Side-alternativer

Geotermisk energi

av Kari Sørnes — 10.Sep.2010 - 15:31

Geotermisk energi er varme som ligger i jordens indre: ”geo” betyr jord og ”termisk” betyr varme. Geotermisk energi er altså en av få energikilder som ikke har opphav i solen. På Island har innbyggerne svært gunstige forhold for å utnytte denne varmen, og den brukes både til oppvarming og kraftproduksjon. I Norge er ikke varmen like tilgjengelig, men det er gode muligheter for å bruke energien til oppvarming hvis den kombineres med en varmepumpe.

Hva er geotermisk energi?

Geotermisk energi skapes ved kontinuerlig tilførsel av varmeenergi fra spalting av radioaktive elementer i jordskorpen, sammen med varmeenergi lagret i kjernen og mantelen siden jordklodens opprinnelse (Fornybar Energi, 2006). Temperaturdifferansen mellom jordens indre og overflaten fører til en kontinuerlig varmestrøm. Spaltingen utgjør ca 70 prosent av varmestrømmen, mens de resterende 30 prosent skyldes nedkjøling av jordens indre. Denne energistrømmen er det mulig å utnytte.

Varmen i bakken varierer fra sted til sted. I gjennomsnitt øker temperaturen med ca 25–30 °C per kilometer innover fra jordens overflate, men i områder med gunstige geologiske forhold kan denne økningen være opptil ti ganger høyere. Til kraftproduksjon må kilden holde en temperatur på minimum 100 °C, mens energibrønner med temperaturer ned mot 40 °C kan utnyttes direkte til oppvarmingsformål. Dersom energikilden holder lavere temperatur enn man trenger, kan man benytte en varmepumpe for å heve temperaturen slik at energien kan utnyttes. Slik lavtemperaturenergi fra grunnen betegnes som grunnvarme og befinner seg i de øverste 200 meterne av jordskorpen. Dette er den eneste formen for geotermisk energi som utnyttes i Norge i dag. Grunnvarme kan finnes i øvre jordlag, i grunnvannsreservoarer eller i borehull i fjell (Fornybar energi, 2006).

Hvordan overføres varmen til forbrukeren?

Ved bruk av varmepumpe vil det for de fleste bygg være tilstrekkelig å grave etter geotermisk varmeenergi på steder som ligger under områder hvor det kan være tele om vinteren og hvor det er stabile temperaturer. Dette vil si på mellom 10 og 20 meters dyp, hvor temperaturene er konstante,

uavhengig av årstid (Enova, 2007). For å utnytte varmen må man benytte enten et åpent eller lukket system. I et åpent (direkte) grunnvarmesystem bores brønner i løsmasser eller fast fjell, og grunnvann pumpes direkte til varmepumpens fordamper, hvor det avkjøles.

I et lukket (indirekte) grunnvarmesystem overføres varmen mellom varmekilden og varmepumpen ved hjelp av en frostvæske som sirkulerer i en lukket krets av plastslanger. Se figur.Varmen overføres til væsken mens den sirkulerer, og aktuelle varmekilder kan være jord, fjell eller grunnvann. Oppumpet grunnvann er først og fremst en aktuell varmekilde for varmepumpesystemer i større bygninger, nærvarmeanlegg og fjernvarme- /fjernkjølesystemer (SINTEF, grunnvarme). Jord er kun aktuelt som varmekilde for varmepumper i boliger og mindre bygninger (SINTEF, grunnvarme). Ved grunnvarmeanlegg i fjell skjer varmeuttaket fra én eller flere energibrønner, som hver består av et 100 til 200 meter dypt borehull med en diameter på 13 til 16 cm (SINTEF, grunnvarme).

Hvorvidt systemet er åpent eller lukket, vil påvirke de driftstekniske forholdene. De åpne systemene krever større oppmerksomhet ved drift og mer vedlikehold, fordi varmevekslere, rør og lignende deler som kommer i kontakt med de omtalte energikildene kan bli utsatt for problemer som korrosjon, gjengroing og tetting. Kravene til profesjonell drift og vedlikehold av et åpent system med oppumping av grunnvann er altså større enn med et indirekte, lukket system (Fornybar energi, 2006).

