– Under jorda finner vi temperaturer på over 1000 grader celsius. Varmen kan omskapes til energi som er fornybar og nesten CO2-fri. Samtidig er jordvarmen uavhengig, tilgjengelig og stabil.
Ordene kommer fra seniorforsker Hieu Nguyen Hoang i Sintef. Han er en av teknologene som har satt seg fore å temme de ugjestmilde forholdene i jorddypet. Det vi snakker om, er etsende væsker, ekstreme trykk og temperaturer som vil ta knekken på det aller meste.
Etter hvert som verden akselererer skiftet mot grønnere og mer fornybar energi, kan bli en avgjørende energikilde verden sårt trenger mer av, men som i dag gir oss altfor store klimautslipp.
Potensialet til jordvarme er så langt relativt uutnyttet; i dag kommer under 3 prosent av den globale energien fra jordvarme. Hovedårsaken er høye kostnader og høy energiproduksjon knyttet til boring, vi må ned til temperaturer som er høye nok for lønnsom strømproduksjon.
For jo lengre inn mot jordas kjerne vi kommer, jo varmere blir det.
Øker effektiviteten med femgangen – minst
Men nye teknologiske fremskritt bringer oss stadig nærmere målet.
På Island er de allerede godt i gang med å utnytte sine unike geologiske forhold. I dag kommer 99 prosent av islendingenes elektrisitet fra fornybare kilder, og geotermisk energi er en viktig del av energimiksen.
Iceland Deep Drilling Project (IDDP) er et forsknings- og utviklingsprosjekt som over flere år har undersøkt nærmere hvordan en kan lage brønner som både tåler de høye temperaturene og de porøse geologiske formasjonene på Island.
Målet er å komme ned til «superkritisk vann» – en tilstand vannet kommer i når temperaturen passerer 374 °C og trykket øker til 218 ganger lufttrykket på overflata. Disse ekstreme forholdene gir fem til ti ganger så mye elektrisitetsproduksjon enn tradisjonell geotermi.
– Superkritisk vann, med høyere energitetthet, gir en unik mulighet for elektrisitetsproduksjon. Å frigjøre denne ressursen kan revolusjonere geotermisk kraft og gjøre den til en av de mest effektive fornybare energikildene, forklarer Hoang.
Gjennom to foregående prosjekter har partnerne i IDDP, som kommer fra flere land og inkluderer norske Equinor, arbeidet med å finne løsninger på dette. Foreløpig har de ikke lyktes.
– Den første brønnen oppnådde supervarme forhold, og den andre superkritiske forhold på 4650 meters dyp. Men begge brønnene opplevde feil på grunn av utilstrekkelige foringssystemer i brønnens yttervegg, forklarer Hoang.
Ny superbrønn
Nå er et nytt IDDP-prosjekt i gang: Det EU-finansierte prosjektet Compass tar opp tråden etter forgjengeren Hotcase. Målet er en ny brønnkonstruksjon som både tåler høy temperatur og de porøse geologiske formasjonene. Samtidig skal kostnadene holdes mest mulig nede, slik at det blir lønnsomt og mer bærekraftig.
– Etsende væsker, ekstreme trykk og geotermiske påkjenninger er en tøff utfordring for brønndesign. Det er avgjørende med innovative løsninger for å sikre integriteten og levetiden til geotermiske brønner, sier Hoang.
Sintef har ansvaret for utvikling av simuleringsverktøyet for brønnen. Reykjavik Energi er ansvarlig for boring av det som blir den tredje brønnen i IDDP-prosjektet. Sammen med datterselskapet On Power har de gjennom flere forskningsprosjekter forberedt seg på oppgaven. Målet er å sette nye standarder for brønndesign ved hjelp av et internasjonalt ekspert-team.
.png){kind=logo}
Må tåle «alt»
Uthenting av jordvarme foregår ved at vannet nede i reservoaret flommer inn i brønnen og opp til overflaten. En arbeider i porøse formasjoner med naturlige sprekker, slik at vannet kan bevege seg i formasjonen. Utfordringen er å sikre brønnens integritet over tid under de ekstreme temperatur- og trykkforholdene som oppstår i slike geotermiske miljøer.
I prosjektet Comass skal forskerne utvikle teknologi som vil gi en sterkere og mer fleksibel brønn som kan håndtere de ekstreme forholdene. Dette inkluderer blant annet utvikling av sterkere og mer fleksible yttervegger, også kalt «casing», for å redusere termisk spenning. I tillegg fokuserer prosjektet på innovative, korrosjonsbestandige brønndesign.
– 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 forsker og Sintef-kollega Tèrence Coudert.
En teknologisk spåkule
Sintef har utviklet et avansert simuleringsverktøy, Casinteg, og denne teknologien kan endre geotermisk brønndesign fullstendig, ifølge forskerne som står bak:
Gjennom å simulere og hente ut data fra brønner gjør verktøyet det mulig å identifisere hvilke fysiske fenomen som oppstår i jorddypet. Simuleringen gir også informasjon om kjemiske reaksjoner og hvilke materialer som trengs for å lage en fleksibel konstruksjon.
– Verktøyet er helt sentralt og er et viktig resultat av det forrige HotCaSe prosjektet og det pågående COMPASS-prosjektet. Det gir oss raske beregninger på kreftene i brønnen og hva konstruksjonen tåler, slik at vi kan utvikle teknologien videre og redusere kostnadene, forteller Coudert.
I forrige prosjekt fikk «casingsystemet» raskt skade i de supervarme forholdene. Resultatet ble at forskerne verken fikk målt forholdene i brønnen eller gjennomført testene som var planlagt.
– Erfaringene fra de første IDDP brønnene viser hvor viktig casingsystemet er, at ytterveggen må holde, sier Hoang.
Mulig gjenbruk av gamle brønner
Ifølge forskerne kan geotermisk energi spille en viktig rolle i den globale energiomstillingen og bli et pålitelig og allsidig alternativ til tradisjonell fornybar energi.
Men geotermisk energi er mer enn en fornybar energikilde: Den kan også spille en sentral rolle i en sirkulær energiøkonomi. Ved å gjenbruke brønner for karbonfangst, termisk energilagring eller hydrogenproduksjon, kan geotermiske prosjekter forlenge livssyklusen og minimere miljøpåvirkningen.
– Målet vårt er å lage brønner med en levetid på over 30 år som kan tilpasses fremtidige anvendelser og forhold, sier Lilja Tryggvadóttir ved Reykjavik Energy og legger til:
– Vi utforsker også mulighetene for å gjenbruke og pusse opp gamle brønner, og utvinne energi fra dypere ressurser.
Artikkelen ble først publisert på Gemini.no
Økt snøfall kan redde truede isbreer i Sør-Amerika
