Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal

Transkript

1 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 1 Tine Midt-Norge avd. Verdal Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal Utgave: [Revisjon] Dato:

2 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 2 DOKUMENTINFORMASJON Oppdragsgiver: Tine Midt-Norge avd. Verdal Rapportnavn: Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal Utgave/dato: [Revisjon] / Arkivreferanse: - Oppdrag: Oppdragsbeskrivelse: Oppdragsleder: Fag: Tema Leveranse: Skrevet av: Kvalitetskontroll: Asplan Viak AS Grunnvannsundersøkelse for Tine meieri avd. Verdal Oppdragets formål er å utføre hydrogeologiske grunnundersøkelser på Tine Midt-Norge, avdeling Verdal sin tomt for å vurdere muligheter for uttak av grunnvann fortrinnsvis til kjøleformål. Oppdraget omfatter en kartlegging av grunnvannsforekomsten ved hjelp av georadarmålinger og sonderboringer, samt en detaljert undersøkelse av løsmassenes vanngiverevne og grunnvannets kvalitet ut fra testpumping og prøvetaking av undersøkelsesbrønn. Randi Kalskin Ramstad Hydrogeologi Randi Kalskin Ramstad og Rolf E. Forbord Bernt Olav Hilmo

3 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 3 FORORD Asplan Viak har vært engasjert av Tine Midt-Norge avdeling Verdal for å undersøke potensialet for uttak av grunnvann til kjøling. Dette arbeidet omfatter hydrogeologiske forundersøkelser. Rune Frøseth er kontaktperson for oppdraget. Randi Kalskin Ramstad er oppdragsleder for Asplan Viak. Hydrogeolog Rolf Forbord og grunnvarmekonsulent/hydrogeolog Randi Kalskin Ramstad har utført feltundersøkelsene og forfattet rapporten. Hydrogeolog Bernt Olav Hilmo har utført kvalitetssikring. Trondheim, dato Randi Kalskin Ramstad Oppdragsleder Bernt Olav Hilmo Kvalitetssikrer

4 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 4 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Sammendrag Innledning Bakgrunn Formål Undersøkelsesmetoder Georadarmålinger Undersøkelsesboringer Områdebeskrivelse Topografi og geologi Resultater av grunnvannsundersøkelser Georadarmålinger Boringer Anbefalinger Uttak av grunnvann fra vertikale rørbrønner Forslag til alternativ kjøleløsning døgnlagring av kjøling kombinert med uttak av grunnvann fra horisontale filterbrønner Hovedkonklusjon Referanser...20

5 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 5 1 SAMMENDRAG Denne rapporten gir en oppsummering av resultatene av hydrogeologiske forundersøkelser ved Tine Midt-Norge sitt anlegg i Verdal kommune. Hovedmålsetningen var å gjøre en nærmere kartlegging av grunnvannsforekomsten både med hensyn til størrelse, uttakspotensial og vannkvalitet med tanke på uttak av grunnvann til kjøling. Grunnvannsmagasinet ligger i elveavsetninger på Verdalsøra, på sletta sør for utløpet av Verdalselva i Trondheimsfjorden. Det er variert industriaktivitet i området. Undersøkelsene har bestått av georadarmålinger og sonderboringer for kartlegging av grunnvannsmagasinets sammensetning, utbredelse og tykkelse, samt nedsetting og testing av én undersøkelsesbrønn for detaljerte undersøkelser av grunnvannskvalitet og løsmassenes egnethet for grunnvannsuttak. Generelt viser alle 13 georadarprofiler (totalt 1870 meter) 5-10 meter med sedimentstrukturer som er typiske for elveavsatte sandmasser. Dypere enn 10 meter blir reflektorene utydelige eller forsvinner. Grunnvannsnivået vises tydelig på 3,5-4 meters dyp i de fleste profiler. Sonderboringene bekrefter tolkningen av georadarprofilene. Det er utført 4 sonderboringer til mellom 10 og 14 meters dyp. Ingen av boringene indikerer fjell. Sonderboring 3 ga best resultat og viste størst innhold av grove masser. På bakgrunn av dette ble undersøkelsesbrønn 1 etablert. Testpumping av undersøkelsesbrønn 1 viser løsmasser med god vanngjennomgang ned til 6 meters dybde og deretter moderat vanngjennomgang ned til 13 meters dybde. Vannmettet og permeabel sone er fra grunnvannsnivå (3,5 m) til 13 meter. Grunnvannskvaliteten med tanke på etablering og drift av grunnvannsbasert kjøleanlegg basert på vertikale rørbrønner er ikke god. Til det er grunnvannets innhold av løst jern og mangan for høyt. En forverrende faktor er at grunnvannskvaliteten forandrer seg mot dypet, med oksygenrikt vann i toppen og oksygenfattig vann som innholder løste jern- og manganioner mot dypet. En eventuell etablering av anlegg for uttak av 250 m 3 /time vil kreve mange vertikale rørbrønner, der de to grunnvannskvalitetene blandes. Inntreden av oksygen vil svært sannsynlig føre til utfelling av jern- og mangoksider, og vil være problematisk for driften av anlegget. I verste fall kan utfellinger skje i allerede i produksjonsbrønnen med den følge at pumpekapasiteten reduseres over tid. Temperaturen på grunnvannet er målt til 7-8 C. Ut fra disse resultatene, anbefales ikke utbygging av grunnvannsbasert kjøleanlegg basert på etablering av vertikale rørbrønner. Alternativ løsning En alternativ kjølemåte som innebærer døgnlagring av nattprodusert kjøling (produsert ved hjelp av tørrkjølere) er foreslått. Om natten er både lufttemperaturen og prisen på elektrisitet lavest. Lagring kan gjøres i akkumulatortanker eller jordbasseng med lukkede kollektorslanger. Et slikt jordbasseng vil være både plassbesparende og sannsynligvis

