Geotermiskvarme. Fremtidens energikilde? Fag: TØL1001 Innføring i ingeniørfaglig yrkesutøvelse og arbeidsmetoder PROSJEKT OPPGAVE: FORFATTERE:

Transkript

1 Fag: TØL1001 Innføring i ingeniørfaglig yrkesutøvelse og arbeidsmetoder PROSJEKT OPPGAVE: Geotermiskvarme Fremtidens energikilde? FORFATTERE: Magnus Prestmo Mzafar Ibrahim Snorre Larsen Vegar Tangen Dato:

2 Forord Denne prosjektoppgaven har vær en krevende men spennende prosess. Det var litt vanskelig å velge tema, men vi ble til slutt enige. Utgangspunktet var en bred problemstilling som vi så snevret inn. Etter at vi fikk formulert en problemstilling ble det lettere for oss å fordele oppgavene og starte arbeidet. Fordi vi er en gruppe med forskjellige bakgrunner, har prosjektoppgaven vært en utfordrende men lærerik prosess. Medlemmene i gruppen har lært mye fra hverandre og alle i gruppen har vært hjelpsomme og tålmodige med hverandre. Vi vil takke rock energi for tillatelse til bruk av bilder og for deres bistand. Det har også vært god undervisning på campus som har veiledet oss under prosessen. Vi vil også takke biblioteket i høgskolen i Gjøvik som har hjulpet oss mye med å finne artikler, bøker og litteratur som har vært stort hjelp under denne prosessen. Abstrakt In the last few years there has been more and more focus on the climate changes and the consequences it may have for the earth. Many nations, people and business has come to realise that the resources on this earth is limited and that action must be taken to stop that development. As a consequence of that development many nations have set ambitious climate goals that include the reduction of CO2 emissions and that a specific percentage of their total energy consumption comes from renewable energy. In this project assignment we will do a study on geothermal energy. The main focus will be on ground source heat pumps and enhanced geothermal systems. Inside our earth there is an enormous potential for energy. It is almost considered to be limitless. However, do we have the technology to take the full advantage of this renewable energy source and is it sustainable? When it comes to ground source heat pumps the knowledge of ground conditions is critical for the total effect output. In the last years, there has been an extensive research of the ground conditions in Norway preformed buy the Norwegian geological survey (NGU). As a result, the information needed to calculate if ground conditions are satisfying is available. This ensures a good energy output from ground source heat pumps systems. 2

3 A ground source heat pump system is also considered to be a god investment when used in low- energy houses. One challenge with low- energy housing is that it can be too hot in the summer. It is also a fact that cooling is twice as expensive as heating. Taking into consideration that a ground source system also provides cooling this is especially beneficial. This can also be true regarding bigger buildings. It is possible to obtain an especially good effect of a ground source heat pumps system in bigger building witch demands bout heating and cooling. The possibility to recycle the energy trough energy storage is the key. This solution is excellent from an economical perspective and from an environmental point of view. The use of enhanced geothermal systems can have a huge potential. One important step in succeeding would be in making deep drilling sustainable from an economical point of view. In Oslo Norway, it is planned a pilot- project extracting energy from 5000 meters to supply the local district heating network. The project has an estimated building start in It is also believed that Norway has the technology and knowledge to be in the forefront regarding deep drilling on a global basis. The main reason for that is the experience whit extraction of oil and gas from the Norwegian continental shelf. In near future, scientists and researchers believe that it would be possible to extract energy from deeps down to 10000meters. If this work succeed it will be possible to use geothermal energy directly for energy production. However, this would require extensive research in technology and financing. The development of sustainable deep geothermal energy could be a breakthrough regarding renewable energy on a global basis. 3

4 Innholdsfortegnelse 1.0)Innledning.s.5 2.0)Metode s.6 3.0)Hvor kommer geotermisk energi fra?...s.7 4.0)Globalt potensiale s.7 5.0)Grunne geotermiske systemer s.7 5.1)Åpent system..s.8 5.2)Lukket system.s.9 5.3)Bergvarme.s )Hva har betydning for effektutnyttelse og kostnader?...s )Grunnens varmeledningsevne.s )Varmepumpe s )Byggets varme fordelingssystem s )Diskusjon..s )Dype geotermiske systemer..s )Konstruerte geotermiske systemer..s )Potensialet for elektrisitets produksjon.s )Pilot prosjekt i Oslo..s )Kostnader..s16 6.5)Diskusjon..s )Norges rolle s )Konklusjon...s )Litteraturliste s Bilder 01)Geotermiskvarme s.5 02)Bergvarme s.10 02)Varmepumpe..s.13 4

