Energi21 InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Illustrasjon:RockEnergy
InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Innhold 1 Konklusjonogbegrunnelse... 4 2 Innledning... 5 2.1 Arbeidsgruppeforgeotermiskenergi... 6 2.2 Arbeidsprosessen... 6 2.3 Definisjonerogavgrensninger... 6 2.4 Nasjonaltogglobaltenergipotensial... 8 2.4.1 RessursgrunnlagiNorge... 9 3 Tilstandsbeskrivelse... 13 3.1 Grunnegeotermiskesystemer(GGS)... 13 3.1.1 Systemtyper... 14 3.1.2 Energiutnyttelse... 16 3.1.3 Boring... 16 3.1.4 Miljøaspekter... 16 3.2 Naturligehydrotermiskesystemer(NHS)... 16 3.3 Konstruertegeotermiskesystemer(KGS)... 17 3.3.1 Systemtyper... 18 3.3.2 Energiutnyttelse... 18 3.3.3 Boring... 21 3.3.4 Miljøaspekter... 22 3.4 GeotermiskeaktøreriNorge... 23 4 Industriensmålogambisjoner... 23 4.1 Hovedmålogambisjoner... 24 4.2 Delmålogaksjoner... 24 4.2.1 Forskningogutvikling... 24 4.2.2 Utdanning... 24 4.2.3 Industribygging... 25 4.2.4 Kommunikasjon... 25 5 DagensFoU plattform... 26 6 FoU Dmål, utfordringerog prioriteringer... 26 6.1 Bore ogbrønnteknologi... 26 6.2 Ressurs... 27 6.3 Reservoar... 28 6.4 Energiutnyttelse... 28 6.5 Miljø... 29 7 Nødvendigetiltakforånåmål... 29 7.1 Generelletiltak... 29 7.2 Offentligerammevilkår... 30 8 Grenseflatermotandreaktiviteter... 31 9 Forutsetningerforimplementeringavanbefalingerogmål... 31 10 Bibliografi... 32 VedleggA Norskeaktørerinnengeotermi... 34 VedleggB Oversiktoverboreutfordringer... 37 2
InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 3
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
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
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,menøkningidybdetil500 1000m (mellomdypegeotermiskesystemer)eraktuelt,spesieltiurbaneområdermed plassbegrensningerforanleggene.ressurstypenbetegnesogsåsomgrunnvarme,jordvarmeog geovarme. 6
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
InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Figur2.1Illustrasjonavfiretypergeotermiskeenergisystemer.Fravenstre:GruntGeotermiskSystem(GGS), NaturligHydrotermiskSystem(NHS),KonstruertGeotermiskSystem(KGS)basertpåboredebrønnerog rundt hjørnet etkgsbasertpåoppsprekking(kilde:rockenergyas) 2.4 Nasjonaltogglobaltenergipotensial Potensialetforgeotermiskenergiregnesidagforåværenærmestuendeligpåglobalbasisog geotermiskenergiutgjøravdengrunnenmegetsterkkandidattilåerstattefossilenergipålang 8
InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi sikt.detteoretiskepotensialetforgeotermiskenergierestimerttil1,5 10 12 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. 2.4.1 RessursgrunnlagiNorge GrunnvannrepresentereriNorgeenvarmekildemedentemperatursomvilliggeiområdet4 8 C,seFigur2.2.INorgehentesdetårligut3,5TWhvarmeogkjølingfragrunnegeotermiske systemer(midttømme,berre,hauge,musaus,&kristijànsson,2010).settiforholdtilfolketall erdettehøytiinternasjonalsammenheng,mendeterfortsattetstortuutnyttetpotensial. Sverigeproduserertilsammenligning12TWhfragrunnegeotermiskesystemer. 9
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
InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Figur2.3Tilvenstre:ObserverttemperaturiborehulliNorge(Olesen,Balling,Barrère,Breiner,Davidsen,&Ebbing, 2007)(Elvebakk,2007).På800metersdypvariererdenmed8grader.Tilhøyre:Beregnetradiogen varmeproduksjoniberggrunneninorge(slagstad,etal.,2009).denvarierermedenfaktorpå10. 11
InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi Figur2.4Beregnetsannsynligtemperatur(rødfirkant)på5kmdypmedusikkerhetavhengigavvarmeledningsevnenibergarten(Pascal,Elvebakk,&Olesen,2009).Densannsynligetemperaturenvariererfra95 CvedBerger nordforoslotilca.130 CiHurdalog138 CpåAurepåNordvestlandet. 12
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
InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi økningenigeotermiskevarmepumperinorgehargjortatnorgeeretavdefemlandiverden somharstørstøkningidirektebrukavgeotermiskenergi((lund,freeston,&boyd,2010)). Tabell3.1NoenutvalgteborebrønneriNorge;forfullstendigliste,se http://www.ngu.no/upload/georessurser/grunnvarme/grunnvarmeanlegg_i_norge.pdf Kapasitet Antallborehull Ferdigstilt OsloflyplassGardermoen 8MW 18* 1998 AkershusUniversitetssykehus 8MW 228** 2007 NydalenEnergipark 6MW 180 2004 UllevålStadion 4MW 120 2009 Postterminalbygningen 4MW 90 2010 IKEA,Slependen 1,2MW 86 2009 *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) 14 3.1.1 Systemtyper Igrunnegeotermiskesystemererdetmestvanligå benyttelukkedesystemer.varmeoverføringenfra berggrunnenellergrunnvannskjerviaetlukket slangesystem.etvarmebærendefluid(f.eks.glykoler, etanoler,kaliumkarbonatellerkaliumformiat)sirkuleresi entur ogreturslangesomføresnediborehullet,ogsom ersammenkobletibunnenviaenu bøy.alternativeter etkoaksialtsystem,dervannsirkuleresnedpåutsidenav etsentralrøribrønnensomvannetstrømmeropp gjennom,elleratdetleggesslangesystemerdirektei
