fredag, juni 19, 2009

Geotermisk energi - et prospekt


Følgende forslag til et geotermisk varmeanlegg for strømproduksjon ble sendt meg av en engasjert og teknisk orientert samfunnsborger som i likhet med mange andre stiller spørsmål ved hvorfor slik teknologi ikke blir tatt i bruk.

Tatt i betraktning av at fossilenergi både forurenser, slipper ut klimagasser og har meget store utvinningskostnader, burde geotermisk energi så absolutt bli et av de store satsingsområdene i nær fremtid.

Prospektet gir et forslag til en teknisk løsning som for meg synes både teknisk gjennomførbart og økonomisk forsvarlig. I tillegg til å løse spørsmålet om klimautslipp vil teknologien også løse problemet med Peak Oil og på sikt sikre energiforsyningen på en reell bærekraftig måte. Spørsmålet er om vi våger/ønsker å ta skrittet bort fra oljealderen?

Geotermisk energi er så absolutt en reell mulighet, og blir fokusert på blant annet ved Norsk senter for djup geotermisk energi i Bergen. Senteret er uheldigvis ikke tatt med som et av de nasjonale forskningsentrene for miljøvennlig energi (FME). En problemstilling er at teknologien ikke er med i Strategiplanen Energi 21. Er det fordi myndigheter og energibransjen ikke ønsker konkurranse? Eller er det fordi kunnskapene er mangelfulle?

Forslaget er lagt ut som borgerkronikk her, og jeg oppfordrer alle mine lesere til å kommentere der (også) for å holde saken varm.

***

FORSLAG TIL ET MODERNE GEOTERMISK KRAFTANLEGG FOR STRØMPRODUKSJON.

Forslaget er basert på norskutviklet oljeboringsteknologi anvendt i fast og tett fjell, og hele vannets underjordiske løp er boret ut. Det er kjent at man har klart å bore et 11 km. dypt borehull i søk efter olje, og man forutsetter at denne borelengden kan oppnåes og benyttes om nødvendig også i denne sammenheng.
Det regnes vanligvis med at jordtemperaturen kan øke med minst 20 til 25 grader pr. km. nedover i jordskorpen, men dette må utprøves på det enkelte sted.
Borediameter er forutsatt å være 30 tommer, d.v.s. tilnærmet 76,1 cm. Denne dimensjon kan anvendes i dag.
For et moderne geotermisk kraftanlegg trengs i prinsippet et hull som man pumper vann ned i (kan kalles hull A1) og et hull som det samme vannet kommer opp av. (Kan kalles hull B) Vannet vil da være varmt. Forbindelsen mellom hullene skjer ved at når hullene er dype nok svinges borehullene mot hverandre og møtes. Vannet som har pasert ''tunnelen'' er varmet opp av jordvarmen, og dette vannet varmer opp et flytende medium med lavt kokepunkt. (Dette kalles ''Binary Cycle'') Dampen fra nevnte medium (M) vil drive turbiner som igjen driver generatorer som produserer strøm.

For å oppnå størst mulig ytelse av et geotermisk anlegg i Norge, bør man sørge for ved isolasjonstiltak å tape minst mulig varme i varmt returvann. I nedstrømshullet (hull A1) brukes plastrør med utvendig diameter 66 cm med ca. 5 cm.tykk utvendig isolasjonsskum (med tette porer) nedover i jorden inntil jordvarmen er oppe i 90 grader C. Da temperaturen i returvannet er under 100 grader C., står man her friere til å velge rørmateriale. Spesielt for oppstrømshullet B, er det viktig å ikke få stort varmetap. For hull B, også med utv. rørdiameter 66 cm., kan det være hensiktsmessig å bruke rør laget av glassfibertråd og polyester. Dette røret bør gå fra overflaten og nedover til temperaturen i fjellet er 150 grader C.
Returvannet vil ved slutten av røret i hull A1 ha en temperatur på ca. 83 grader C., hvilket betyr at vannet ikke trenger tilføres veldige energimengder før vannet igjen har ønsket temperatur.

Pkt. 1. TEKNISKE HOVEDTREKK AV ANLEGGET.
Anlegget bygges ut i 2 trinn, som ferdig vil gi 1 nedstrømshull på hver side av oppstrømshullet B. Altså i alt 3 hull som står på linje. Trinn 1 forutsetter et nedstrømshull (A1)og et oppstrømshull. (B) Vannet i oppstrømshullet B vil ved trinn 2 få vann både fra A1 og A2 og følgelig vil vannet der få dobbelt så stor hastighet som hastigheten i nedstrømshullet. Dette sparer endel varmetap i hull B.

TRINN 1.
Man kan bygge trinn 1 først og drifte dette og høste erfaringer. Man starter med å bore oppstrømshullet B. Det bores så dypt at dypeste punkt i ''tunnelen'' vil ha en temperatur på ca. 200 grader C. Man forutsetter teoretisk å bore 8 km rett ned. Derefter forutsettes det at hullet svinges senest mulig mot det første nedstrømshullet A1 der dette senere kommer, og skal møte dette 1,4 km. dypere og 2,5 km. lenger til siden for en tenkt forlenget loddrett linje av B. ( På overflaten er det 3 km. mellom hull A1 og hull B.)
Når dette er gjort, forutsettes det at man trekker boret tilbake til 8 km. under overflaten og borer et svingende hull tilsvarende det man gjorde mot A1, men bare 180 grader forskjøvet. Den siste boringen forutsettes avsluttet 1,4 km. dypere og 2,5 km fra hull B. (Som for A1) Dette siste gjøres for å kunne muliggjøre bygging av den andre ,, tunnelen'' (A2) til trinn 2.