5 Bilde 1) Bilde: Rock Energy AS 1.0) Innledning I dagens samfunn blir det stadig mer fokus på utnyttelsen av fornybar energi. Bruk av fornybar energi er en del av det som kalles en bærekraftig utvikling. Verden står i dag ovenfor store miljømessige utfordringer og det blir stadig strengere krav til miljø og bruk av resurser. Målet for denne oppgaven er å få større kunnskap om geotermisk energi. Vi ønsker å belyse potensiale og avgjøre om geotermisk varme kan være en viktig del av den bærekraftige utviklingen. Det kan også være hensiktsmessig for oss som kommende ingeniører med dypere kunnskap om effekt og hvilke forhold som er avgjørende for et optimalt anlegg. Problemstilling: I hvilken grad kan geotermisk energi være med på å løse Norge og verdens energiutfordringer, og vil det være bærekraftig sett fra et økonomisk, økologisk og sosialt perspektiv. 5

6 Vi lever i dag med en energi kilde rett under oss som kan ha potensialet til å dekke verdens energi forbruk i mange generasjoner fremover (Energi 21). I dagens Norge utnyttes det allerede en del energi fra grunne geotermiske anlegg men potensialet er mye større. Utvinning av varme fra dype geotermiske anlegg er nå i ferd med å bli en realitet og praktiseres allerede i flere andre land med nøkkeltall som viser lønnsomhet (Brun 2010). Dette skal vi se nærmere på i denne oppgaven. Denne oppgaven begrenses ned til en redegjørelse av de forskjellige typene geotermiske anlegg med hovedvekt på funksjon, potensialet, effekt, økonomi og miljø. Oppgaven vil omhandle både grunne og dype geotermiske anlegg. Når det gjelder dype geotermiske anlegg har vi valgt å begrense oss til konstruerte geotermiske systemer. 2.0) Metode Metodene vi skal benytte oss av i denne oppgaven er i all hovedsak kvalitative metoder og litteraturstudier. Mye av informasjonen i denne oppgaven er basert på rapporten «Energi 21» og informasjon innhentet fra Norges Geologiske Undersøkelse. Rapporten med tittelen «Energi 21» fra arbeidsgruppa for geotermiskenergi fremstår som svært troverdig og grundig. Gruppens sammensetting bygger også opp under det. Den består av både representanter fra næringen med ekspertise innenfor de forskjellige fagområder, blant annet Statoil, og forskere fra blant annet Norges geologiske undersøkelse (NGU) og NTNU. Derfor har vi lagt mye vekt på denne rapporten. Norges geologiske undersøkelse (NGU) ble også et naturlig valg av kilde. Norges geologiske undersøkelse er en statlig etat og har derfor ingen næringsmessige interesser. Dette gir en større troverdighet. De er også involvert i det som må ses på som seriøs forskning. Det er også innhentet supplerende informasjon fra flere vitenskapelige avhandlinger og publikasjoner som beskrevet i litteraturlisten. De kvalitative metodene er i all hovedsak telefon intervju av Rock Energy AS og Apro Energi AS. Dette er kommersielle aktører med økonomiske interesser innen geotermisk varme. Dette må tas med i vurderingen når man skal vurdere om en kilde er troverdig. Allikevel, 6

