Til hovedinnhold

Tekst og foto: Unni Skoglund /GEMINI                                         
Illustrasjoner: Knut Gangåssæther

-  Klarer man få tak i denne energien så er det helt klart ”en månelanding”, mener Are Lund (t.v.) og Odd-Geir Lademo ved SINTEF Materialer og kjemi.

Helt siden Jules Verne i 1864 skrev om en reise til Jordens indre, har mennesker drømt om å hente opp jordvarme. Så langt har vi bare pirket litt i overflata, men nå arbeider forskerne seg ned i dypet.
Det er nemlig slik at 99 prosent av jordkloden har en temperatur på over 1000 grader celsius. Varmen er restvarme fra jordas opprinnelse, og det er mer enn nok av den. Den kan omskapes til energi.

- Hvis vi klarer å bore og hente opp så mye som en noen brøkdeler av den jordvarmen som finnes, vil det være nok til å forsyne hele jordkloden med energi. Energi som er ren og trygg, sier Are Lund, seniorforsker ved SINTEF Materialer og kjemi.
Utømmelig kilde

Geotermisk varme, altså jordvarme, har et utrolig potensial. Det er en utømmelig energikilde som er nærmest utslippsfri. Varmeenergien finnes i de ulike bergartene jorda består av, og i jordskorpa. Jo dypere ned vi kommer, jo varmere er det.

Rundt en tredel av varmestrømmen kommer fra den opprinnelige varmen i jordas kjerne og mantel (de lagene som ligger nærmest jordskorpa). De resterende to tredelene har sitt opphav i radioaktivitet i jordskorpa, hvor det pågår en kontinuerlig prosess der radioaktive stoffer brytes ned
og genererer varme. Varmen transporteres til jordlag som ligger høyere opp, nærmere jordas overflate.



Ulike dybder

Lavtemperatur geotermisk energi, eller grunnvarme, kalles det når vi henter jordvarme 150–200 meter ned i bakken. Der er temperaturen mellom 6 og 8 grader celsius. Den hentes opp med varmepumper kombinert med energibrønn. Slik jordvarme hentes etter hvert opp i ganske stort omfang.

Det norske selskapet Rock Energy har satt seg som mål å bli et ledende selskap internasjonalt når det gjelder geotermisk varme. I Oslo planlegges nå et pilotanlegg som skal hente varme fra 5 500 meters dyp. Fra den dybden kan man få opp vann som holder 90–95 grader og kan brukes i fjernvarmeanlegg. Pilotanlegget bygges i samarbeid med NTNU som forsker på de termiske aspektene ved anlegget.

Planen er å bore to brønner, en injeksjonsbrønn hvor kaldt vann pumpes ned, og en produksjonsbrønn hvor det varme vannet strømmer opp. Mellom disse skal det være såkalte radiatorstrenger som forbinder brønnene. Vannet skal så varmeveksles med vannet i Hafslunds fjernvarmeanlegg.

Normal levetid på en slik grunn brønn vil være 30 år. Etter det vil berget være så nedkjølt av det kalde vannet som er sprøytet ned, at det ikke lenger er hensiktsmessig å hente opp varme. Men etter 20–30 år vil varmen ha bygd seg opp igjen, og brønnen kan igjen benyttes.
Det planlagte Rock Energy-anlegget er et stort skritt framover for å utnytte den geotermiske varmen i Norge.


Superkritisk vann

Likevel – skal vi redusere CO2-utslippene og skaffe ren energi i et omfang som monner, må vi adskillig lengre nedover i jordlagene.

Både NTNU, Universitetet i Bergen (UiB), Norges geologiske undersøkelser (NGU) og SINTEF mener det er mulig. Entusiastene for dypgeologisk energi dannet i fjor det faglige fellesskapet Norwegian Center for Geothermal Energy Resarch (CGER), med partnere fra både universiteter, høyskoler, forskningsinstitusjoner og industri.

Forskernes mål er å nå helt ned til dyp på 10 000 meter eller mer for å utnytte den dype geotermiske varmen. Kommer de så langt ned, kan de nå det såkalte superkritiske vannet som har en temperatur på minimum 374 grader celsius og et trykk på minimum 220 bar. Da tidobles energien man kan ta ut, og den geotermiske energien kan måle seg med energi skapt i et atomkraftverk.
Men det er en svært viktig forskjell: Den geotermiske varmen skaper ikke radioaktivt avfall. Det er ren energi.