Hull A1 bores noe skrått sideveis, men i rett linje. Hullet vil, ved 7 km. dyp, treffe et punkt som vil ligge 4,7 km. vekk fra hull B. Punktet kan kalles a. Herfra skjer boringen loddrett nedover sålangt som mulig inntil den svinges mot møtepunktet med B. Når trinn 2 bygges, vil det andre nedstrømshullet A2 få den samme skråboring, men det vil være motsatt rettet av boringen i hull A1.
Hull A1 og B forutsettes å møtes i en dybde av 9,4 km. under bakkenivået. Det er vesentlig at temperaturen i fjellgrunnen der bør være høyest mulig, dog begrenset oppad til vel 200 grader C.
- 2 -
Laveste temperatur bør ikke underskride 150 grader C. (Når anleggets trinn 2 bygges, kan det nye nedstrømshullet kalles A2. A1 og A2 vil på bakkenivå ha en innbyrdes avstand på 6 km. Begge tunnelene er helt like og kan sees på som speilvendt rundt oppstrømshullet B. Hver ,,tunnel'' må ha sin egen sirkulasjonspumpe.som her kalles P1 og P2.)

Man bestreber seg som nevnt på å bore så dypt at dypeste punkt i ''tunnelen'' får en temperatur på vel ca. 200 grader C. Boredybder etc. må tilpasses de lokale temperaturforhold, som kan variere.
Er det vanskelig å oppnå så høye temperaturer som ønsket, beholdes boreskjema som forutsatt, men man prøver å bore noe dypere.
Dersom det viser seg at man kan oppnå ønsket temperatur ved en grunnere boring, kan avstanden mellom a og hull B også økes litt og avstanden mellom A1 og B på overflaten reduseres noe.

Vann pumpes (av pumpe betegnet P1) så ned i det ene hullet (A1) og dette kommer opp i det andre hullet (B) som varmt vann/damp. Dette ledes skrått inn i et velisolert , sirkelrundt varmtvannsbaseng.nær bunnen. Varmebasenget bør ha en driftstemperatur på mellom 88 og 98 grader C.. Optimal driftstemperatur vil være 98 grader C, og man bestreber seg på å ha denne temperatur. Varmtvannet varmer opp n-Perfluorpentane (C5F12) som er et varmemedium
( M ) som paserer i et rørsystem i basenget, og det benyttes pumpe(er) for å sirkulere M. Væsken vil fordampe i nevnte rørsystem og drive en eller flere turbiner med generator(er) som produserer strøm. Væsken (M) vil befinne seg i et sluttet kretsløp som hindrer utslipp. Efter at gassen fra varmemediumet har passert turbinen(e), kjøles den ned med vann til den igjen blir flytende, og tilbakeføres med ønsket temperatur (ca. 20 grader under kokepunktet) til sin lagringstank. Denne har rør for ved litt overtrykk, å få damp fra M ned i væsken igjen, samt sikkerhetsventiler.
Kjølevannet fra nedkjølingen av nevnte gass vil bli varmt, og kan brukes til å holde temperaturen i lagertanken for M på ønsket temperatur. Nevnte kjølevann kan også forvarme varmemediumet M efter at det har passert innsprøytingspumpen for M og før det varmes opp ytterligere i varmtvannsbasenget.

Pkt. 2. PUMPEN (P1) ER INSTALLERT VED ET VARMTVANNSBASSENG NÆR HULL B.
Det varme returvannet pumpes herfra tilbake til hull A1 og ned i dette. For å få mest mulig effekt
ut av jordvarmen, bør ledningsnettet og basenget som nevnt isoleres veldig godt mot varmetap.

Pkt. 3. BOREHULLET MÅ TETTES MOT EVENTUELLE BETYDELIGE LEKASJER.
En mulig måte å tette slike lekasjer på, er beskrevet under efterfølgende pkt.ak.
Før man gjør rørinstallasjoner i hull A1 og B, må hele borehullet (tunnelen) undersøkes for å fastslå at det ikke vil oppstå nevneverdige vannlekasjer. Finnes slike lekasjer, må de tettes før rørinstallasjoner gjøres.

Pkt. 4. HOVEDTREKK FOR DRIFTEN AV ANLEGGET.
Pumpe (P1) ved varmtvannsbasenget kan kjøres med trinnløs, variabel hastighet.
Temperaturen i varmtvannsbasenget bestemmer pumpens turtall. Pumpen vil normalt arbeide med vann med temperaturer mellom 88-98 grader C. Ved lavt turtall vil pumpen pumpe lite varmt vann/damp inn i basenget, og energitilførselen blir følgelig liten.
Ved høyt turtall på pumpen, pumpes mye vann/damp inn i varmtvannsbasenget, og dette tilføres meget varme. Ved drift skal pumpen ikke startes og stoppes, men ha en forsiktig endring i turtallet ved ønsket temperaturendring.
Varmtvannsbasenget er et stort og velisolert rundt baseng. Vannnivået i basenget reguleres og opprettholdes av flyteflottør med elektriske kontakter som styrer pumper for inn- og utpumping av vann.
Det er isolert lokk eller tak over basenget, slik at vanndamp heller ikke unslipper. Vanndampen ledes tilbake ned i vannet når det blir et lite overtrykk, ved at et rør fører dampen ned i vannet.
- 3 -
Dampen kan også pumpes ned i vannet. Sikkerhetsventiler mot betydelig overtrykk må også finnes.

Vannledningen fra pumpen P1 til toppen av hull A1, graves ned til frostfri dybde, og isoleres godt.

Pkt. 5. INNTEKTENE FRA ET GEOTERMISK KRAFTANLEGG.
Metoden med å la varmt vann varme opp en væske med lavt kokepunkt slik at damp fra denne væsken kan drive turbin(er) med generator(er) som produserer strøm, kalles som før nevnt ,, Binary Cycle''. Dette er kjent teknikk også fra Tyskland, der et geotermisk kraftanlegg er
bygget i Neustadt-Glewe. Anlegget som er relativt lite, er beskrevet i GHC BULLETIN, june 2005.
Se også http://www.uofaweb.ualberta.ca/utilities/nav01.cfm?nav01=23823
Anlegget produserer både strøm og varmer opp vann til fjernvarme. Avstanden mellom borehullene for vann ned og opp er 1780 meter.
Det synes å fremgå fra brosjyre om det tyske verket at 110 kubikkmeter vann som holder 98 grader C. hver time der pumpes opp fra grunnen.

