Energi 21 Innsatsgruppe Fornybar termisk energi Arbeidsgruppe Geotermisk energi

Transkript

1 Energi21 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Illustrasjon:RockEnergy

2 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Innhold 1 Konklusjonogbegrunnelse Innledning Arbeidsgruppeforgeotermiskenergi Arbeidsprosessen Definisjonerogavgrensninger Nasjonaltogglobaltenergipotensial RessursgrunnlagiNorge Tilstandsbeskrivelse Grunnegeotermiskesystemer(GGS) Systemtyper Energiutnyttelse Boring Miljøaspekter Naturligehydrotermiskesystemer(NHS) Konstruertegeotermiskesystemer(KGS) Systemtyper Energiutnyttelse Boring Miljøaspekter GeotermiskeaktøreriNorge Industriensmålogambisjoner Hovedmålogambisjoner Delmålogaksjoner Forskningogutvikling Utdanning Industribygging Kommunikasjon DagensFoU plattform FoU Dmål, utfordringerog prioriteringer Bore ogbrønnteknologi Ressurs Reservoar Energiutnyttelse Miljø Nødvendigetiltakforånåmål Generelletiltak Offentligerammevilkår Grenseflatermotandreaktiviteter Forutsetningerforimplementeringavanbefalingerogmål Bibliografi VedleggA Norskeaktørerinnengeotermi VedleggB Oversiktoverboreutfordringer

3 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 3

4 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 1 Konklusjonogbegrunnelse Geotermiskenergibørdefineressometsatsingsområdepånasjonaltplan. Nykunnskapognyteknologieriferdmedåmuliggjøreeffektivtuttakavrenenergifraden enormeressurskildensombefinnerseginneijordkloden geotermiskenergi somgirstabil energiproduksjonuavhengigavytreforhold. Dengeotermiskevirksomhetenharpotensialtilågenerereverdiskapingogkompetansebaserte arbeidsplasserinorgepåetnivåsompåsiktkankompenserefordenreduksjonsomforventes innenoljeoggass. Geotermiskenergiharmangefordeler.Denkanbenyttestiloppvarming,kjølingogproduksjon avelektriskkraft.ressursenertilgjengeligoveraltogdenerspesieltgodtegnettilådekke fremtidensenergibehovdadenutgjørenfornybarenergikildesomgirjevnenergiproduksjon uavhengigavsol,vindellerregn.etgeotermiskanleggidriftharingenellerminimaleutslippav CO 2 ogandrestoffertilluft,vannellergrunn.samtidigkreveretsliktanlegglitearealpå bakkenivåogsværtbegrensedenaturinngrep. Norgeharmulighettilåtaensentralrolleiinternasjonalgeotermiskvirksomhet,innenbåde forskningognæring.denkompetansensomeropparbeidetinnenolje oggassvirksomhetenog innenvannkraft,girenframtidignorskgeotermiskindustrietkonkurransefortrinn. Norgekanbidratilåløseverdensenergi ogmiljøutfordringervedåforsynedetinternasjonale markedetmedeffektive,miljøvennligeløsningerforutnyttelseavdypgeotermiskenergi. Dengeotermiskeindustrienbefinnersegpåenkelteområderienoppstartsfase.Potensialetog deøvrigefordelenegjøratmangepolitikere,forskereogindustrifolkienrekkelandforbereder størresatsinger.norgesmulighettilåsikreenledendeposisjoneksisterernå.enrealiseringav mulighetenekreveromforenteogkoordinerteaksjonerinnenforholdsviskorttid. Industriensmålogambisjonereråfånærmerekartlagtdetgeotermiskeressurspotensialeti Norge,utviklekostnadseffektiveløsningerfordypgeotermiskenergitilkraftproduksjon,øke brukenavgrunnegeotermiskesystemertiloppvarming(varmepumper),samtåutviklenorsk leverandørindustrimotnasjonaleoginternasjonalemarkeder. FoU Dområdersombørprioriteres,ertiltakformerkostnadseffektivboringavdypebrønneri hardtfjell,ogutviklingavbedremetoderforåframstillepåliteligetemperatur og reservoarmodeller.detforeslåsåetablereettestsenterforutviklingogutprøvingav geotermiskeløsninger,samtetableringavetnasjonaltgeotermiskkartleggingsprogram.forå sikreenkoordinertnasjonalforsknings ogutviklingsinnsats,anbefalesopprettelseavetfme (ForskningssenterforMiljøvennligEnergi)forgeotermiskenergi. 4

5 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 2 Innledning Geotermiskenergiervarmesomliggerlagretijordskorpen. Varmensomerlagretnæroverflatenijord,fjelloggrunnvann,kanhovedsakeligbetraktessom magasinertsolenergiogutnyttesidagkommersieltvedhjelpavgrunnebrønnerog varmepumpertiloppvarmingavhusognæringseiendommer. Deenormeenergimengdeneiformavvarmeidedyperedeleravjordskorpenstammerdelsfra jordensindreogdelsfraenkontinuerlignedbrytningavradioaktiveisotoperijordskorpen.ide flesteområdenestigertemperaturengjennomsnittligmed20 30 Cprkmdybde.Denformen forgeotermiskenergiergeografiskuliktfordelt,sidentemperaturenstigerraskeremeddybden iområderpågrensenmellomjordskorpeplatene(foreksempelpåisland).fremtilidaghardyp geotermiskenergiførstogfremstværtutnyttetislikenaturgittevarmeområderdervarmtvann og/ellerdampkanproduseresfravarmegrunnvannskilder. Idesenereårhardetforforskningsformålblittboretbrønnernedtilflerekilometersdypforå tautenergiiområdermedlitenaturligtilstedeværelseavvann.varmeuttaketkanherskjeved åsirkulerevannsomvarmesoppiundergrunneninaturligeellerkonstruertesystemer.lykkes enmeddetteharenfrigjortetenormtpotensialforfornybar,miljøvennligenergisomer tilgjengeligpåvarierendedybderundthelejordkloden.geotermiskenergiutgjørderforidagen relativtny,menmegetviktigdelavsatsingeninnenfornybarenergiderbl.a.usa,euog Australiaharbevilgetbetydeligemidlerforåfremmeutviklingeninnendetteområdet. Påverdensbasiserdetidagenøkendeforståelsefordetenormepotensialetsomgeotermisk energiutgjør,bådepåbakgrunnavdemiljø ogklimautfordringerviståroverfor,sterktøkende energipriser,ogdetfaktumatfossilenergiikkeerenfornybarressurs.samtidighareksempelvis teknologienpånorskkontinentalsokkelforboringavbrønner,inkludertretningsboringog grenboring,hattenrivendeutviklingsommuliggjørpresisjonsboringpåstoredyp.flere oljeselskaperogleverandørertiloljevirksomhetenharsattgeotermiskenergipådagsordenog serdenneressursensometmuligbidragidenframtidigeenergiporteføljen. InnenområdetgeotermiskenergiharNorgeognorskindustrimedsinhistoriskebakgrunni gruvedrift,vannkraft,tunnelarbeidogoljevirksomhetflerekomparativefortrinnsombør utnyttes.vedåbyggepåkompetansefraoljeindustrieninnengeofysiskkartleggingavberggrunnen,avansertboringogreservoarteknologi,harnorgeenmulighettilåtaensentral internasjonalposisjoninnenteknologiutviklingogforskningpåfremtidigegeotermiskesystemer påetavgjørendetidspunkt.norskeforsknings ogindustriaktørerharmulighettilålevere innovativteknologiforgeotermiskindustriinternasjonalt,ogskapemuligheterikkebarefor nyetableringer,menogsåforetablerteenergileverandørerogpetroleumsindustripåletingetter nyemarkeder.norgehardessutenstørrebehovforinnendørsoppvarmingenndeflesteandre land. 5