-  Klarer man få tak i denne energien så er det helt klart ”en månelanding”. Dette er en av de få energikildene vi virkelig har nok av. Det eneste det står på, er den teknologiske utviklingen, sier forskningsleder Odd-Geir Lademo ved SINTEF Materialer og kjemi.

Til venstre sees dagens metode der man sprekker opp fjellet, pumper ned kaldt vann og får opp varmt vann. Til høyre er den framtidige metoden med boring på 10 000-15 000 meters dyp. Her vil fjellet være plastisk og sprekker presset sammen. En metode til å kunne utvinne bergvarme herfra vil være å benytte lukkede varmevekslersystemer. Ill: Knut Gangåssæter.


Proffe ned til 5000 meter

Dagens oljeselskaper gjør god økonomi ut av å hente opp olje på 5 000 meters dyp. Der er temperaturen på opptil 170 grader celsius. Går man dypere enn dette, byr det på boretekniske og materialtekniske problemer. Stål blir sprøtt, og materialer som plast og elektronikk blir svekket eller smelter. Elektronikk fungerer normalt kun kort tid på temperaturer varmere enn 200 grader celsius.

Disse problemene må løses for at dypgeotermisk industri skal bli regningssvarende.
Likevel mener SINTEF-forskerne at Norge er i en særstilling for å kunne hente opp geotermisk varme.

- Vi har en sterk og innovativ oljevirksomhet her til lands. På grunn av oljebransjens higen etter olje- og gassforekomster fra vanskelig tilgjengelige områder har boreteknologien utviklet seg enormt de siste ti årene. Det finnes testbrønner for olje som går hele 12 000 meter ned i jorda. Olje- og drillingindustriens kunnskap kan i framtida brukes til å hente opp jordvarme, sier Lund og Lademo.

Norsk boreindustri, samt olje- og gassindustri, etterspør utstyr som gjør det mulig å bore dypere til en overkommelig kostnad. De oljefeltene som oppdages nå, ligger stort sett dypere og mer komplisert til enn tidligere. Selv om det har vært boret flere brønner i verden på 10 000–12 000 meter, har man ikke teknologi i dag for presisjonsboring på slike dyp.


- Vi må få til en felles satsing. Tverrfaglig kompetanse er nødvendig. Her på Materialer og kjemi arbeider vi med et internt finansiert prosjekt hvor vi vurderer SINTEFs samlede muligheter til å bidra. Målet er å få til prosjekter sammen med industri og Norges forskningsråd, sier Lund og tilføyer:  Hvis forskning og industri lykkes i å videreutvikle materialer og teknologi for å hente opp vanskelig tilgjengelig olje, vil vi også på sikt kunne erstatte oljen med geotermisk energi til oppvarming og elektrisitet.

Demokratisk kilde
Noe av det enestående med geotermisk varme er at den finnes over hele verden. Alle kan utnytte denne demokratiske energikilden som er stabil og uavhengig av forhold på jordoverflata, som vær og

Hvor langt ned man må i jordlagene for å få fatt i ønsket temperatur, varierer fra land til land. Dette er fordi jordskorpa varierer i tykkelse. Den geotermiske gradienten, som det kalles, varierer. På våre breddegrader øker temperaturen med rundt 20 grader per kilometer innover i jordskorpa. I andre deler av verden er det 40 grader per kilometer. Snittet ligger rundt 25.

De landene som i dag er ledende på produksjon av strøm fra geotermisk energi, er USA, Filippinene, Mexico, Indonesia og Italia. Island kommer på en 8. plass.
Vulkanaktivitet

At Island befinner seg på lista, skyldes at dette er den øya i verden som har størst vulkansk aktivitet og store mengder geotermiske kilder. Vulkanske utbrudd er for ukontrollerte til at varmen kan utnyttes til energiformål. Men svakere aktivitet, som geysirer og varme kilder, brukes i stor utstrekning både på Island og i andre land med vulkansk aktivitet.