7 samtalene med disse kildene resulterte i en bredere forståelse og komplementerer informasjonen fra litteratur studien. 3.0) Hvor kommer geotermisk energi fra? Varmekilden i et geotermisk varmesystem er opplagret sol energi og varmeenergien som strømmer fra jordens indre ut mot overflaten. Jordens kjerne holder en temperatur på inntil 5000 C. Rundt en tredjedel av varmestrømmen fra jordens indre kommer fra den opprinnelige varmen i jordas mantel (de lagene som ligger nærmest jordskorpa) og kjerne. De resterende to tredelene har sitt opphav i radioaktivitet i jordskorpa. Der pågår det en kontinuerlig prosess der radioaktive stoffer brytes ned og genererer varme. Energien i det øverste laget er som regel opplagret sol energi.(ramberg 2007) Geotermisk gradient er et mål som benyttes for å oppgi økningen av temperatur nedover i jordskorpen. Varmeenergi i forhold til boredybde varierer siden tykkelsen på jordskorpen varier geografisk. I Norge øker temperaturen med grader C per kilometer man beveger seg ned i jordskorpen(energi ). Verden gjennomsnittet ligger på rundt 25 grader C per kilometer. Det har vist seg at 99 % av jorden er varmere enn 1000 C. Det er anslått at varmeenergien som slippes ut til verdensrommet er rundt 2,5 ganger så stor som menneskehetens energibehov. (Ramberg 2007) 4.0) Globalt potensiale På global basis regnes potensiale til geotermisk energi nesten som uendelig stort. Beregninger viser at så mye som 1,5x10 12 TWh energi kan være tilgjengelig. (Energi 21, Armstead 1983). For å sette det tallet i perspektiv er verdens estimerte årlige forbruk på TWh(Energi 21, IEA, 2009). 5.0) Grunne geotermiske systemer Varmen som utnyttes med geotermiske anlegg er energi som er lagret i jordskorpen på flere nivåer. Energien som ligger nærmest overflaten er, som nevnt tidligere, opplagret solenergi som finnes i jord, fjell og grunnvann. Det er denne energien som utnyttes ved grunne geotermiske anlegg. Når man snakker om grunne geotermiske systemer skiller man mellom de som henter varmen fra fjell, ofte kalt bergvarme, og de som henter varme fra grunnvann. Grunne geotermiske systemer kan levere både varme og kjøling, og kan utnyttes både til 7

8 mindre og til større bygninger. Det kan forventes en levetid fra år på et korrekt utført anlegg(energi 21). Grunn geotermisk varme er godt utviklet kommersielt i Norge og det hentes ut ca. 3,5 TWh årlig(energi 21). Det er fortsatt et stort uutnyttet potensiale for grunn geotermisk varme. I Sverige utnyttes det 12 TWh årlig, og på global basis utnyttes 60 TWh årlig.(energi 21) Det geotermiske varmesystemet er et relativt enkelt system som har fire hovedkomponenter: Varmekilde Forbindelse Varmepumpe/fjernvarmeanlegg Byggets- varmefordelingssystem (mangler kilde) Forbindelsen er den delen av systemet som fører energi fra varmekilden til varmepumpen/fjernvarmeanlegget. Under prosjekteringen av denne forbindelsen er det mange faktorer å ta hensyn til. Åpent/lukket system. Dybde Kostnader/Økonomisk bærekraft 5.1)Åpent system I et åpent grunnvarmesystem benytter man seg av grunnvann som blir pumpet opp fra brønner som er boret i løsmasser. Denne typen anlegg er avhengig av grunnvann og der derfor best egnet i områder med store grunnvannsressurser. Åpent system kan brukes både i løsmasse avsetninger og fjell. Når det gjelder fjellbrønner kan det være svært varierende effekt. I de fleste tilfeller vil derfor det å bore brønn i løsmasse avsetninger være den beste løsningen(ngu.no). Grunnvann tilfører systemet en høy og stabil temperatur gjennom fyringssesongen, og er dermed en velegnet energikilde for varmepumpe. I et åpent system foregår energiuttaket ved direkte varmeveksling med opp- pumpet grunnvann, og effekten blir derfor større sammenlignet med lukkede varmepumpesystem(ngu.no). Energipotensialet til brønnene vil variere i forhold til kapasitet og grunnvannstemperatur. Grunnvannskvaliteten har også en betydning når man skal drifte slike anlegg. Dette gjelder 8

9 spesielt stoffer som kan gi bakterievekst, igjenslamming og utfellinger (humus, jern, mangan og karbonater), og stoffer som kan gi korrosjon. (Ngu.no). Større anlegg som benytter opp- pumpet grunnvann er normalt basert på å bruke varmeveksling av grunnvann fra løsmasser, men fjellbrønner som gir mye vann er også et egnet alternativ. Varmevekslet grunnvann blir enten infiltrert i en nærliggende brønn, grøft eller basseng eller pumpet til et vassdrag. Fordeler Høyere varme effekt enn lukket system. Ulemper Geografisk avhengig i forhold til grunnvann. Rørsystemet kan tilstoppes av smuss. Grunnvannet kan føre til korrosjon. 5.2)Lukket system Et lukket system er nesten enerådende for små varmepumpeanlegg. I motsetning til det åpne systemet bruker man her en kollektorslange av pvc som fylles med en frostvæskeblanding, også kalt kollektorvæske. Denne kollektorvæsken sirkulerer ned i grunnen og tar opp varme. Væsken sendes så videre til en varmepumpe. Siden rør systemet er lukket, forbrukes ikke grunnvannet og man risikerer heller ikke at varmeveksleren i varmepumpen tettes av slam og andre urenheter. I et slikt system vil det alltid være en liten risiko for at kollektorvæsken lekker ut i grunnen. Men, hvis anlegget er korekt utført er sannsynligheten svært liten.(ngu.no) Energipotensialet til en fjellbrønn, eller brønn i løsmasser med lukket kollektor, er avhengig av berggrunnens/løsmassenes varmeledningsevne, fjellets/løsmassenes- og grunnvannets temperatur og grunnvannsbevegelsen. Dette skal vi se nærmere på nedenfor(ngu.no). Det store flertall av grunnvarmeanlegg til enkelthus og middels store brukere er energibrønner i fjell med lukkede kollektorer til varmeopptak. 9