6 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 2.1 Arbeidsgruppeforgeotermiskenergi Arbeidsgruppenharbeståttavfølgendedeltagere: 1. JanEEvensen,RockEnergy(Gruppeleder) 2. JaneNilsenAalhus,Statoil 3. IngaBerre,ChristianMichelsenResearch/UIB 4. HåkonBergan,TTSEnergy 5. PerHåvardKleven,KongsbergInnovasjon/Devotek 6. ErlingNæss,NTNU 7. OdleivOlesen,Norgesgeologiskeundersøkelse(NGU) 8. EinarØsthassel,Maskinentreprenørenesforbund(MEF) 2.2 Arbeidsprosessen Arbeidetmedrapportenerutførtitidsrommetmai november2010.arbeidsgruppenharhatt jevnligemøteriperioden.detenkeltemedlemharmedvirketbådemedvesentligebidragtil rapporteninnenforsinespesifikkefagfeltoggjennomdemangediskusjoneroggruppearbeider somharfunnetstediogutenfordenordinæremøtevirksomheten. 2.3 Definisjonerogavgrensninger Geotermiskenergiervarmelagretijordskorpen.Denerenfornybarenergikildesidenden varmensomutvinnesfraetreservoarkontinuerligblirgjenopprettetvedvarmeproduksjoni jordskorpen(nedbrytningavradioaktiveisotoper),varmetransportfraomkringliggendevarmere områder,solinnstråling(grunnesystemer)ogvarmetilførselfrajordensindre. Etgeotermisksystemeretsirkulasjonssystemderenvarmebærer(oftevann)kanstrømmeog blivarmetoppavdenvarmere,omkringliggendeberggrunnen.systemetkanværenaturligeller menneskeskapt,ellerenkombinasjon. Dennerapportenvilihovedsakomhandletretypergeotermiskeressurser,klassifisertetterdet geotermiskesystemetsommuliggjøruthentingavressursen: Grunnegeotermiskesystemer(GGS)[Engelsk:Groundsourceheatpumps(GHP)].GGSeri hovedsakentenlukkedeenergibrønneriløsmasserellerfastfjell,ellernaturlige sirkulasjonssystemerbasertpågrunnvannskilder.ggsbenyttestiluthentingavgrunn geotermiskenergioganvendeshovedsakeligmedvarmepumpertiloppvarmings og kjølingsformål.dybdeforsystemeneeridagnedtil250m,menøkningidybdetil m (mellomdypegeotermiskesystemer)eraktuelt,spesieltiurbaneområdermed plassbegrensningerforanleggene.ressurstypenbetegnesogsåsomgrunnvarme,jordvarmeog geovarme. 6

7 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Naturligehydrotermiskesystemer(NHS)[Engelsk:Hydrothermalsystems(HS)].Naturlige hydrotermiskesystemerervarmegrunnvannskildertil3000mdyp.nhsbenyttesidagdirekte tiloppvarmingsformål,og,dertemperatureneerhøyenok,tilkraftproduksjon.ressursen inkludererogsåsuperkritiskvannnærmagmaforekomster,grunnvannskildersomholdersvært høyetrykk,ogvarmegrunnvannskilderoffshore. Konstruertegeotermiskesystemer(KGS)[Engelsk:Enhancedgeothermalsystems(EGS)]. Konstruertegeotermiskesystemerergeotermiskesystemersommåbearbeidesforåkunne utnyttegeotermiskenergiidype,krystallinskebergartersomikkeharnaturligestrømningsveier. Denneformforgeotermiskenergiutnyttelseeridagpåeksperiment /demonstrasjonsstadiet. Foråoppnåtilstrekkeligtemperaturtilstorskalaoppvarmingsformålmåendypereennca3000 m,mensgeotermiskenergitilelektriskkraftproduksjonoftekreverdyppå5000mellermer. Åpneoglukkedesystemer:Idetilfellerderdenvarmebærendevæskensomhenterutenergien frakilden,sirkuleresgjennomsprekkerogporeridengeologiskeformasjonen,snakkeren gjerneomåpnesystemer,imotsetningtillukkedesystemerderdenenergibærendevæsken sirkulerergjennomrørog/ellerboredebrønnerihardtgrunnfjell.detskillesogsåmellom systemerbasertpåenkeltbrønner,flerebrønner,grenbrønnerogbrønnsløyferiundergrunnen. Overflatesystemer:Overflatesystemerforkonverteringavenergifravarmetilvarmeellerfra varmetilelektrisitetvilikkeværebegrensettilgeotermiskeanvendelser.dennerapportener derforavgrensettilåomhandleutfordringerforoverflatesystemersærligknyttettil,ellerviktige for,geotermiskeanvendelser. 7

8 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Figur2.1Illustrasjonavfiretypergeotermiskeenergisystemer.Fravenstre:GruntGeotermiskSystem(GGS), NaturligHydrotermiskSystem(NHS),KonstruertGeotermiskSystem(KGS)basertpåboredebrønnerog rundt hjørnet etkgsbasertpåoppsprekking(kilde:rockenergyas) 2.4 Nasjonaltogglobaltenergipotensial Potensialetforgeotermiskenergiregnesidagforåværenærmestuendeligpåglobalbasisog geotermiskenergiutgjøravdengrunnenmegetsterkkandidattilåerstattefossilenergipålang 8

9 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi sikt.detteoretiskepotensialetforgeotermiskenergierestimerttil1, TWh(Armstead, 1983),somutgjørmerenn15millionergangerverdensårligetotaleenergiforbrukpåomlag 96000TWh(IEA,2009).Dettekniskepotensialetforgeotermiskelektrisitetsproduksjoner definertsommengdenelektrisitetdetermuligåproduserebasertpåfullimplementeringav eksisterendeognærliggendeteknologi.globalterdetteberegnettilca290000twhprårfra dypnedtil10km(stefansson,2005).itilleggvildetværemuligheterforåutnyttestore mengderenergidirekteiformavvarme. Imerenn100århargeotermiskenergiblittutnyttettilkommersiellelektrisitetsproduksjoni nærhetenavnaturgittevarmeområdermedvulkanskaktivitetsomeksempelvisitaliaogisland (naturligehydrotermiskesystemer).idesistetiårergrunngeotermiskenergiblittmerogmer tattibruksometgodtogkommersieltsupplementtilboligoppvarming,derenutnyttersmå temperaturforskjellervedåborerelativtgrunnebrønnerogtaibrukvarmepumpesystemer (grunnegeotermiskesystemer).utnyttelseavdypgeotermiskenergivedhjelpavkonstruerte systemerimernormalttempererteområdererfortsattpåeksperimentstadiet,menfåridag stadigøktoppmerksomhetogbevegersegrasktmotbedrekommersialitetogdermedøkt utnyttelse. InnenEuropaharEUinvestertoverEUR50millionerigeotermiskenergisålangt,ogbetydelige beløpogstøtteordningererlansertforåfremmevidereutviklingavkonstruertegeotermiske system.europeangeothermalenergycouncil(egec)harsommålsettingåinstalleremerenn 6000MWgeotermiskbasertelektriskkraftkapasitetinnenår2020.IUSAharMassachusetts InstituteofTechnology(Tester,etal.,2006)estimertetpotensialforinstallert produksjonskapasitetpåover100000mwfrakonstruertegeotermiskesystempåkommersiell basisiløpetavdeneste50år.ogsåhererbetydeligemidlersattavtilvidereutviklingog realiseringavnyteknologi.tilsvarendefokusogstøttetiltakfinnereniaustraliasomidaghar flereoperativeanleggmedentotalinstallertvarmeeffektpåover40mw.ogsåandrenasjoneri Midt ØstenogfjerneØstenharbegyntåinteresseresegfordypgeotermiskenergi,ikkeminst Kinamedsinraskeøkonomiskeutviklingogekstremtøkendeenergibehov RessursgrunnlagiNorge GrunnvannrepresentereriNorgeenvarmekildemedentemperatursomvilliggeiområdet4 8 C,seFigur2.2.INorgehentesdetårligut3,5TWhvarmeogkjølingfragrunnegeotermiske systemer(midttømme,berre,hauge,musaus,&kristijànsson,2010).settiforholdtilfolketall erdettehøytiinternasjonalsammenheng,mendeterfortsattetstortuutnyttetpotensial. Sverigeproduserertilsammenligning12TWhfragrunnegeotermiskesystemer. 9

