Geotermisk energi – Fremtidens energikilde?

Geotermisk energi er blant de største potensielle energikildene vi har. Hvordan ser fremtiden ut for geotermisk energi?

Produksjon av geotermisk energi har aldri vært mer utbredt enn det er i dag, og i både Island og El Salvador er 25 % av elektrisiteten produsert i geotermiske kraftverk. Til tross for dette – og det faktum at man har benyttet seg av energi fra jordens indre i nesten 100 år – er det fortsatt mye som gjenstår før geotermisk energi kan innta sin potensielle rolle som en sentral og stabil energikilde.

1. Hva er geotermisk energi?

Geotermisk energi er varmeenergi under bakken, og man deler geotermisk energi i grunnvarme og høytemperatur geotermisk energi.

SINTEF beskriver geotermisk varme som en ren, stabil og utømmelig energikilde som er uavhengig vær og vind.

Bakgrunnen for beskrivelsene er det faktum at den geotermisk energien finnes over hele verden, og at den i praksis kun hindres av at vi mangler teknologi og ressurser for å utnytte den effektivt.

I teorien inneholder en underjordisk steinmasse på størrelse med et gjennomsnittlig fjell like mye energi som hele verden bruker på et år. Den geotermiske varmen man finner fra overflaten og ned til 10 000 meter inneholder dessuten 50 000 ganger så mye energi som alle olje og gassressurser i verden.

Les mer: Energikilder i strømproduksjon

2. To typer geotermisk energi

Samlebegrepet geotermisk energi deles i praksis opp i to kategorier: dyp geotermisk energi (også kalt høytemperatur geotermisk energi) og grunnvarme (også kalt lavtemperatur geotermisk energi).

Dyp geotermisk energi er varmeenergi fra jordens indre. Det vil si varme dypere enn 300 meter under bakken. Denne varmeenergien stammer fra den opprinnelige dannelsen av planeten, radioaktivitet (spaltingsprosesser) og vulkansk aktivitet. De store temperaturforskjellene mellom jordens indre og jordens overflate skaper en kontinuerlig varmestrøm fra jordens indre mot overflaten. Et naturlig bevis på dette er for eksempel forekomsten av geysirer.

Grunnvarme stammer i all hovedsak fra solenergi som lagres i bakken, ned til 300 meter under overflaten. Denne energien holder lavere temperatur enn den dype geotermisk energien, med en stabil årlig temperatur på rundt 7 grader.

3. Hva kan geotermisk energi brukes til?

Geotermisk energi kan i teorien brukes til kraftproduksjon, fjernvarme og generell oppvarming og nedkjøling. Lokale forhold dikterer i stor grad hva som er det best egnede bruksområdet for den geotermiske energien.

Geotermisk energi til oppvarming

Ved å benytte seg av den stabile temperaturen under bakken kan man enkelt temperere bygninger, året rundt.

Grunnvarmepumper benytter seg av den stabile varmen til å kjøle om sommeren og til oppvarming på vinteren.

Varmepumper av denne typen er energieffektive da de gjerne har en varmefaktor på 4. Det vil si at man kun bruker 1/4 av energien man vanligvis ville brukt med en annen luftkilde for å varme opp til ønsket temperatur.

4. Hvordan kan geotermisk energi utnyttes?

I teorien kan geotermisk energi utvinnes på steder med riktig temperatur, tilstrekkelig permeabilitet og vann.

Mens grunnvarme er relativt enkelt å benytte seg av og stiller lite krav til teknologi og kompetanse, er dyp geotermisk energi i praksis kun mulig å benytte seg av i nærheten av områder der de tektoniske platene møtes. I teorien kan man utvinne høytemperatur energi også andre steder, men dette begrenses enn så lenge i stor grad av teknologien.

Forenklet forklart utvinnes geotermisk energi på en av to måter. Geotermisk energi som holder høy temperatur kan brukes til produksjon av elektrisitet gjennom geotermiske kraftverk. Geotermisk energi som holder lavere temperatur, grunnvarme, kan brukes til oppvarming og nedkjøling gjennom varmepumpesystemer.

