Tirsdag 15.6.2021 - Uke 24

Samarbeidspartnere

Husholdninger, offentlige bygg og samfunnet kan oppnå store besparelser ved å utnytte den lille temperaturforskjellen som eksisterer mellom jordoverflaten og undergrunnen. 530x485 Heat mapKALDT I NORGE: Kartet viser temperaturen i Europa på fem kilometers dyp. Kartografi: GeoELEC Graphical Information Systems / EU Science Hub

- Geotermiske løsninger kan bidra betydelig innenfor energieffektivisering og reduksjon av energibruken i Norge, sier Kirsti Midttømme, geolog og sjefsforsker i forskningsinstituttet NORCE.

Tradisjonelt har vi skilt mellom utnyttelse av geotermisk energi til varmeproduksjon (og kjøling) og energi til elektrisitetsproduksjon. Sistnevnte krever svært høye temperaturer, gjerne over kokepunktet. Samtidig har nye teknologier bidratt til at kraftproduksjon også kan foregå ved temperaturer ned mot 90 °C.

Forholdene i Norge ligger ikke til rette for kraftproduksjon basert på geotermisk energi. Den enkle årsaken er at tilstrekkelig høy varme ligger svært dypt under fastlandet – den geotermiske gradienten er lav sammenliknet med mange andre land på kontinentet.

På Svalbard har vi derimot høyere geotermiske gradienter, spesielt helt sør på Spitsbergen.

- Ved Tromsøbreen ble det på 1980-tallet målt over 100 °C i en 2,3 kilometer dyp brønn. Utfordringen her er imidlertid mangelen på etterspørsel – det finnes knapt noen bosetning i området, påpeker Midttømme.

Kan dekke både varme- og kjølebehov

Utnyttelse av grunn geotermisk varme er imidlertid fullt mulig – og lønnsomt - i Norge. Denne varmen benyttes til oppvarming i de kjølige månedene i året, og kan videre brukes til kjølebehov om sommeren.

De største prosjektene knyttet til utnyttelse av grunn geotermisk varme finner vi ifølge Midttømme), flere av landets største sykehus og en rekke kjøpesentre, næringsbygg og skoler. De dypeste geotermiske brønnene er ved Gardermoen lufthavn der to 1 500 meter dype brønner bidrar med å holde rusegropa isfri gjennom vinteren.  

Totalt finnes det om lag 60 000 registrerte geotermiske varmepumpeanlegg i Norge, de fleste tilknyttet eneboliger. Drøyt 1 500 anlegg regnes som «store».

- I Norge er de fleste geotermiske anlegg lukkede systemer der kald frostvæske sendes ned i brønnen gjennom en plastslange. Denne væsken varmes opp i bakken, og pumpes opp igjen, noen °C varmere.

Denne varmen tas i bruk ved hjelp av en varmepumpe som kan utnytte den lille temperaturforskjellen til å produsere varme. Den lave temperaturen i bakken i Norge gjør det også mulig å utnytte vannet til direkte nedkjøling, såkalt frikjøling, der overskuddsvarme «dumpes» nedi brønnen.

Dette bidrar til at man kan lade opp igjen brønnene. De mest optimale anleggene balanserer varme- og kjølebehovet gjennom året og man starter med samme temperatur i brønnene etter et års drift.

Anlegg som kombinerer uthenting av varme og kjøling bidrar til bedre energieffektivitet, i tillegg til redusert støy på arbeidsplasser som krever store kjølemaskiner (for eksempel datasentre).

- Dette er en velprøvd løsning som nå også i stadig større grad begynner å kobles opp mot integrerte energiløsninger som kombinerer geotermisk energi med solceller, solfangere eller hydrogenlager.

Ifølge Midttømme representerer dette nye muligheter som enkelte energiselskaper har begynt å vise interesse for.

- Fjernvarmeselskaper har sett at de kan koble seg på slike geotermiske anlegg og dumpe spillvarme som de har på fjernvarmenettet om sommeren, og som kan hentes opp igjen om vinteren.