10 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Figur2.2Temperaturkartbasertpåmålingerannenhverukeoverflereår(Sønsterud&Kirkhusmo,1988) DegeotermiskeressurseneiNorgeerlitekartlagt.Idesisteåreneerdetimidlertidgjennomført prosjekterdertemperaturenermåltpåénkilometersdypogderetterberegnetnedtilfem kilometer,sefigur2.3ogfigur2.4.undersøkelseneviseratberegnetvarmestrømerca.25% høyereennvistpådagenskartforeuropa,sefigur2.5.resultateneviserogsåatdeterlangtfra likegyldighvorenergibrønnenebores.temperaturestimatenepåfemkilometersdypkanvariere medfemtitilhundregrader,sefigur2.4.plasseringenavborehullenekandermedgistore utslagforprisenpåenergiensomblirprodusert. Deterderforbehovforåfinneområdermedhøyetemperaturerinærhetenavstore befolkningskonsentrasjonersomforeksempeloslofjordområdet,hamarogbergen.disse områdeneharutbygdfjernvarmeanleggogkanevt.taimotvarmtvannfradypebrønnerdirekte innieksisterendeanlegg.alternativtkanenvedhjelpavdagensboreteknologinådypereog dermedrealiserehøyenoktemperaturerforkonverteringavvarmetilelektriskkraftogsåi Norge.Ressursgrunnlagetogteknologienerder,mendetvilkrevesbetydelige kostnadsreduksjonerogmuligensogsåutviklingavalternativtnyteknologiforårealisereen robustkonkurransedyktigkommersiellproduksjonavelektriskkraftifremtiden.etstørre gjennombruddhervilkunnerealiserebyggingavflerekonstruertegeotermiskesystemerrundt omilandetogminkebehovetfortransportavenergioverstoreavstander. 10

11 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Figur2.3Tilvenstre:ObserverttemperaturiborehulliNorge(Olesen,Balling,Barrère,Breiner,Davidsen,&Ebbing, 2007)(Elvebakk,2007).På800metersdypvariererdenmed8grader.Tilhøyre:Beregnetradiogen varmeproduksjoniberggrunneninorge(slagstad,etal.,2009).denvarierermedenfaktorpå10. 11

12 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Figur2.4Beregnetsannsynligtemperatur(rødfirkant)på5kmdypmedusikkerhetavhengigavvarmeledningsevnenibergarten(Pascal,Elvebakk,&Olesen,2009).Densannsynligetemperaturenvariererfra95 CvedBerger nordforoslotilca.130 CiHurdalog138 CpåAurepåNordvestlandet. 12

13 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Figur2.5Sammenligningavberegnetvarmestrømi1970 årenemedresultatenefrakontikiprosjektet(olesen, Balling,Barrère,Breiner,Davidsen,&Ebbing,2007)(Pascal,Elvebakk,&Olesen,2009).Modernetemperaturlogger idypebrønner(figur2.3),medkorreksjonerforklimaeffekt,viseratberegnetvarmestrøminorgeerca.25% høyereenntidligereantatt. 3 Tilstandsbeskrivelse Etgeotermisksystemkan,fraetenergiutnyttelsesperspektiv,betraktessomenvarmekildesom kanutnyttestiloppvarmingsformål,kjølingog/ellerkonverterestilelektriskenergi.pågrunnav denstabiletilgangenpåvarme,egnergeotermiskeanleggsegogsåsværtgodtsom grunnlastforsyningianleggmedstorevariasjonerilastbehovet. Iverdenidagproduseresdetomlag67TWhelektrisitetfrageotermiskeanlegg,ogden installertekapasitetenerpå11000mwfordeltpå24land(bertani,2010).innrapportertbruk avgeotermiskvarmetiloppvarmingogkjølingi78landerpånærmere122twh(meden installertkapasitetpåomlag51000mw)dergeotermiskevarmepumperbidrartilomlag halvparten(lund,freeston,&boyd,2010). 3.1 Grunnegeotermiskesystemer(GGS) Idagbidrargrunnegeotermiskesystemermed60TWhpåverdensbasis,oggeotermiske varmepumpererenavderaskestvoksendeanvendelseneavfornybarenergiinternasjonalt( (Rybach,2005)(Lund,Freeston,&Boyd,2010)).INorgehentesdetårligut3,5TWhvarmeog kjølingfrabrønnerpåinntil270mdybde,menstotalinstallertkapasiteter3,5gw.denraske 13

14 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi økningenigeotermiskevarmepumperinorgehargjortatnorgeeretavdefemlandiverden somharstørstøkningidirektebrukavgeotermiskenergi((lund,freeston,&boyd,2010)). Tabell3.1NoenutvalgteborebrønneriNorge;forfullstendigliste,se Kapasitet Antallborehull Ferdigstilt OsloflyplassGardermoen 8MW 18* 1998 AkershusUniversitetssykehus 8MW 228** 2007 NydalenEnergipark 6MW UllevålStadion 4MW Postterminalbygningen 4MW IKEA,Slependen 1,2MW *Grunnvannsbrønner**Planlagtutvidelsetil450brønner Heltenkeltkanmanforklaregrunngeotermiskenergimedsollagretenergiijord,fjellog grunnvann.vedåutnyttenaturensegentreghetiforholdtiltemperaturvekslingkandenne naturliglagredeenergienbenyttesimangesammenhengervedinstallasjonavgrunne geotermiskesystemer.denviktigsteanvendelsenvilivårtnordiskeklimaværetil oppvarmingsformål,f.eksavboliger.forutentiloppvarminggirdensammenaturligetreghet mulighettilreverseringavprosessengjennomlagringavvarme(typiskventilasjonsvarme)forå dekkeetkjølebehov.senerekanmanigjennyttiggjøresegavdenlagredeenergitilnye oppvarmingsformål,altsåenslagsformfornaturlig energigjenvinning.detteomtalesoftesom berggrunnslagringavenergi(lukketsystemdervannilukkederørvarmevekslesmotfjellog grunnvann)ellerakviferlagring(åpentsystemmedlagringavenergiigrunnvann). Figur3.1Detaljavenergikollektor (Kilde:ABKKlima) Systemtyper Igrunnegeotermiskesystemererdetmestvanligå benyttelukkedesystemer.varmeoverføringenfra berggrunnenellergrunnvannskjerviaetlukket slangesystem.etvarmebærendefluid(f.eks.glykoler, etanoler,kaliumkarbonatellerkaliumformiat)sirkuleresi entur ogreturslangesomføresnediborehullet,ogsom ersammenkobletibunnenviaenu bøy.alternativeter etkoaksialtsystem,dervannsirkuleresnedpåutsidenav etsentralrøribrønnensomvannetstrømmeropp gjennom,elleratdetleggesslangesystemerdirektei

15 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi løsmasser.etkorrektutførtanleggavdennetypenforventesåhaoppmot100årslevetid.det somkunnevirkestruktureltnedbrytendepåplastslangeneikollektoren ultrafiolettlysfra solen ereliminertienslikenergibrønn. Iområderderhydrogeologiskeforholdtillaterdet,kangrunnvannproduseresoginjiseres gjennomproduksjons oginjeksjonsbrønnerinaturligeakviferer.dettegirpotensieltstor kontaktflatemellomvannogberggrunn,itilleggtilattilsigavgrunnvannfraområdetrundtvil kunnebidratilenergitilførselen. Figur3.2Illustrasjonavuliketypergrunnegeotermiskesystemertilbådevarmeogkjølingavbygg. Illustrasjonenevisera)jordvarme,b)bergvarme,c)akviferlager,d)oge):borehullslager.Bergvarmeeretlukket systemmedsirkulerendekjølevæskeogertilnærmetvedlikeholdsfritt.(kilder:geotec,sverige,abk,norge) 15