10 Fordeler Uavhengig av grunnvann. Ulemper Kan føre til grunnforurensning ved lekkasje på system. Kan ha noe mindre varmeeffekt sammenlignet med åpent system. 5.3)Bergvarme Bergvarme kan brukes som definisjon på geotermiske anlegg som henter energi fra fjell i grunnen. Et bergvarmeanlegg passer godt både til større bygg og til mindre bygg. Når man velger å bore ett bergvarmeanlegg benyttes som oftest et bor med diameter fra mm. Dybden på brønnene kan variere fra meters dybde avhengig av grunnfjellets beliggenhet. Når man borer lengere ned en 10-15meter har grunnfjellet som regel samme temperatur som grunnvannet(sintef byggforsk). Bilde 2) Bilde: SINTEF Byggforsk 10

11 5.4)Hva har betydning for effektutnyttelse og kostnader? Når det gjelder effekt- utnyttelse og kostnader ved et bergvarmeanlegg er det flere ting som spiller inn. Er det store forekomster av løsmasser over grunnfjellet vil det være behov for et stålrør som beskytter brønnen. Dette stålrøret har en betydelig høyere kostnad, opp til fire ganger høyere, enn kostnaden til selve boringen(ngu.no). I følge Norges Geologiske Undersøkelse er det her i landet generelt lav tykkelse på løs massen. I noen områder er det allikevel betydelige forekomster. Det fremheves spesielt områder som: Jæren, Trøndelag, Finnmark og deler av Østlandet. Det kan også forekomme spesielt i dalfører og i lokale områder uavhengig av geografisk plassering. NGU har gjennomført målinger og utarbeidet kart over løs masse avsetninger som er nødvendig før planleggingen av et bergvarmeanlegg. De har også opprettet en egen brønndatabase med opplysninger om borebrønner til energiformål. Det kan også være behov for en detaljert kartlegging, spesielt ved større grunnvarmeanlegg. Det kan da være hensiktsmessig å innhente kompetanse på geofysikk for å foreta en prøveboring(ngu.no). 5.5)Grunnens varmeledningsevne Skal man beregne et større bergvarmeanlegg øker kravet til nøyaktighet. Gjennomsnittlig ligger temperaturen i grunnen 1-2 C over den geografiske bestemte årsmiddeltemperaturen(ngu.no). Dette kan selvsagt ha store variasjoner da det er mange forhold som spiller inn. Eksempler på dette kan være antall døgn med snødekke og berggrunnens varmeledningsevne. Berggrunnens varmelednings evne er et viktig forhold som har betydning for varmeledningen inn mot brønnen. Dette måles i watt per meter Kelvin. Typiske verdier kan variere fra 2-4,5 W/m K(Ngu.no) Et forhold som påvirker berggrunnens varmeledningsevne er forekomsten av mineralet kvarts. Rene lag med kvarts kan ha en varmeledningsevne på 6 W/m K. Et annet forhold som innvirker på varmeledningsevnen er hvordan laginndelingen av bergartene er utformet. Man oppnår høyere effekt når brønnen er plassert langs laginndelingen enn på tvers av den. Energien blir da hentet fra et større område. God varmeledningsevne i grunnen har derfor stor innvirkning på varme uttaket pr meter borehull. Dette har betydning både for beregning av dybde og beregning av antall brønner ved større anlegg(ngu.no). Som konsekvens av de overnevnte punktene vil man kunne få en normal varme effektoverføring på ca W pr 11

