouwd tot geothermische centrale. Daarna volgt de rest van de wereld. Op de aardbol staan zo’n 8.500 kolencentrales, dus in potentie heeft Quaise een enorme groeimarkt te pakken.
Dat hangt natuurlijk allemaal af van de nog onbewezen boortechnologie. Lukt het om met een gyrotron naar grote diepten te boren? Of zijn er kinderziektes en onvoorziene verrassingen die roet in het eten gooien? Als het goed is weten we volgend jaar meer.
