Geotermisk energi: Hva er det og hvordan fungerer det

Geotermisk energi er relativt utbredt i mange land, og brukes ofte til småskalaprosjekter, men også til kommersiell produksjon av strøm, så lenge forholdene ligger til rette.

Det er en fornybar energikilde, men lokale kilder kan tømmes midlertidig. Det regnes imidlertid som en fornybar energikilde.

I Norge brukes denne energitypen ofte i småskala primært i form av grunnvarme (lavtemperatur), men på Island består rundt 25% av den totale strømproduksjonen fra geotermisk energi.

Sammenlign: Sammenlign strømavtaler selv og spar penger med den billigste strømavtalen - eller fyll ut vårt uforpliktende og gratis tilbudsskjema og spar penger og tid i en hektisk hverdag.

Hva er geotermisk energi?

Geotermisk energi er fornybar energi som er lagret som varme i jordens indre. Det finnes i hovedsak flere hundre eller flere tusen meter under bakken, men kan også være nærmere overflaten eller på overflaten (vulkaner og geysirer).

Varmen dannes hovedsakelig fra jordens dannelse (restvarme) og en kontinuerlig spalting av radioaktive mineraler i jordskorpen.

Energien hentes opp ved hjelp av borehull og væsker og kan brukes direkte til oppvarming (ved lavere temperaturer) eller til strømproduksjon (ved høyere temperaturer).

I dag skiller vi mellom ulike typer geotermisk energi i form av hvor varm denne energikilden er:

Grunnvarme (lavtemperatur):

• Dyp: Fra overflaten og ned til ca. 300 meter.
• Temperatur: Stabil temperatur på rundt 5–12 °C året rundt (i Norge).
• Bruksområde: Brukes til oppvarming og kjøling av eneboliger, kjølesentre og sykehus ved hjelp av en væske-til-vann-varmepumpe.
• Bruki Norge: Dette er den mest utbredte og kommersielt modne formen for geotermisk energi i Norge i dag.

Mellomdyp geotermisk energi (middels temperatur):

• Dyp: Typisk mellom 1 000 og 3 000 meter.
• Temperatur: Ca. 40 °C til 90 °C.
• Bruksområde: Varmen er for lav til effektiv strømproduksjon, men egner seg perfekt til direkte oppvarming.
• Brukseksempler: Fjernvarmenett som varmer opp hele bydeler, industriprosesser, samt oppvarming av store drivhus og fiskeoppdrettsanlegg.

Dyp geotermisk energi:

• Dyp: Fra 3 000 meter og helt ned til over 5 000 meter (grunnere i vulkanske områder).
• Temperatur: Ofte fra 150 °C til over 300 °C.
• Bruksområde: Den intense varmen og dampen brukes til å drive store turbiner som produserer elektrisitet.
• Status i Norge: Det finnes ingen kommersiell strømproduksjon av denne typen i Norge ennå på grunn av høye borekostnader, men oljebransjen forsker på å gjenbruke gamle oljebrønner til dette formålet.

Slik fungerer geotermisk energi:

Illustrasjonsfotoet viser hvordan man produserer strøm, men man kan også bruke det varme vannet direkte til oppvarming med væske-til-vann varmepumpesystem. (Foto- Norgesprisstrøm)

Avhengig av hvilken type geotermisk energi man har, vil også formålet variere noe. De laveste temperaturene brukes til oppvarming av boliger, næringsbygg og annet, mens de høyeste temperaturene brukes til strømproduksjon.

Funksjonen er den samme som vist i illustrasjonsbildet ovenfor. Enten bruker man varmen i det varme vannet direkte til oppvarming eller kjører dampen gjennom turbiner dersom varmen er høy nok til å produsere strøm.