NOEN BEREGNINGER ETC.
(Energitap i pumper etc. taes ikke med her, da disse tap bare utgjør noen få prosent av produsert energi.)
Basis: 1Watt time = 0,860 kcal
1 kcal = 1,16 Watt time
Å varme opp 1 kg vann 1 grad krever 1 kcal
Å varme opp 1000 kg vann 1 grad krever 1000 kcal.

Å varme opp 1 kubikkmeter 90 grader krever 90000 kcal.
Dette er 1,16 Watt timer x 90000=104,4 kWh.
For å varme opp 110 kubikkmeter vann 90 grader trengs 104,4 kWh x 110= 11484 kWh. som skaffes fra geotermisk varme. Å varme opp 1m3 10 grader, krever 11,6 kWh.

Dersom avstanden mellom borehullene ble ca. 3 ganger lengre i det tyske anlegget, så kunne 3 ganger mer vann varmes opp til 98 grader C. Dersom varmen i grunnen også hadde holdt 1,7 ganger høyere temperatur enn i det tyske anlegget, kunne man forvente at energimengden fra grunnen ville bli 3 x 1,7= 5,1 ganger større. Dette hadde betydd 110 kubikkmeter x 3 x 1.7 = 561 m3/h med grunnvann som holdt 98 grader C.
Dette ville gitt en total energiproduksjon på 11484 kWh x 5,1= 58568 kWh
Til fradrag kommer 5% varmetap i rørledninger. Det utgjør 2928 kWh
Dette gir nto. energi til oppvarming av M 55640 kWh
Følgende kvanta vann kan oppvarmes 10 grader som er oppvarmingstapet: 55640:11,6= 4796 m3

Da jeg ikke kjenner de tekniske data for n-Perfluorpentane, har jeg benyttet den nærliggende væske alkohol i steden i beregningene.

For å kunne sammenligne forholdene mellom vann og alkohol som varmemedium M, ser man først på energien man kan få til dersom vann var varmemediumet M. Vanndampen måtte da ikke slippes ut, men være i en sluttet krets der dampen går tilbake efter nedkjøling til lagertank med eks. 80 grader C.
Energi for å varme opp og fordampe 1 m3 vann igjen ville være:
Gjenoppvarming av vannet med 20 grader krever 1000 kcal x 20= 20000 kcal
Fordampingsvarme: 539,1 kcal x 1000= 539100 kcal
I alt 559100 kcal
Dette tilsvarer 1,16 Wh x 559100= 648556 Wh= 648,556 kWh

- 4 -
Energi for å varme opp og fordampe 1000 kg alkohol igjen ville være:
Gjennoppvarming av alkoholen med 20 grader krever 0,58 cal.x20x1000 = 11600 kcal
Fordampingsvarme: 216,4 kcal x 1000= 216400 kcal
I alt 228000 kcal
Dette tilsvarer 1,16 Wh x 228000= 264480 Wh = 264,48 kWh
Oppvarming av 1 kubikkmeter vann og fordamping av dette krever 648,556 kWh, mens tilsvarende for alkoholen krever 264,48 kWh. Det brukes ca. 648,556 kWh: 264,48= 2,45 ganger mer energi til å fordampe vann enn alkohol.
Alkohol som kan fordampes pr. time er: oppvarmingsenergi 55640 kWh: 264,48= 210,375 tonn.

Brukte man oppvarmingsenergien 55640 kWh til å varme opp og fordampe vann og lot dampen drive en turbin og generator med virkningsgrad 50%, ville produsert strømmengde være
27820 kWh. Ved kontinuerlig årsproduksjon ville produsert mengde strøm bli
27820 kWh x 24 x 365= 243703200 kWh ( Ved utbyggingstrin 1 )
Dersom alkohol var blitt brukt som medium M, ville den kontinuerlig årsproduksjonen blitt
2,45 ganger større grunnet 2,45 ganger større fordampingsmengde paserer turbinen. Det ville gitt 243703200 kWh x 2,45= 597072840 kWh. ( Utbyggingstrinn 1 )

Ved en strømpris ut på kr. 0,38 pr. kWh ville dette gitt i bto. årlig inntekt 597 milioner kr. (Trinn 1)
Når trinn 2 også blir ferdig, vil inntekten fordobles d.v.s. bli 1194 milioner kr.
Ved strømpris kr. 0,19 pr. kWh ville årsinntekten ved trinn 2 være 597 milioner kr.

På få år burde borekostnadene kunne være betalt, og meget billig strøm kunne da produseres.

Dersom varmen i grunnen efter eksempelvis 30 år's drift skulle bli betydelig nedkjølt, kunne man bare bore og utføre 2 nye ,,tunneler'' i jorden lik de som er beskrevet tidligere. De nye ,,tunnelene'' bør være 90 grader forskjøvet i forhold til de gamle. Dersom det bores nytt oppstrømshull B, bør dette være i nærheten av det gamle B hullet. Det første oppstrømshullet B kan også brukes dersom man utfører boringer nederst i hullet som muliggjør dette når hullet bores første gang.
Med noen 10 år's intervaller kunne man så veksle mellom å bruke de eldste eller de nyeste ,,tunnelene.'' Dette ville sikre at man alltid hadde meget varme tilgjengelig.

Pkt. ak. BESKRIVELSE AV NOEN DETALJER.
Når boringen av hullene A1 og B er ferdige, må man undersøke at ,,tunnelen'' er tett. Dette gjøres i første omgang ved å ta opp film av ,, tunnelen'' i hele dens lengde der det hele tiden er helt klart hvor i ,,tunnelen'' kameraet er. Eventuelle tettingsarbeider må gjøres ferdige før rørinstallasjoner i hull A1 og B skjer.
En lekasje i ,,tunnelens'' varmesone kan tettes ved å plassere et korosjonsbestandig rør av rustfritt stål eller aluminium over lekasje stedet, og tette med varmebestandig betong ved begge rørendene.
Dette kan skje ved 2 vaiertrekk som går gjennom hele ,,tunnelen''. Det ene vaiertrekket (D) kan manøvrere røret, og det andre vaiertrekket (E) kan manøvrere en anordning som er inne i røret. Begge vaierene D og begge vaierene E er festet i toppen av hullene A og B, slik at røret og anordningen kan trekkes frem og tilbake i varmesonen. Anordningen inne i røret, har 3 runde stålkuler med nesten samme diameter som røret har innvendig. Stålkulene er forbundet til hverandre med ca. 1 m. lange vaiere. På hver side av den midtre stålkulen er mellomrommet fylt med flytende betong. Anordningen er festet til vaierene E i hver ende.
Når røret er plassert over lekasjen, holdes røret fast av de 2 vaierene D, som er festet til hver ende av røret og ved toppen av hullene A og B. Derpå trekkes anordningen inne i røret til en side så langt ut av røret at den midtre kulen kommer halveis ut av røret med endel varmebestandig betong. Derpå gjentaes det samme til den andre siden. Dette bør gjentaes raskt noen ganger slik at betongen kliner seg mot rørkantene og tetter.
- 5 -
Derpå trekkes anordningen opp av ,,tunnelen''.
Når røret er godt festet i betongen, nappes vaierene D løs fra røret. Vaierene som er festet til rørendene er korte slynger med mindre tversnitt end vaierene D.

