Geotermisk energi har blitt utnyttet av mennesker i nesten hundre år. Det er dessuten en energikilde som kan få økende betydning i tiden fremover.
Geotermisk energi enkelt forklart
Geotermisk energi er utnyttelse av varme som befinner seg under jordoverflaten. Den kan benyttes både til fjernvarme, og til kraftproduksjon. At geotermisk energi kan bli svært viktig i fremtiden er lett å skjønne når vi ser på mengden av den. Ifølge SNL tilsvarer geotermisk energi om lag 35 milliarder ganger årlig forbruk av energi i verden.
Vi skal forklare nærmere både hva geotermisk energi er, og hvordan den kan utnyttes. Først ser vil litt på fordelene og ulempene ved denne energikilden.
Fordeler:
- Fornybar, ubegrenset ressurs
- Miljøvennlig og klimavennlig
- Tilgjengelighet, finnes i hele verden
- Mulig med gjenbruk av olje- og gassbrønner
Ulemper:
- Kostbart å bygge ut
- Farer forbundet med boring av brønner
- Utslipp av drivhusgasser
- Fare for giftig avfall
To typer geotermisk energi
Geotermisk varme kan man finne i hele verden. Sintef beskriver den på sine nettsider som en stabil og ren energikilde, som dessuten er utømmelig og som ikke blir påvirket av værets svingninger.
Tilgjengelighet trekkes ofte frem som en fordel med geotermisk varme, fordi den finnes over hele verden. Likevel er det en sannhet med modifikasjoner, for det må drilles ned i bakken etter den. Forholdene ligger derfor litt ulikt til rette forskjellige steder i verden.
Likevel blir den mer tilgjengelig, jo mer teknologien utvikles.
I utgangspunktet inneholder steinmassen fra jordoverflaten og ned til 10 000 meter så mye geotermisk varme at man kan utvinne 50 000 ganger så mye energi som man kan få fra all verdens olje- og gassreserver.
Geotermisk energi deles inn i to typer energi.
- Grunnvarme
- Dyp geotermisk energi
Grunnvarme
Grunnvarme viser til energi som er hentet ut fra varme som er lagret i bakken, ned til om lag 300 meter under jordoverflaten. Dette er i solenergi, som er blitt lagret i bakken.
Dette betyr at den har lavere temperatur enn den geotermiske varmen som finnes dypere ned i jordskorpen. Samtidig har den en jevn temperatur året rundt, som ligger rundt syv grader.
Tips: Les mer om solenergi her: bestestrøm.no/solceller-og-solenergi/
Dyp geotermisk energi
Dette er energi som kommer fra jordens indre, fra 300 meter under bakken og dypere. Denne energien kommer fra spalting av radioaktive mineraler i jordens bergarter og fra vulkansk aktivitet.
Det foregår hele tiden en varmestrøm fra jordens indre og ut mot overflaten, på grunn av de enorme temperaturforskjellene mellom jordens indre og jordens overflate.
Det er den samme prosessen som er årsak til for eksempel geysirene på Island.
Anvendelse av geotermisk energi
Den geotermiske energien kan brukes både til å produsere elektrisitet i kraftverk, og til fjernvarme. Hvordan den benyttes på hvert enkelt sted avhenger også av lokale forhold.
Siden den geotermiske varmen holder stabil temperatur hele året, egner den seg til å varme opp bygninger gjennom fjernvarme. Man kan benytte grunnvarmepumper som kan kjøle ned om sommeren og varme opp om vinteren.
Slik utnyttelse av termisk varme anvender relativt enkel teknologi, og er tilgjengelig de fleste steder. For å utnytte dyp geotermisk energi kreves det imidlertid mer avansert teknologi, og større investeringer i geotermiske kraftverk.
Geotermiske kraftverk
Det finnes forskjellige typer geotermiske kraftverk. I utgangspunktet benytter de seg av en brønn som bores ned til et reservoar hvor det er høy temperatur, mer enn 300 meter ned i bakken. Det kalles et geotermisk reservoar. Brønnen de borer der kalles en produksjonsbrønn. Der er det høyt trykk, slik at varmt vann og vanndamp stiger opp i rørene.
Når denne dampen kommer opptil kraftstasjonen brukes den til å drive en turbin. Vannet som stiger opp brukes til oppvarming. Deretter ledes vann og damp i et annet rør ned til reservoaret igjen, gjennom en injeksjonsbrønn. Ved å opprettholde en slik loop opprettholdes også trykket i brønnen, og prosessen kan fortsette.