6 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 6 billigere såfremt andre akkumulatorinstallasjoner ikke allerede er tilgjengelige. Hovedprinsippet for et slikt jordbasseng innebærer å legge lukkede kollektorslanger i plast så dypt som mulig og under grunnvannsnivå. Bassenget fylles igjen etter at slangene er lagt ut, og slangene fylles med vann eller eventuelt en frostsikker væske. Deretter benyttes jordbassengets volum til døgnlagring av nattprodusert kjøling fra tørrkjølere. På dagtid hentes kjølingen ut hovedsakelig i form av frikjøling eller ved bruk av kjølemaskin. Uttatt effekt fra denne løsningen avhenger av volumet av vannmettet sone i bassenget, antall meter slange fordelt i jordbassenget og temperaturforskjeller mellom dag og natt. Løsningen med jordbasseng og lukkede kollektorslanger vil bli betydelig mer effektiv hvis man samtidig med utgravingen av bassenget velger å etablere horisontale filterbrønner i den ene enden av bassenget. Resultater fra testpumping i undersøkelsesbrønn 1 viser at både vannkvaliteten og forholdene for uttak av grunnvann i dette området er gode ned til 5,5-6 meters dyp. Her er vannets innhold av jern og mangan lavt og området består av grove masser. Avhengig av brønnenes horisontale lengde og reinfiltrasjon, vil det være mulig å ta ut m 3 /time. I effekt tilsvarer en slik mengde kw/ C. I tillegg kommer uttak av effekt fra den delen av anlegget med lukkede kollektorslanger. Hovedkonklusjon Etablering av grunnvannsbasert kjøleanlegg basert på vertikale rørbrønner anbefales ikke. Døgnlagring av nattprodusert kjøling fra tørrkjølere i jordbasseng, der kombinasjonen grunnvann fra horisontale filterbrønner og system med lukkede kollektorslanger utnyttes, er en mulighet som bør utredes videre. Kapasiteten på horisontale filterbrønner vil riktignok være lavere enn opprinnelig ønsket vannmengde, men den skisserte løsningen med døgnlagring vil være optimal ut fra rådende forhold.