Jeg er ikke kommersielt interessert i opplegget på noen måte, og alle ideer kan fritt anvendes. Et firma som heter Turoteknikk AS (tlf. 67806300) kan levere store pumper med kapasitet opp til 5000 kubikkmeter pr. time, og kan gi råd om kapasiteter og rørdimensjoner.
En ledende oljeboringsingeniør har bekreftet at boring som beskrevet ovenfor, lar seg gjennomføre.

Det synes fornuftig at hver av pumpene P1 og P2 har en kapasitet på minst 5000 kubikkmeter vann pr. time. Ved en utvendig rørdiameter på 66 cm, vil vannet ha en hastighet på ca. 4 meter pr. sekund i røret A1. Vannets vandringstid i en 6000 m. lang varmesone, ville være ca. 25 minutter. Dette er rikelig tid for oppvarmingen. Borets diameter bør være 30 tommer grunnet ugjevne tunnelvegger, samt for å gi plass til skumisolasjonen utenpå rørene. Pumpeleverandør kan gi råd om rørdimensjoner.
Ved å satse på en pumpe med minst kapasitet 5000 kubikkmeter pr. time, vil man få et anlegg med stor fleksibilitet og også stor kapasitet. Stor produksjonskapasitet er gunstig økonomisk.

Dersom en husstand i snitt bruker 20000 kWh pr. år, vil forslagets totalproduksjon pr. år når utbyggingstrinn 2 også er koblet inn, kunne gi meget rimelig strøm til anslagsvis 59700 husstander, og det er ganske meget. Den produserte strøm vil bli langt billigere end strøm levert fra olje-, gass-
eller kullfyrte kraftverk. Det samme gjelder strøm fra vindmøller med dagens priser, og man er heller ikke avhengig av vær og vind.

Det foreslåtte kraftverk vil i tillegg benytte kraft fra jordens overskuddsvarme som man nu generelt prøver å redusere, og man sparer kloden for unødvendig forurensing.
Et geotermisk kraftverk behøver heller ikke å skjemme landskapet, og flere fosser trengs ikke utbygges til kraftformål.

Med dagens behov for ren energi burde man snarest bygge et pilotanlegg som foreslått enten i Norge eller et annet sted. I Mellom-Europa finnes steder der man ikke behøver bore veldig dypt efter nok jordvarme, og i Tyskland gies det også betydelig økonomisk støtte til produksjon av ren energi.

Jeg ønsker ikke navnet mitt publisert.
Den 16.06.2009.. Askermann

18 kommentarer:

kurt sa...

Nok et godt innlegg for geotermisk varme, Helge.

Når skal oljemafiaen få et skudd for baugen av morgendagens energiløsninger?

Admiral_Gullars sa...

Veldig bra Helge!

Ingen kan lenger si at de ikke visste.
Folk bare *vil* ikke vite.

Oljemafiaen skal nok få føle vreden fra sannhetens trubadurer ;)

Nemo sa...

Kurt,

Oljemafiaen har per idag fått utlevert skuddsikker vest av regjeringen. Vi får se hvor lenge det varer.

Gullars,

Vår vrede vil tvinge dem i kne :)

Montag sa...

La oss se for oss følgende scenario: 1) Vi får en storstilt, global, utbygging av geotermisk kraftproduksjon. 2) Sivilisasjonen på jorda består i titusenvis av år. På hvilket tidspunkt kan det akkumulerte uttaket av varme bli et problem? Sagt på en annen måte: Har du noen formening om hvor lenge geotermisk varme kan regnes som en fornybar ressurs? Snakker vi om tusenvis, titusenvis eller hundretusenvis av år her? Hvilke implikasjoner kan et langvarig, omfattende, globalt uttak av varme fra jorda ha for globale stoffkretsløp (for eksempel karbon, oksygen, fosfor)? (jeg tenker her på om de geologiske prosessene som fører stoffene fra litosfæren til atmosfæren vil bli redusert)

Mulig du synes jeg har et absurd langt tidsperspektiv her, men jeg spør fordi jeg lurer. Et annet spørsmål (som er relevant også på kortere tidskalaer): Hva tenker du om jordskjelv forårsaket av en storstilt utbygging? Hva med det som skjedde i Sveits, hvor et prosjekt (sitat Wikipedia) "was suspended because more than 10,000 seismic event measuring up to 3.4 on the Richter Scale occurred over the first 6 days of water injection" Hvis episoden i Sveits skyldtes ett enkelt prosjekt, hva er risikoen ved storstilt utbygging verden over?

Nemo sa...

Meget gode spørsmål, og tidshorisonten er ikke absurd. Man bør vite konsekvensene uansett.

Men i et slikt tidsperspektiv er det jo også slik at vi forsåvidt kan gi blaffen i miljøet, fordi mennesket sannsynligvis ikke vil overleve så lenge som art uansett ;) , og vår voldtekt av miljø og klima idag for lengst vil være reparert av naturlige prosesser..

Atmosfæren har jo engang faktisk inneholdt tilsvarende mengde CO2 som om vi skulle forbruke all fossillenergi - men da var det også svært mye varmere, og havet stod 75 meter høyere :) Ikke bra for oss, men uvesentlig for Gaia.

