Freshkeeper

In kustgebieden wereldwijd is de beschikbaarheid van zoet grondwater beperkt, terwijl de vraag naar zoet water in die gebieden juist vaak toeneemt door bevolkingstoename en economische groei. Eén van de gevolgen van een te grote druk op het grondwatersysteem is verzilting van watervoerende pakketten door de toestroom van brak en zout grondwater.

Technologie

Doel van dit TKI project is het (verder) ontwikkelen en opschalen van slimme concepten voor omgang met zoet en brak grondwater in deltagebieden, zoals Freshkeeper. Met innovaties in putontwerp, meten in put en ondergrond, aansturing van putten en actieve beheersing van het zoet/zout grensvlak in de ondergrond wordt de volgende stap gezet naar full scale toepassing van het ‘Freshkeeper’ concept op winveld Noardburgum (Vitens). Het project omvat (1) het ontwerp en de bouw een gecombineerde win- en injectieput voor zoet- en brakgrondwater, (2) het ontwerp en de bouw van een automatisch sensoring/meet- en regelsysteem voor deze ‘Freshkeeper’-put, en (3) het gebruik van put en regelsysteem voor optimale, actieve beheersing van het ondergrondse zoet/zoutgrensvlak. Daarnaast wordt een grondige verkenning gemaakt van de effecten van full scale toepassing van de ‘Freshkeeper’ op het watersysteem in Friesland, met nadruk op nabij gelegen winningen.

Uitdaging

Dit project beoogd drie belangrijke opbrengsten:

1. een innovatief ontwerp voor een gecombineerde win- en injectieput voor zoet- en brakgrondwater;
2. automatisch sensoring- en regelsysteem voor deze ‘slimme put’ om het zoet/zoutgrensvlak te beheersen;
3. inzicht in de effecten van een full scale toepassing op het watersysteem in Friesland, vooral gericht op nabij gelegen winningen. Uiteraard is er in het project aandacht voor de investerings- en exploitatiekosten.

Oplossing

In 2014 zijn het ontwerp van de gecombineerde win- en injectieput alsmede het sensoring- en regelsysteem opgeleverd, en is de vergunning verleend voor winning én injectie van brak grondwater. De ‘slimme put’ is aangelegd in het najaar van 2014 en is sinds januari 2015 operationeel. In de put bevinden zich drie filters: twee onttrekkingsfilters op een diepte van 60 meter (zoet grondwater) en 140 meter (brak grondwater), en een infiltratiefilter op 170 meter. Het brakke water wordt gelijktijdig met het zoete water opgepompt, maar vervolgens via het diepste filter onder een afsluitende kleilaag geïnjecteerd. De put is volledig geïntegreerd in de reguliere bedrijfsvoering van het waterproductiebedrijf en levert jaarlijks zo’n 500.000 m3 zoet water, terwijl (slechts) 30.000 m3 brak grondwater hoefde te worden onderschept en afgevoerd naar de diepere ondergrond.

In 2015 is de put uitgebreid getest. Daarbij ging het niet alleen om het technisch functioneren van de put zelf, maar ook om de reactie van het grondwatersysteem op verschillende onttrekkingsregimes van zoet en brak grondwater. Het elektrisch geleidend vermogen (EGV) wordt online gemeten in het grondwater op zes dieptes langs de put. Een belangrijke conclusie is dat opkegelen van brak grondwater een traag proces is in Noardburgum, hetgeen de automatische aansturing van de put kan vereenvoudigen. Divers, waarmee de het EGV wordt gemeten, bleken tijdens de testperiode kwetsbaar voor storingen. Hier is praktisch mee om gegaan: diverse typen zijn getest, uiteindelijk naar tevredenheid. Deze ervaringen ondersteunen wel het belang van ontwikkeling van goede, handzame en robuuste methoden om zoet-zout in de ondergrond te meten. In aanpalende projecten wordt daaraan door diverse partijen in Nederland gewerkt.

De ervaringen uit 2015,  met name het functioneren van het watersysteem in relatie tot verschillende onttrekkingsregimes, was belangrijke input voor het (dichtheidsafhankelijk) grondwaterstromingsmodel dat in het project is opgezet voor Noardburgum en omgeving.  Momenteel worden daarmee diverse scenario’s doorgerekend, die inzicht geven in de van full-scale toepassing van het Freshkeeper concept op de regionale hydrologie én nabij gelegen waterwinningen. Deze scenariostudies zijn onderdeel van het EU Horizon 2020 project SUBSOL (www.subsol.org). Dit project beoogt de marktintroductie van Freshkeeper en andere Nederlandse zoet-zoutconcepten in kustgebieden wereldwijd. Onderdeel is een praktijktest met een replica van de zoethouder in een waterwinning in Denemarken.

Het noordelijke puttenveld van waterwinning Noardburgum is in 1993 noodgedwongen gesloten vanwege verzilting van de drinkwaterputten. Friesland kent een toenemende watervraag, onder meer vanuit de voedingsindustrie. Op basis van de uitkomsten van de scenariostudies beslist Vitens in het najaar van 2016 of het noordelijke puttenveld heropent wordt om in de extra watervraag te voorzien. Met hulp van het Freshkeeper-concept moet het vanaf 2018 mogelijk zijn jaarlijks op duurzame wijze 2 miljoen m3 extra zoetwater te produceren in Friesland.

Hans Huis in ’t Veld, boegbeeld van Topsector Water, tijdens de start van de grondboring voor aanleg van de TKI Freshkeeper put op 3 oktober 2014.

Downloads

• Zout zeewater sijpelt ons drinkwater in. Opening van de TKI Freshkeeper put in RTL Nieuws, 3 oktober 2014.
• Nederlandse ‘zoethouder’ wereldwijd toepasbaar. Water Matters. Kenniskatern voor waterprofessionals, Maart 2015.
• How subsurface water technologies (SWT) can provide robust, effective, and cost-efficient solutions for freshwater management in coastal zones
• SUBSOL – bringing coastal SUBsurface water SOLutions to the market.
• COASTAR: subsurface solutions for a robust freshwater supply