7 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 7 2 INNLEDNING 2.1 Bakgrunn Tine Midt-Norge avdeling Verdal har behov for kjøling i sine anlegg og ønsket å utrede muligheter for uttak av grunnvann til kjøleformål. Ønsket vannmengde dreier seg om anslagsvis 250 m 3 /time (70 l/s), men lavere vannkapasitet vil også være av interesse da dette kan gi andre kjøleløsninger. Et eventuelt vannuttak på 250 m 3 /time, som kan karakteriseres som høyt, må uansett baseres på et system for uttak og tilbakeføring av vann til grunnvannsmagasinet. For å unngå temperaturpåvirkning mellom brønnene, må de plasseres et stykke fra hverandre. Med bakgrunn i undersøkelser utført av Norges geologiske undersøkelse (NGU) på tallet ble det etablert to grunnvannsbrønner noen meter syd for byggningsmassen. Disse brønnene ble satt ut av drift for flere år siden. Undersøkelsene utført av NGU viser sand med god vanngjennomgang ned til 6-12 meters dybde. Nyere grunnundersøkelser utført av Rambøll, støtter NGUs påvisning av sandmasser. Den eldste av de to 4 -brønnene, som begge ble stengt for flere å siden, er oppgitt med en kapasitet på 15 m 3 /time (4,2 l/s). Det ble påvist høye verdier for jern og mangan i grunnvannet. Tine har opplyst at sorte partikler førte til at kondensator gikk tett. Dette dreier seg sannsynligvis om manganutfelling, og kan ha vært en medvirkende årsak til at det på et tidspunkt ble investert i teknisk utstyr som gjorde grunnvannsbrønnene overflødige. Selv om det tidligere er gjort boringer innenfor området, ble det i et møte påpekt behovet for mer detaljerte undersøkelser for å kunne gi sikrere anbefalinger med hensyn til eventuell utbygging. I tillegg til opprinnelig område rundt eksisterende bygningsmasse, har Tine Midt- Norge avdeling Verdal nylig kjøpt et tilleggsareal sør for Havfruvegen og ønsker å undersøke mulighetene for uttak av grunnvann her. 2.2 Formål Formålet med de hydrogeologiske forundersøkelsene er å: 1. Kartlegge løsmassenes egnethet for uttak av grunnvann. 2. Gi en vurdering av grunnvannets kvalitet og temperatur. 3. Gi et grunnlag for eventuell plassering og dimensjonering av produksjonsbrønner. 4. Forslag til videre undersøkelser

8 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 8 3 UNDERSØKELSESMETODER 3.1 Georadarmålinger Georadar er et geofysisk måleinstrument som benyttes til undersøkelser av lagdeling og strukturer i grunnen. Med en antenne sendes elektromagnetiske bølgepulser ned i jorda. En del av bølgeenergien blir reflektert tilbake til overflaten når bølgepulsen treffer en grense/lag som representerer en endring i mediets elektriske egenskaper. Endringer i elektriske egenskaper opptrer blant annet når løsmassenes kornstørrelse eller pakningsgrad endres, samt i grenseflaten mellom tørre og vannmettede sedimenter (grunnvannsnivået). Likeledes i grenseflaten mellom løsmasser og fjell. Metoden gir dermed indikasjoner på løsmassetykkelse, løsmassetype og dyp til grunnvannsnivå. En sikrere tolkning av georadarmålingene krever undersøkelsesboringer for å kunne relatere refleksjonsmønsteret på georadarprofilene til dokumenterte løsmasseprofiler. Resultatene benyttes til å gi en foreløpig vurdering av mulighetene for grunnvannsuttak, og for plassering av eventuelle undersøkelsesboringer. Dybderekkevidden for georadarmålinger er i stor grad avhengig av den elektriske ledningsevnen i grunnen og av den utsendte antennefrekvensen. Økende ledningsevne vil føre til avdemping av bølgepulsene og dermed gi minkende penetrasjon. I det undersøkte området er grunnvannets ledningsevne av stor betydning. Dypere enn 6 meter under terreng øker grunnvannets ledningsevne fra 123 til 270 µs/cm. Når ledningsevnen overstiger 200 µ/cm avdempes signalene fra radaren kraftig. Ved målingene på Verdal er det benyttet 100 MHz signal. Målingene er filtrert for å forsterke signal - støy forholdet (DC og Time gain filtrering). Det er ikke foretatt høydekorreksjon av profilene. Deltaområdet er relativt flatt. Dybden som georadarmålingene viser er et resultat av bølgehastigheten som benyttes. I det aktuelle området er det benyttet 85 m/µs (hastighet i vannmettet sand/grus). Denne hastigheten gir omtrent korrekt dyp til grunnvannsnivået og til grenseflater påvist med sonderingene. 3.2 Undersøkelsesboringer Der hvor georadarmålingene indikerer gode forhold for grunnvannsuttak, ble det utført undersøkelsesboring for å få opplysninger om grunnvannsforekomstenes kapasitet og vannkvalitet. Først ble det sonderboret med en firkantspiss for bestemmelse av type og mektighet av løsmassene, og så ble det slått ned en Ø5/4 undersøkelsesbrønn som ble testpumpet i forskjellige nivå for kapasitetsvurdering og prøvetaking av grunnvann og løsmasser. Undersøkelsesboringen ble utført med lett håndholdt boreutstyr. Grunnvannsprøvene er analysert for fysisk-kjemiske parametere på laboratoriet til Norges geologiske undersøkelse (NGU), mens løsmasseprøvene er analysert for korngradering av Miljøgeologi AS.