Dette setter også landet i en særklasse når det gjelder å benytte jordvarme. Siden 1930 har Island bruk jordvarme som fjernvarme, og i dag er rundt 60 prosent av innbyggerne tilkoplet geotermisk oppvarming. Utenfor Reykjavik er det boret et hundretalls hull som henter opp jordvarme på temperaturer mellom 100 og 150 grader celsius. Denne transporteres inn til hovedstaden gjennom vannrør med en diameter på 35 cm. Rørene er nedgravd under veier, slik at de holder veibanen isfri vinterstid. Varmetapet fra anlegget og inn til Reykjavik er bare 5 grader.



Lekegrind på sagaøya

- Nå bores det etter superkritisk vann på Island. At jordvarmen er såpass lett tilgjengelig, gjør at landet er et praktisk laboratorium og den største lekegrinden for utnyttelse av geotermisk energi. Vi følger dem tett for å lære av deres erfaringer, sier Lund.

Hvis den geotermiske energien skal produseres i et omfang som monner i forhold til energibehovet på verdensbasis, må jordvarme kunne produseres overalt – også uten vulkanske kilder. Den vil da kunne plasseres nær byer og energiintensiv industri.

Stadig flere begynner å få øynene opp for mulighetene som ligger i geotermisk varme. Det springende punktet er hvorvidt det vil lykkes å utvikle teknologien som mangler for dyp, sikker og økonomisk boring.

Enova nøler
Det statlige foretaket Enova er blant dem som stiller spørsmål ved kostnadene.

-Dypgeotermisk varme fra flere tusen meters dyp kan være interessant. Men kostnadsbildet her er fortsatt usikkert, sier seniorrådgiver i Enova, Kjell Olav Skjølsvik. - Organisasjonen har ikke rangert dypgeotermisk varme som en av framtidas energikilder.Mange teknologier konkurrerer om denne tittelen, og vi anser det som mer sannsynlig at et framtidig energisystem vil utnytte flere kilder og flere teknologier i en kosteffektiv miks.

Enova anerkjenner samtidig potensialet som ligger her, og har av den grunn innvilget støtte til Rock Energys prosjekt i Oslo.  - Vi håper prosjektet kan bidra til å klargjøre hvor moden teknologien er, og å få fram kvalifiserte beregninger på kostnadsnivået for dypgeotermisk varme i Norge, sier Skjølsvik.


Det vil lykkes
Odd-Geir Lademo og Are Lund lar seg ikke vippe av pinnen av kritiske røster. De tror det skal være mulig å samle industri, forskere og myndighetene for å finne løsningene som trengs for å få fatt i den forjettede jordvarmen.

- Olje- og gassindustrien er en konservativ bransje. Å begynne å utvikle geotermisk energi fra ti til tolv tusen meters dybde vil være beheftet med svært store kostnader. Men de positive virkningene vil også være enorme. Derfor kommer bransjen til å satse etter hvert. På 1960-tallet var vi nybegynnere når det gjaldt å utvinne olje. Det var et kjempeløft på mange vis. Men som nasjon satset vi og vant, poengterer Lademo.

- Å jobbe fram nødvendig materialkunnskap for å komme ned til 300 grader celsius, mener jeg skal være mulig i løpet av ti års tid. Skal vi ned til 500 grader celsius, vil det kanskje ta 25 år eller mer, med forskning og utvikling, sier Lund og får støtte av kollegaen.

-  Vi er overbevist om at dette er mulig. Men det krever at vi videreutvikler teknologien som allerede finnes. Å gjøre det krever penger, mye penger. Offentlige midler er en nøkkel for å få samlet industrien til å satse. Geotermisk energi er en unik mulighet for oljeindustrien til å utvikle seg videre. Den kommer de til å gripe, det er bare et spørsmål om tid.


 

Faktaaboks

Geotermisk varme kan enten brukes direkte til oppvarming, gjennom fjernvarmesystemer, eller indirekte ved at den omdannes til energi gjennom dampturbiner.

Granitt er en gunstig bergart på grunn av naturlige spenninger som lett får den til å krakelere. I tillegg har bergarten høy naturlig radioaktivitet, noe som gir mer varme.

Utvinning av geotermisk varme nede på 10 000–15 000 meters dyp vil kreve ny teknologi. Trykket gjør det vanskelig å sprekke opp fjellet. Høy temperatur og trykk gjør også fjellet mer plastisk (flytende).