Noen ulike typer kraftverk for geotermisk energi er:
- Dry Steam kraftverk
- Flash Steam kraftverk
- Binær syklus kraftverk
Dry Steam kraftverk
Et slikt kraftverk benytter seg kun av varm damp. Det egner seg derfor til steder hvor det kun er damp som kommer opp fra produksjonsbrønnen. Dampen driver turbinen i kraftverket. Deretter går den nedkjølte dampen tilbake gjennom injeksjonsbrønnen.
Flash Steam kraftverk
Ved slike kraftverk tas varmt vann opp, og inn i en separator. Separatoren varmer vannet til damp før den går i turbinen. Resten av det varme vannet kan brukes til oppvarming før det sendes tilbake ned i brønnen.
Binær syklus kraftverk
I binær syklus blir det varme vannet utnyttet på en indirekte måte. I en varmeveksler blir en binær væske med lavt kokepunkt varmet opp ved hjelp av det geotermiske vannet. Den binære væsken blir til damp som kan drive turbinen. Denne metoden benyttes gjerne hvis det termiske vannet er mellom 90 og 175 grader.
Video som forklarer hvordan et geotermisk kraftverk fungerer
Geotermisk energi i verden
Det foregår allerede en god del energiutvinning av geotermisk varme i dag. Island og El Salvador er blant foregangslandene innen denne industrien. De landene produserer i dag 25 % av sin elektrisitet ved hjelp av geotermisk varme. På Island får 60 % av befolkningen energi fra geotermisk varme.
På Island ble kraftverket Krafla åpnet allerede i 1977. Der bruker man damp fra undergrunnen til å produsere elektrisitet. Ved kraftverket er det boret 33 hull dypt ned i berggrunnen. Disse borehullene forsyner kraftverket med tilstrekkelig varm damp til å produsere 480 GWh årlig. Det kan du lese mer om på deres nettsider.
Det er ikke tilfeldig at Island leder an i utviklingen av geotermisk energi. For å utnytte denne energien på en god måte er det en fordel at man finner områder hvor varmt vann eller varm bergmasse finnes så nær jordens overflate som mulig. Det vil si områder som har vulkansk aktivitet.
Derfor er det i slike områder vi i dag finner geotermiske kraftverk, i land som Island, USA, Italia, Tyrkia og El Salvador. I tillegg satses det på geotermiske kraftverk i Mexico, Indonesia og på Filippinene og New Zealand.
USA er det landet som i dag produserer mest geotermisk energi. Der har denne energiformen hatt en sterk utvikling. Hvis den fortsetter i sammen tempo ligger de an til å kunne dekke 30 % av sitt energibehov med geotermisk energi. Imidlertid er det et stort land med store variasjoner, så ikke alle områder der er like godt egnet som de stedene hvor det til nå er blitt utbygd geotermiske kraftverk.
Geotermisk energi i Norge
I de nordlige områder øker temperaturen med om lag 20 grader for hver kilometer man borer innover i jordskorpen.
Norge har bred erfaring fra boring, etter femti år med olje- og gassindustri. Det gjøres forsøk på å overføre denne kompetansen videre til benyttelse innen geotermisk energi.
Equinor leder blant annet i et forskningsprosjekt på Island, kalt HotCaSe. Der dras det nytte av Equinors erfaring med brønnteknologi. De forsøker å bore enda dypere enn det som tidligere er gjort på Island. Da kommer man også ned til ekstrem varme, noe som gir stor påkjenning på utstyret.
Et mål med prosjektet er å nå såkalt «superkritisk vann». Det er vann som har en ekstremt høy temperatur og er under ekstremt høyt trykk. Dampen fra den vil derfor kunne produsere langt mer energi enn det som foreløpig produseres fra geotermiske brønner.
HotCaSe henter data fra den islandske brønnen IDDP 2. Informasjonen blir også brukt i forskning på lagring av karbon. Du kan lese mer om prosjektet blant annet på nettsidene til CASA (Centre for Advanced Structural Analysis).
Hittil har imidlertid ikke dyp geotermisk energi blitt utnyttet i Norge, delvis på grunn av rik tilgang på andre energiformer.
Grunnvarme er imidlertid allerede benyttet mange steder i Norge. Da er det boret brønner på mellom 100 og 200 meter ned i bakken. Den grunnvarmen som føres opp benyttes til varmepumper som gir både oppvarming og nedkjøling.
Som et miljøtiltak kan man for eksempel motta inntil 10 000 kroner i støtte fra Enova til installering av slike væske-til-vann varmepumper, til utnyttelse av grunnvarme. Det kan du lese mer om på deres nettsider.
Hvor miljøvennlig er geotermisk energi
Geotermisk energi regnes som klima- og miljøvennlig. Vann og damp som pumpes opp, føres tilbake i jordskorpen. Dermed blir det lite avfall, og kilden er fornybar.
Imidlertid forutsetter dette at man ikke tapper ut for mye og for raskt. Geotermiske brønner skal derfor helst være i ro imellom ti og femten år når de har vært aktive i 30 år. Dette er for at den skal få tid til å stabilisere seg, og bygge seg opp igjen.
Samtidig er etableringen av geotermiske kraftverk miljøvennlige, ved at de ikke krever veldig store inngrep i naturen. Inngrepene som skjer, er i hovedsak nedover i jordskorpen.
Sammenlignet med en del andre fornybare kilder, som vind- og solenergi, kreves det derfor lite areal.
Et forhold som det forskes videre på er imidlertid om aktivitet rundt geotermiske kraftstasjoner kan ha påvirkning på frekvensen og graden av jordskjelv.
Farer ved geotermisk energi
Utnyttelse av geotermisk energi har mange store fordeler. En fare som likevel nevnes er frekvensen av jordskjelv.
Så langt har teknologien blitt utviklet på steder hvor tektoniske plater møtes og i vulkanske områder, fordi det er de stedene hvor det er enklest å benytte den geotermiske energien. Samtidig er dette områder som er utsatt for jordskjelv.
Derfor er det utrykt bekymring for om aktiviteten ved geotermiske kraftstasjoner kan føre til jordskjelv eller øke frekvensen av jordskjelv.
Denne faren blir imidlertid hensyntatt. Blant annet har det lagt begrensninger på størrelsen på geotermiske kraftstasjoner.
Dessuten påpekes det at når brønnene er boret og kraftstasjonen er i produksjon, så er den svært robust. Et eksempel på det var da Japan ble truffet av en stor tsunami. Da ble det ødeleggelser ved atomkraftverkene, men de geotermiske kraftverkene ble ikke påvirket.
En annen fare ved geotermiske kraftstasjoner er giftig boreslam. Dette varierer fra sted til sted, etter hva det er i bergmassen der brønnene bores.
Noen steder vil man måtte behandle boreslammet som spesialavfall fordi det varme vannet fra de geotermiske kildene kan inneholde giftige stoffer som arsenikk, kvikksølv eller antimon.
Fremtiden til geotermisk energi
I Norge pekes det på at geotermisk energi kan være en god måte å bruke gamle olje- og gassbrønner på. Under petroleumsindustriens leteaktivitet bores det mange letebrønner, og også disse kan i teorien utnyttes til geotermiske kraftstasjoner. Det kreves imidlertid videre teknologisk utvikling, for å etablere et kraftverk på disse brønnene.
Hvor viktig den dype geotermiske energien vil være i fremtidens energimiks vil i stor grad avhenge av økonomien i å etablere slike kraftverk. Det vil si hvor kostbar den vil fortsette å være, sammenlignet med utnyttelsen av andre energikilder.
Gjenbruk av allerede etablerte letebrønner fra petroleumsvirksomhet vil kunne være med på å senke disse kostnadene betraktelig.
Utnyttelse av grunnvarme, fra det øverste laget av jordskorpen, er langt enklere. Det er under stadig utbygging, og det er liten grunn til å tro at det vil bli mindre i årene fremover. Det gir varmeenergi som er stabil, både når det gjelder levering og økonomi.
Oppsummert
- Geotermisk energi fra grunnvarme er utnyttelse av solvarme som er lagret i berggrunnen, ned mot 300 meter ned i jordskorpen. Denne energien utnyttes mange steder i hele verden, også i Norge.
- Den dype geotermiske energien er langt kraftigere, og hentes fra dypere brønner. Denne energien kommer fra spalting i radioaktive mineraler dypt nede i jordskorpen og fra vulkansk aktivitet.
- Det er kostbart å bore etter dyp geotermisk energi, og etablere slike kraftverk. Imidlertid er de svært stabile, og leverer varmeenergi i mange år. Mange land har i dag slike kraftverk.
- I Norge kan det være mulig å utnytte gamle brønner fra petroleumsindustrien til utbygging av geotermisk energi. Equinor er blant selskapene som forsker på dette. De har blant annet utført forskning på Island, som med sin vulkanske aktivitet er et ledende land innen utnyttelse av geotermisk energi.