9 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 9 4 OMRÅDEBESKRIVELSE 4.1 Topografi og geologi Området er en del av et større elvedelta lokalisert på Ørin sør for utløpet av Verdalselva i Trondheimsfjorden (Figur 1). Det aktuelle området for grunnvannsundersøkelser er på Tines tomt fra Hamnevegen og Melkeveien, samt på begge sider av Havfruvegen (Figur 2). Terrenget er flatt og ligger på kote 5 moh. Vestover er det ca 900 meter til Trondheimsfjorden, mens det er ca 1100 meter til Verdalselva. Figur 1 Oversiktskart over Verdal. Undersøkelsesområde er markert (Kilde: Verdal kommunes GisLine karttjeneste).

10 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 10 5 RESULTATER AV GRUNNVANNSUNDERSØKELSER 5.1 Georadarmålinger Det ble målt 13 georadarprofil i området, se figur 2. Profilene har en samlet lengde på 1870 m. Figur 2 Kartutsnitt med lokalisering av georadarprofiler (P1-P13), sonderboringer (Sb 1-4) og undersøkelsesbrønn (Ub-1). Sonderboring 3 er utført i Ub-1).

11 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 11 Generelt viser alle profiler 5-10 meter med sedimentstrukturer som er typiske for elveavsatte sandmasser. Dypere enn 10 meter blir reflektorene utydelige eller forsvinner. Dette skyldes både grunnvannets økende ledningsevne mot dypet (jevnfør avsnitt 3.1 og 5.2.2), og overgang til mer finkornige sandmasser. En kraftig reflektor som representerer grunnvannsnivået er tydelig på 3,5-4 meters dyp de fleste profiler. Størst penetrasjonsdyp er påvist i profiler sør for bygningsmassen (P8, P11 og P12). Sonderboringene ble derfor utført på disse profiler, da økende penetrasjonsdyp generelt indikerer grovere sandmasser. I det etterfølgende er profil 1 i nord, samt profiler hvor det er utført boringer presentert i figur 3 til 6. Profil 1 går fra sørvest mot nordøst i nordre del av området. Overveidende horisontal lagdeling indikerer finsand ned mot dyp varierende fra 6 til 9 meters dyp. Tydelig grunnvannsreflektor på 2,5-3 meters dyp. En oppstikkende struktur mellom 40 og 70 meter kan være mer finstoffholdige masser. Figur 3. Radarprofil 1 i nord. Horisontale lag av sand fra 6 til 9 meters dyp. Profil 8 går fra vest mot øst via en 4 brønn som ble etablert i Profilet knekker sørover lengst øst i området (145 meter ut i profilet). Målingene viser noe større penetrasjonsdyp enn i profil1, og en noe mer uryddig lagdeling indikerer noe grovere masser. Det ble derfor satt 2 sonderboringer og en undersøkelsesbrønn langs dette profilet. Grunnvannsreflektoren er meget tydelig på 3,5 meters dyp. Figur 4. Radarprofil 8 med gammel brønn og sonderboring 4 og 3 (undersøkelsesbrønn 1) inntegnet.

12 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 12 Profil 11 går fra sør mot nord på den delen av eiendommen som ligger sør for veien, se figur 2. Typiske sandstrukturer ned mot meter de første 70 meter av profilet, deretter noe avtagende penetrasjonsdyp. Sonderboring 2 er utført i den delen av profilet hvor penetrasjonsdypet er størst. Grunnvannsnivået fremgår tydelig mellom 3 og 4 meter under terreng. Figur 5. Radarprofil 11 med sonderboring 2 inntegnet. Profil 12 går fra vest mot øst 25 meter sør for veien, se figur 2. Også her sees typiske sandstrukturer ned mot 10 til 13 meters dyp. Sonderboring 1 er utført i den delen av profilet hvor penetrasjonsdypet er størst. Tydelig grunnvannsreflektor på 3,5 meters dyp. Figur 6. Radarprofil 12 med sonderboring 1 inntegnet.

