Nesjavellir geotermiske kraftverk. Foto: Gretar Ívarsson, Wikimedia commons
Dypt under bakken finner vi en stabil og kontinuerlig varmekilde som kan brukes til både strømproduksjon og oppvarming. Denne energien, kjent som geotermisk energi eller jordvarme, stammer fra varmen i jordens indre.
Må håndtere ekstreme forhold
Varmeutvinningen skjer ved at vann fra dype geotermiske reservoarer strømmer inn i brønnen og opp til overflaten. Denne prosessen finner sted i porøse formasjoner med naturlige sprekker.
En av de største utfordringene for dype brønner er å sikre at de forblir stabile og tette over tid, til tross for ekstreme temperatur- og trykkforhold.
COMPASS er et EU-finansiert forskningsprosjekt som jobber med å forbedre geotermiske brønner. Målet er å gjøre dem mer robuste, slik at de tåler ekstrem varme, høyt trykk og etsende væsker over lang tid. Dette kan øke energiproduksjonen fra jordens indre og gjøre geotermisk energi mer effektiv og pålitelig.
SINTEF har ansvaret for utvikling av simuleringsverktøyet for brønnen. Reykjavik Energi er ansvarlig for boringen.
Nesten fri for CO2
– Under jorda finner vi temperaturer på over 1 000 grader celsius. Varmen kan omskapes til energi som er fornybar og nesten CO2-fri. Samtidig er jordvarmen uavhengig, tilgjengelig og stabil, sier seniorforsker Hieu Nguyen Hoang i SINTEF til gemini.no.
Forskere har lenge sett på jordvarme som en viktig del av overgangen til fornybar energi, men tradisjonelle løsninger har hatt begrensninger i form av høye kostnader og store klimautslipp knyttet til boring. Det må bores dypt for å oppnå høye nok temperaturer til en lønnsom energiproduksjon.
I følge gemini.no kommer under tre prosent av den globale energien fra jordvarme per dags dato.
Fem ganger så effektivt
Forskerne bruker det avanserte dataprogrammet, Casinteg, som hjelper dem med å forstå hvordan varme, trykk og kjemiske reaksjoner påvirker dype brønner. For å tåle de ekstreme forholdene, utvikler de spesielle materialer, som ekstra sterke rør med beskyttende belegg, og systemer som kan håndtere høyt trykk.
– Ved å bruke en laser vil vi legge et beskyttende lag på røret som motstår korrosjon og som tåler det høye trykket samt etsende væsker, forteller SINTEF-forsker Tèrence Coudert til gemini.no.
Den nye metoden har potensial til å øke energiproduksjonen fra geotermiske brønner opptil fem ganger ved å bore dypere i jordskorpen for å nå superkritisk vann. Dette er vann som er varmere enn 374 grader celsius og befinner seg under mer enn 218 ganger atmosfæretrykket.
Superkritisk vann oppfører seg både som en væske og en gass. Som en væske kan vannet transportere varme svært effektivt og som en gass beveger det seg lett gjennom trange sprekker i berggrunnen. Dette gjør det mulig å hente ut mye mer energi sammenlignet med vanlig damp.
Energitettheten er også høyere sammenliknet med vanlig væske eller damp, slik at geotermiske kraftverk kan produsere mer strøm med samme mengde vann.
Lærer av tidligere feil
Island er allerede langt fremme i utnyttelsen av dyp geotermisk energi. 7 geotermiske kraftverk leverer totalt 750 MW til landets innbyggere via om lag 170 brønner. Dette tilsvarer 66 prosent av energiforbruket og 29 prosent av elektrisitetsforbruket til landets om lag 250 000 innbyggere.
Gjennom prosjekter som Iceland Deep Drilling Project (IDDP) har forskere boret dypt for å nå superkritiske forhold. Tidligere forsøk har vært krevende, men de har gitt verdifull innsikt som kan brukes i fremtidige prosjekter.
– Den første brønnen oppnådde supervarme forhold, og den andre superkritiske forhold på 4 650 meters dyp, men begge brønnene opplevde feil på grunn av utilstrekkelige foringssystemer i brønnens yttervegg, forklarer Hoang til gemini.no.
geoforskning.no: Unikt i verden
– Målet vårt er å lage brønner med en levetid på over 30 år som kan tilpasses fremtidige anvendelser og forhold. Vi utforsker også mulighetene for å gjenbruke og pusse opp gamle brønner og utvinne energi fra dypere ressurser, avslutter Lilja Tryggvadóttir ved Reykjavik Energy til gemini.no.