16 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Energiutnyttelse GrunnegeotermiskesystemerrepresentererenvarmekildemedentemperatursomiNorgevil liggeiområdet4 8 C.Foråkunneutnyttedennevarmenbenyttesenvarmepumpesomløfter temperaturnivåettilatakseptabeltnivåforf.eks.boligoppvarming.slikevarmepumperharen effektfaktorpå3 4,dvs.etforbrukder1kWhelektriskkrafttilførtvarmepumpengireneffekt på3 4kWhvarme ellerkjøleenergi. Temperaturområdet4 8 Cstemmerbraoverensmedbygghvormantidligereinstallerte kostbareisvannsmaskinerforåkjøleromogdataanlegg.byggsomanvenderteknologier innenforgrunnegeotermiskesystemertilbådevarmeomvinterenogkjølingomsommerenblir økonomisksværtattraktive,ognedbetalingstidenforanleggetkort Boring Dagensgrunneenergiboringerutføresoftestmed trykkluftdrevetboreutstyrmedsenkeborhammere begrensettildybderpåinntil300mgittvanlig tilgjengeligluftkompressor teknologi.brukav såkalte boosterkompressorer gjørdetmuligånå dypere,nedtil m.Problemetmed denneteknologieneratdetkrevesstørre maskininnsats( HK)somigjengir høyerekostnadertilbådemobiliseringogdrift. Detfinnesogsåvanndrevetboreutstyrsomkan boredypere Miljøaspekter Figur3.3Trykkluftdrevetboreutrustningfor grunnegeotermiskesystemernedtilca250 meter.(kilde:abknorge) Grunnegeosystemerutnytterlagretsolenergiifjelloggrunnvann.Temperaturenpådeaktuelle dypertilnærmetkonstantåretrundt.energiuttakunderslikeomstendigheterersærdeles miljøvennligogutenpåvirkningavdetytremiljøiformavforurensningellerandreformerfor utslipp. 3.2 Naturligehydrotermiskesystemer(NHS) Naturgittehydrotermiskesystemer,ellervarmegrunnvannskilder,opptrerisedimentære porøseformasjonertypisknedtil3000mdyp.denneressurseninkludererogsåsuperkritisk vannnærmagmaforekomster,grunnvannskildersomholdersværthøyetrykk,ogvarme grunnvannskilderoffshore.detnorskefastlandetmedsittgrunnfjellogkrystallinskebergarter harsværtlitepotensialfordennetypengeotermiskenergi.pånorskkontinentalsokkelerdet sedimentæreavsetninger,ogenharpåvistmangevarme,vannførendereservoar.ogsåsvalbard harsedimentæreavsetningermedvarmekilder,noenavdemheltpåoverflaten.idagerisland 16

17 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi etgodteksempelpåetlandmednaturgitteforutsetningerfornaturligehydrotermiske systemer,ogislendingeneerogsåkommetlangtisinutnyttelseavdenneressursen.italiavar detførstelandetieuropasomtokibruknaturligehydrotermiskesystemertilgenereringav elektriskkraftifrarelativtgrunnevarmekilderinærhetenavvulkanskeområder,enaktivitet somgårtilbaketil1904. Somnevntinnledningsvisproduseresdetomlag67TWhelektrisitetfrageotermiskeanleggpå globalbasisidag,ogdeninstallertekapasitetenerpå11000mwfordeltpå24land(bertani, 2010).Denneelektriskekraftproduksjonenkommeriallhovedsakfranaturligehydrotermiske systemer,ogteknologienforkraftproduksjonfraslikesystemerermoden,bærekraftigog pålitelig.gjennomsnittligkapasitetsfaktor(forholdmellomteoretiskmaksimalproduksjonfra anleggetogfaktiskproduksjon)er71%,mensnyereinstallasjonerharenkapasitetsfaktorpå over90%(ipcc,2011). Fornaturligehydrotermiskesystemervildetvanligviseksistereengodkontaktflatemellomfluid ogberggrunnsidenfluidetkanstrømmeisprekkerogporesystemer.idettetilfelletkan produksjons ogeventueltinjeksjonsbrønnerboresnedidethydrotermiskereservoaretogvann ellerdamppumpesoppogeventueltnedkjøltvannreinjiseresireservoaret. Gittdetlavepotensialetforfastlands Norge,vildennerapportenikkebeskrivenaturlige hydrotermiskesystemernærmere.myeavbeskrivelsenogteknologienrundtkonstruerte geotermiskesystem(kapittel3.3)harogsårelevansfornaturligehydrotermiskesystemerogeri prinsippetdekkendeforbeggetypergeotermiskenergi. 3.3 Konstruertegeotermiskesystemer(KGS) Konstruertegeotermiskesystemersomtidligerebeskrevet(kapittel3.3)geotermiskesystemer somikkeernaturlige,mensommåbearbeidesforåutnyttedypgeotermiskenergi.fordirekte brukavdypgeotermiskenergitilvarme ellerkjøleformålvildetværeetspennavulike bruksområderavhengigavproduksjonstemperaturogproduksjonsrate.inorgevildetiførste omgangværemestnaturligåutnytteenergienenfåropptiloppvarmingsformåli fjernvarmeanlegg.kommersiellelektrisitetsproduksjonvilmeddagensteknologioftekreveen distribuertkontaktflatepåmerenn1km 2,enformasjonstemperaturpåover150 Cogen produksjonsratepåomlag80kg/s(tester,etal.,2006). Deavgjørendefaktoreneforenergiuttaketerfluidetskontaktflatemedberggrunnenog bergartenstemperatur.ianlegginternasjonaltsomprodusererelektriskkraftbasertpået geotermisksystem,eridagkontaktflatenentenbasertpåenporøsgeologiskformasjonog/eller etetablertsprekkenettverkiberggrunnen,itilleggtilboredebrønnernedtilvarmereservoaret.i Norgeplanleggesogsåboringavhelenettverkavbrønnerpåstoredypforåutnytteenergieni dype,tørrebergarter(foreksempelavnorskerockenergyas).idennetypelukkedeanleggvil manikkehabehovforoppsprekking,ogkontaktflatenmellomsirkulasjonsfluidetogdenvarme bergartenvilværedefinertavlengdenogstørrelsenpådetvarmevekslendeborehullet. Internasjonalteksistererogsåhybridanlegg,dergeotermiskenergibenyttestilforvarming,mens bioenergibenyttestilåøkevæsketemperaturentilstrekkeligforkraftproduksjon. 17