Når varmepumpen som er installert i bygget har hevet temperaturen fra grunnen til et passe nivå, overføres varmen til et varmemedium i byggets interne varmesystem. Det vanligste er å benytte et vannbårent varmesystem.Varmepumpen vil avsette varmen i en varmtvannstank, og fra denne sendes varmt vann rundt i rør i veggene eller gulvvarme i gulvene, slik at rommene blir varmet opp. I tillegg kan det varme vannet brukes til tappevann.

Kostnader ved geotermisk energibruk

Investeringskostnadene kan være relativt høye for å utnytte geotermisk energi og grunnvarme, men driftskostnadene er tilsvarende lave for et velfungerende anlegg. I tillegg til oppvarmingsformål er det også mulig å utnytte slike anlegg til kjøling. Dermed forbedres gjerne også lønnsomheten (Fornybar energi, 2006).

Lukkede systemer med energibrønner i fjell er i stor vekst i Norge, og disse energibrønnene kan utnyttes til kjøling også. Dette vil redusere nedbetalingstiden for anlegget, dels ved at brønnkapasiteten og dermed investeringskostnaden kan reduseres. Dessuten kan høyere temperatur i brønnen gi økt energieffektivitet og dermed lavere driftskostnader.

Energibrønnene representerer om lag 20–40 prosent av den totale investeringen. Investeringskostnad i kr/kW for energibrønnene er nærmest uavhengig av kapasitet (kW), mens en større varmepumpe gir større ytelse per investert krone. Større anlegg har vist god lønnsomhet uten offentlig investeringsstøtte. Et lavt rentenivå og forventninger om høye energipriser (el og olje) slår gunstig ut på grunnvarmeanlegg, som representerer en stor investering, men som har lave driftsutgifter (Kraftskolen).

Under ellers like forhold vil energiressursen koste mer å utnytte desto høyere temperatur som skal leveres. Tilsvarende vil en energiressurs med lavere temperaturer medføre høyere kostnader for utstyr og drift.

Bruk av geotermisk energi i Norge i dag

Hvor lett det er å utnytte de ulike formene for geotermisk energi, er helt avhengig av de geotermiske forholdene. Island har flere store kraftverk som utnytter geotermisk energi til både oppvarming og elektrisitetsproduksjon, men siden Norge har helt andre geologiske forhold enn Island, er geotermisk energi betydelig mindre utbredt her til lands. Geotermisk energi brukes ikke til elektrisitetsproduksjon i Norge. I Norge er den praktiske anvendelsen av geotermisk energi i hovedsak knyttet til varmeleveranser for oppvarming av bygninger eller til fjernvarmeanlegg.

Utnyttelse av grunnvarme med varmepumper hatt økende energimessig og økonomisk betydning de siste årene. Grunnvarmebaserte varmepumper kan benyttes over hele verden, og dette er den geotermiske energiutnyttelsen som har vist desidert størst vekst på verdensbasis.

I Norge er det særlig lukkede systemer med energibrønner i fjell som er i stor vekst. Disse anleggene har vist seg mest robuste og minst vedlikeholdskrevende. Der det også finnes et kjølebehov, benyttes energibrønnene som et energilager, der varme føres tilbake til brønnen ved kjøling (Kraftskolen).

SINTEF Energiforskning er en av deltagerne i Det internasjonale energibyrået IEAs varmepumpeprogram, der det arbeides med å redusere tekniske og markedsmessige barrierer for økt anvendelse av grunnvarmebaserte varmepumper. Mer om dette kan leses på SINTEF sine nettsider om grunnvarme.

Linker:

Mer informasjon om geotermisk energi finnes på fornybar.no

Kilder:

Fornybar energi, 2006. Geotermisk energi. [Nedlastet 11.07.10]

http://www.fornybar.no/file.axd?fileID=8

SINTEF, grunnvarme. [Nedlastet 11.07.10]

http://www.energy.SINTEF.no/prosjekt/annex29/

Kraftskolen. Geotermisk energi og lavkvalitetsenergi, Statkraft. [Nedlastet11.07.10]