Men greit nok - svar skal du få. La meg ta dette med jordskjelv. Problemet er at første generasjons EGS baserer seg på å skape et meget stort trykk gjennom sprekker i bergarter. Dette er ikke uten risiko hvis en er for nær geologiske sprekkdannelser (faults). Her må man gjøre grundige forstudier. Uheldigvis er denne type teknologi avhengig av eksisterende sprekker - eller kunstige sprekker - for å fungere. De fleste steder der teknologien er i bruk er det imidlertid IKKE problemer med seismisk aktivitet.

Som du ser er dette forslaget som jeg presenterer ikke basert på slik teknologi, og heller ikke samme trykk mot sprekker.

Når det er sagt, er det slik at forstyrrelser skyldes "smøring" av sprekker ved at vann under trykk egentlig utløser allerede eksisterende spenninger - noe som på sikt faktisk er bra. Flere mindre jordskjelv er bedre enn ett stort en gang i fremtiden. I geologisk inaktive regioner (Norge eksempelvis) burde ikke slikt gi problemer. Uten at jeg dermed sier at vi bør bruke teknologien uhemmet og uten omtanke.

Det akkumulerte varmeuttaket blir ikke et problem i det hele tatt. Varmen blir mer enn kompensert for ved at radioaktivt materiale i litosfæren konstant nedbrytes, og vil fortsette å nedbrytes i flere millioner år. Vi vil aldri kunne tappe energien i jordens kjerne - borer vi dypt nok til å ta ut denne energien snakker vi om milliarder av år med energi - som forsåvidt også kompenseres for pga radiaktiv nedbryting. Geotermisk varme er egentlig en "grønn" bruk av radioaktivitet.

Nå må den regnes som fornybar på grunn av tidshorisonten - fordi all annen energi heller ikke er fornybar i ekstreme tidshorisonter - Sola slukner jo om fem milliarder år eller så...

En annen - mindre kjent mekanisme - er at solen faktisk indirekte produserer varme i jordens kjerne. Magnetfeltet vårt stimulerer konveksjoner i jordens kjerne på grunn av stadig skiftende påvirkning fra solvinden.

Uansett, vi må anta at allerede om "mindre enn tusen år" (vanskelig å spå, men sannsynligvis før) er geotermisk energi utfaset til fordel for for eksempel fusjonsenergi eller annen "eksotisk" fremtidsteknologi.

Med mindre vi er satt tilbake på steinalderstadiet da :)

For å sette dette i perspektiv - den verste globale problemstillingen vi eventuellt kan komme opp i - forutsatt 100 ganger økt totalt energibruk, der alt kommer fra geotermisk - eller noe i den dur - er at vi reduserer geologiske prosesser som for eksempel kontinentaldrift og (naturlige) jordskjelv med noen millarddels promille.

Lokalt kan litosfæren kjøles ned endel, men dette har i praksis ingen betydning. Temperaturen i litosfæren synker uansett gradvis på grunn av at den produserte mer varme for noen millioner år siden (mer radioaktivitet). Vår påvirkning vil i praksis være neglisjerbar. Imidlertid vil et kunstig skapt "kaldt" område bli varmet opp i løpet av geologisk kort tid uansett hvis vi stanser uttak av varme (noen hundreår).

Per år er den globale energiproduksjon pga naturlig nedbrytning av radioaktivt materiale på (i?) jorden 38,000,000,000,000 Watt.

Mesteparten av dette forsvinner faktisk rett ut i verdensrommet.

Om vi bruker denne energistrømmen FØR den slippes ut i verdensrommet har ingen effekt på jordens (eller atmosfærens) temperatur.

Montag sa...

Det var jo beroligende svar.

I lys av artiklene på denne bloggen begriper jeg ikke hvorfor det ikke er mer fokus på geotermisk varme. I Norge er det jo praktisk talt tyst (med noen få unntak), og om du ser i rapportene til IPCC eller International Energy Agency så er de ganske så nøkterne når det gjelder geotermisk kraftproduksjon. Jeg skjønner ikke dette, men jeg har jo nevnt det før, og du skjønner det vel ikke du heller. I World Energy Outlook 2008 (IEA) sitt 550 ppm CO2-scenario: 9 GW ny kapasitet (globalt) fra geotermisk kraftproduksjon i perioden 2007-2020. Alle monner drar, men i det store bildet er det jo småtteri(tilsvarende tall for vannkraft er 490 GW).

Blir spennende å følge med hva som skjer med dette framover.

Nemo sa...

Det finnes fagmiljøer i Norge som satser sterkt på geotermisk, men dette er et område som ikke prioriteres av eksisterende kraftmiljøer (olje/vannkraft) eller politiske miljøer. Jeg TROR at dette henger sammen med at disse miljøene først og fremst tenker på avkastning på eksisterende investeringer.

Med andre ord, geotermisk satsing må først og fremst komme utenfor disse miljøene, men møter den problemstilling at disse miljøene idag har store fordeler i forhold til statlige konsesjonsvilkår for kraft og statlig/kommunal eiendomsstruktur samt meget gunstige skattefordeler. Det er med andre ord ingen incentiver til å tenke utenfor boksen.

At forskjellige miljø ser på geotermisk som å ha lite potensiale er fordi de henger etter i forståelsen av utviklingen. Tidligere var geotermisk utnyttelse basert på allerede eksisterende varmtvannsressurser. EGS teknologi er ikke avhengig av at det finnes slike vannreserver i dypet, og er den mest spennende utviklingen. Flere slike anlegg er i drift allerede, og beviser at konseptet med nedpumpet vann i "tørre" bergarter er liv laga.

Ellers er jo antatt fremskrevet energiproduksjon fra geotermisk basert på planlagte anlegg, og problemet her er jo at det bruks meget beskjedne ressurser på dette. Vi bruker jo flere 100 ganger mer ressurser på å bygge ut ny olje og gassproduksjon enn på geotermisk.

Nå skal man være forsiktig med konspirasjonsteorier - men jeg tror faktisk dette henger sammen med - ikke en konspirasjon som sådan - men det faktum at allerede eksisterende energiselskaper (meget ofte statlig eide eller med statlige garantier i ryggen) hegner om egne eksisterende investeringer fremfor å ønske noe nytt regime velkommen.