530x353 Kvitebjørn VarmeKvitebjørn Varmes anlegg på Skattøra i Tromsø fikk Enova-midler for å utvikle et varmelager under bakken. Foto: Kvitebjørn Varme

Spillvarme er spesielt en utfordring for søppelforbrenningsanlegg som er i drift året rundt, uavhengig av faktisk varmebehov på fjernvarmenettet. Løsninger for lagring av varmeoverskuddet testes for tiden ut både i Tromsø, Trondheim og Oslo.

I Tromsø trekker Midttømme frem Kvitebjørn Varmes anlegg som leverer fjernvarme til store deler av Tromsøya. Nylig fikk Kvitebjørn Varme støtte fra Enova på 91 millioner kroner som blant annet har gått til å bore 300 meter dype brønner.

Når energiselskapet har produksjonsoverskudd om sommeren, injiseres varmt vann ned i brønnene, og berggrunnen varmes opp.

Det er Ruden AS som leder varmelagringsprosjektet ved Kvitebjørn Varme og som har utviklet konseptet og metodene.

Uten varmelageret ville varmen ha gått til spille om sommeren.

I kalde perioder kan Kvitebjørn Varme snu vannstrømmen, og hente opp så mye varmtvann de trenger. Utbyggingen vil ifølge Enova øke energiproduksjonen med 83,6 GWh, og erstatte 59,4 MW elkraft med fjernvarme.

Geotermisk energi i Norge (2019)

 

60 000 installasjoner

 

1 150 MW installert kapasitet

 

Årlig energibruk (varme/kjøling): 3,5 TWh

 

Ingen elektrisitetsproduksjon

 

Eksempelvis varme- / kjøleproduksjon med et lavtemperatur åpent system i Norge: Med en temperaturforskjell på 5 °C, vil en 200 meter dyp brønn med en kapasitet på 2,5 L/s levere 52 kW.

Geotermos

Varmelagerkonseptet omtales gjerne som geotermos – berggrunnen fungerer som en termos som kan holde på varme over tid. Fjell skole i Drammen er et annet eksempel på et geotermosprosjekt som nylig har blitt realisert.

530x335 Båsum Fjell skole abSESONGLAGRING AV VARME: Bildet viser seriekoblede grunne brønner ved Fjell skole i Drammen. Varmen tilføres i midten og kollektorvæsken kjøles av når den sirkulerer ut mot utkanten av brønnparken. Foto: Randi K. Ramstad / Båsum Boring

Konseptet har også blitt foreslått som en del av den nye energiløsningen for Longyearbyen når kullkraftverket skal stenges. Midttømme mener imidlertid at det er vanskelig å se for seg elektrisitetsproduksjon basert på geotermisk varme.

- Én av årsakene er at til tross for at den geotermiske gradienten er høyere på Svalbard enn på fastlandet, må det likevel bores om lag 3,6 kilometer ned i grunnen for å nå temperaturer på 90 °C.

Hun forteller videre at det er påvist undertrykk i området, noe som kan innebære at det er vanskelig å hente opp igjen vannet som pumpes ned. Også tillatelser for boremaskiner til å kjøre ut i utmark for å bore brønner, samt Svalbards sedimentære berggrunn som er full av lommer av grunn gass, representerer utfordringer.

En termos, det være seg en kaffetermos eller et geotermisk varmelager, må som kjent være i stand til å holde på varmen over tid. I geologisk forstand innebærer det at en har et lukket reservoar med høy varmekapasitet som ikke lekker i betydelig grad.

- Og her kommer geologene inn i bildet. For såkalt høytemperatur lagring er det svært viktig å forstå berggrunnen. Har berggrunnen sprekker, og er de i såfall vannførende? Det kan nemlig gi betydelig varmetap, forklarer Midttømme.

- Det finnes per i dag ikke gode nok modeller på dette, og det er noe vi jobber med å utvikle ved NORCE. Dette gjør vi blant annet ved å overvåke temperaturen i brønnen ved eksisterende geotermosprosjekter.