12 meter vannfylt borehull. Når det gjelder effektoverføringen for kjøling vil denne ligge i området W pr meter vannfylt borehull (Ngu.no). For større bygninger som for eksempel sykehus, kontorbygg, flyplasser, sykehjem og kjøpesenter er det ofte nødvendig med både varme og kjøling. Å løse dette med et geotermisk anlegg med en kombinasjon av varme og kjølesystem er særdeles hensiktsmessig. Da kan man hente opp kjøling om sommeren og varme om vinteren. Det vil også være mulig å lagre overskudds varme om sommeren for så å benytte den til oppvarming om vinteren. Dette kalles energi lagring og sesong lagring. Både kjøling og varme kan lagres i grunnen både over kortere og lengere tidsperspektiv. Denne løsningen vil gi en god totaløkonomi og en kort nedbetalingstid på anlegget(ngu.no). 5.6)Varmepumpe For å utnytte energien fra et grunt geotermisk anlegg brukes en varmepumpe. For å oppnå god effekt er det derfor viktig med riktig valg av denne. Dens funksjon er å transportere varme med moderat temperatur fra en ekstern varmekilde og produsere varme med høyere temperatur til varmeforbruker. Varmepumpens kilde kan være luft, sjøvann, fjell eller jord. I vårt tilfelle er det fjell og jord som er aktuelt i og med at denne rapporten baserer seg på geotermisk varme. Inne i varmepumpen foregår det fire prosesser som gjentas i rekkefølge om og om igjen så lenge varmepumpen er aktiv. Disse fire prosessene har hver sin mekanisme som utgjør varmepumpens fire hovedkomponenter; fordamper, kompressor, kondensator og strupeventil. Det blir brukt et arbeidsmedie som for eksempel HFK som sirkulerer rundt i systemet og transporterer varmen. (SINTEF byggforsk) Fordamperen er den første komponenten i systemet, der det blir utført en varmeveksling mellom varmekilden og arbeidsmediet. Varmevekslingen foregår ved at trykket blir senket så lavt at kokepunktet til arbeidsmediet er lavere enn temperaturen til varmekilden, dermed blir varmen overført. Gjennom denne prosessen blir arbeidsmediet gjort om til en gass som sendes videre til kompressoren. (SINTEF byggforsk) Kompressorens funksjon er å øke trykket i gassen, noe som også fører til at gassens temperatur øker. Dette skjer ved hjelp av en elektrisk motor som komprimerer gassen. 12

13 Kompressoren har en dobbeltvirkende effekt siden den også senker trykket i fordamperen. Den varme høytrykkgassen som er produsert sendes videre til kondensatoren. (SINTEF byggforsk) Kondensatoren er den komponenten i varmepumpen som overfører varmen fra arbeidsmediet til varmesystemet inne i bygget(radiatorer osv.). Under varmeavgivelsen avkjøles høytrykksgassen ned til duggpunktet før den kondenserer og blir væske igjen. Deretter blir den sendt igjennom en strupeventil. (SINTEF byggforsk) Strupeventilen funksjon er å senke trykket i væsken slik at den kan brukes på nytt i fordamperen. Arbeidsmediet har samme energiinnhold før og etter at den har gått igjennom strupeventilen. Figuren under viser de foran nevnte komponentene og varmeutvinningen. Bilde 3) Bilde: SINTEF Byggforsk 13

14 Det finnes to typer varmeopptakssystemer for varmepumper; direkte og indirekte varmeopptakssystem. Direkte varmeopptak skjer ved at varmekilden blir direkte avkjølt i varmepumpens fordamper. I et indirekte varmeopptaks system blir varmen transportert mellom varmekilden og fordamperen ved hjelp av en frostvæskeblanding som sirkulerer i et lukket system. Varmeeffekten til en varmepumpe(kw) avtar med 3-4 % per grad C når varmekildens temperatur blir senket. (SINTEF byggforsk) 5.7)Byggets varmefordelingssystem For å fordele varmen fra varmepumpen inne i bygget benytter man seg ofte av vannbåren varme. Vannbåren varme vil ganske enkelt si at man frakter varmen rundt i bygget ved hjelp av vann eller en væske. Forbruker kan benytte seg av denne varmen gjennom radiatorer eller rør som er støpt ned i bygningens betong dekke. 5.8)Diskusjon Det har vært noen utfordringer med grunne geotermiske anlegg. Spesielt i de første anleggene som ble konstruert. I noen tilfeller har det vist seg at jorden kan bli nedkjølt lokalt i løpet av en 20 års periode. Dette problemet har imidlertid blitt helt eller delvis eliminert ved at dimensjoneringen av anlegg har blitt bedre. Nedpumping av varme om sommeren i forbindelse med kjøling av bygg har vært en hensiktsmessig metode for å unngå denne problemstillingen. En annen utfordring med grunne geotermiske anlegg har vert tilfeller hvor bruker har rapportert om langt laver effekt enn det som er lovet fra leverandøren. I andre tilfeller er det rapportert om meget god effekt. Et av disse prosjektene er Spar Kjøps lager på Kokstad. Det kvm store lageret ble tidligere oppvarmet ved hjelp av oljefyring. De investerte nærmere 3 millioner kroner i et geotermisk anlegg, i håp om å kunne kutte ned de enorme energiutgiftene og spare miljøet. Resultatet ble at anlegget sparte dem for nærmere en halv million kroner i energiutgifter og 200tonn Co2. Christian Michelsen Research har også innledet et prosjekt med Spar Kjøp der de skal overvåke anlegget og samle data. Formålet her er å avdekke hvordan man kan optimalisere anleggene i fremtiden(fanaposten 2011). 14

15 6.0) Dype geotermiske systemer Langt ned i grunnen er det som nevnt tidligere lagret enorme mengder energi. Denne energien stammer både fra jordens indre og fra radioaktive isotoper som blir kontinuerlig brutt ned i jordskorpen. Gjennomsnittlig kan man si at temperaturen stiger med C pr kilometer ned i jordskorpen. Dette varierer selvsagt med geografisk beliggenhet. På Island og andre steder som ligger plassert over der hvor flere jordskorpeplater møtes stiger temperaturen langt raskere. Det er i det siste forsket mye på utnyttelsen av dyp geotermisk energi. Både direktebruk til oppvarming og til elektrisitets produksjon (ngu.no). 6.1)Konstruerte geotermiske systemer Dype geotermiske systemer som ikke er naturlige blir omtalt som konstruerte geotermiske systemer (KGS). Et konstruert geotermisk system bygger videre på prinsippene som naturlige geotermiske anlegg er bygget på. På steder som har ikke har naturlige oppsprekkinger i grunnen har man mulighet til å skape dette ved å injisere vann under stort trykk. Vannet vil da bane seg igjennom grunnen å danne naturlige nettverk som da brukes til produksjonsbrønnen.(energi 21) Det er ikke noe absolutt skille mellom dype og grunne systemer. Ofte når man snakker om dyp geotermisk energi mener man fra meter ned i jordskorpen (Krogstad 2004). Utgangspunktet for et slikt anlegg er ofte fjell med høy temperatur. Dette kalles ofte «Hot Dry Rock». (Brun 2010). Måten dette utføres er i praksis er å danne et menneskeskapt hygroskopisk system. Man konstruerer et sammenhengende sprekknettverk i fjellet og væsken som pumpes ned, ofte vann, varmes så opp av fjellflaten. Deretter suges vesken ut i en samlet produksjonsbrønn hvor vannet blir ført opp til energianlegget. Dette systemet egner seg godt til ned til meters dype boringer avhengig av temperaturen i grunnen. (Energi 21) De ledende forskningsmiljøene på dype geotermiske anlegg mener det vil være mulig å nå dybder helt ned til meter. Ved 10000meters dyp er jordskorpen meget varm og har en «mykere» konsistens. Derfor må hele prosessen foregå i en lukket krets. Vannet blir ført igjennom et nettverk av rør slik at vannet holder seg lengst mulig i den varmeste sektoren. (Energi 21)På grunn av forekomster, og nedbryting, av radioaktive stoffer vil det være nødvendig å bruke utstyr som kan analysere vannet som brukes i KGS over tid, slik at 15

16 utskifting av sirkulasjonsvann ved behov kan gjøres på en forskriftsmessig metode. (Brun 2010) 6.2)Potensiale for elektrisitets produksjon Når det gjelder geotermisk energi til elektrisitets produksjon er det teoretiske potensiale beregnet til ca TWh årlig på global basis(energi 21, Stefanson 2005). Det krever derimot omfattende innovativ satsing og implementering av eksisterende, og ny forskningsbasert teknologi for å utnytte denne energien. På grunn av nødvendigheten av og borre ned til meter samt at det ofte er nødvendig med flere brønner står borekostnadene for så mye som % av de totale investeringskostnadene kostnadene.(energi 21) 6.3)Pilot prosjekt i Oslo I Norge er det planlagt et konstruert geotermisk anlegg i Oslo. Dette vil være et pilot- prosjekt som skal utføres av et firma som heter Rock Energy. Formålet med dette geotermiske anlegget vil være direkte bruk til oppvarming. Prosjektet skal supplere Hafslunds fjernvarmeanlegg i Oslo regionen. Rock Energy planlegger et lukket konstruert geotermisk system som ikke skal benytte seg av sprekker i grunnen men bestå av ti tynne brønner, hver på 2 km. Vannet skal i møtes i et felles innløp på ca. 3 km dyp, og deretter møtes igjen i produksjonsbrønnen på 5000meters dyp. Varme utvinningen blir definert utfra lengden på rørnettverket der det lengst mulig er i kontakt med de varme bergartene. Det omtalte pilotprosjektet har estimert at de kan forvente en formasjonstemperatur på 90 C. Det vil dermed si at anlegget egner seg godt til levering av varme til fjernvarme anlegget. Kommersiell produksjon av elektrisitet vil kreve en formasjonstemperatur på 150 grader C. (Brun 2010)/(Energi 21) 6.4)Kostnader Som kjent vet vi at boring av denne type dimensjoner og dybde en kostbar oppresjon. Dette blir derfor hoved utfordringen for aktører som ønsker å konstruere og drifte slike systemer(energi 21). Det vil naturligvis være noe lavere borekostnader knyttet til åpne systemer som baserer seg på oppsprekking. Vedlikehold og andre faktorer kan være med på 16

17 å veie opp, men slike tall har man ennå ikke helt konkret. Kostnadene er avhengig av type system, sted, dybde ikke mins bredde. (Brun 2010) 6.5)Diskusjon En utfordring med dype geotermiske anlegg er knyttet til det som kalles indusert seismisitet. Det vil si endringer i berggrunnen som følge av energiuthenting med påfølgende nedkjøling, og hydraulisk oppsprekking. I de fleste tilfeller er disse for små til å merkes på overflaten. I sveits utløste derimot en hydraulisk oppsprekking et jordskjelv som ble målt til 3,4 på Richters skala. Dette kan selvsagt vekke bekymring hos den alminnelige befolkningen og være et hinder for utvikling i befolkningstette områder. Det vil derfor være nødvendig med grundig overvåking av seismiske bevegelser. I Norge har man god kompetanse på overvåkning av indusert seismisitet som følge av vår petroleumsvirksomhet.(energi 21) Det har også vært reist spørsmål om hva som kan bli konsekvensene av energiuthenting fra store dyp. Noen forskere har stilt spørsmål om fullskala satsning på dyp geotermisk energi kan føre til nedkjøling av jordkloden. Dette er selvsagt avgjørende spørsmål som krever videre forskning for svare på. 6.6)Norges rolle Flere aktører påpeker at Norge har muligheter for å ta en sentral rolle i utviklingen av dyp geotermisk varme på internasjonal basis. Hovedgrunnen til dette er de erfaringer Norge har med utvinning av olje og gass, vannkraft, gruvedrift og tunell boring. Spesielt fremheves Norges erfaring med retningsboring og grenboring. Presisjons boring på store dyp er avgjørende for optimale resultater under utviklingen av dype geotermiske anlegg. Det er også sånn at noen av verdens mest avanserte og automatiserte borerigger produseres i Kristiansand/Stavanger. Dette kan også gi Norge et fortrinn innen utvinning av dyp geotermisk energi. De er i dag svært etterspurt og selges kommersielt på det internasjonale markedet. (Energi 21) I 2009 ble forskningssamarbeidet CGER grunnlagt. CEGER står for Center for Geothermal Energy Research og består blant annet av forskere fra Sintef, NTNU, universitetet i Stavanger og representanter fra industrien. 17