Slik fungerer geotermisk energi:

1. Varme i jordens indre: Varmen genereres i jordens kjerne og mantel kontinuerlig, hovedsakelig på grunn av spalting fra radioaktive mineraler som uran og thorium.
2. Varmen stiger mot jordoverflaten: Varmen som produseres i jordens indre stiger oppover gjennom ledning av varme i faste bergarter eller flytende via magma og underjordiske vannstrømmer.
3. Boring av produksjonsbrønner: Man borer dypt ned i bakken til man treffer varmekilden man ønsker for å forsøke å treffe naturlige reservoar med varmt vann og damp eller de varme bergartene.
4. Væske transporterer varmen opp: Enten pumpes naturlig underjordisk vann og damp opp til overflaten (reservoarer) eller så pumpes kaldt vann ned i tørre borrehull slik at det varmes og sendes opp igjen via et annet rør.
5. Til bruk i strømproduksjon: Den glovarme dampen driver en turbin som er tilkoblet en generator (magneter og kobberledninger) som spinner rundt og frigjør elektroner.
6. Til bruk som varme: Det varme vannet sendes inn i en varmeveksler og eventuelt en varmepumpe for å varme opp vannet som sirkulerer i radiatorer og gulvvarme i ulike bygg.
7. Vannet pumpes tilbake: Vannet som er brukt pumpes deretter tilbake gjennom en injeksjonsbrønn, slik at det kan varmes opp igjen på nytt uten at trykket faller. (lukket kretsløp)

Dette er den vanligste metoden å utnytte geotermisk energi kommersielt på, og vi finner mange eksempler på bruk av geotermisk lavtemperatur i form av oppvarmingssystemer i Norge - med bergvarme og annet.

Lær mer: Vil du vite mer om bergvarme? (Kilde, Thermia.no) Det er et vanlig varmepumpesystem mange boliger i Norge har valgt å bruke.

Fordeler

• Bærekraftig og fornybar: Geotermisk energi er både bærekraftig og fornybart, da det er en utømmelig energikilde i praksis. (selv om lokale forekomster kan gå tomme)
• Høy pålitelighet: Produserer varme og/eller strøm året rundt, uavhengig av vær og vind eller andre faktorer. Spaltingen og varmeoverføringen skjer kontinuerlig langt under overflaten.
• Svært arealeffektivt: Det bruker lite overflate på jordoverflaten, noe som gjør det mye mer arealeffektivt enn for eksempel solkraft og vindkraft.
• Lave klimagassutslipp: Geotermisk energi og driften knyttet til denne har svært lave klimagassutslipp sammenlignet med fossile brensler.
• Lang levetid: Selve energibrønnene og de underjordiske systemene kan vare i mange tiår med minimalt vedlikehold.
• Mulighet for frikjøling: Om sommeren kan mange grunnvarmeanlegg snues og sende overskuddsvarmen tilbake igjen i bakken. Dette har en lav kostnad sammenlignet med andre nedkjølingsmetoder.
• Forutsigbare energipriser: Siden grunnvarme eller strømproduksjon med geotermisk energi er så stabilt, vil man ha forutsigbare energipriser.

Ulemper

• Høye etableringskostnader: Det er svært dyre å bore og installere anleggene. Dette gjelder spesielt for dype brønner til strømproduksjon. Det er også mulig å bomme på varme reservoarer, noe som gjør at kostnaden øker.
• Geografiske begrensninger: Høytemperaturanlegg for strømproduksjon krever spesifikke geologiske forhold, noe som gjør at teknologien i dag er begrenset til noen steder i verden som Island, USA og Indonesia.
• Fare for lokale jordskjelv: Når man pumper vann under høyt trykk ned i tørre bergarter kan det føre til små jordskjelv og seismisk aktivitet i nærområdet.
• Utslipp av miljøgifter: Ved å bore etter dyp geotermisk energi kan gasser som svoveldioksid, hydrogensulfid og spormetaller som kvikksølv og arsen følge med.
• Lokal nedkjøling: Dersom et anlegg overbelastes og man henter ut varme enn raskere enn berggrunnen klarer å erstatte denne, kan berggrunnen rundt borehullet kjøles ned og miste effekten i en lengre periode.
• Landsettinger (innsynking): I sjeldne tilfeller kan store mengder underjordisk vann hentes opp uten at nok vann pumpes tilbake. Dette kan føre til at bakkenoverflaten synker litt sammen.

Bruk av geotermisk energi i Norge

I Norge brukes det faktisk en del geotermisk energi til oppvarming. Mange boliger, borettslag, offentlige bygg og næringsbygg velger å koble seg til den geotermiske energien under bakken.