5. Geotermiske kraftverk

Geotermiske kraftverk utnytter energien fra jordvarmen til å produsere elektrisk energi. Det finnes ulike typer geotermiske kraftverk som er tilpasset de varierende forholdene.

Som regel bygger geotermiske kraftverk på at man borer en brønn ned til et høytemperatur-reservoar. Denne brønnen, kalt produksjonsbrønn, har et såpass høyt trykk at varmt vann og damp stiger opp og ledes til kraftstasjonen.

I kraftstasjonen brukes vann i gassform til å drive en turbin, mens det varme vannet i væskeform kan brukes til oppvarming. Til slutt ledes vannet tilbake til reservoaret gjennom en injeksjonsbrønn, og trykket og vannmengden forblir derfor uendret.

Kraftverkstyper

Dry Steam kraftverk er som navnet tilsier basert på tørr damp og beregnet for området hvor det kun er damp som kommer opp fra produksjonsbrønnen. Dampen ledes til en turbin som gjør om energien til elektrisk energi før nedkjølt damp føres tilbake til bakken via en injeksjonsbrønn.

Flash Steam er kraftverk hvor varmt vann føres opp fra produksjonsbrønnen og inn i en separator. Den varmer opp vannet til damp via det som kalles et flash (se faktaboks), før det resterende varme vannet kan benyttes til oppvarmingsformål eller føres tilbake til bakken.

Kraftverk med binær-syklus baserer seg på indirekte utnyttelse av det varme vannet som ledes opp. Det føres inn i en varmeveksler hvor en binær væske med lavt kokepunkt blir varmet opp til damp som driver turbinen. Dette er godt egnet for områder hvor vannet som føres opp kun holder 90 til 175 grader.

Disse kraftverkene baserer seg dermed på enten et åpent- eller lukket system.

I et åpent system brukes vannet direkte, mens det i et lukket system ikke brukes direkte i kraftverket. Ved sistnevnte fungerer vannet i stedet som en lukket varmeveksler.

For å kunne utnytte varmen i vannet er det nødvendig at bergartene i området rundt er porøse og permeable, slik som når vi skal tappe petroleum fra berggrunnen. Da er det relativt enkelt å utnytte forholdene til utvinning av energi. Dette kalles Hot Wet Rock (HDR).

Alternativet kalles Hot Dry Rock, og brukes når de naturlige forholdene ikke legger like godt til rette for geotermiske anlegg. Dette løses da ved å lage et lukket system enten ved hjelp av borehull eller kunstig oppsprekking av grunnen for å sirkulere vann.

6. Er geotermisk energi fornybart?

Ettersom geotermisk energi benytter seg av varme fra jordens indre og fører vannet som kommer opp av grunnen tilbake til reservoarene det tappes fra, kaller man gjerne geotermisk energi en fornybar energikilde. Dette forutsetter at man ikke tapper ut for mye, for raskt. Derfor må brønner helst «hvile» i 10–15 år etter 30 års utvinning for å la kilden få tid til å bygge seg opp igjen.

Vi du ha beste pris på grønn strøm? Sammenlign fornybare strømavtaler

7. Er geotermisk energi miljøvennlig?

Isolert sett er geotermisk energi en klimavennlig energikilde ettersom man pumper det «brukte» vannet tilbake dit det kom fra, og dermed unngår utslipp i atmosfæren.

Ut ifra miljøvurderinger for nærmiljøer kommer også geotermisk energi relativt godt ut av det. Utbygging krever tilsynelatende beskjedne inngrep i naturen sammenlignet med andre alternative energikilder som gjerne ødelegger naturlandskapet i større grad.

Et poeng som må utforskes bedre, og vurderes nøye, er hvorvidt utbygging av geotermiske anlegg kan fremprovosere eller øke frekvensen av jordskjelv.

8. Geotermisk energi i Norge

Her i Norge er ikke geotermisk energi utbredt som energikilde da det er vanskeligere å utvinne enn andre energikilder vi har overflod av her til lands. Et unntak er bruk av grunnvarme til varmepumper.

Ved å bore brønner ned til 100–180 meter under bakken, der temperaturen holder seg stabil året rundt, har man en egnet varmekilde til både oppvarming og nedkjøling. Teoretisk sett kan lavtemperert grunnvarme dekke hele landets behov for oppvarming og nedkjøling av bygg, men bruken begrenses av høye kostnader knyttet til utbygging av grunnvarmepumper.