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
InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 3.1.2 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. 3.1.3 Boring Dagensgrunneenergiboringerutføresoftestmed trykkluftdrevetboreutstyrmedsenkeborhammere begrensettildybderpåinntil300mgittvanlig tilgjengeligluftkompressor teknologi.brukav såkalte boosterkompressorer gjørdetmuligånå dypere,nedtil800 1000m.Problemetmed denneteknologieneratdetkrevesstørre maskininnsats(1200 1500HK)somigjengir høyerekostnadertilbådemobiliseringogdrift. Detfinnesogsåvanndrevetboreutstyrsomkan boredypere. 3.1.4 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
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
InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 3.3.1 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. 3.3.2 Energiutnyttelse 18
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(150 170 C)medpåfølgendeekspansjonavdampengjennomenturbinsomdriveren strømgenerator.denresterendevannmengdenkanevt.gjennomgåennyflashprosessvedet laveretrykk(typisk2 2.5bar,120 130 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.prinsippetforenslikprosesservistifigur3.4. 19
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
InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 21 varmekilde,jfr.avsnittetover),ogdenresterendeandelentiloppvarmingsformål.pådenne måtenkanutnyttelsesgradenytterligereoptimaliseresianvendelserhvorbehovetfor oppvarmingervariabelt(f.eks.ifjernvarmesystem). 3.3.3 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)
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. 22 3.3.4 Miljøaspekter Forgeotermiskeanleggerdetobservertindusertseismisitetknyttettilendringer/rystelseri berggrunnensomfølgeavhydrauliskoppsprekkingavreservoaretog/ellernedkjølingsomfølge avuttakavvarmeenergi.endringeneigrunnenviliallhovedsakværeforsmåtilåkunnemerkes påoverflaten,menkanmonitoreresforåbestemmeutbredelsenavsammenhengende sprekkenettverkigrunnen.denstørsteseismiskehendelsenknyttettilgeotermiskeanleggfant stedibasel,sveits,derhydrauliskoppsprekkingavreservoaretutløsteetjordskjelvsomkunne merkespåoverflaten,målttilstyrke3,4pårichtersskala. Indusertseismisiteterogsåkjentfrapetroleumsvirksomhetogannenaktivitetdergrunnforhold endres,foreksempeligeologisklagringavco 2.Overvåkningogkunnskapomindusert
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
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: 24 4.2.1 Forskningogutvikling Deterbehovforåfølgedenforskningsstrategiogdeanbefaltetiltaksomerbeskrevetikapittel 5,6og7.DetinnebærerblantannetåvurdereopprettelseavetFME(Senterformiljøvennlig energi)innengeotermiskenergi,gjernemedbasisicger(centerforgeothermalenergy Research),samtatforskningforeffektiviseringavdypgeotermiskboringfårprioritetog finansiering. Måleteratbransjengjennomsinkompetanse,samspilletmedolje oggassnæringenog gjennomsamarbeidetmedmyndigheteneomforsknings ogutviklingsaktiviteter,etablerer konkurransefortrinn. 4.2.2 Utdanning Utdanningsapparatetmåhaspesifikkteknologiskkunnskapomgeotermiskenergisamt utformingogdimensjoneringavgeotermiskeanlegg.gjennomforskningogutdanningmådet etableresrelevantvitenpådeberørtefagområdene. Deterbehovforingeniørerogrealfagsspesialistermedbredogdypkompetanseinnen geotermiskenergi.detbørderfortilretteleggesforåstyrkeogutvideutdanningsmulighetenei Norgepåbachelor,master ogdoktorgradsnivåinnenfornybargeotermiskenergi. Påinitiativfranorskbrønnborerbransje(MEF)erdetsattigangarbeidforåetablere utdanningsprogrampådetvideregåendenivåforopplæringogkompetansehevingavnye borerigg operatører.somviktigsamarbeidspartneritilretteleggingavslikeskoletilbudstår fylkeskommunensomskoleeier.
InnsatsgruppeFornybartermiskenergi ArbeidsgruppeGeotermiskenergi 4.2.3 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. 4.2.4 Kommunikasjon Geotermiskenergirepresentererenrelativtnybransjeinorsksammenheng.Deterderfor behovforatpublikum,presse,politikere,byråkratietogindustrienblirkjentmedsektorenogde mulighetenesomgeotermiskenergirepresenterer. Kommunikasjonerviktigforåsikreatressursergjørestilgjengeligforbådeutdanning,forskning, tekniskutviklingogindustribygging/industrialiseringavnyeprodukterogløsninger. Mediaersentraleiarbeidetmedåspreinformasjonomgeotermiskemuligheternasjonaltog internasjonalt,ognyheterogredaksjoneltstoffbørdistribueresiulikeinformasjonskanaler. Aktuellegeotermi organisasjoner,foreksempelcger,anmodesomåutarbeidekonkrete kommunikasjonsplaneroginformasjonsaktivitetermotspesifisertemålgrupper. 25
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.februar2009. 6 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
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
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.
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