18 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Systemtyper Nårnaturligestrømningsveiermangler,krevesmeravansertteknologiiformavkonstruerte geotermiskesystemerforåoppnåtilstrekkeligkontaktflatemellomberggrunnogfluid.et utprøvdkonseptforkonstruertegeotermiskesystembyggerpåetterligningavnaturlige hydrotermiskesystemervedatvannsirkuleresisprekkerdyptnedeiberggrunn(tester,etal., 2006).Berggrunnenharoftelavtvæskeinnholdogdårligeegenskaperforsirkulasjonavvanni utgangspunktet,menvedåpumpevannnedienbrønnmedhøyttrykkkaneksisterende sprekkenettverkåpnesogsammenhengendestrømningsveierdannes.seismiskemålingerviser hvorberggrunnenharendretsegsomfølgeavvanntrykket,ogiytterkantavdetteområdet boresdetenproduksjonsbrønn.varmtvannellerdampkannåproduseresvedatvannpumpes nediinjeksjonsbrønnenogvarmesoppnårdetstrømmergjennomsprekkeriberggrunnenog oppiproduksjonsbrønnen.mankanogsåtenkesegsystemermedflereinjeksjons og produksjonsbrønner. Påoverflatenkonverteresvarmentilelektriskkraftviaendampturbinsyklus,førdetnedkjølte produksjonsvannetreinjiseresireservoaret.skilletmellomnaturligehydrotermiskesystemerog konstruertegeotermiskesystemerikkeabsolutt,ogteknologiforkonstruertegeotermiske systemiformavreinjeksjonavvannogoppsprekkingbenyttesogsåforåøkeeffektenav naturligehydrotermiskesystemer. Hovedutfordringenvedkonstruertegeotermiskesystemerogetableringavsystemerbasertpå sprekkerharværtåskapeenvannstrømfrainjeksjonsbrønntilproduksjonsbrønnsomgir kommersiellenergiproduksjon(elektrisitetog/ellervarme).etalternativtkonsepteretablering avbrønnsløyferog/ellergrenbrønnerderfluidetsirkulerer.dissesystemenebaserersegpåå boreutflereparallellebrønnermellominjeksjons ogproduksjonsbrønn,forviadisseåpne brønneneåsørgeforatvannsominjiseres,varmesoppideparallellebrønneneforsååbli transportertoppvarmettiloverflatengjennomproduksjonsbrønnen.dennetypesystemhartil nåkunværtbenyttetellerplanlagtbenyttettiloppvarmingsformål. Utstyretpåoverflatenforkonverteringavvarmtvanntilelektrisitetellerforutnyttelsetil fjernvarmeerdetsammeforbeggetypersystem.sliktutstyrkanprdagsdatoutnytte vanntemperaturernedmot100 Ctilkommersiellproduksjonavelektrisitet. EtgeotermisksystemsomdetkanværeinteressantåsepåforNorge,baserersegpåutvinning avoljeoggassinordsjøen.foråøkeutvinningsgradeninjiseresdetvannireservoaret.vannet somproduserestilbaketiloverflatensammenmedf.eks.oljekanholdehøyetemperaturer.i USAerdetigangsattarbeid(blantannetiregiavDepartmentofEnergy)foråkartlegge potensialetforkraftproduksjonfraprodusertvann,medleveransetilelektrisitetsnettetog/eller tilegenolje oggassproduksjonforåforlengedetproduserendefeltetslevetid.pånorsksokkel erdetidagmodnefeltmedbrønnersomproduserer70 90%vannmedtemperaturerpåover 150 C Energiutnyttelse 18

19 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Idypegeotermiskeanleggertemperaturnivåetsåhøytatenergienkanutnyttestil oppvarmingsformålutenbrukavvarmepumperentenilokalevarmesentralereller fjernvarmesystemer,samttilproduksjonavelektriskkraft. Utnyttelsetiloppvarmingsformål Detvarmefluidetfradegeotermiskebrønnenekjølesivarmevekslerehvorvarmenoverførestil arbeidsmedietietprosessanlegg.vanligeanvendelserkanværefjernvarme/varmesentraler, gartneri ellerhavbruksformål,lavtemperaturindustrielleprosessersomtørkingelleravsalting avsjøvann.temperaturnivåetpåenergienfradegeotermiskesystemeneegnerseggodttil anvendelseifjernvarmehvordriftstemperatureneriområdet40(returtemperatur) 90 C (leveransetemperatur).varmenfrageotermianleggkanogsåbenyttestildriftav absorpsjonsvarmepumper,hvortermiskenergierstatterdenelektriskeenergiensombenyttes tildriftavkompressordelen,ellertilandreoppvarmingsformål. Kraftproduksjon Varmenfrageotermiskeanleggkankonverterestilelektriskenergi.Ihydrotermalesystemerkan detteskjevedflashing(avdampingvedtrykkavlasting)avbrønnstrømmenvedtypisk5 8bar trykk( C)medpåfølgendeekspansjonavdampengjennomenturbinsomdriveren strømgenerator.denresterendevannmengdenkanevt.gjennomgåennyflashprosessvedet laveretrykk(typisk2 2.5bar, C)oghvordampandelenekspanderesgjennomen lavtrykksturbin.etterturbinenkondenseresdampenvedetlavttrykk(typisk0,1 0,2bar,46 60 C)ogreinjiserestilbaketilbrønnensammenmedvæskefraksjonenfraflash trinnet.den overveiendeandelenavkraftproduksjonfrahydrotermalesystemerskjeridagpådennemåten. Ulempenevedflashbasertesystemerknyttesihovedsaktilurenheteribrønnstrømmen, eksempelvissalterogsilisiumforbindelsersomkanforårsakebeleggdannelseiflashtanker, rørsystemogturbin.forsystemermedsværthøyttrykkogtemperatur(superkritiskesystemer, dvs.trykkover221barogtemperaturhøyereenn374 C)erdetforeslåttliknendeløsninger, menmedflereflashtrinnvedhøyeretrykk. Ikonstruertegeotermiskesystemerkanarbeidskretsen(normaltbeståendeavtrykksattvann) væreenlukketsløyfe,ogvarmeuttaketskjervedvarmevekslingmedkraftproduksjonskretsen. Avhengigavtemperaturnivåerflereteknologiertilgjengelige;fortemperatureroverca.200 C kandampturbinprosesserbasertpåvanndampbenyttes,mensvedlaveretemperaturer benyttesgjerneturbinprosesserbasertpåandrefluider(medlaverekokepunktennvann).den vanligsteavdisseerorc prosessen(organicrankinecycle)somgjernebenytterhydrokarboner ellerfluor hydrokarbonersomarbeidsmedie.prinsippetforenslikprosesservistifigur

20 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Figur3.4Kraftproduksjonssyklus(Flowserve) Pågrunnavdetrelativtlavetemperaturnivåetpådengeotermiskeenergienframiddelsdype nivåerblirnettokonverteringseffektivitet(nettoprodusertelektriskkraftrelativttilinngående varmestrøm)relativtlav;typiskiområdet5%(vedca.100 C) 15%(vedca.180 C)(Tester,et al.,2006).enalternativteknologitilorc prosessenerdenpatentertekalina syklusensom benytterenbinærblandingavvannogammoniakksomarbeidsmedium.denneprosessener noemerkomplisertogkostbarennorc prosessen.kalina syklusenhariteorienenhøyere konverteringseffektivitetennorc prosessen,menharipraksisvistsegågitilnærmetsamme virkningsgrad. Fordelaveretemperaturene,dvs.underca.120 C,kaneksempelvistranskritiskeCO 2 baserte syklusergienhøyereytelseennorc systemer,mendisseerennåikkekommersielt tilgjengelige. Enmåteåøkekonverteringseffektivitetentilelektrisitetpåeråkombineredetgeotermiske systemetmedenhøytemperaturvarmekilde,eksempelvisetbio elleravfallsforbrenningsanlegg.vedstørreanleggbasertpåoverhetetdampved400 C/60barernettovirkningsgrader oppmotca.23%mulig.slikeanleggkanrealiseresvedentenåbenyttedengeotermiske energientilforvarmingavvanniendampsyklus,ellervedåbenytteendampsyklusi kombinasjonmedenorc syklus,hvordampsyklusenbenytterenmottrykksturbinder vanndampkondensatorenutgjørfordampereniorc syklusenogdengeotermiskevarmen benyttestilforvarmingavfluidetiorc prosessen.detersålangtvikjennertilingenslikeanlegg idriftidag. Kombinertkraft/varmeproduksjon Vedstørreanleggvildetværemuligåutnyttedeleravvarmenfradetgeotermiskeanleggettil kraftproduksjonvedhjelpavenorc syklus(alternativtikombinasjonmedenhøytemperatur 20

21 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 21 varmekilde,jfr.avsnittetover),ogdenresterendeandelentiloppvarmingsformål.pådenne måtenkanutnyttelsesgradenytterligereoptimaliseresianvendelserhvorbehovetfor oppvarmingervariabelt(f.eks.ifjernvarmesystem) Boring Denstørsteutfordringenogkostnadeniforbindelsemedutnyttelseavdypgeotermiskenergi bådefornaturligehydrotermiskeogkonstruertegeotermiskesystemerliggeriborefasen.basert pådagensteknologi,kostnaderogmarkedsforholdvilbrønn ogborekostnaderkunneutgjøre opptil70 80%avde totaleinvesteringskostnadeneavhengigav typeanleggenvelger, oghvordyptenmåbore foråoppnådeønskede temperaturer.åpne systemersombaserer segpåoppsprekking,vil halavereborekostnader,menvilmåtte brukeendelmidlerfor genereringog vedlikeholdavkunstig oppsprekkingav reservoaret.lukkede systemervilkreve høyereborekostnader bådesomfølgeavkravettilpresisretningsboringogdentotaleutboredelengde. Detyngstekostnadselementenerelaterersegtilvalgavtypeboreriggogbehovetforutstyri hullet.foråboredyptkrevesentunglandriggmedsolidtrekkraftpå250tonnellermer, avhengigavlokalegeologiskeforholdogbrønndesign.boringgjennomsedimentæroverdekning medmuligeolje oggassforekomstersomforeksempelifrankrikeellertysklandvilkreveekstra behandlingavborevæske,sikkerhetsutstyrmotutblåsning(blowoutpreventer)ogen brønndesignsomivaretarbådesikkerhetogbeskyttelseaveventuellegrunnvannskilder.boringi norskgrunnfjellpålandvilværebetydeligenklereutendesammekravtilsikkerhetsutstyrpå grunnavlavrisikofortilstedeværelseavoljeoggass.ogsåhervildetkunneværebehovforå settefóringsrørfordenøverstedelenavbrønnenforåbeskytteeventuellegrunnvannskilderog sikrehulletmotutrasing.deterbehovforåutviklespesialisertegeotermiskeriggersomhar utstyrspakkerforåhåndteredisseutfordringenemerrasjonelt.noenavverdensmestavanserte ogautomatiserteboreriggerforoljeindustrienbyggesidagikristiansand/stavangerforlevering ietglobaltmarked.norgeharderforenmulighettilåtaensentralrolleinnendesignog produksjonavgeotermiskeboreriggerietnyttogvoksendegeotermiskenergimarked. Denandrestorekostnadsfaktorenerkravettilavansertnedihullsutstyr,særliginnen retningsboring,ogborekronerforfastfjell.forlukkedesystemerkrevespresis Figur3.5Landriggpå250tonntilvenstreog150tonntilhøyre(TSSEnergyAS)

22 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi retningsboringsutstyrsomalleredeerfulltutvikletfornordsjøen.vedboringavproduksjons og injeksjonsbrønner,samtvarmevekslendegrenbrønnersomforbinderdetopåflerekilometers dyp,krevesdetabsoluttpresisjonpåbrønnbaneroglokasjongjennomheleboreprosessen. Retningsboringsutstyreridagspesieltgodtutvikletforhulldimensjonernedtil8½. Geotermiskevarmevekslerekreverikkesåstorehulldiametereogherliggerenmulighetfor videreutviklingograsjonaliseringfordennetype formål. Utvalgetavborekronersomermereffektivei fastfjellerogsåenutfordring.påstoredyper detheltavgjørendeåhaborekronersom kombinererhøypenetrasjonsevneogbestandighetslikatdestårlengstmuligdistanse,forå reduserebehovetfordentidkrevende prosessendeteråskifteborekrone.oljeindustrienhargjortbetydeligefremskrittiløpet avdesiste10 15årene.Boringavbl.a.oljereservoarigranittiVietnamviserpenetrasjonsrater påhele18 19m/timeogborededistanserpåoppmot600mforvisseborekroner. Videreutviklinginnentradisjonelleborekronerpågårløpende,samtidigmedatflereselskaper Figur3.6Borekrone.(TSSEnergyAS) testerutnyeborekonseptersomvilkunnerevolusjoneredettebildet. Totaltsettharutviklingengjennomdetsistetiårgjortdetmuligåforestillesegkonstruerte geotermiskesystemerogsåinorgeogsomnærmersegkommersiellkonkurransedyktigheti forholdtilandreenergibærere.engrundigplanleggingsfaseogoptimalisertbrønndesignmed valgavriktigutstyrvilbliavgjørendeforålykkesmedetførstepilotanlegg.viktige leverandørselskaperharerklærtstorviljetilåbidratilprosessen,dadeseretbetydelig potensialforåpningavnye,storemarkeder.norskindustri ogfou kompetansemedsin bakgrunnivannkraft,tunnelbygging,gruvedriftogoljevirksomhetharsærliggode forutsetningerforåbidraienheltledenderolleinnendetteområdet. Målsettingenvilværeåutnyttedenteknologiskebasissomoljevirksomhetenognorskindustri haretablert,samtåvidereutvikledenneteknologientilpassetkonstruertegeotermiskesystemer slikatkostnadenevedåborenedtilogidypegeotermiskevarmereservoarerblirbetydelig redusert Miljøaspekter Forgeotermiskeanleggerdetobservertindusertseismisitetknyttettilendringer/rystelseri berggrunnensomfølgeavhydrauliskoppsprekkingavreservoaretog/ellernedkjølingsomfølge avuttakavvarmeenergi.endringeneigrunnenviliallhovedsakværeforsmåtilåkunnemerkes påoverflaten,menkanmonitoreresforåbestemmeutbredelsenavsammenhengende sprekkenettverkigrunnen.denstørsteseismiskehendelsenknyttettilgeotermiskeanleggfant stedibasel,sveits,derhydrauliskoppsprekkingavreservoaretutløsteetjordskjelvsomkunne merkespåoverflaten,målttilstyrke3,4pårichtersskala. Indusertseismisiteterogsåkjentfrapetroleumsvirksomhetogannenaktivitetdergrunnforhold endres,foreksempeligeologisklagringavco 2.Overvåkningogkunnskapomindusert

23 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi seismisiteteravstorbetydningforåminimererisikoformerkbarejordskjelvsomfølgeav geotermiskeanlegg.eu prosjektermednorskepartnerearbeidermeddennetypespørsmål,og Norgeharsterkkompetansepåområdet. Vedutboringavbrønnbanerifastfjellvildetkommeborekakstiloverflaten.Borekaks(knust stein)utgjørnormaltsettingenforurensningsfareogvil,ilikhetmedsteinmasserfratunneldrift, kunnedeponeressomfyllmassetilveibygging.forboringifastfjellvildetværemestvanligå benyttevannkuntilsattetminimumavmiljøvennligekjemisketilsetninger.idengradslike tilsetningerkrevesog/ellervannbenyttetunderborefasenskulleblikontaminerti undergrunnen(salter,annet...),mådetsørgesforforsvarlighåndteringogrensingavbådevann ogborkaksførdeteventueltdeponerespåoverflatenellerikloakkanlegg. VannsomsirkuleresilukkedesystemerunderenergiproduksjonfraKGS anleggvilnormaltikke forurense.hervildetkunneværenødvendigåmonitoreredenkjemiskesammensetningav vannetovertid,slikatutskiftingavsirkulasjonsvannvedbehovkanforetaspåforsvarligmåte. 3.4 GeotermiskeaktøreriNorge Norgeharidagbetydeligeaktørerogsysselsettingsomerknyttettilgrunnegeotermiske systemer.itilleggkommerstørreogmindreleverandørertiloljeindustrienbådenasjonaltog internasjonalt,somserpådetdypegeotermiskeenergiområdet(bådenhsogkgs)somen naturligforlengelseavdenkompetanseogteknologideharutvikletfremtilidagogdermednye storemarkedsmuligheter.dentredjekategoriaktørervilværedesomkanplanlegge,byggeog drivestørredypegeotermiskeanleggforenergiproduksjon. IVedleggA Norskeaktørerinnengeotermigisenkortoversiktoverdeviktigsteaktiveog potensiellefremtidigeaktøreneinorge.flereavaktøreneeridagmedlemmeravcenterfor GeothermalEnergyResearch(CGER)vedChristianMichelsenResearchiBergen.CGERblestiftet i2009medpartnerefrauniversiteter,høyskoler,forskningsinstitusjonerogindustri,medmål omåbidratilplanleggingogkoordineringavnorskfou virksomhetknyttettilgeotermiskenergi ogåleggeforholdenetilretteforkommersiellutnyttelseavdenneenergiformenpå verdensbasis. 4 Industriensmålogambisjoner Somnevntinnledningsvis,harnorskindustriogforskningetablertetkompetansenivåsomgir vårtnæringslivengodmulighettilåtaenledenderolleinternasjonaltmhtdypgeotermisk energi(konstruertegeotermiskesystemer).politiskeogindustriellebeslutningerbørimidlertid fattesinærframtidforatmuligheteneskalkunneutnyttestillandetsbeste. Mhtgrunngeotermiskenergierdetnaturligåfokuserepåhjemmemarkedet,foroptimal utnyttelseavdenaturgitteressurserogpåtilknyttetvirksomhet. 23