Det brukes hovedsakelig til å varme opp ulike typer bygg, og vi har ingen kommersiell energiproduksjon (strømproduksjon) med bruk av geotermisk energi i Norge.

Grunnvarme og bergvarme er det vanligste bruksområdet av geotermisk energi i Norge, og da borer man vanligvis 100-300 meter ned i jorden, ned i det norske solide grunnfjellet.

Deretter bruker man væske-til-vann varmepumper for å utnytte denne energikilden, da varmen på dette dypet vanligvis ligger på rundt 6-8 grader celsius hele året.

Det finnes noen store kommersielle anlegg og institusjoner som også bruker dette, men da borer de ofte brønnparker for å dekke et større areal og behov.

Oslo Lufthavn Gardermoen bruker grunnvarme til oppvarming og nedkjøling av terminalene, og Rikshospitalet i Oslo bruker også den samme teknologien.

Det finnes også en rekke private boliger og borettslag som velger bergvarme. Det koster en del å bygge ut, men vil ofte betale seg inn igjen i løpet av 10-15 år, avhengig av ulike faktorer.

Tips: Man kan også få støtte av Enova dersom man ønsker å bygge ut bergvarme eller andre væske-til-vann-varmepumpeanlegg. (Kilde, Enova.no)

Norge bruker kun en liten andel av sitt totale potensial

Norge bruker omtrent 10% av sitt totale potensial knyttet til geotermisk energi, og vi produserer i dag om lag 3 TWh i året. Mange anser at Norge har et potensial for å produsere om lag 30 TWh i året.

Til sammenligning produserer Sverige om lag 35 TWh med energi / oppvarming i året ved bruk av geotermisk energi.

Siden Norge er selvforsynt med strøm, har vi ikke hatt det samme behovet for å avlaste strømnettet ved å bruke geotermisk energi til oppvarming, men med høyere strømpriser - kan vi nok se at dette også endrer seg.

Lær mer: Vil du vite mer om bølgekraft og bioenergi?

Bruk av geotermisk energi Island og andre land

Land som har vulkaner eller ligger i nærheten av de tektoniske platene kan i større grad utnytte geotermisk energi, og produsere strøm av den. (Foto- Magnific.com)

Mange andre land bruker også geotermisk energi til oppvarming, men enkelte land produserer også strøm ved bruk av geotermisk energi.

Det krever imidlertid at geologiske faktorer oppfylles, og dermed er det relativt få land som driver med det.

Mange land produserer faktisk en stor mengde strøm ved å bruke geotermisk energi:

Dette er de topp 15 landene i verden som produserer mest geotermisk strøm i verden. Listen går fra toppen i venstre mot høyre, og USA er den største strømprodusenten av geotermisk energi i verden.

Island er et ekstremt lite land, men ligger på 9. plass totalt. Rundt 25% av Islands totale strømforbruk / oppvarmingsbehov dekkes av geotermisk energi, og nesten alt den resterende strømbruken kommer fra vannkraft.

Sammenlign: Sammenlign strømavtalene til Motkraft og Klarkraft.

Oppsummering: Geotermiske kraftverk kan ikke bygges over alt

Selv om geotermisk energi er en fornybar energikilde, og stort sett tilgjengelig i hele verden, er det ikke alle land eller områder som kan bygge ut geotermiske kraftverk på en effektiv måte.

Det krever at geologiske faktorer ligger til rette, som at man ikke må grave alt for dypt for å komme til høy nok varme. For strømproduksjon kreves det som regel en varme på 150 grader celsius eller høyere.

Må man for eksempel grave 8 kilometer ned, og temperaturen så vidt bikker 150 grader celsius, er det ikke lønnsomt.

De mest lønnsomme stedene ligger ofte nærme vulkaner eller i nærheten av jordens tektoniske plater (Kilde, Wikipedia.org - mer bevegelse i jordskorpen og spalting av radioaktivt avfall).

Hvis forholdene ikke ligger til rette, vil investeringskostnadene og vedlikeholdskostnadene være mye større enn det man får igjen. Dette gjør at det ikke vil lønne seg å produsere strøm i svært mange områder.