Modellering av geotermi og varmelagring

Hva kan vi hjelpe deg med?

Hvor bør brønnene plasseres, hvor mye varme kan lagres, og hvordan vil temperaturen utvikle seg gjennom mange års drift? Simulering gjør det mulig å undersøke slike spørsmål før et anlegg bygges, og å vurdere endringer i eksisterende anlegg.

Vi samarbeider med industripartnere og forskningsmiljøer om å:

• Modellere koblet væskestrømning og varmetransport i porøse og oppsprukne formasjoner.
• Vurdere lagringskapasitet, varmetap og langsiktig temperaturutvikling.
• Undersøke brønnplassering, samspill mellom brønner og alternative driftsstrategier.
• Optimere varmeproduksjon og sesonglagring under tekniske driftsbegrensninger.
• Utvikle simuleringsverktøy og metoder for modelloppdatering og beslutningsstøtte.

Ta kontakt med vår forskningsgruppe for Anvendt beregningsvitenskap for å diskutere modellering av et nytt anlegg, forbedringer i driften eller behov for tilpassede simuleringsverktøy.

Varmeproduksjon og sesonglagring

Geotermiske anlegg utnytter varme fra undergrunnen, mens underjordiske varmelagre gjør det mulig å lagre overskuddsvarme til perioder med større behov. Begge deler krever kunnskap om hvordan varme og væske beveger seg i grunnen, og hvordan brønner og geologiske forhold påvirker anleggets ytelse.

Arbeidet vårt omfatter varmelagring i vannførende formasjoner (ATES), høytemperaturvarmelagring i slike formasjoner (HT-ATES) og borehullsbaserte varmelagre (BTES). Vi studerer også systemer der strømning gjennom sprekker har stor betydning for varmetransporten.

Sammen med industripartnere og forskere ved Universitetet i Genève har vi gjennom flere år utviklet åpen programvare for disse anvendelsene. Arbeidet bygger på vår lange erfaring med numeriske metoder og reservoarsimulering, tilpasset utfordringene ved varmeproduksjon og varmelagring.

Fra planlegging til driftsstøtte

Før utbygging kan digitale modeller brukes til å sammenligne brønnkonfigurasjoner, dimensjonering og driftsopplegg. Under drift kan modellene bidra til å tolke temperatur- og produksjonsutviklingen og undersøke effekten av endringer, som nye brønner eller en annen fordeling av varmeuttak og varmelagring gjennom året.

Vi utvikler teknologi som legger til rette for digitale tvillinger, der fysikkbaserte modeller oppdateres med målinger og driftsdata. Dette omfatter modellkalibrering, sensitivitetsanalyser og optimering, samt kobling mellom modeller av undergrunnen, overflateanlegg og driftsbegrensninger.

Vi arbeider også med forenklede modeller som gjør det mulig å vurdere mange alternativer raskt. Valg av modell avhenger av problemstillingen, tilgjengelige data og hvilke beslutninger beregningene skal støtte. Vi kan bistå med tilpasning av verktøy og opplæring i å bygge og bruke modellene.

Åpne og deriverbare simuleringsverktøy

Vår programvareutvikling bygger på mange års erfaring med MRST. Vi videreutvikler denne ekspertisen gjennom Fimbul.jl, en verktøykasse for geotermisk simulering skrevet i Julia og bygget på JutulDarcy.jl og Jutul.

Fimbul kombinerer effektive beregninger med deriverbare modeller. Det gjør det mulig å beregne hvordan resultater avhenger av modellparametere og styringsvariabler, og bruke denne informasjonen til å tilpasse modeller til data og optimere utforming og drift. Åpen kildekode gir innsyn i metodene og mulighet til å videreutvikle verktøyene for nye anvendelser.

Utvalgte prosjekter

• GHOST DigiT: Digitale løsninger for geologisk varmelagring
• Digitalisering av geotermiske systemer med flere reservoarer for optimal styring av varmeproduksjon og effekttopper (engelsk)

Publikasjoner

• Klemetsdal, Andersen og Møyner (2025). Fimbul.jl – Fast, Flexible, Robust, and Differentiable Geothermal Energy Simulation in Julia. Sixth EAGE Global Energy Transition Conference & Exhibition.
• Klemetsdal og Andersen (2024). Proxy Models for Rapid Simulation of Underground Thermal Energy Storage. Fifth EAGE Global Energy Transition Conference & Exhibition.
• Andersen og Klemetsdal (2024). Conceptualizing, Simulating and Optimizing the Integrated Operation of a Multi-Component UTES System. 85th EAGE Annual Conference & Exhibition.
• Minakov mfl. (2024). Basin-Scale Modeling of the Baia Mare Geothermal and Ore-Forming System. 85th EAGE Annual Conference & Exhibition.
• Klemetsdal mfl. (2023). Modelling and optimization of shallow underground thermal energy storage. Geoenergy.
• Collignon, Klemetsdal og Møyner (2021). Simulation of Geothermal Systems Using MRST. Bokkapittel i Advanced Modeling with the MATLAB Reservoir Simulation Toolbox.
• Collignon mfl. (2020). Evaluating thermal losses and storage capacity in high-temperature aquifer thermal energy storage (HT-ATES) systems with well operating limits: insights from a study-case in the Greater Geneva Basin, Switzerland. Geothermics.
• Collignon mfl. (2020). 3D Basin-Scale Groundwater Flow Modeling as a Tool for Geothermal Exploration: Application to the Geneva Basin, Switzerland-France. Geochemistry, Geophysics, Geosystems.

Les mer

• GHOST DigiT: Resultater, demonstratorer og videre lesning om geologisk varmelagring.
• Prediktive digitale tvillinger for optimal drift av GeoTermos. Presentasjon fra GeoTermos-festivalen 2025 (PDF).
• Banebrytende gjennombrudd kan spille en nøkkelrolle i fremtidens energisystem. Kronikk i Altinget, juni 2025.