Spørg Scientariet: Hvorfor opvarmer vi ikke vandet i undergrunden?
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Spørg Scientariet: Hvorfor opvarmer vi ikke vandet i undergrunden?

Vores læser Niels-Jørgen Hvidberg spørger:

I energidebatten foreslås altid kraftværker baseret på olie, kul, kernekraft, vind, osv. - altså de 'almindelige' måder at udvinde energi på.

Men hvis man skal bruge x antal milliarder på et kraftværk, er det så ikke meget billigere at bore et hul ned i undergrunden, pumpe vand ned i bunden via et rør, lade den jordopvarmede damp drive nogle turbiner og sende det afkølede vand ned igen?

Så er man jo fuldstændig uafhængig af brændstof, man har en meget lille anlægsudgift (hul, rør, pumper og turbiner), og jo mindre 'mekanik', des meget mindre vedligehold?

Læs også: Direktør: Geotermi bør indsluses med forretningsmodel fra Nordsøen

Anders Mathiesen, seniorrådgiver i Geus, svarer:

Undergrunden er opdelt i lag, som dels består af kalk og ler, mens andre lag består af sandsten.

Det er sandstensreservoirer med gode sandstenslag, hvor lagenes indhold af varmt vand kan udnytte til geotermisk energi i Danmark.

Den fremtidige kilde til at skaffe danskerne varme kan således godt blive varmt vand hentet et par kilometer nede i jorden. Tidligere forskningsprojekter har vist, at Danmarks undergrund indeholder store geotermiske energimængder.

Læs også: Håndfaste drejebøger skal hjælpe geotermisk varme i gang i Danmark

I 2016 færdiggjorde Geus en interaktiv WebGIS-portal for dyb geotermi med fokust på sandstensreservoirer i 800–3.000 m dybdeintervallet i Danmarks landområde og kystnære områder (http:\dybgeotermi.geus.dk).

Portalen sammenfatter vores nuværende viden og giver et overblik over mængden og kvaliteten af eksisterende geodata, den geologiske sammensætning af undergrunden og sammenstiller fortolkede tematiske geologiske kort over disse potentielle geotermiske sandstensreservoirer, og hvor de geologiske forhold potentielt er egnede til udvinding af dyb geotermisk energi i Danmark.

WebGIS-portalen udpeger de mest lovende områder, hvor temperaturen og vandmængden er stor nok til at sikre et økonomisk bæredygtigt geotermisk anlæg.

Ud over tilstedeværelsen af sandstenreservoirer, så har dybden til og temperaturen af de gode sandstenslag betydning for, om et område er velegnet til udnyttelse af geotermi.

For eksempel betyder temperaturdybde-gradienten på 25–30 °C/km i den danske undergrund, at sandstenslag på dybder mindre end 800 m generelt er for kolde til, at de med de nuværende varmepumper er økonomisk rentable; mens diagenetiske ændringer i sandstenslagene relateret til høj tryk- og temperatur-forhold på dybder på mere end 3.000 m reducerer porøsitet og permeabilitet i reservoiret.

Læs også: Spørg Scientariet: Afkøler geotermisk energi Jordens kerne?

Ud over det ikke er alle områder, der er lige velegnede til udnyttelse af den geotermiske ressource, så er temperaturen i den danske undergrund ikke høj nok til at drive traditionelle dampturbiner med den nuværende teknologi.

Økonomiske beregninger i forbindelse med screening af det geotermiske potentiale, som blev udført ved 28 udvalgte lokaliteter (se WebGIS-portal for nærmere detaljer), viste, at geotermi ikke var relevant alle de 28 undersøgte steder, selvom de geologiske forudsætninger for gode sandstensreservoirer er tilstede.

Projektet pegede imidlertid på flere mulige tiltag for at gøre geotermi mere økonomisk attraktiv, f.eks. lavere etableringsomkostninger, afgiftsregulering og støtte, som det har været tilfældet for sol og vind.

I Danmark har vi allerede tre små værker, der bruger varmt vand fra undergrunden. Under disse anlæg findes er sandstenslag, hvorfra det varme vand pumpes op til overfladen, hvorefter det via en varmeveksler kan anvendes som supplement til fjernvarme, idet det varme vand naturligvis ikke bare kan erstatte olie - man kan f.eks. ikke kan hælde varmt vand på bilens tank.

De nuværende geotermiske anlæg består af to boringer (dvs. en produktions- og en injektionsboring) og simpelt opkoblede absorptionspumper, der typisk afkøler det geotermiske vand til ca. 20 °C og returnerer det via injektionsboringen. Et anlæg kræver således leverance af drivevarme til varmepumperne.

Læs også: Spørg Scientariet: Kan man forhindre supervulkaner i at gå i udbrud?

Det at bygge et nyt geotermisk anlæg er et stort projekt, som udover selve anlægget indeholder indledende indsamling af nye seismisk data til forståelse af den lokale undergrund og mindst to traditionelle olie-gas-boringer. Dette kan koster flere hundrede millioner kroner hvoraf de 30–40 millioner kroner går til den første lodrette efterforskningsboring.

Der er imidlertid flere gode grunde til, at geotermisk energi kan blive en central komponent i Danmarks fremtidige forsyning af energi til fjernvarmenettet.

Et af de væsentligste resterende viden- og forskningsbehov er primært knyttet til bedre forståelse af det varme vands geokemiske kredsløb, herunder mulig udfældning og korrosion – samt større sikkerhed i forudsigelser omkring sandstensreservoirernes ydeevne og deres termiske levetid.

Endelig bør der kigges på mulighederne for kombinationer af geotermi og varmelagring.

Flere af disse forskningsbehov, inkl. mobilisering af internationale erfaringer, er indeholdt i et netop startet 3-årigt udviklingsprojekt (Geotherm), som er støttet af Innovationsfonden, samt i et EUDP-projekt, hvor en kommende boring skal levere væsentlige nye data til forståelse af undergrunden under København.

Læs også: Dansk Fjernvarme: Lunkent vand kan ikke sammenlignes med olie

Geotherm-projektet skal bl.a. undersøge muligheden for udnyttelsen af geotermisk energi i stor skala ved at reducere de geologiske, teknologiske og økonomiske usikkerheder og dermed sikre den viden, som er nødvendig for en kommerciel udnyttelse af geotermisk energi.

Projektet skal således bidrage med viden til, hvordan man effektivt driver et geotermisk anlæg, dvs. finder de bedste steder, de bedste og billigste materialer til boringer og anlæg og dermed sikre, at det bliver billigere at etablere og drive et geotermisk anlæg.

Desuden arbejder flere andre ting til fordel for geotermi: Bedre varmepumper, osmose, industrien bliver en spiller (stordrift og viden opsamling, risikodeling), billigere boringer med fokus på bedre forståelsen af den lokale geokemi mm., alt sammen noget som vil blive yderligere undersøgt i Geotherm og det kommende EUDP-projekt.

Der er således oplagte udviklingsmuligheder for at gøre geotermi til en vigtig komponent i den langsigtede vedvarende fjernvarmeproduktion.

Læs også: Dansk geotermi mangler erfaring

Erik Wolff, direktør i Sønderborg Fjernvarme, supplerer:

I Sønderborg har tog vi tilbage i 2013 et geotermianlæg i drift. Eller rettere, så tog vi et flis-/geotermianlæg i drift, for hos os hentes energien ud af det varme vand fra undergrunden ved hjælp af fire absorbitionsvarmepumper, og drivenergien til disse leveres via hedtvand fra to fliskedler. Geotermidelen er således kun en del af det samlede anlæg.

Umiddelbart kan det jo lyde enkelt at pumpe vandet op fra undergrunden, afkøle det og så pumpe det ned igen. Vores erfaringer siger dog, at så enkelt er det ikke.

Vi henter vandet i ca. 1.200 meters dybde, og der er det meget salt (ca. 15-16 procent), så man skal være meget omhyggelig med hensyn til materialevalg og korrosion, da blot små mængder ilt kan betyde heftig korrosion. Derudover kan der ske udfældninger i vandet, når der sker ændringer af tryk og temperatur, og andre kemiske egenskaber for vandet kan spille ind.

Læs også: Saltkraft kåret som årets danske ingeniørbedrift

Kommer der udfældninger eller korrosionsprodukter med vandet ned i undergrunden igen, vil det kunne gøre det svært at pumpe vandet retur, da porerne i sandstenslaget i 1.200 meters dybde er meget spå. Man kan vel nærmest sammenligne det med at pumpe vand ind i en mursten.

At arbejde i undergrunden kræver specialviden – en viden, som det kan være svært for fjernvarmeselskaber at opbygge. Derfor er man afhængig af at hente knowhow eksternt, hvilket kan være svært og omkostningstungt, da man ofte er henvist til at benytte aktører fra oliesektoren.

Det er korrekt, at når først et geotermianlæg er etableret, og den tilstrækkelige vandmængde er til stede, så kræver det kun en løbende drivenergi til varmepumperne og el til vandpumperne, for at nyttiggøre energien. Men selve etableringen og den løbende vedligehold er altså ganske omkostningstung.

Et andet forhold er, at med de dybder, Geus også beskriver, så vil energien fra undergrunden være mest egnet til fjernvarme, og altså ikke til brug i kraftværker, da der er tale om vand fra undergrunden, og ikke damp.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Man kan stille et relateret spørgsmål :
Udviklingen fra hav- og fracking-boringer har gjort at kilometerlange rør kan styres præcist i store dybder. Hvad er perspektivet i at føre rent vand i lange lukkede rør så jordvarmen opvarmer rørvandet uden udveksling ?

Det springende punkt er at forbinde rør fra to boringer med hinanden dernede på en tryktæt måde. Fx ved at sprøjte beton ud, bore ind i det og montere specielle mundstykker. Hver af tingene er vist afprøvet i olieboringer, men måske ikke sammen.

  • 6
  • 0

Hvorfor opvarmer vi ikke vandet i undergrunden?

og det næste

hvorfor vi satser så meget på vindkraft og olie i stedet for at bruge jordvarme?

og så svares der kun på det andet med geotermisk anlæg.

Hvem har lavet det første, the clickbait?

  • 2
  • 1

Ved at benytte formationsvandet, det vand som allerede befinder sig i dybet, så er det muligt at ekstrahere meget mere varme pr. volumen, og ved separation af produktions og injektionsboringerne så undgår du at din varmekilde, formationsvandet + formationen, bliver afkølet.

Hvis man holder varmeværksvandet i et lukket system, så får man kun det konduktive varmebidrag med. Derudover så kommer rørene til at fungere som afkølings kilder. Temperaturen i det oppumpede vand bliver derfor koldere og koldere.

  • 1
  • 0

Hvad er perspektivet i at føre rent vand i lange lukkede rør så jordvarmen opvarmer rørvandet uden udveksling ?

Det er vel noget med hvor hurtigt rørvandet bliver opvarmet længst nede i forhold til hvor meget det afkøles de to km på vejen op igen. I et almindeligt jordvarmeanlæg lægger man jo slanger eller rør i baner og siksakmønstre for at få noget længde på. Det bliver trods alt nok svært at gøre i 2km dybde.

  • 0
  • 0

ekstrahere meget mere varme pr. volumen

Åbne systemer har klart nok et meget større kontaktareal, men skal stadig balanceres så afkølingen svarer til den varme som den omgivende jord kan tilføre området for at undgå afkøling på længere sigt. Lukkede systemer kan nå varmere steder dybere nede, og høste fra steder hvor jordvæsken er uegnet til åbne systemer. Det er et andet balancepunkt mellem længde, kølemængde og varmepotentiale med bevaret varmeressource, men det er stadig en balance.

Spørgsmålene er så - er det teknisk og økonomisk muligt, og hvor kunne sådanne steder være ?
Hvor meget længere skal rørene være, hvor meget dybere skal de ligge for at høste samme varme som de åbne systemer (uden at ressourcen mindskes) ?

Boreteknisk er det bedst med størst mulig radius på rørets bøjning, fx et buestykke eller spiral fra start til slut - og i flere kilometers længde. Desværre stiger prisen eksponentielt med dybde og længde.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten