Geotermi

Innerst i jordklotets kärna, på 5000-6000 kilometers djup, är temperaturen drygt 5000 grader, nästan lika varmt som på solens yta. I manteln som omger kärnan är temperaturen något lägre men fortfarande flera tusen grader.  Från dessa delar sker ett värmeflöde upp mot jordskorpan, det cirka femtio kilometer tunna yttre skalet av jordklotet, mindre en procent av jordklotets radie. I jordskorpan är temperaturen avsevärt lägre och ökar normalt med 20–30 grader per kilometer mot djupet. I anslutning till tektoniska plattgränser och vulkaniska områden med avsevärt tunnare jordskorpa kan gradienten vara mer än hundra grader per kilometer.

Skriv ut Stäng

Svenska förutsättningar för geotermisk energi

Jordskorpan i Sverige är relativt tjock (30–50 kilometer) vilket gör att den termiska gradienten inom urbergsområdena endast är 15-20 grader per kilometer. Något högre gradienter på 30–35 grader per kilometer finns i sydvästra Skåne och på Gotland där det förekommer tjocka lager med sedimentär berggrund på urberget. Bergarterna i den sedimentära berggrunden har relativt lägre värmeledningsförmåga vilket minskar värmeflödet som kommer till markytan underifrån. Därför är temperaturen i den sedimentära berggrunden i Malmöområdet på cirka 60 grader två kilometers djup, medan den på samma djup i till exempel Dalarnas urberg endast är cirka 35 grader.

Geotermi är en förnybar energiresurs som bedöms ha en stor betydelse, men som idag endast står för en liten del av energianvändningen globalt. Idag används geotermi mest för uppvärmningsändamål genom att varmt vatten från berggrunden tas upp från ett borrhål, och värmeväxlas med hjälp av värmepumpar mot ett befintligt fjärrvärmesystem, för att sedan återföras till samma berggrundslager via ett andra borrhål. De stora borrdjupen gör också att geotermi är mest användbart för större systemlösningar knutna till exempelvis befintliga fjärrvärmesystem. På flera platser i Europa används även geotermi för uppvärmning av stora växthus.

Sedan länge har geotermi nästan uteslutande varit knuten till sedimentär berggrund som innehåller djupt liggande akviferer som är porösa och genomsläppliga. Vanligtvis rör det sig om sandstenslager. I Sverige påträffas geotermisk intressanta sandstenslager huvudsakligen på en till två kilometers djup i sydvästra Skåne och på 300–600 meters djup på Gotland. Som exempel visar mätningar från Gotland att temperaturen vid femhundra meters djup ligger på uppemot 28 grader. Anläggningar för geotermisk energi är krävande både ur ekonomiska och geologiska perspektiv. Det krävs kilometerdjupa borrhål, med de kostnader som detta medför, samtidigt som de djupt liggande sandstenslagren måste ha en stor utbredning och var tillräckligt tjocka för att möjliggöra storskalig användning.

Sverige har begränsade möjligheter för att använda djupt liggande sandstensakviferer eftersom vår berggrund domineras av kristallint urberg. Ett alternativ är då att använda djupt liggande vattenförande sprickzoner eller kraftigt uppsprucket urberg. Eller att man genom hydraulisk stimulering skapar en sprickakvifer i bergmassan. Naturligt uppsprucken berggrund finns till exempel i förkastningszoner, som till exempel Vättersänkan. Även områden där meteoriter orsakat uppsprucket urberg på djupet anses intressanta, till exempel Siljansringen, Dellensjöarna och Björkö i Mälaren.

Skriv ut Stäng

Djupgeotermi- EGS

EGS (Enhanced Geothermal Systems) innebär att man genom hydraulisk stimulering skapar en geotermisk reservoar i en ursprungligen förhållandevis tät och torr bergmassa. Ursprungligen har EGS utvecklats i förhållandevis varm berggrund på två till tre kilometers djup i USA. Teknikutvecklingen, med kostnadseffektivare borrning till stora djup, har nu gjort att intresset även för EGS i relativt kalla urbergsområden har ökat, som i Sverige och Finland, där bland andra St1 i Espoo i Finland och E.ON i Malmö har gjort djupborrningar på sex respektive tre kilometers djup. Syftena har varit att hydrauliskt stimulera respektive undersöka berggrunden för storskaligt uttag av geotermisk energi som kan direktväxlas mot befintliga fjärrvärmesystem. Något färdigt sådant system finns dock inte ännu – flera tekniska utmaningar måste lösas innan de kan bli kommersiella och konkurrenskraftiga.

Utvinning av geotermisk energi

Utvinning av konventionell geotermisk energi görs genom att pumpa upp grundvatten från djupa borrhål. Värmen avges i en värmeväxlare och det avkylda grundvattnet återförs till det djup i berggrunden varifrån det hämtades. Kretsloppet är ett slutet system under tryck, vilket hindrar kemiska utfällningar och utsläpp av gaser som är lösta i vattnet. Borrhålen för produktion och återinjektion placeras på sådant avstånd, oftast någon kilometer från varandra, att den kalla sidan inte kan påverka temperaturen kring produktionsbrunnen under systemets livslängd, normalt 25–30 år.

Skriv ut Stäng

Geotermisk energiutvinning i Sverige

I Sverige har geotermi hittills utnyttjats i mycket begränsad omfattning. I Skåne har Lunds kommun haft ett system i gång sedan mitten av 1980-talet, och det har nu under trettio år försörjt fjärrvärmenätet med en fjärdedel av energin. Här utnyttjas 22-gradigt grundvatten från sandstenslager på 400–800 meters djup. Anläggningen har en effekt på 45 megawatt och har sedan starten producerat 7 210 gigawattimmar värme, motsvarande energiinnehållet i 800 000 kubikmeter olja och ett motsvarande minskat koldioxidutsläpp på cirka 1,3 miljoner ton. Idag håller systemet på att fasas ut, bland annat beroende på att produktionstemperaturen successivt sjunkit och på grund av utslitna och igensatta brunnar. Flera liknande projekt har varit på gång i Skåne, bland annat i Landskrona, Malmö och Ystad, men de har ännu inte realiserats.

I början av 2000-talet undersökte även Lunds Energi möjligheten för geotermisk energiutvinning ur sprickzoner i anslutning till Romeleåsens förkastningszon. Det ledde till Sveriges hittills tredje djupaste borrning, 3701 meter, men utan att finna utvinningsbara mängder vatten med tillräcklig värme. Likaså genomfördes ett geotermiskt projekt i Klintehamn på Gotland med ett mindre system som utnyttjade 18-gradigt vatten från den kambriska sandstenen på cirka 500 meters djup under några år på slutet av 1980-talet.

För närvarande är intresset stort för så kallade djupa geotermiska system i den kristallina berggrunden baserade på EGS-tekniken. Bland annat för att nå temperaturer som gör det möjligt till direktväxling mot fjärrvärmesystem.

Geologiska underlag för geotermi

För bedömning av den geotermiska potentialen krävs att det finns ett geofysiskt underlag, till exempel seismiska mätningar, för bedömning av förekomst och utbredning av sandstenslager, sprickzoner och förkastningar. Information om de termiska förhållandena, berggrundens porositet och genomsläpplighet, vattenkemi, och borrbarhet är andra viktiga underlag. I de fall det rör sig om att hydrauliskt stimulera berggrunden krävs dessutom information om sprickighet och bergspänningsförhållanden. För dessa data krävs geofysisk information eller analysdata, antingen från gamla borrningar eller nya undersökningshål.

SGU samlar in djupgeologisk information och bygger upp en databas med temperaturmätningar och geotermiska gradienter i djupa borrhål.

Läs mer om SGU:s information för geoenergi/geotermi här

Geotermi och framtiden: Att utvinna värme, elkraft och metaller från större djup

Världens ekonomi är beroende av energi- och mineralförsörjning för industri och samhälle. Utmaningarna är att sänka kostnaderna och minska miljöpåverkan från energiproduktion samt att minska beroendet av importerade strategiska råvaror. För att förbättra ekonomin för djupgeotermi pågår olika projekt i världen för att utveckla ny teknik. Det pågår försök att kombinera djupgeotermisk energiproduktion med utvinning av metaller från den geotermiska vätskan och från urberget i en sammankopplad process. Metoden beskrivs som Combined Heat, Power and Metal Extraction – CHPM, och är ett så kallat ett Enhanced Geothermal System (EGS), skapat i en geologisk formation med höga metallhalter. Utvecklingen av CHPM-tekniken kräver dock ytterligare utveckling för att användas i större skala.

Redan i dag utvinns litium och värme från saltrikt grundvatten djupt i berget på vissa platser, till exempel i södra Rhensänkan vid gränsen mellan Tyskland och Frankrike. I Sverige finns dock inga kända miljöer med högre halter av litium i vatten i urberget.

Mer om geotermi:

Allmänt om Geotermi (European Geothermal Energy Council)

Mer om EGS (FORGE)