13 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal Boringer Sonderboringer Det ble utført fire sonderboringer og satt ned en undersøkelsesbrønn. Plasseringen av alle borehullene er vist i Figur 2. Borehull 1, som er foretatt 44 m ut i georadarprofil P12, viste ca 2 meter grusholdig sand over finsand ned til boringen ble avsluttet i hardpakket finsand ved 13 meters dybde (Tabell 1). Mellom 5-6 meter opptrer et lag med fin til middels sand. Borehull 2, som er foretatt 64 meter ut i georadarprofil P11, viste grusig sand til 2,5 meters dybde over 0,5 meter med torv. Fra 3 meter ned til boringen ble avsluttet ved 13 meters dybde opptrer i hovedsak finsand. Mellom 6-8 meter opptrer et lag med fin til middels sand. Fra 8 meter ble massene noe mer finkornig mot dypet (Tabell 1). I borehull 3, som er utført i nærheten av bolighus ca 160 meter ut i georadarprofil P8, er det påvist grovere masser enn de øvrige tre boringene. De øverste 3 meterne består av grusig sand, over 3,5 meter med løst lagret sand. Et lag med finsand opptrer fra 6,5-7 meter, etterfulgt av middels sand mellom 7-9 meter og grov sand fra 9-10 meter. Et nytt lag med finsand opptrer ved meter, etterfulgt av middels sand fra meter. Boringen ble avsluttet ved 14 meter i et lag med seig finsand. Tabell 1 Sonderboring 1, 2 og 3. Borehull nr Borehull 1 Borehull 2 Borehull 3 Dato: Koord. UTM sone 32 Dyp (m) , , , Grusig sand Grusig sand Grusig sand 1-2 Grusholdig sand Grusig sand, grov Grusig sand 2-3 Finsand (fra 2,5-3) Torv (fra 2,5-3) Grusig sand 3-4 Finsand Finsand Løst lagret sand 4-5 Finsand Finsand Løst lagret sand, grov? 5-6 Fin middels sand Finsand Løst lagret sand 6-7 Finsand Fin middels sand Finsand? (fra 6,5-7) 7-8 Finsand Fin middels sand Middels sand 8-9 Finsand Fin middels sand, finsand Middels sand 9-10 Finsand Fin middels sand, finsand Grov sand Finsand Fin middels sand, finsand Finsand Finsand Fin middels sand, finsand Middels sand Finsand Fin middels sand, finsand Middels sand Avsluttet på 13 m Avsluttet på 13 m Finsand Avsluttet på 14 m

14 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 14 Borehull 4 ble boret ca 68 meter ut i georadarprofil P8 og ca midt mellom gamle 4 brønner (figur 2). De øverste 2,5 meter består av grusig sand. Under dette er det vekslende lag med finsand og middels sand ned til 7 meters dybde. Heretter opptrer en lagpakke med seig og siltig finsand. Boringen ble avsluttet ved 10 meters dybde. Tabell 2 Sonderboring 4 Borehull nr Borehull 4 (2008) Dato: Koord. sone , Dyp (m) 0-1 Grusig sand 1-2 Grusig sand 2-3 Finsand (fra 2,5-3) 3-4 Løs middels sand 4-5 Finsand 5-6 Middels sand 6-7 Finsand 7-8 Siltig finsand 8-9 Siltig finsand 9-10 Siltig finsand Avsluttet på 10 m Profilundersøkelse Det ble gjort en profilundersøkelse i borehull 3, merket som UB1 på kart i figur 2. Resultatene av profilundersøkelsen er vist i Tabell 3, mens vedlegg 1 viser kornfordelingskurver til oppspylte masseprøver. Nivåvise testpumpinger av en undersøkelsesbrønn i borehull 3 viste masser med god vanngjennomgang fra 3,5-12 m (Tabell 3). Det antas at massene er gode ned til 13 meter. Årsak til at testpumping i nivået 12-13,5 meter gav lite vann antas å være at laget med finsand påvist fra 13 meters dybde tetter sandfilteret under pumpingen. Undersøkelsesbrønnen ga mellom 1,7 og 3,3 l/s i fem forskjellige nivå.