Et åpent system med vannførende sprekker gir også andre utfordringer.

- Når vann av ulike sammensetninger og kvaliteter blandes i undergrunnen og i systemet, kan det lede til utfelling av mineraler. Det kan påvirke brønnens og det tekniske utstyrets levetid.

Midttømme legger til at det finnes flere fungerende og lønnsomme anlegg som opererer med oppsprukkede systemer. Da er det imidlertid ingen lagring av varme involvert, kun direkte utnyttelse av temperaturforskjellene.

Internasjonal aktivitet

Geotermisk varme er ikke blant de største og mest prioriterte forskningsfeltene i Norge i dag. Mye av den akademiske kompetansen er samlet i Norwegian Center for Geothermal Energy Research (CGER), som har vært operative siden 2009 og i dag koordineres av NORCE.

Flere av de pågående forskningsprosjektene ved CGER gjøres i samarbeid med internasjonale partnere og med et internasjonalt blikk. Midttømme trekker blant annet frem Ungarn og Polen som eksempel på land de samarbeider med, og der det jobbes med nye løsninger for utnyttelse av geotermisk energi.

- Øst-Europa, og spesielt disse to landene, har en spesiell interesse for dette ettersom de har store, veletablerte fjernvarmenettverk, samt at de geologisk befinner seg på store sedimentære bassenger som har gunstige temperaturer.

Ungarns hovedstad Budapest er kjent for sine varme kilder som i dag inngår i de mange innendørs og utendørs folkebadene.

530x397 BrønnBildet viser en geotermisk brønn i Poddebice i Polen. Foto: User4Geoenergy

Den store utfordringen for disse landene er å konvertere fjernvarmeanleggene fra varme basert på kullkraft til geotermisk varme.

I et annet internasjonalt samarbeidsprosjekt NORCE deltar i har fokuset vært å utvikle metoder for kombinert bruk av seismiske og elektromagnetiske målinger der målet er å kartlegge vannførende sprekkesystemer i undergrunnen.

- Kort fortalt vil skyting av seismiske bølger gi bevegelse i grunnvannet. Små mengder salter i grunnvannet gjør at bevegelsen kan måles i form av elektrisitet. Dette kan bli et viktig verktøy for å måle både grunne og dype systemer, og metoden er relativt enkel og rimelig, påpeker Midttømme.

Sjefsforskeren nevner også et prosjekt tilknyttet fremtidig utvinning av dyphavsmineraler.

- Gruvedriften vil kreve energi, uavhengig av hvilke løsninger som eventuelt blir benyttet. Hvor skal denne energien komme fra? Om gruvemaskineriet opererer nær midthavryggen eller såkalte hotspots, kan de i teorien hente ut kraft fra varmen under havbunnen. Dette er likevel et juridisk og miljømessig minefelt. Vil et kraftverk på havbunnen kunne godtas?

Fremtiden for utnyttelse av geotermisk energi ser i all hovedsak ut til å ligge innen utnyttelse av varme og utnyttelsen av undergrunnen som varmelager, spesielt i Norge, men også i andre land som ikke er velsignet med svært høye geotermale gradienter.

- Integrerte energiløsninger med utnyttelse av grunn geotermisk energi, lagring av varme i bakken, bruk av kaldt vann til kjølebehov i kombinasjon med sol- og vindkraft utgjør et smart og energieffektivt system med betydelig potensial for vekst, avslutter Kirsti Midttømme.

Samarbeidspartnere

Nyhetsbrev

captcha 

200 ledige stillingerb

 

200 Fortell om din forskning

 

 Ukens PhD comics

250x166 Turingtesten


Redaktør: Denne e-postadressen er beskyttet mot programmer som samler e-postadresser. Du må aktivere javaskript for å kunne se den.å

Om: Info om Geoforskning.no

Annonsere: Informasjon og priser

Kontakt: Kontaktinformasjon Tips oss

Webløsning ©2013-15 av Web Norge. Skjerm: