Borer Jouku Hiltunen viser oss prøveboring etter dyp geoenergi. (Foto: Arnfinn Christensen)
Borer Jouku Hiltunen viser oss prøveboring etter dyp geoenergi. (Foto: Arnfinn Christensen)

Varmen fra dypet

Det brenner under føttene våre. Men heten som kan løse verdens energikrise ligger flere kilometer ned. Får vi den opp?

Publisert

Vi svinger inn på en liten grusvei over bølgende jorder i Fyllingsdalen i Bergen. Drosjesjåføren slipper meg av midt i en bakke ved et grått metallskur.

Slik ser det altså ut, når Norges geologiske undersøkelser kartlegger hvor mye varme det er i berggrunnen i Løvstakkgranitten, en lovende lokalitet seks kilometer sør-sørvest for Bergen sentrum.

Se også videoen “Varmen fra dypet” fra forskning.no på YouTube!

Bulkete, blå containere

Opp fra skuret kommer plutselig et jernrør. Det må være hull i taket. Jernrøret vakler litt hit og dit, forteller at her er det menneskehender i arbeid i den andre enden.

Så smetter det på plass i loddrett giv akt. En dieselmotor sender svart røyk mot grå himmel. Røret snurrer.

Drillcon. Bokstavene lyser mot meg fra bulkete, blå containere som har vært ute en høstdag før. Jeg tripper gjennom gjørma i litt for fine bysko. En flokk kuer betrakter meg interessert.

Jeg banker på metallskuret. Ingen hører meg i larmen. Her er det bare å komme seg inn.

Dårlig fjell

Håkan Andåker nikker mot meg. Jeg er ventet, men kanskje ikke spesielt ønsket i en travel arbeidshverdag. Dessuten er stemningen i skuret laber. Nå får jeg vite hvorfor.

Borekjerne fra prøveboring etter dyp geoenergi, Fyllingsdalen i Bergen, høsten 2011 (Foto: Arnfinn Christensen)
Borekjerne fra prøveboring etter dyp geoenergi, Fyllingsdalen i Bergen, høsten 2011 (Foto: Arnfinn Christensen)

- Det er grus nedi her, sier Andåker, og viser meg en lang trekasse med noe som ligner pukksteiner. Dette er boreprøver fra bakken under oss.

Løst fjell kan ødelegge borestrengen, stålrøret som boreren Jouko Hiltunen med jevne mellomrom forlenger med et nytt stykke opp gjennom en luke i taket på skuret.

Enorme reserver

Andåker starter boret. Det hviner, som et oppskalert ekko fra tannlegens venteværelse. Boret går i en av gamle Mor Norges morkne jeksler.

Men dypt i jekselen her i Fyllingsdalen kan det være gull. Ikke edelt metall, men enda mer verdifull varme. Enorme reserver, mer enn nok til å dekke verdens energibehov, hvis vi bare klarer å få den opp.

Håkan Andåker under prøveboring etter dyp geoenergi i Fyllingsdalen, Bergen, høsten 2011. (Foto: Arnfinn Christensen)
Håkan Andåker under prøveboring etter dyp geoenergi i Fyllingsdalen, Bergen, høsten 2011. (Foto: Arnfinn Christensen)

Andåker går utafor. Snakker med oppdragsgiverne på mobil. Kuene ser bekymret på ham. Det er krise. Borestrengen kan ryke igjen, noen hundre meter nede i det løse fjellet.

Geoenergi


Forskning.no tar i denne serien for seg hvordan varmen fra jordas indre kan brukes som en energikilde.

Geoenergi deles inn i to hovedtyper

Grunn geoenergi fører varmt vann fra kjøleanlegg om sommeren noen hundre meter ned i bakken, og henter varmen opp igjen om vinteren.

Den dype, som fortsatt er på forsøksstadiet de fleste steder, henter varme som dannes i fjellet, fra jordas indre eller naturlig radioaktivitet på flere kilometers dybde.
 

De har alt flyttet boret en gang. Må de gi opp igjen?

Naturens egen kjernekraft

Drosjen kommer og henter meg. Jeg har fått intervjuet mitt, og søle på skoa. Det har vært lærerikt å se skitten virkelighet som røsker i framtidsdrømmene om ren energi.

Jeg tenker tilbake på første gang jeg fikk høre om varmen fra dypet, på et møte i de politiske etterdønningene av tsunamien og atomulykken i Japan våren 2011.

- Hvorfor ikke heller bruke naturens egen kjernekraft nede i berggrunnen, spurte en av deltakerne.

 (Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)
(Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)

Hva i all verden var det han mente? Naturens egen kjernekraft?

Sagaøya

Jeg hadde alltid trodd at det som laget varmen nede i dypet, var lava. Og noen steder i verden kan lavaen gi varme direkte. På Island spruter geysirer kokende vann tilværs fra berggrunnen.

Sagaøya dekker nesten hele sitt energibehov med varme fra dypet. Dampen går enten gjennom turbiner og lager elektrisk strøm, eller gjennom rør ut til radiatorene i form av  fjernvarme.

Men sagaøya er spesiell. Den stiger opp av Atlanterhavet som en skruing av jordskorpeflak på et hav av lava. Flakene er tynne, og brister rett som det er i vulkanutbrudd.

Radioaktivt fjell

Gamle Mor Norge har eldre rynker. Fjellene våre er mange hundre millioner år gamle, og det er langt ned dit hvor jordas hete hjerte banker. Likevel er det varme i berget det blå. Hvorfor?

Fjellet er radioaktivt. Kalium, Uran, Thorium og andre grunnstoffer spytter ut sinte stråler. De radioaktive stoffene er rester fra stjerner som eksploderte i det ville, unge universet. Gass og støv fra eksplosjonene laget sola, jorda og de andre planetene.

Da de første cellene så livets lys, var strålingen nesten sju ganger kraftigere enn idag. Den kom delvis ovenfra, gjennom en atmosfære som ennå ikke kunne stanse den kosmiske strålingen.

Men berget var også mer radioaktivt enn nå, radioaktivt nok til kjedereaksjoner, som i et atomkraftverk.

I granitt og andre bergarter er det spor av radioaktive stoffer som radon, thorium og uran. Når de spaltes, avgir de energi i form av stråling. Den varmer opp berget. (Foto: (Figur fra video: Per Byhring))
I granitt og andre bergarter er det spor av radioaktive stoffer som radon, thorium og uran. Når de spaltes, avgir de energi i form av stråling. Den varmer opp berget. (Foto: (Figur fra video: Per Byhring))

Forskere har oppdaget restene av slike kjernekraftverk, på fislete 100 kilowatt i Gabon i Afrika.

I dag er radioaktiviteten i bakken så lav at kjernereaksjoner er umulige. Men likevel lager lager Uran og andre stoffer nok varme til at det sakte, men sikkert lunker seg til nede i dypet.

Skiferdyne

Og noen steder er lunken ekstra god, takket være en forhistorisk kollisjon mellom kontinentene som seinere skulle bli Nord-Amerika og Europa.

I Silurtiden for 400 millioner år siden gnuret de sammen og skrudde seg opp i en fjellkjede som var høyere enn Himalaya. Gammel havbunn ble skjøvet over hardere bergarter, og ligger ennå som skråstilte skyvedekker flere steder i de norske langfjella.

Disse skyvedekkene av skifer er bredd ut som dyner over granitten, og holder varmen inne. Slike steder er det ekstra fristende å bore etter drivverdige temperaturer.

Regner seg dypere

De kan nå tresifrede tall, men da må du bore dypt nok. Mye dypere enn prøvehullet i Fyllingsdalen. Borerne fra Drillcon måtte gi seg på 516 meters dyp.

- Det er første gang vi har hatt så alvorlige problemer, forteller lederen for prosjektet, Odleiv Olesen i Norges geologiske undersøkelser.

Boringen inngår i et større forsknings- og kartleggingsprosjekt av berggrunnen langs kysten av Venstlandet og under Nordsjøen, finansiert av ti oljeselskap.

Han presiserer at det ikke ville vært noe problem å komme forbi løsmassene med en kraftigere borerigg. Likevel kan dette hullet gi verdifull kunnskap om varmen lengre ned,

- Vi har kommet dypt nok til å kunne måle varmestrømmen. Nå venter vi på at temperaturen skal stabilisere seg. I slutten av februar senker vi måleinstrumenter ned i hullet, sier han.

Instrumentene skal måle hvor raskt temperaturen stiger med dybden. Hvis den stiger 3 (tre) grader eller mer per 100 meter, kan Olesen og kollegene hans regne seg fram til minst 100 grader på tre kilometers dyp.

Slike temperaturer kan utnyttes til fjernvarme. Blir det enda varmere, kan dampen drive turbinene i et elektrisitetskraftverk.

Nyttige sprekker

- Vi skal også måle hvor godt fjellet leder elektrisk strøm, forteller Olesen videre.

– Hvis det leder strøm dårlig, kan det tyde på sprekkdannelser.

Det var slike sprekkdannelser som stoppet borerne fra Drillcon. Men sprekkdannelser er egentlig ikke dårlige nyheter. Sprekkene kan nemlig utnyttes til å hente opp varmen.

- Når grunnvannet siver gjennom sprekkene, får de en stor flate mot fjellet og suger til seg mye av varmen, forteller Inga Berre.

Hun er matematiker, arbeider på Christian Michelsen Research og Universitetet i Bergen og har ledet det uformelle nettverket av norske forskere som arbeider med varmen fra dypet.

Inga Berre (Foto: Arnfinn Christensen)
Inga Berre (Foto: Arnfinn Christensen)

Berres fag kommer til nytte for å lage modeller av steinmassene. Jo mer man vet før drillkronen settes i bakken, desto mindre penger sløses bort på kostbare feilboringer.

Utvider sprekkene

- Hvis man har påvist et nettverk av sprekker, så borer man først en injeksjonsbrønn, forteller hun.

- Ned i denne brønnen pumper man vann med høyt trykk, slik at de naturlige sprekkene utvider seg. Dermed kan mer vann strømme gjennom og samle varme, fortsetter hun.

Men sprekkene må ikke bli for store heller. Da strømmer vannet så fort gjennom at det ikke rekker å ta til seg heten fra berget. Det blir litt som en elektrisk kortslutning, bare for varme isteden.

- Når nettverket av sprekker er klart, bores det så minst en brønn til, slik at det i en brønn pumpes kaldt vann ned for å bevare trykket i grunnvannet, og i en annen brønn hentes varmt vann opp, sier Berre.

Rørpropp

Det varme vannet som kommer opp, er mineralvann, i ordets egentlige betydning. Mineralene kommer fra steinen i dypet. Og ikke alle mineraler er like sunne for energiverket.

Forbindelser av kalk, silisium og andre stoffer kan lage den reneste infarkt i rørsystemene. Sakte, men sikkert tetter de seg igjen, og kan true med å stanse hele kretsløpet. Fenomenet kalles scaling.

- I prøvehullet i Fyllingsdalen skal vi også måle saltinnholdet i grunnvannet, forteller Odleiv Olesen.

Scaling i et rør fra et geoenergianlegg på Island (Foto: Vigdís Hardardóttir, Iceland Geosurvey)
Scaling i et rør fra et geoenergianlegg på Island (Foto: Vigdís Hardardóttir, Iceland Geosurvey)

– Det forteller oss hvor mye mineraler det er i vannet, og dermed hvor stor faren er for scaling.

Heldigvis kan scalingen doktoreres bort med kjemikalier, omtrent som når blodpropper løses opp med blodfortynnende midler.

Skjelv til glede og bekymring

Et annet problem er jordskjelv. De er både nyttige og plagsomme. Nyttige, fordi seismologene kan registrere små miniskjelv når vann pumpes ned i berggrunnen. Så kan de kartlegge blant annet sprekkdannelser utfra sjokkbølgene som kan måles på overflaten.

Men noen få ganger kan skjelvene bli større. Det skjedde da vann ble pumpet ned i et borehull i Basel i Sveits 8. desember 2007. Skjelvet var ikke stort, 3,4 på Richters skala. Men bygninger ristet og slo sprekker. Prosjektet ble stanset øyeblikkelig, og dyp geoenergi fikk en plett på sitt rykte.

- Spenningene som ble avlastet gjennom skjelvet har nok vært der fra før, men vanninjeksjonen under høyt trykk utløste det bare tidligere, sier Volker Oye. Han arbeider med mikrojordskjelv i NORSAR, også i forbindelse med geoenergi.

- Skjelvet i Basel ble også spesielt lagt merke til fordi det skjedde rett under en stor by, fortsetter han.

Geovarme på is

Når målingene i Fyllingsdalen er ferdige til våren, er det foreløpig slutt på videre prøveboring etter dyp geoenergi i Norge.

Statkraft søkte om midler til å bore et to kilometer dypt prøvehull i Trondheim, forteller Tore Melland i Statkraft.