18 Arild Rødland ved NTNU har nylig utviklet energibesparende boreteknologi som kan lager hull med «stor- diameter» ned på store dyp. Dette kan være med på skape en lønnsom utvikling av geotermisk energi både i Norge og internasjonalt. (Aksnes 2008)Andre aktøren hevder at denne metoden egentlig er en gammel russisk metode som ikke er effektiv nok på store dyp. (Energi 21) 7.0) Konklusjon I dagens samfunn blir det stadig stilt strengere krav til utnyttelsen av fornybar energi. I fremtiden kan man se for seg at det stilles lovbestemte krav om at en vis andel av energibruken i bygninger kommer fra fornybare kilder. Både til store offentlige bygg, kommersielle bygg og eneboliger. Bruk av geotermisk energi kan således være en god kilde til ren fornybar energi og kan være en del av den bærekraftige utviklingen. Dette både fra et økonomisk, sosialt og et økologisk perspektiv. Et geotermisk anlegg er økologisk bærekraftig ved at det vil være minimale utslipp av co2 og andre miljøskadelige stoffer både under boring og under driftstiden. Det vil også kreve minimalt med areal på bakkenivå og inngrepet i naturen kan sies og være minimale. Sett i et større perspektiv, der man kan bruke dyp geotermisk varme til elektrisitets produksjon, kan dette ha en positiv innvirkning på miljøet og befolkingen på jorda. Den største delen av dagens energi produksjon foregår i hovedsak ved kullkraft og atomkraftverk. Hvis man på langsikt kan helt eller delvis bytte ut disse med kraft verk basert på fornybar energi, deriblant geotermisk energi, vil dette føre til et mer bærekraftig samfunn. Mindre utslipp av CO2, og andre miljøskadelige stoffer, kan igjen føre til en bedre helse for verdens befolkning. Geotermisk energi kan derfor sies og være sosialt bærekraftig. I dagens bygninger er man ofte er avhengig av ventilasjon og kjøling om sommeren og varme om vinteren. Vi ser at et geotermisk anlegg kan tilfredsstille begge disse behovene gjennom å pumpe varme ned i jorden om sommeren, og pumpe varmen opp igjen om vinteren. Denne løsningen er også særdeles bærekraftig sett fra et økonomisk perspektiv. En annen fordel som gjelder bolig oppvarming med vann, er at luften ikke tørker ut på samme måte som med elektrisk oppvarming. På denne måten kan det bidra til et bedre innemiljø. Dette gjelder spesielt i passivhus der inneklima er et omdiskutert tema. Det som også har 18

19 betydning for om et geotermisk anlegg blir økonomisk bærekraftig er kunnskapen om grunnforholdene i området det skal plasseres. Dype anlegg er fortsatt under utvikling og blir forsket kontinuerlig på. Når det gjelder pilot prosjektet i Oslo er investeringskostnadene meget høye i forhold til forventet effekt. Med dagens teknologi vil slike anlegg, slik vi har forstått det, ikke være økonomisk bærekraftig. Dette gjelder spesielt i Norge hvor det er stor tilgangen på billig vannkraft. Allikevel, ser vi at dette prosjektet har stort potensiale, spesielt for kommersielle aktører som har som målsetting at Norge skal være ledende innen geotermisk varme på global basis. Dette kan være med på å gjøre disse anleggene kommersielle og bryte isen for andre større prosjekter. De dype anleggene kan i fremtiden ha en positiv innvirkning på miljøet, ved å redusere forurensningen innen energi produksjon. De dype anleggene har også potensialet til å skape arbeidsplasser som igjen fører til til økt sysselsetting. På bakgrunn av dette konkluderer vi med at geotermisk energi i stor grad kan være med på å løse verdens energi problemer både nasjonalt men først og fremst globalt. Her også med tanke på bærekraft i forhold til et sosialt, miljømessig og økonomisk forhold. 8.0)Litteraturliste Brun, Knut- Erland (2010) Potensialet for dyp geotermisk energi i Norge: Modellering av varmeutvinning fra konstruerte geotermiske system. Masteroppgave i anvendt og beregningsorientert matematikk Evensen, Jan. Alhus, Jane Nilsen. Berre, Inga. Bergan, Håkon. Kleve, Per Håvard. Næss, Eærling. Olesen, Oddleiv. Østhassel, Einar.(2011) Energi 21 Arbeidsgruppa for geotermisk energi. Innsatsgruppen fornybar termisk energi. Krogstad Arne Petter (2004) Bruk av grunnvarme til oppvarming av eneboliger og næringsbygg: Barrierer og muligheter. NTNU. Ramberg, Ivar B. (2.opplag.2007), Landet blir til - Norges geologi. Norsk Geologisk Forening. Internett kilder: Aksnes, Arve (2008). Dyp geotermisk energi ny satsing ved Universitetet i Bergen (Online). ( )URL: geotermisk- energi- - - ny- satsing- ved- Universitetet- i- Bergen Hermansen, Chris Ronald. Fanaposten Publisert: 21. okt. 2011, 09:47 19

20 Norges Geologiske Undersøkelse ( ) 1)URL: 2)URL: 3)URL: SINTEF Bygg- forsk serien( ) (2009)Varmepumper i bygninger. Funksjonsbeskrivelse. Sintef Byggforsk. Bilder: Bilde 1)Brukt med tillatelse fra Rock Energy AS Bilde 2) Grunnvarme. Hentet fra Byggforskblad Bilde 2) Varmepumpe. Hentet fra Byggforskblad Støtte litteratur zero.no, URL: energi 20