15 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 15 Tabell 3 Resultater fra undersøkelsesbrønn 1 / sonderboring 3. Sted: Tine Midt-Norge, avd. Verdal Borehull nr: 3 Dato: Koordinater: Sone: 32 Ø-V: N-S: Brønntype: Ø32 mm rør med 1,5 m sandspiss med slisset filter Grunnvannsnivå: ca 3,5 m under terreng Merknad: 13,5 m rør står igjen Dyp Løsmassetype Slamfarge (m) Kapasitet (l/s) Prøver Temp. ( C) Ledningsevne (ms/m) Merknad 0-3 Grusig sand 3-4,5 Brun/grå God vanngj.gang 4,5,- 6,0 Brun 3,3 VP, SP 8,0 12,3 Klart etter 2 min 6,0-7,5 Grått 2 VP, PP 7,5 23,9 Klart etter 3 min 7,5-9,0 Grått 1,7 VP, SP 7,5 28,8 9,0-10,5 Grått 2,5 VP, SP 7,4 27,6 Klart etter 2 min 10,5-12 Grått 1,7 VP, SP 12-13,5 Grått - SP 7,7 27,1 SP : Spylt masseprøve, PP: Opp-pumpet masseprøve, VP: Vannprøve Klart etter 5 min Avgir lite vann til sugepumpe Grunnvannstemperaturen lå mellom 7,4 og 8,0 C, mens den elektriske ledningsevnen på grunnvannet økte fra 12,3 til 28,8 ms/m.

16 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 16 Figur 7 Testpumping av undersøkelsesbrønn Grunnvannskvalitet Vedlegg 2 viser resultatene av fysisk-kjemiske analyser. Det som i første rekke er interessant for en eventuell etablering av et grunnvannsbasert kjøleanlegg er vannets innhold av jern og mangan. Utfelling av jern- og manganoksider kan lett føre til driftsstans av anlegget. Fra oppdragsgiver ble det opplyst om at et grunnvannsbasert varmepumpeanlegg i nærheten nylig hadde måttet stenge på grunn av utfelling av mangan. Videre ble det opplyst om at tidligere bruk av vann fra Tine Verdals to gamle grunnvannsbrønner førte til problemer med at kondensator gikk tett på grunn av svarte partikler. Dette dreier seg trolig om manganutfellinger. De to grunnvannsbrønnene ble stengt for flere år siden. Figur 8 viser grunnvannets innhold av løst jern og mangan fra forskjellige nivå i undersøkelsesbrønn 1. Vertikale stiplede linjer angir anbefalte maksimumsverdier for innhold av løst jern = 1 mg/l og mangan = 0,5 mg/l i vannet. Erfaring viser at utfelling av jern- og manganforbindelser kan forekomme under svært varierende forhold, også ved lavere verdier enn angitte maksimumsverdier. Vannprøvene fra undersøkelsesbrønn 1 viser at kun øverste nivå, 4,5-6 meter under terrengoverflaten, består av oksygenrikt vann med lavt innhold av jern og mangan. Innholdet av jern og mangan øker betydelig mot dypet, og grenseverdien for mangan overskrides. Dette skyldes trolig at dette grunnvannet har noe lavere oksygeninnhold som følge av at det er tatt under tettere lag.

17 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 17 Figur 8 Skjematisk fremstilling av innhold av løst jern og mangan i grunnvannet fra forskjellige nivå i undersøkelsesbrønn 1 (sonderboring 3). Bare i øverste nivå, 4,5-6 meter under terrengoverflaten, har vannet lavt innhold av jern og mangan. Stiplede linjer indikerer anbefalte maksimumsverdier for henholdsvis jern (rød) og mangan (svart) (Lindblad-Påsse, 1986 i Kalskin 1998).