Se bare på oss her i Norge. Til tross for at myndighetene snakker mye om miljøvern, klimakvoter og så videre, er faktisk den største innsatsen å lete etter og utnytte mer fossilenergi.

Montag sa...

Jeg tror du sier mye fornuftig der. Jeg synes fortsatt det er merkverdig, men det er mulig "miljøer" jevnt over ikke er oppdatert på den teknologiske utviklingen. Og at det er diverse sterke egeninteresser ute og går som drar i retning fossil/CCS/vind/vann/sol/bio heller enn geotermisk varme. Geotermisk kraftindustri (hvem og hva den nå enn består av) har vel ikke en sterk, innflytelsesrik industriorganisasjoner slik som for eksempel vindkraft.

Framskrivninger baserer seg vel typisk også på antagelser om tilgjengelige ressurser, framtidig teknologisk utvikling og kostnader. Men hvis de som skal være ekspertene ikke er oppdatert på den nyeste teknologien, blir det jo feil. Spesielt hvis det har skjedd brå forbedringer.

Det snakkes jo plenty i Norge. Tenkes veldig mye også, tror jeg. Jeg tviler ikke på at Jens sikkert har tenkt både lenge og hard både på vindkraft og CCS. Ikke så lett å ha flere tanker i hodet på en gang, kanskje. Eller som daværende olje- og energiminister Enoksen sa, som respons på at Fred. Olsen ville flytte sin bølgekraftsatsing til Storbrittania pga bedre støtteordninger: "Vi kan ikke være best på alt". Best? På alt? Den er egentlig ganske god, synes jeg.

Nemo sa...

Ja, her er jeg sikker på at den typiske norske tankegangen kommer inn i bildet. Vårt opplegg er best - og kom ikke her med noe nytt ...

:)

Når det gjelder ny teknologi, så har jo for eksempel Potter Drilling relativt nylig utviklet en boreteknologi basert på spallasjon av bergarter (oppflaking?) som sannsynligvis betyr at kostnader ved boring blir en tredjedel av dagens. I tillegg til at det går raskere. denne teknologien er utviklet først og fremst for boring etter dyp geotermisk varme.

Men det er jo ikke Statoil som står for dette, så både midler og interesse er liten i Norge.

Det er rett og slett for lukrativt å tjene penger på olje og gass som det er.

I tillegg kommer god gammeldags grådighet inn i bildet. Fossilenergi gir relativt høy avkastning over kort tid, geotermisk vil gi lavere avkastning - dog over lengre tid.

Prisen for fossilenergi er imidlertid altfor høy å betale for verden tatt i betraktning forurensing og klimaspørsmål.

Imidlertid vil avkastningen fra geotermisk over tid bli lik (og over lengre tid høyere) enn avkastningen fra fossilenergi. En gitt etterspørsel etter energi i verden er ikke først og fremst avhengig av type energi, men av tilgjengelig energi. Med andre ord, teoretisk kunne Norge tjent like mye på eksport av elektrisk energi som fossilenergi, forutsatt at vi la til rette for det. Verden behøver energi - verden behøver ikke nødvendigvis fossilenergi.

Kortsiktig gevinst går imidlertid som vanlig foran langsiktig. Jeg forstår ikke helt at vi tør!

Nemo sa...

Kan legge til at bølgekraft er langt å foretrekke fremfor fossilenergi. Imidlertid er jeg litt skremt over utsiktene til å få "halve" kystlinjen dekket av bølgekraftverk. Det samme gjelder forsåvidt også vindmøller.

Geotermiske anlegg kan sammenliknes med et mindre industriområde i arealbruk, og kan også plasseres i nærheten av bruksområdet for energien - nær industri, nær byer. Dermed spares natur, man bruker allerede eksisterende infrastruktur, og man sparer energitap over lange kraftledninger.

Nemo sa...

Situasjonen er uansett problematisk, fordi per idag ser det ikke ut som om vi kan redusere utslippene av CO2 i det hele tatt. Effekten av CO2 er langt større enn effekten av varmeutslipp.

Dessuten er det slik at vi allerede har en effekt av naturlig geotermisk varme - denne varmen kommer opp i dagen ved varme kilder, ved vulkaner, ved naturlig konveksjonsvarme. Fysisk sett er det kun mulig å øke denne varmefordelingen til atmosfæren hvis vi tar ut mer enn det som naturlig slippes ut. I og med at vi reduserer det som naturlig slippes ut ved å tappe inn i den geotermiske energistrømmen, så er ikke allt varmetap til atmosfæren "nytt" varmetap til atmosfæren.

Effekten er derfor marginal i utgangspunktet.

Som du ser av dette nye forslaget elimineres behovet for kjøletårn, og dette reduserer ytterligere varmetapet til atmosfæren.

Det er direkte feil å påstå at bruk av solenergi nødvendigvis har mindre varmeeffekt slik jeg kan bedømme det. Solceller absorberer mer energi enn bakken, og konverterer dette (gjennom bruk av elektrisk energi) ofte indirekte til varme istedet for refleksjon. Hele poenget med effektive solceller er at de nødvendigvis skal absorbere mest mulig energi og reflektere minst mulig tilbake.

Arealet med solceller vi må ha for å kompensere for samme mengde energi fra geotermisk er relativt stort. Solceller absorberer mer varme enn naturlig bakke (albedo), og vil derfor ha en vesentlig større evne til å fange opp varme fra solen. Ergo - temperaturen øker.

Vindmøller og bølgekraft konverterer bevegelsesenergi til varmeenergi - ergo mer varme til atmosfæren. Det samme gjelder forsåvidt vannkraft.

Men økt temperatur i atmosfæren gir vanligvis også økt varmetap til verdensrommet. C02 bremser dette. CO2 opptar ikke varme fra solinnstrålingen, men absorberer varmestråling på vei UT til verdensrommet. Med mindre CO2 vil den naturlige balansen komme tilbake, og jordens evne til å kvitte seg med økt varmeenergi øker. Dette løser ikke problemet med varmeproduksjon helt, men reduserer problemet betraktelig.

Problemet er ikke varme sluppet ut fra geotermisk. Dette kan vi leve med. Geotermisk forbedrer situasjonen fra idag mange hundre ganger.

Problemet er at vi idag faktisk ikke evner å kutte i fossilbruk. Problemet er samtidig at det blir stadig flere mennesker.

Og problemet er at selv om vi ikke bygger ut geotermisk, men eventuelt fortsetter bruk av fossilenergi, samtidig som befolkningstilveksten øker, så kollapser systemet med nesten 100% sikkerhet.

Nemo sa...

Hvis vi bygger ut geotermisk, stabiliserer befolkningstilveksten, og reduserer bruk av fossilenergi raskt, så vil vi unngå et absolutt kollaps (dog ikke alle problemer som allerede er skapt av fossilenergibruk), samtidig som vi opprettholder muligheten for bruk av energireserver til å faktisk gjøre noe med miljøprohblemer.

Et sivilasjonskollaps på dette tidspunktet ville medføre en nesten uhemmet bruk av primær primitiv bruk av energi - med andre ord forbruk av biologisk materiale (ved for det meste) - noe som ville være totalt ødeleggende for skog, som ville slippe mer CO2 ut i atmosfæren, som ville føre til et energikollaps og en nesten utryddelse av mennesket og mange andre arter på sikt uansett.

Det er mange som ikke har fått med seg at selv om energibruken går ned hvis samfunnet kollapser til et mindre teknologisk nivå, så går alikevel forbruket av primære energikilder opp. Og siden vi er så uendelig flere nå enn sist vi brukte disse energikildene, så har jorden ingen bærekraft på det nivået lenger.

Altså, geotermisk er et "triks" for å bruke mer energi enn vi kan uten teknologi men med mindre negative effekter enn bruk av mindre - men mer forurensende - teknologier. Derfor pukker jeg på at mindre energibruk I SEG SELV ikke er en løsning.

Ingen løsning er imidlertid uten problemer. Men selv en nær 100% overgang til geotermisk (usannsynlig fordi andre energikilder vil også eksistere - forhåpentligvis ingen fossile) vil gi en enorm forbedring i forhold til idag. Vi snakker om en faktor på minst 100.

Vi er allerede kommet så langt at en løsning uansett sannsynligvis må innebære teknologiske løsninger som reflekterende solseil eller liknende. Rett og slett fordi allerede eksisterende utslipp av CO2 i seg selv vil øke temperaturen flere grader.

Kutter vi ut fossilenergi vil vi også redusere problemet med forsuring av havet.

Geotermisk er derfor en meget god løsning, og problemstillinger der er så mye mindre enn alternativene at hvis vi ser bort fra denne teknologien er jeg redd vi rett og slett kan slutte å bekymre oss uansett og si at "etter oss kommer syndfloden".

Bokstavelig talt.

Nemo sa...

Et annet argument, som jeg ikke har tatt meg tid til å regne på (har egentlig ferie og begrenset tilgang på ting og tang :)

Mindre varmestrømming opp til overlaten fra geotermisk på grunn av nedkjøling fra uttak av energi dypere nede vil meføre en noe kjøligere temperatur under det øverste laget som per idag hovedsaklig varmes opp av solenergi (overflatetemperaturen styres av solenergi, og varierer med årstidene). Dette vil medføre at de øverste lag av jordsmonn og berg vil oppta litt mer energi fra solvarme pga termodynamikkens lover som søker ekvilibrium, og dermed bidra til en avkjøling. Dette begynner å likne på en status quo situasjon i varmeregnskapet på sikt.

All bruk av geotermisk slik jeg anbefaler er uansett tenkt å erstatte fossilenergibruk. En vesentlig økning av verdens energibruk ligger ikke innenfor den anbefaling.

Teknisk sett er det mulig å ta ut mer energi enn den naturlige gjennomstrømmningen fra dype bergarter, men dette medfører i så fall en voldsom økning i global energibruk. Imidlertid går utviklingen i retning av mer energieffektive systemer, og dette ser jeg ikke på som et problem før om flere hundre år i verste fall. Trusselen her er ikke mer teknologi - snarere bruk av gammel og inneffektiv energi i land som utvikler seg - denne trusselen er størst hvis vi tviholder på fossilenergien.

Det må altså finnes en balansegang mellom teknologibruk og energibruk. Denne balansen ser jeg best kan oppnås blant annet ved å ta i bruk geotermisk energi i stor skala.

Montag sa...

Resonnementet ditt om vindkraft er ikke riktig. Bevegelsesenergien i vindene i atmosfæren drives av solvarme, og all energien blir til slutt omgjort til varme igjen. Bevegelsesenergi og varmeenergi i atmosfæren er to sider av samme sak. Vindmøller tapper overskuddsenergi fra atmosfæren, nettopp den energien vi har for mye av. Tilsvarende logikk kan brukes om vannkraft og bølgekraft. Det stemmer nok som du sier at solceller absorberer mer energi enn bakken. Jeg vet ikke i hvor stor grad. At det går an å hente høyverdig varme fra borehull uten at dette medfører ekstra varmetap til atmosfæren, virker – rent intuitivt – naturstridig for meg. Jeg tror ikke det er mulig. Temperaturdifferensen mellom punktet du henter varmen fra og jordas indre vil øke, og dermed varmestrømmen fra jordas indre, tenker jeg. Men jeg skal absolutt ikke uttale meg sikkert om dette.

Økt temperatur gir ganske riktig økt varmetap til verdensrommet. Det betyr vel at problemet med varmeproduksjon vil raskt løse seg i det øyeblikket kunstig varmeproduksjon opphører, i motsetning til for drivhusgasser, som fortsetter å bidra til oppvarming i mange år. Men så lenge varmeproduksjonen skjer kontinuerlig, vil vel problemet med oppvarming pga denne varmen vedvare.

