Geotermisk energi

Hva er geotermisk energi?

Geotermisk energi er varme hentet fra jordens indre, en kraftfull og stabil energikilde. Denne energien stammer fra den kontinuerlige nedbrytningen av radioaktive grunnstoffer i mantelen og kjernen, en prosess som har pågått siden planeten ble dannet. Varmen strømmer konstant utover mot jordskorpen, og i visse geologiske soner ligger den nær nok overflaten til å kunne utnyttes kommersielt.

Prinsippet er å bruke denne varmen til å produsere strøm eller til direkte oppvarming. I motsetning til sol- og vindkraft, som er avhengig av værforhold, er geotermisk energi tilgjengelig hele døgnet, året rundt. Dette gjør den til en svært pålitelig baseload-energikilde som kan bidra til å stabilisere strømnettet og forutse spotprisen bedre.

Hvordan utvinnes geotermisk energi?

Utvinning av geotermisk energi skjer ved å bore dype brønner ned til varme reservoarer i jordskorpen. Disse reservoarene inneholder varmt vann eller damp under høyt trykk. Når man borer ned til disse, kan dampen eller det varme vannet føres opp til overflaten. Energien i denne dampen brukes deretter til å drive en turbin som genererer elektrisitet.

I systemer for direkte oppvarming pumpes det varme vannet gjennom et nettverk av rør for å varme opp bygninger, drivhus eller brukes i industrielle prosesser. Etter at varmen er avgitt, blir det avkjølte vannet ofte pumpet tilbake ned i reservoaret for å bli varmet opp på nytt. Dette skaper et lukket og bærekraftig kretsløp.

Ulike typer geotermiske kraftverk

Det finnes hovedsakelig tre typer geotermiske kraftverk, som velges basert på temperaturen og tilstanden til den geotermiske ressursen (damp eller vann).

Tørrdampkraftverk (Dry Steam)

Dette er den eldste formen for geotermisk kraftproduksjon. Den brukes der reservoaret produserer ren damp. Dampen ledes direkte fra produksjonsbrønnen til en turbin som driver en generator. Dette er den enkleste og mest effektive metoden, men slike tørrdampressurser er svært sjeldne. The Geysers i California er det mest kjente eksempelet på et slikt anlegg.

Flash-dampkraftverk (Flash Steam)

Dette er den vanligste typen geotermisk kraftverk i dag. De brukes der reservoarene inneholder vann med temperaturer over 180 °C. Vannet, som holdes flytende på grunn av det høye trykket dypt nede i jorden, pumpes opp til en tank med lavere trykk på overflaten. Trykkfallet får vannet til å umiddelbart «flashe» om til damp. Dampen brukes så til å drive en turbin.

Binære kraftverk (Binary Cycle)

Binære kraftverk kan operere med lavere temperaturer, ofte ned mot 85-175 °C. Her kommer det geotermiske vannet aldri i direkte kontakt med turbinen. I stedet brukes det til å varme opp en sekundær væske (en «binær» væske) med et mye lavere kokepunkt, som for eksempel isobutan eller isopentan. Denne sekundærvæsken fordamper og driver turbinen. Fordi systemet er lukket, er det tilnærmet null utslipp til atmosfæren.

Anvendelser av geotermisk energi

Geotermisk energi er en allsidig ressurs som kan brukes til mer enn bare storskala strømproduksjon. Potensialet for direkte bruk er betydelig, spesielt i land med kalde klima som Norge.

Strømproduksjon

Den primære kommersielle bruken globalt er produksjon av elektrisitet. Geotermiske kraftverk leverer en stabil og forutsigbar strømproduksjon, uavhengig av tid på døgnet eller årstid. Denne egenskapen som baseload-kraft gjør den til et viktig supplement til mer variable fornybare energikilder som sol og vind.

Direkte oppvarming og fjernvarme

I mange land brukes geotermisk varme direkte til oppvarming av boliger og næringsbygg gjennom fjernvarme-nett. Island er et foregangsland, der nesten 90 % av alle bygninger varmes opp med geotermisk energi. Varmen kan også brukes i landbruk (drivhus), akvakultur (oppdrettsanlegg), for å smelte snø på veier og til spa-anlegg.

Grunnvarme og varmepumper

For enkeltboliger er den vanligste formen for geotermisk energi grunnvarme, som utnyttes med varmepumper. En energibrønn bores 100-300 meter ned i bakken, der temperaturen er stabil året rundt. En væskefylt slange senkes ned i brønnen, og væsken varmes opp av den stabile jordvarmen. Varmepumpen konsentrerer denne varmen og distribuerer den i boligens varmesystem, for eksempel via vannbåren gulvvarme.

Geotermisk energi i Norge

Norge har ikke de samme vulkanske forutsetningene som Island, men den norske berggrunnen har likevel et betydelig potensial for geotermisk energi, spesielt gjennom dypere boring og grunnvarme.

Potensial for dyp geotermisk energi

Forskning viser at det finnes områder i Norge med en geotermisk gradient som er høy nok til å kunne produsere strøm eller levere varme til fjernvarmenett. Ved å bore flere kilometer ned kan man nå temperaturer som er egnet for binære kraftverk. Slike prosjekter er foreløpig på forsknings- og pilotstadiet, men kan bli en viktig del av fremtidens energimiks.

Utbredt bruk av grunnvarme

Den mest utbredte bruken av geotermisk energi i Norge i dag er gjennom grunnvarme og energibrønner for varmepumper. Tusenvis av norske boliger og næringsbygg har installert slike systemer for å redusere strømforbruket til oppvarming. Dette er en svært effektiv måte å spare strøm på, da en grunnvarmepumpe kan levere 3-5 ganger så mye varmeenergi som den bruker i elektrisitet.

Tips: Vurder grunnvarme for din bolig

Vurderer du en langsiktig investering for å kutte strømkostnadene til oppvarming? En geotermisk varmepumpe (grunnvarme) er en stor engangsinvestering, men den har en levetid på 20-30 år og kan redusere oppvarmingskostnadene med opptil 80 %. Sjekk støtteordninger fra Enova, som kan dekke deler av installasjonskostnaden.

Fordeler og ulemper med geotermisk energi

Som alle energikilder har geotermisk energi både fordeler og ulemper som må veies mot hverandre. Den er en stabil og fornybar ressurs, men utbyggingen krever store investeringer og innebærer geologisk risiko.

Fordeler med geotermisk energi	Ulemper med geotermisk energi
Fornybar og tilnærmet utslippsfri i drift	Høye investerings- og etableringskostnader
Stabil og pålitelig energikilde (baseload)	Geografisk begrenset til områder med egnet geologi
Lite arealkrevende på overflaten	Risiko for å utløse mindre seismisk aktivitet (ved EGS)
Lave driftskostnader etter ferdigstillelse	Utslipp av gasser som hydrogensulfid (H₂S)
Uavhengig av vær og klima	Geologisk usikkerhet ved leteboring

Miljøpåvirkning

Driften av et moderne geotermisk kraftverk, spesielt binære anlegg, har svært lav miljøpåvirkning. CO2-utslippene er minimale sammenlignet med fossile energikilder, og ofte lavere enn for andre fornybare kilder om man ser på hele livssyklusen. Hovedutfordringen er håndtering av gasser som hydrogensulfid (H₂S), som kan være fanget i reservoaret og slippes ut under drift. Moderne teknologi kan imidlertid fange og reinjisere disse gassene.

Arealbruken er en stor fordel. Et geotermisk kraftverk har et mye mindre fotavtrykk per produserte kWh enn for eksempel sol- og vindparker. Dette gjør det til et attraktivt alternativ i områder der areal er en knapphetsressurs.

Kostnader og økonomi

Økonomien i geotermisk energi er preget av høye startkostnader og lave driftskostnader. Dette gjør finansiering til den største barrieren for utbygging.

Investerings- og driftskostnader

Den største utgiftsposten er lete- og borefasen. Å bore flere kilometer ned i hardt fjell er teknisk krevende og kostbart, og det er alltid en risiko for at man ikke finner en tilstrekkelig produktiv ressurs. Selve kraftverket på overflaten utgjør en mindre del av totalinvesteringen.

Når anlegget først er i drift, er kostnadene imidlertid svært lave. Det er ingen brenselkostnader, og vedlikeholdet er forutsigbart. Denne stabile og lave driftskostnaden gjør at geotermisk energi kan produsere strøm til en konkurransedyktig pris over anleggets levetid, som kan være 30 år eller mer.

Forbedrede geotermiske systemer (EGS)

Enhanced Geothermal Systems (EGS) er en teknologi under utvikling som har potensial til å gjøre geotermisk energi tilgjengelig nesten hvor som helst i verden. Teknologien går ut på å skape et kunstig reservoar ved å pumpe vann under høyt trykk ned i varm, tørr stein for å skape sprekker.

Deretter sirkuleres vann gjennom disse sprekkene for å hente ut varmen. EGS kan låse opp det enorme energipotensialet som finnes i dyp berggrunn over hele kloden, også i Norge. Teknologien er imidlertid fortsatt kostbar og har utfordringer knyttet til blant annet indusert seismisitet (små, menneskeskapte jordskjelv).