Men søknaden ble ikke innvilget, og Statkraft har lagt geovarmen på is inntil videre.

Stort hetere blir ikke framtidsutsiktene av at Forskningsrådets styringsdokument Energi 21 gir dyp geoenergi i Norge en lunken skulder, i form av jumboplass på rankinglisten over lovende fornybare energikilder.

På forsøksstadiet

- Det er vanskelig å se at dyp geovarme kan bli drivverdig i Norge, samstemmer Svein Roar Engelsen. Han leder Statoils avdeling for geoenergi.

- Norge har allerede store mengder fornybar energi i form av vannkraft, og dyp geoenergi vil i utgangspunktet gi adskillig dyrere strøm, sier han.

Mye forskning og utvikling gjenstår før dyp geoenergi kan bli god forretning. Forsøksanlegg i Soultz-sous-Forets i Frankrike og Rosemanowes Quarry i Storbritannia kan hjelpe industrien videre.

Tallene under den økonomiske bunnlinja påvirkes også av at den radioaktive varmen i berget faktisk kan bli oppbrukt.

Etter rundt femti år er temperaturen blitt så lav at borehullene ikke lenger er drivverdige. Da må berget få hvile i rundt femti år før radioaktiviteten har varmet det opp igjen.

Grunt og varmt

Slike problemer har ikke anleggene på Island og andre steder der jordskorpen er tynn og varmen kommer fra jordas indre. Derfor er det slike steder Statoil vurderer som mest interessante.

- Vi vurderer prosekter i Indonesia og områder i California og Nevada. Begge har stort potensiale, sier Engelsen.

Svein Roar Engelsen leder Statoils avdeling for geoenergi (Foto: Arnfinn Christensen)
Svein Roar Engelsen leder Statoils avdeling for geoenergi (Foto: Arnfinn Christensen)

I disse områdene er det ikke nødvendig å bore dypere enn 1000 til 2000 meter for å treffe fjell som holder temperaturer over 300 grader Celsius.

Prosjektstyring

Statoil har kunnskap fra oljeboring som kan overføres til boring etter varme på land. Men det er ikke først og fremst de tekniske sidene av drillingen som Statoil kan bidra med, forteller Engelsen.

- Vi trenger ikke på langt nær så avanserte boresystemer som i Nordsjøen. Det er for eksempel liten risiko for utblåsning eller brann. Vårt bidrag er undergrunns-kompetanse, prosjektstyringen og logistikken, sier han.

Vanskelig, men løfterikt

Engelsen tror det er lengre fram før de enorme varmeressursene fra radioaktivitet kan utnyttes på større dyp.

- Da må du bore dypere, helt ned til fem kilometer. Du må også ha flere brønner med større avstand mellom dem for å unngå avkjøling. Av samme grunn kan hver brønn også levere mindre energi, sier han.

På den andre siden er den samlede energien i jordskorpen nok til å starte en storindustri. Nye anlegg i Ungarn og Tsjekkia er planlagt. Går planene gjennom, vil EU finansiere halvparten av utviklingen.

Europa og Australia

Men disse to anleggene kommer i drift først rundt 2020. Selskapet Petratherm er derimot godt i gang med sitt dype geotermiske anlegg i ørkenen ved Paralana, om lag 500 kilometer nord for Adelaide i Australia.

Geotherm planlegger også lignende anlegg i Spania og Kina, ifølge deres nettsider. Australia er tidlig ute, ”down under”.

- Det er flere initiativer i Europa også, for eksempel i St. Gallen i Sveits og noen anlegg i Tyskland som er kommersielle alt nå. Det er et kappløp mellom Europa og Australia, sier Volker Oye.

Venter på nye data

 (Foto: Arnfinn Christensen)
(Foto: Arnfinn Christensen)

Det er sommer i Australia, men vinter i Fyllingsdalen nå. Skuret til Drillcon er borte. Jordene ligger øde. Men om noen måneder grønnes gress og trær.

Da er det vårslepp for kuene, og forhåpentligvis også for nye og viktige data om varmen i dypet som kanskje kan bli en framtidig vekstnæring i verden, og kanskje også for Norge.

Lenker:

Norwegian Center for Geothermal Energy Research (CGER)

Om geotermisk energi fra det internasjonale energibyrået IEA

Nettsidene til det australske selskapet Petratherm

Om det dype geotermiske anlegget som bygges i St. Gallen i Sveits