Jeg ble lettere sjokkert av artikkelen om varmetap og oppvarming. Slik jeg vurderer det nå er varmetap noe vi må ha i bakhodet. Varme fra atomkraft, geotermisk (?) og fossil kraft med eller uten CO2-rensing kan potensielt gi katastrofal oppvarming på sikt (noen hundre år). Det i seg selv kan gi sivilisasjonskollaps, helt uavhengig av drivhuseffekten. Men la meg presisere: Ja, selvsagt er det økt drivhuseffekt som er det soleklart mest prekære problemet. Så på kort sikt sier jeg: Kjør på med å erstatte fossil energi med geotermisk, fornybar og – jeg vil legge til – energisparing. Jeg synes dog varmetap virker alvorlig nok til at vi ikke kan neglisjere det, spesielt ikke når vi legger langsiktige strategier. Uønsket varmeproduksjon er uansett aller mest et argument mot langsiktig satsing på atomkraft og fossil kraft med CO2-rensing, og for satsing på energisparing.

Nemo sa...

Beklager sent svar. Dette er kompliserte saker, og enhver forenkling vil være "feil".

Du har rett i at energien som vindmøller utnytter vil gå over til varmeenergi uansett. Men vindmøllene gjør at det skjer hurtigere, og er ikke i prinsippet effektive. Mye energi blir også sluppet ut som varmeenergi under energiproduksjonen direkte. Derfor "tapper" man ikke atmosfærens energi - men utnytter den.

Som selvsagt er en god ting.

Geotermisk bringer varme til overflaten, men - og dette er poenget med at jeg sier det går mer eller mindre i null - denne energien slipper per idag faktisk ut. Energien fra geotermisk utgjør flere prosent av den totale varmestrålingen fra jorden til verdensrommet.

Lithosfæren (100 km tykk - skorpen og mantelen) har begrenset evne til økt varmegjennomstrømning, slik at å gå inn i energistrømmen ikke nødvendigvis betyr at den totale energistrømmen øker. Jeg har ikke tall for dette. Vet ærlig talt ikke om noen har regnet på det overhodet. Men det er usannsynlig at varmestrømningen øker betydelig.

Poenget er at å gå inn i eksisterende energistrømmer gir få ulemper, fordi energien ikke er "ny", mens å brenne fossilenergi utløser varmeenergi (forsåvidt også i prinsippet lagret solenergi) som har blitt "låst ned" over meget lang tid.

En kuriositet. Vannkraft, bølgekraft og vindkraft stjeler energi fra jordrotasjonen og månens baneenergi. Men det behøver vi ikke bekymre oss for.

Jorunn sa...

Synspunktene dine er meget interessante,men fremstillingen er så omfattende at de fleste nok vil falle av lasset relativt tidlig. Kunne du forsøke å forenkle argumentene slik at de lettere kan brukes i politisk sammenheng?

De fleste ønsker å vita hva hver enhet elektrisk kraft vil koste sammenlignet med gass,vind, vannkraft osv. Vil f.eks. kraften være konkurransedyktig over en 10-års periode?
Hvor stor må avgiften på C02 være for at geotermisk energi allerede nå skal være konkurransedyktig sammenlignet med kraft fra olje?

Den store mengden CO2 som allerede finnes i havet,går sterkt ut over dyrelivet der. CO2 gjør vannet surt og skader f.eks.skallet til krill.
Jeg tror at hvis vi følger prinsippet om at "forurenser skal betale" og ser på skadene i havet, så vil CO2-avgiften måtte settes så høy at geotermisk energi allerede nå ville være lønnsom.
Men i diskusjoner trenges det sannsylige tall. Har du mulighet til å gi det?

Nemo sa...

Hei,

Ja, du har rett i at dette er en meget teknisk beskrivelse. Meningen var å illustrere at tekniske løsninger allerede eksisterer, og også at det skulle være en referanse til kontakt med fagmiljøer. Her er det andre enn meg som også arbeider med saken, og ba meg legge ut dette som referanse.

Hvis du søker på "geotermisk" i sidefeltet på bloggen får du opp en rekke saker jeg har skrevet om geotermisk.

I utgangspunktet anbefaler jeg også å lese rapporten fra MIT under "Gode artikler og andre ressurser", også i sidefeltet.

Når det gjelder økonomi så finnes det jo allerede geotermiske anlegg både i USA, Tyskland, Australia m.m som konkurrerer fint med annen energi allerede. Selv om høyere avgifter på CO2 utslipp så absolutt ville hjulpet på videre utbygging.

Viktigest er kanskje kampen mot tanken om at vi skal hente opp all olje og fortsette å investere i oljebransjen som om miljøproblemer ikke eksisterer. Det er først og fremst en omlegging av investeringer som vil bety noe, slik jeg ser det. Hadde vi for eksempel investert 100 milliarder i fornybart per år istededet for i olje som vi faktisk gjør per idag hadde det ikke vært lenge før oljen hadde vært utkonkurrert selv uten avgifter tror jeg.

Dog, avgifter (pigou avgifter) for eksterne kostnader er en legitim måte å begrense skadelig industri. Og ingen kan idag hevde at oljenæringen ikke er skadelig.

En annen sak er at fossilenergi er endelige ressurser uansett, og hvis vi også rett og slett begrenser produksjonen av slike ressurser vil alternativer presse seg frem uavhengig av økonomi. Derfor er det viktig å begrense videre utbygging av fossilenergi.

Jeg håper at alle som kan vil arbeide imot oljeindustrien og for alternativer. Skriv gjerne om dette du også - desto flere desto bedre.

Nemo sa...

Se også dette:

http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=can-geothermal-power-compete-with-coal-on-price

Mulighetene for å kunne konkurrere på pris er gode, men avhenger like mye a rentenivå, skattemessige fordeler som allerede eksisterer (både kullkraft og atomkraft er allerede subsidiert) som avgiftsnivå.

I Norge er situasjonen litt annerledes, fordi vi dekker så mye med billig vannkraft, men hovedproblemet er nok heller at staten prøver å maksimere profitten av sine investeringer i nordsjøen.

På samme måte som private selskaper prøver å maksimere kortsiktig inntjening og heller satser på teknologier som gir raskere overskudd.

Geotermisk er imidlertid allerede idag den beste langsiktige investeringe selv før en ser på miljøskader slik jeg kan bedømme det.