18 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 18 6 ANBEFALINGER 6.1 Uttak av grunnvann fra vertikale rørbrønner Vår hovedanbefaling er at grunnvannsbasert kjøleanlegg basert på etablering av vertikale rørbrønner ikke bør bygges ut ved Tines anlegg i Verdal. Anbefalingen begrunnes med følgende: Høyt innhold av mangan og jern. Det som er mest problematisk er når oksygenrikt grunnvann med lavt innhold av jern og mangan fra de øverste jordlagene blandes med oksygenfattig vann med høyt innhold av jern og mangan fra de nedre jordlagene. Inntreden av oksygen fører til at mangan- (svarte partikler/belegg) og jernoksider (rust) felles ut. Drift av et slikt anlegg ville i beste fall innebære et dyrt og krevende vedlikeholdsprogram. Moderate forhold for uttak av grunnvann. Grunnundersøkelser med georadarmålinger, sondérboringer og én undersøkelsesboring viser at forholdene for uttak av grunnvann er moderate. Området har begrenset tykkelse av permeable sand- og grusmasser, samt at massene har for høyt innhold av fint materiale til at det er mulig å ta ut så mye vann som Tine Verdal i utgangspunktet ønsker. En eventuell utbygging vil kreve mange mindre vertikale rørbrønner. Basert på resultatene fra undersøkelsesbrønn 1, som representerer det beste området fra undersøkelsene, vil det være mulig å ta ut moderate grunnvannsmengder (anslagsvis % av ønsket vannmengde) fra denne lokaliteten. Her er det slik at mest vann kan pumpes ut fra et relativt grovt sand- og gruslag ned til 6 meter, mens sandlag på dypere nivå ned til maksimalt 13 meter gir mindre vann. Grunnvannsnivået er ca 3,5 meter under terrengoverflaten. Hvis man velger å etablere en brønn i området, må det pumpes vann fra hele vannmettet sone med sand- og grusmasser. Dette betyr at oksygenrikt vann blandes med oksygenfattig vann som innholder løst jern og mangan. Resultatet blir utfelling av jern og mangan. Selv om grunnvannets innhold av både jern og mangan er høyt, forventes det størst problemer med mangan siden oppgitt grenseverdi er overskredet. Dette understøttes også av områdets historikk med (1) trolig samme problematikk i forbindelse med bruk av gammel grunnvannsforsyning ved Tine og (2) manganproblemer ved anlegg i nærheten. Det er derfor stor sannsynlighet for at en eventuell utbygging av anlegg vil medføre samme problemer. 6.2 Forslag til alternativ kjøleløsning døgnlagring av kjøling kombinert med uttak av grunnvann fra horisontale filterbrønner Ved siden av at det i møte med oppdragsgiver og vvs- konsulent tidligere i høst ble nevnt installering av to-trinns hybridvarmepumpe tilsvarende den som er installert på Tines anlegg på Nærbø, kan det være et alternativ å benytte seg av lagret nattprodusert kjøling. Man tenker seg at kjøling produseres fra tørrkjølere (luft) om natten og lagres enten i store akkumulatortanker med vann eller i jordbasseng med lukket kollektorslange (se nedenfor).

19 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 19 Kjølingen bør i størst mulig grad produseres om natten. Da er både lufttemperaturen og prisen på elektrisitet lavest. I årene som kommer forventes timesprisene for elektrisitet å variere betydelig, og det vil være fornuftig å etablere lagringssystemer for termisk energi. Et alternativ til etablering av store akkumulatortanker for døgnlagring av kjøling, er å etablere et jordbasseng med lukket kollektorslange. Denne løsningen er både plassbesparende og sannsynligvis billigere såfremt andre akkumulatorinstallasjoner ikke allerede er tilgjengelige. Et jordbasseng med lukket kollektorslange kan utformes på flere måter, men hovedprinsippet går ut på å legge lukkede kollektorslanger i plast (Figur 9) så dypt som mulig og under grunnvannsnivået. På denne måten kan vannets gode varmelagringskapasitet utnyttes. Ved Tines anlegg i Verdal er grunnvannsstanden 3-4 meter under terreng. For å unngå ras av grøftekanter og for å komme så dypt som mulig, er det sannsynligvis enklest å grave ut et større basseng samtidig som vannet pumpes vekk mens kollektorslangene legges tett i tett. Etter installasjon, fylles bassenget med så grove masser som mulig i nivået opp til grunnvannsnivå, og deretter fylles helt igjen med stedegne masser. Arealet kan da benyttes fritt til andre formål. Nattprodusert kjøling fra tørrkjølere kan deretter døgnlagres i jordbassenget. Kollektorslangene fylles med vann eller eventuelt frostsikker væske med gode varmetekniske egenskaper. Uttatt effekt fra denne løsningen avhenger av volumet av vannmettet sone i bassenget, antall meter slange fordelt i jordbassenget og temperaturforskjeller mellom dag og natt. Figur 9 Eksempel på installasjon av lukkede kollektorslanger i jordbasseng. I dette tilfellet har man valgt et åpent basseng som under installasjon er drenert (GeoWarmt, 2008). Ved Tines anlegg i Verdal kan et alternativ være å etablere et slikt anlegg for døgnbasert lagring av kjøling. Gjenfylling av bassenget med grove masser gjør arealet tilgjengelig til annen virksomhet. Den skisserte løsningen med lukkede kollektorslanger vil bli betydelig mer effektiv hvis den kombineres med uttak av grunnvann fra horisontale filterbrønner. Når det allikevel graves et så stort og dypt basseng, vil det være hensiktsmessig å etablere horisontale filterbrønner samtidig. Undersøkelsene ovenfor (Tabell 3 og Figur 8) viser at ned til ca 5,5-6 meter er det