24 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 4.1 Hovedmålogambisjoner ByggeoppengeotermiskkompetanseindustriiNorgesommedbasisikompetanseni deneksisterendeolje oggassnæringenskalbliledendeinternasjonalt,medleveranser avsystemerforutnyttelseavdypgeotermiskenergi Antallarbeidsplasserogeksportavprodukterogtjenesterfraensamletbransje,inklusiv energiprodusenterogleverandørindustri,skalnåetvolumsomerminstlikestortsom deøvrigestørstebransjeneinnenfornybarenergi GeotermiskenergiiNorgeskalkunneutnytteskommersielttillønnsomvarme og strømproduksjon Innenlandskproduksjonavelektriskkraftogvarmeskal,såfremtkommersiellutnyttelse avgeotermiskenergiblirtilfredsstillende,utgjøreentellendeandelavtotalt energiforbruk 4.2 Delmålogaksjoner Foratovenståendeskalkunnerealiseres,mådetskjeenutviklingpåflereområder: Forskningogutvikling Deterbehovforåfølgedenforskningsstrategiogdeanbefaltetiltaksomerbeskrevetikapittel 5,6og7.DetinnebærerblantannetåvurdereopprettelseavetFME(Senterformiljøvennlig energi)innengeotermiskenergi,gjernemedbasisicger(centerforgeothermalenergy Research),samtatforskningforeffektiviseringavdypgeotermiskboringfårprioritetog finansiering. Måleteratbransjengjennomsinkompetanse,samspilletmedolje oggassnæringenog gjennomsamarbeidetmedmyndigheteneomforsknings ogutviklingsaktiviteter,etablerer konkurransefortrinn Utdanning Utdanningsapparatetmåhaspesifikkteknologiskkunnskapomgeotermiskenergisamt utformingogdimensjoneringavgeotermiskeanlegg.gjennomforskningogutdanningmådet etableresrelevantvitenpådeberørtefagområdene. Deterbehovforingeniørerogrealfagsspesialistermedbredogdypkompetanseinnen geotermiskenergi.detbørderfortilretteleggesforåstyrkeogutvideutdanningsmulighetenei Norgepåbachelor,master ogdoktorgradsnivåinnenfornybargeotermiskenergi. Påinitiativfranorskbrønnborerbransje(MEF)erdetsattigangarbeidforåetablere utdanningsprogrampådetvideregåendenivåforopplæringogkompetansehevingavnye borerigg operatører.somviktigsamarbeidspartneritilretteleggingavslikeskoletilbudstår fylkeskommunensomskoleeier.

25 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Industribygging Detmåutviklesnyeogmereffektiveløsningerpåenrekkeområder,blantannetinnenboring, reservoarutvikling,energi ogreservoarmodelleringog simulering,strømningsanalyser, geokjemi,instrumentering,samtoptimaliseringavkraftproduksjon.internasjonaltledende kunnskapogerfaringfraolje oggassnæringeninnenenrekkefagområdererverdifull,og erfaringerfradennenæringenvilværenyttigeiarbeidetmedvidereutviklingavgeotermisk energi. Detmåutarbeidesforretningsplanerogtaskonkretebeslutningeromåsatsepåteknisk utviklingogindustrialisering.nettverksarbeidogsamordningiindustrienersentralt.innendyp geotermiskenergikandetværehensiktsmessigatbransjensamlesiénorganisasjon,gjernemed basisicgerogatdetitilleggetableresetprosjektorientertnettverksarbeidforutvekslingav kunnskapogkontakter. Innengrunngeotermiskenergikandetværehensiktsmessigatbransjensamlersegien organisasjonmedbasisif.eks.maskinentreprenørenesforbundognhosenerginorge,ogat detitilleggstøttesavetprosjektorientertnettverksarbeidforutvekslingavtilsvarende kunnskapogkontakter. Deterbehovforvesentligproduktutvikling,ogmåleteratminstetttestanleggforuttakavdyp geotermiskvarmeerbesluttetinnentoårogidriftinnenfireår,ogatminstfemkommersielle anleggeridriftinnen10år,underforutsetningavatressursgrunnlageternærmerekartlagtog funnettilfredsstillende. Hverenkeltbedriftsomharaktiviteterinnengeotermiskenergi,utfordrestilåutarbeidemåltall ograpportereårligeresultaterknyttettilområdet,slikatdetkanetablerestilsvarende realistiskemåltallforbransjen. Norskebedrifteroppfordrestilåsenærmerepåmuligheteneforåetableresegsomsentrale partnereinnenutnyttelseavhydrotermiskeforekomstersomforeksempelpåislandog Svalbard Kommunikasjon Geotermiskenergirepresentererenrelativtnybransjeinorsksammenheng.Deterderfor behovforatpublikum,presse,politikere,byråkratietogindustrienblirkjentmedsektorenogde mulighetenesomgeotermiskenergirepresenterer. Kommunikasjonerviktigforåsikreatressursergjørestilgjengeligforbådeutdanning,forskning, tekniskutviklingogindustribygging/industrialiseringavnyeprodukterogløsninger. Mediaersentraleiarbeidetmedåspreinformasjonomgeotermiskemuligheternasjonaltog internasjonalt,ognyheterogredaksjoneltstoffbørdistribueresiulikeinformasjonskanaler. Aktuellegeotermi organisasjoner,foreksempelcger,anmodesomåutarbeidekonkrete kommunikasjonsplaneroginformasjonsaktivitetermotspesifisertemålgrupper. 25

26 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 5 DagensFoU plattform FoU aktivitetersomerspesieltknyttettilutfordringerinnengeotermiskenergiutvinning finansieresidaghovedsakeligavforskningsrådetsrenergi program,aveus7.rammeprogram FP7ogavindustriaktører,derindustrisidenstårfordetstørstebidraget.Detforegåritilleggnoe aktivitetknyttettilkartleggingavgeotermiskeenergiressursernasjonalt.norskeuniversiteter utdannerkandidaterpåmaster ogdoktorgradsnivåpåulikeområderknyttettilgeotermisk energi,ogflerehøyskolertilbyrogsåoppgaverpåbachelornivå. Medbasisipetroleumsindustrienogflereforskningsprosjekterknyttetmotgeotermiskenergier flerenorskefou miljøeriferdmedåinntaensterkinternasjonalposisjon.iapril2010blenorge medlemaviea GIA(InternationalEnergyAgency GeothermalImplementingAgreement),som ettav14medlemsland.avtalengirenviktigrammeforetbredtinternasjonaltsamarbeidinnen geotermiskfou.virksomhetenidagdekkerfemulikeforskningsområder: avansertboreteknologi miljøvirkningeravgeotermiskeutvinning konstruertegeotermiskesystemer dypegeotermiskeressurser direktebrukavgeotermiskenergi ForåkoordinereogplanleggeforskningogutviklinginnengeotermiskenergiiNorgeble NorwegianCenterforGeothermalEnergyResearch(CGER)etablert2.februar FoU Dmål, utfordringerog prioriteringer ForgeotermiskFoU Dvirksomheterhovedmålsettingene: Øktdypgeotermiskenergiutvinningnasjonaltoginternasjonaltsomgrunnlagfor kommersiellenergiproduksjon Øktutnyttelseavgrunngeotermiskenerginasjonalt Styrketkunnskaptilnyttefornorskindustri,somleverandøravsystemer,tjenesterog utstyridetinternasjonalemarkedet NedenforerFoU Dvirksomhetendeltinnifemområder,medbeskrivelseavmål,utfordringer ogprioriteringer. 6.1 Bore ogbrønnteknologi Overordnethovedmål: Utviklingavmetoderforkostnadseffektivboringavdypebrønnerihardtfjell Redusertborekostnad/effektiviseringavboreprosessenforgeotermiskeprosjekter Utviklingavrobustbrønnteknologi Forsknings ogutviklingsutfordringer/ temaer: 26

27 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Spesialtilpassedeborerigger/riggkonsepterforgeotermiskeprosjekter(somikkeopptar forstorplass) Merkostnadseffektivbrytningavhardtfjell(rotasjonsboring,borekroner,slaghammer, retningsboringsutstyr,nyeborekonsepteretc.) Boringpåstoredypmedhøytemperatur Tilpasningavkonvensjonellboreteknologitilgeotermiskeformål Metoderforåhåndteresværtoppspruknebergarter Metoderforåhåndteretapavborevæske Høytemperaturnedihullsutstyrfordatainnsamling Høytemperaturnedsenkbarepumper Høytemperaturnedihullsboreutstyr/boremaskiner(motorer,turbiner,borekroner,etc) Høytemperaturbestandigematerialerforbrukikorrosjonsaggressivemiljøer Borekonsepterogretningsboringsutstyrnedskalerttilmindreborediametre Metoderforeliminasjonavrystelseriborestrengvedboringihardtfjell Kontinuerligboringogsirkulasjon(unngåathøytemperaturs påvirkningavboreslam stoppersirkulasjon) Videreutviklingavbore ogbrønnteknologianseesåværeførsteprioritert,spesieltfor konstruertegeotermiskesystemer. Enmerdetaljertoversiktoverboreutfordringerforgrunneogdypegeotermiskesystemerervist ivedleggb. 6.2 Ressurs Overordnethovedmål: Kartleggingavvarmestrøm(temperaturgradientogvarmeledningsevne)iberggrunneni Norgeforådokumenterelandetsgeotermiskeressurspotensial Identifiseringavområdersomergodtegnettillokaliseringavgeotermiskeanlegg Forsknings ogutviklingsutfordringer/ temaer: Karakteriseringavberggrunnmht.varmeproduksjon,varmeledningsevne,oppsprekking ogbergspenning Forbedringavmetoderforgeofysiskkartleggingavundergrunnen(seismikk,EM, radiometri,gravimetriogmagnetometri) Utviklingavbedreprogramvareforålageskorpe ogtemperatur modeller(2dog3d) Optimaliseringavlokaliseringavgeotermiskeanlegg Kartleggingavtemperaturogvarmestrøm(geotermiskressurspotensial)forNorge gjennometnasjonaltkartleggingsprogram Detteområdetbørgisklarannenprioritetetterbore ogbrønnteknologi. 27

28 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 6.3 Reservoar Overordnethovedmål: Utviklingavmetoderforetableringavstrømningsveiermedtilstrekkeligkonnektivitet ogoverflateforoptimaltvarmeuttak Videreutviklemetoderforåoppnåtilstrekkeligstrømningsrateogbegrensevanntap. Optimaliseringavvarmeuttakfraundergrunnen Forsknings ogutviklingsutfordringer/ temaer: Modellerforpåliteligsimuleringavhydrauliske,termiske,kjemiskeogmekaniske prosesservedetableringavreservoaretogvedlangtidsoperasjon. Modellerogmetoderforoptimaliseringavenergiuttak Sprekkdannelserireservoaretsomfølgeavorienteringavbergspenninger,hydraulisk oppsprekkingogtemperaturfall Smarte(ogmiljøvennlige)sporstofferfordeteksjonavkontaktflatearealogutbredelse avreservoaret Korrosjonseffekterpåcasingibrønnerogbeleggutviklingpåvarmeoverførendeflater. Metoderforådetektereogbegrensedennetypeeffekter Effektiveogmiljøvennligekorrosjons ogutfellingsinhibitorer Forskningernødvendigforåfinneframtilbedreforståelseavogløsningerforreservoarersom delavkompleksetotalsystemer.dettegjelderbådegrunnegeotermiskesystemerog konstruertegeotermiskesystem. Detteområdetbørgisklarannenprioritetpålinjemedressurs,menetterbore og brønnteknologi. 6.4 Energiutnyttelse Overordnethovedmål: 28 Uttakavtermiskenergigjennomoptimaleløsningerogmetoderforeffektivutnyttelse avgeotermiskenergitiloppvarming,kjølingog/ellerkonverteringtilelektriskkraft Forsknings ogutviklingsutfordringer/ temaer: Optimaliseringavuttakavtermiskenergiforoppvarmingogkjølingavbygg(via varmepumper) Optimaliseringavuttakavgeotermiskenergiforprosessvarmeogforproduksjonav elektriskkraft(dypekonstruertegeotermiskesystemer) Optimaliseringavenergikonverteringengenerelt Pådetteområdeterkompetansenhøybådenasjonaltoginternasjonalt.Deterarbeidsgruppens oppfatningatvibørbegrensenorskoffentligstøttetforskningsinnsatstiltilpasningavløsninger ogmetoderforanvendelseinnenkonverteringavdengeotermiskeenergientilelektriskkraft. Detteområdetbørgistredjeprioritet.

29 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 6.5 Miljø Overordnethovedmål: Proaktivtunngåellerminimerenegativemiljømessigekonsekvenseravgeotermiske anlegg Forsknings ogutviklingsutfordringer/ temaer: Metoderforåovervåkeseismiskaktivitetiområdermedetablertegeotermiskeanlegg Konsekvenseravboreaktivitet,testing,inkludertbehandlingavboreslam,borekaksog reservoarfluider Beskyttelseavgrunnvannsforekomster Metoderforrensingogvedlikeholdavsirkulasjonsvann Geotermiskenergierenfornybarogrenenergikildesom,medunntakavanleggsfasen,ikkehar vesentligutslipptilomgivelseneiproduksjonsfasen.punkteneovenformålikevelgishøy prioritet. 7 Nødvendigetiltakforånåmål Geotermiskenergibørdefineressometforskningsmessigsatsingsområdepånasjonaltplan, medfølgendebegrunnelser: Norgeharkompetanseifremsterekkeinnenboring,geofysiskkartleggingog reservoaretablering/ kontroll/ overvåkning,kompetansesomerrelevantfor geotermiskvirksomhet,mensommåvidereutvikles Geotermiskvirksomhetkanbidratilbetydeligverdiskapingogetstortantall kompetansebasertearbeidsplassernasjonaltoginternasjonalt BasertpåsinenergikompetanseharNorgeenmulighettilåtaensentralposisjoninnen internasjonalgeotermiskvirksomhet Geotermiskenergierenbærekraftigenergikildemedstortpotensialtilåbidratilåløse verdensenergiutfordringer Øktanvendelseavgeotermiskenergisomerstatningforfossilenergikanbidratilå reduseremenneskeskapteklimaendringer 7.1 Generelletiltak FoU Dområdersombørprioriteres,ertiltakformerkostnadseffektivboringavdypebrønneri hardtfjell,ogutviklingavbedremetoderforåframstillepåliteligetemperatur og reservoarmodeller.itilleggerdetviktigåfåkartlagtvarmestrømogtemperaturiberggrunneni Norgeforådokumentereressurspotensialet. Detforeslåsfølgendetiltak: 29 Etableringavettestsenterforutviklingogutprøvingavgeotermiskeløsninger Etableringavetnasjonaltgeotermiskkartleggingsprogram