Enova gir støtte til installering av væske-til-vann-varmepumpe basert på bergvarme.

9. Geotermisk energi i verden

For å utnytte geotermisk energi til strømproduksjoner er man i dag avhengig av å finne områder hvor varmt vann eller varmt fjell ligger relativt nær jordens overflate. Dette er gjerne områder med vulkansk aktivitet, og geotermiske anlegg er derfor mer utbredt ellers i verden. For eksempel finner man områder som dette i Italia, Tyrkia, Island og deler av USA.

Island er verdensledende på geotermisk energi i stor skala, og ca. 60 % av befolkningen er «forsynt med energi fra geotermiske kraftverk eller geotermiske fjernvarmeverk».

Landet som produserer mest elektrisitet fra geotermisk energi er imidlertid ikke Island, men USA. Fortsette utviklingen i landet vil USA kunne dekke 30 % av energibehovet sitt med geotermisk energi. I tillegg til Island og USA satser også Indonesia, Filippinene, Mexico, Italia, El Salvador og New Zealand på geotermisk energi.

10. Fordeler med geotermisk energi

• Fornybart: Vannet som brukes returneres etter bruk slik at den kan brukes om igjen.
• Miljø- og klimavennlig: Lukkede systemer har nærmest ingen utslipp i atmosfæren og åpne systemer har beskjedne. Ikke like sjenerende i naturlandskapet som andre alternativer.
• Tilgjengelig over hele verden
• Et reelt alternativ til atomkraft: Om man borer 10–15 km ned i grunnen vil man nå superkritisk vann som i teorien kan gi en ytelse tilsvarende en atomreaktor.
• En ubegrenset ressurs: Vi mangler teknologi og kunnskap til å effektivt utnytte den geotermiske energien, men om vi knekker koden vil vi i praksis ha en ubegrenset ressurs.
• Gjenbruk av eksisterende olje- og gassbrønner: En mulig løsning på oppstartskostnadene, hvert fall for land med oljeindustri, vil kunne være å benytte seg av gamle oljebrønner og brønntester. På sett og vis er det i disse tilfellene kun et kraftverk på toppen som mangler for å utvinne geotermisk energi.

11. Ulemper med geotermisk energi

• Dyrt: Utbygging av geotermiske kraftverk krever mye forarbeid før man i det hele tatt vet om et område er velegnet og utstyr og teknologi krever mye investeringer.
• Risiko ved boring av brønner: Må bore brønner dypt og alle områder er unike med særegne forhold som må tas stilling til.
• Potensielt fare: Ettersom vulkanske områder og områder hvor tektoniske plater møtes er de enkleste områdene å benytte seg av geotermisk energi er det en fare for at inngrep kan forårsaker jordskjelv. Siden metoden baserer seg på å tappe grunnvann er det også en potensiell fare for at bakken vil synke sammen, selv om dette bør være teoretisk i og med at det kontinuerlig føres tilbake til grunnen.
• Drivhusgasser: I kraftverk basert på binær-syklus med varmeveksling er varmemediet som regel syntetiske HFK-gasser som bidrar til drivhuseffekten, riktignok uten å bryte ned ozonlaget.
• Giftig boreslam og avfallsstoffer: Varmt vann fra geotermiske kilder kan inneholde giftige stoffer som kvikksølv, arsenikk og antimon som krever korrekt håndtering.
• Støy: Anleggene kan produsere mye støy, særlig under rengjøring og vedlikehold av systemene. Da kan støyen sammenlignes med et jetfly som letter.
• Krever tilpasninger: For å kunne benytte seg av geotermisk energi til oppvarming er det en forutsetning at bygningen er tilpasset vannbåren varme. Dette er kostbart og ikke noe som gjelder overalt.

Kilder

Universitetet i Bergen / International Energy Agency / Norges geologiske undersøkelse 1 og 2 / Norges Vassdrags- og Energidirektorat / Store Norske Leksion 1 og 2 / SINTEF / UngEnergi.no / Union of Concerned Scientists 1 og 2 / U.S. Energy Information Administration 1 og 2