20 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 20 gode forhold for uttak av oksygenrikt grunnvann med lavt jern og manganinnhold. Avhengig av brønnenes totale lengde og reinfiltrasjon, vil det være mulig å ta ut m 3 /time. I effekt tilsvarer en slik mengde kw/ C. I tillegg kommer uttak av effekt fra den delen av anlegget med lukkede kollektorslanger. 6.3 Hovedkonklusjon Etablering av grunnvannsbasert kjøleanlegg basert på vertikale rørbrønner anbefales ikke. Døgnlagring av nattprodusert kjøling fra tørrkjølere i jordbasseng, der kombinasjonen grunnvann fra horisontale filterbrønner og system med lukkede kollektorslanger utnyttes, er en mulighet som bør utredes videre. 7 REFERANSER GeoWarmth (2008): Hjemmeside - Kalskin, R. (1998): Kartlegging av potensialet for grunnvarmeuttak fra løsmasser i Elverum. Hovedoppgave ved NTNU, fakultet for geofag og petroleumsteknologi. Lindblad-Påsse, A. (1986): Järnutfällningsproblem i grunvattenvärmesystem. Byggforskningsrådet. Rapport R109: 1986.

21 Vedlegg Vedlegg 1 Kornfordelingsanalyser for masseprøver, Tine Midt-Norge, avdeling Verdal

22 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 22 Tine Midt-Norge avd. Verdal Asplan Viak AS

23 Grunnvannsundersøkelser ved Tine meieri avd. Verdal 23 Vedlegg 2 Vannanalyser grunnvann Tine Midt-Norge, avdeling Verdal FYLKE: Nord-Trøndelag KART KOMMUNE: Verdal PRØVESTED Tine Midt-Norge, avd Verdal OPPDRAGSNUMMER: ? ANALYSERT Norges geologiske undersøkelse Brønn-nr/sted Bh 1 Bh 1 Bh 1 Bh 1 Bh 1 Dato Brønntype u.brønn u.brønn u.brønn u.brønn u.brønn Prøvedyp m 4,5-6,0 6-7,5 7,5-9,0 9,0-10,5 10,5-12,0 Brønndimensjon mm X-koordinat Sone: Y-koordinat Sone: Fysisk/kjemisk Surhetsgrad, felt/lab ph Ledningsevne, felt/lab ms/m 12, ,9 22,7 28,8 27,7 27,6 26,3 27,1 26,1 Temperatur C 8 7,5 7,5 7,4 7,7 Alkalitet mmol/l Fargetall mg Pt/l <2,4 <2,4 <2,4 <2,4 2,4 Turbiditet F.T.U Anioner Fluorid mg F/l 0.14 < Klorid mg Cl/l Nitritt mg NO 2/l < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Bromid mg Br/l < 0.1 < 0.1 < 0.1 < 0.1 < 0.1 Nitrat mg NO 3/l < < 0.05 Fosfat mg PO 4/l < 0.2 Sulfat mg SO 4/l Sum anioner+alkalitet meq/l Kationer Silisium mg Si/l Aluminium mg Al/l <0.02 <0.02 <0.02 <0.02 <0.02 Jern mg Fe/l Magnesium mg Mg/l Kalsium mg Ca/l Natrium mg Na/l Kalium mg K/l Mangan mg Mn/l Kobber mg Cu/l <0.005 <0.005 <0.005 <0.005 <0.005 Sink mg Zn/l Bly mg Pb/l <0.005 <0.005 <0.005 <0.005 <0.005 Nikkel mg Ni/l <0.005 <0.005 <0.005 <0.005 <0.005 Kadmium mg Cd/l < < < < < Krom mg Cr/l <0.002 <0.002 <0.002 <0.002 <0.002 Fosfor mg P/l < Tine Midt-Norge avd. Verdal Asplan Viak AS