Na jaren van stilstand is er weer schot gekomen in de ontwikkeling van geothermische bronnen voor de opwekking van elektriciteit in Japan. Een genereus feed-in tariff voor geothermische energie en een versoepeling van de regels rond de bouw van centrales in natuurparken wekken nieuwe interesse om te investeren in projecten. Het lijstje van nieuwe projecten groeit. Het Japanse bedrijfsleven is er klaar voor.
In Japan wordt geothermische energie voor een drietal doeleinden gebruikt. Allereerst voor
‘direct gebruik’ voor baden, ruimteverwarming, landbouw en het smelten van sneeuw op
wegen, tunnels en parkeerplaatsen. De capaciteit voor direct gebruik ligt rond 400 MW en het
energiegebruik op ruim 40 PJ. Een tweede belangrijke toepassing is de geothermische
warmtepomp (GHP). Warmtewisselaars onder gebouwen benutten de ondergrondse
temperatuur door water op te warmen/te koelen en via de pomp naar woonhuizen, gebouwen
en zwembaden te transporteren om daar de gewenste temperatuur te bereiken. GHP is in
Japan tot nu toe nog een bescheiden markt, maar wordt steeds vaker toegepast bij
nieuwbouw. Terwijl oude gebouwen steeds vaker van GHP worden voorzien met behulp van
U-vormige buizen.
Ook wordt GHP meer gebruikt ter vermindering van het urban heat island
(UHI) fenomeen, zoals dat voorkomt in grote steden als Tokio. De hitte van de stad wordt
afgevoerd via het GHP systeem en opgeslagen in de ondergrond. Momenteel is ruim 40 MW
gerealiseerd en voor 2020 staat 465 MW gepland.
De derde grote toepassing van geothermische energie is die voor elektriciteitsopwekking.
Geothermische elektriciteitsopwekking Na de oliecrises in de zeventiger jaren streefde Japan naar minder afhankelijkheid van buitenlandse olie en probeerde het meer zelf te voorzien in de opwekking van energie uit wind,
zon, getijde en geothermische en andere duurzame bronnen. Tegen 2000 droogde de stroom aan overheidsmiddelen voor geothermie op en liepen de meeste programma’s en projecten af. Japan ging steeds meer investeren in kernenergie.
Het Strategic Energy Plan of Japan uit 2010 had als doel de energie zelfvoorziening van 38
procent te verhogen tot 70 procent in 2030. Tegelijkertijd probeerde Japan de CO2-uitstoot in
deze periode met 30 procent of meer te verminderen. Het plan was om tegen 2020 negen
kerncentrales meer te hebben en tegen 2030 meer dan veertien nieuwe centrales. De
kwetsbaarheid van kernenergie is gebleken na de kernramp in Fukushima Daiichi.
Daarom is nu de interesse van bedrijven in geothermische energie, als duurzame bron en schone technologie, weer sterk toegenomen. De kennisontwikkeling van geothermische energieopwekking bij onderzoekinstituten ligt echter sinds 2002 stil. Bij het National Institute of Advanced Industrial Science & Technology
(AIST) in Tsukuba City waren vroeger vijf onderzoekteams actief in aardwarmte. Deze hebben
veel kennis aangedragen over geothermische energiebronnen en de daaraan gerelateerde
milieu issues, onder andere op het gebied van ‘hot dry rock’ en ‘diepgelegen geothermische
bronnen’. Met moeite heeft één team de laatste tien jaar overleefd. In andere landen zoals de
Verenigde Staten en Duitsland zijn juist in die periode grote investeringen gedaan in
geothermische energieopwekking.
Sinds 1996 produceert Japan meer dan 500 MW aan geothermische elektriciteit met behulp
van zeventien geothermische centrales, waarvan de grotere in de orde van 30, 50, 55 en 65
MW (zie fig. 1). De huidige centrales liggen vooral in het noorden van Japan, in Hokkaido en
Tohoku, en in het zuiden in Kyushu en opereren deels onder verantwoordelijkheid van de
elektriciteitsbedrijven, zoals Hokkaido, Tohoku en Kyushu Electric Power. In het midden van
Japan waar onder andere Tokyo Electric Power het ‘stroommonopolie’ heeft is slechts één
aardwarmtecentrale operationeel. Deze ligt ver weg van de grote stedelijke gebieden, in het
midden van Japan, op het eiland Hachiojima.
De grootste geothermische energiecentrale van Japan is gesitueerd in de stad Kokonoe in de
prefectuur Oita op Kyushu. Daar bevinden zich in de bergen hete bronnen. De centrale
opereert onder verantwoordelijkheid van Kyushu Electric Power met een tweetal generatoren
van Mitsubishi Heavy Industries, die samen 110 MW produceren. De turbines worden
aangedreven door hete stoom die afkomstig is uit heet waterbronnen diep in de vulkanische
ondergrond. In deze gebieden bevindt zich magma van 1.000 graden Celsius op minder grote
diepte dan normaal (30 kilometer). Op enkele kilometers diep (3 kilometer) verzamelt zich
regenwater in stoom meren, die afgetapt kunnen worden voor hydro-geothermische
stroomopwekking
Ondanks de overvloed aan aardwarmte (23.000 MW = 20 kernenergiecentrales, (zie tabel 1)
staat Japan wereldwijd gezien laag op de top tien van landen met de hoogste (geplande)
productiecapaciteit. Veel van de geothermische bronnen liggen in natuurparken. De wet
op natuurparken verbiedt de bouw van energiecentrales in de parken, waardoor de
geothermische energieopwekking moeizaam van de grond is gekomen. Ook zijn veel Japanse
eigenaren van ‘hete bronnen’ bang dat er onvoldoende heet water overblijft voor hun
warmwaterbaden
Toch hebben Japanse bedrijven geavanceerde technologieën ontwikkeld voor geothermische
energieopwekking en zijn zij goed voor een zeventig procent aandeel in de wereldmarkt
(output). Behalve turbinebouwers, zoals Mitsubishi Heavy en Toshiba is ook Fuji Electric
een belangrijke speler. Naast de traditionele geothermische stoomturbines ontwikkelde Fuji Electric
een kleinschalig binair geothermisch turbinesysteem dat met geothermische
bronnen met een lagere temperatuur kan werken voor toepassing in Japan.
De sterke positie van de Japanse bedrijven wordt mede ondersteund door de Japanse overheid.
Die stimuleert sterk de export van de Japanse kennis voor de ontwikkeling van geothermische
energie in Kenia,Tanzania en andere Afrikaanse landen die in de geothermische gordel in Oost Afrika liggen. Het wachten is nu op grote projecten in deze landen.
Nieuwe regels, nieuwe kansen
De strikte regels rond natuurparken zijn vorig jaar versoepeld. Het Ministry of Economy, Trade
& Industry (METI) heeft aangekondigd in 16 regio’s de ontwikkeling van geothermische energie
te gaan ondersteunen. Bovendien is financiering opzij gezet voor ondergronds onderzoek en
ondersteuning van geothermische elektriciteitsontwikkelaars; respectievelijk 60 en 50 miljoen
euro in 2013. Dit heeft bijvoorbeeld Kyushu Electric Power aangezet tot geothermische
exploratie in het nationale park Aso Kuju.
METI heeft berekend dat de totale last bijna zes miljard euro zal bedragen. Dit betekent twee
euro per maand meer voor een gemiddeld huishouden, een stijging van meer dan 300 procent
ten opzichte van 2012.