For hver kilometer innover mot jordas kjerne stiger temperaturen

99 prosent av jordkloden har en temperatur på over 1000 grader celsius. Varmen er restvarme fra jordas opprinnelse og fra nedbrytning av radioaktive stoffer. Den kan omskapes til energi, som er fornybar, CO₂-fri og stabil. Og jo dypere vi går, jo mer er det å hente. Norske forskere og teknologer er med i kappløpet om å lykkes. – Om vi klarer å hente ut bare en liten del av jordvarmen som finnes, vil det være nok til å forsyne hele jorda med energi. Energi som er ren og trygg, sier SINTEF-forsker Hieu Nguyen Hoang. Et av landene som i dag bruker geotermisk varme som en viktig del av energisystemet, er Island. Med sin vulkanske aktivitet, ligger forholdene godt til rette for å hente ut jordvarme her. Island er det landet i verden med størst andel av sin elektrisitetsproduksjon fra geotermisk energi. Men forskere og teknologer mener potensialet er stort for andre deler av verden også. Aller størst er potensialet dersom vi lykkes med å hente ut jordvarme som befinner seg så nær den flytende mantelen som mulig. – For hver kilometer man beveger seg innover mot jordas kjerne stiger temperaturen. I den innerste del av kjernen når den 5 000 grader celsius, sier forskeren og prosjektlederen i SINTEF. Nå er de ett skritt nærmere det brennhete målet.

Henter erfaringer fra oljebransjen

Sammen med forskere fra flere land, samt norske Equinor har han og kollegene utviklet brønnteknologi som skal tåle den ekstreme varmen, slik at vi kan dra nytte av den på landjorda. Prosjektet har navnet HotCase. – En forutsetning for å få varmen opp fra dypet er at  vannet nede i selve reservoaret kan flømme inn i brønnen og opp til overflaten. Derfor jobber vi i formasjoner som er relativt porøse, og som har nok naturlige sprekker til at vannet kan bevege seg i formasjonen, forklarer Sturla Sæther i Equinor. I prosjektet har målet vært  å lage et brønndesign som kan tåle både de høye temperaturene og geologiske formasjoner som er porøse – og derfor kan bevege seg. Det har forskerteamet klart. Teknologioverføring fra oljebransjen til geotermisk industri har vært en viktig forutsetning for å lykkes. – Den islandske brønnen IDDP 2 (Iceland Deep Drilling Project – 2) blir brukt for å samle inn data som danner grunnlag for viktige beregninger i Hot Case, sier Sturla Sæther som også har vært sentral i IDDP-2 prosjektet på Island. Her har målet vært å finnet ut mer om produktiviteten til dype og ekstremt varme geotermiske reservoar. Men HotCase kan også bidra i arbeidet med å gi oss trygg lagring av CO₂ i undergrunnen, såkalt CCS (Carbon Capture and Storage): – Slik lagring krever at reservoaret er helt tett også i framtida. Ingenting kan lekke ut. Kunnskapen som blir til i HotCase vil derfor bli viktig når verden for alvor kommer i gang med CCS. Det vet vi er helt nødvendig for å nå klimamålene, sier  SINTEF- forsker Hoang.

Høye investeringer – stort potensial

Å hente ut geotermisk varme er både dyrt med tanke på leting, kartlegging og boring av brønner. Men, dersom man lykkes kan elektrisitet produsert fra geotermisk varme være et lønnsomt alternativ til sol og vind.  Kostnaden på geotermisk energi kan bli enda lavere, dersom vi lykkes med å bore ned til reservoarer som inneholder det som kalles superkritisk vann. Og det er nettopp det som er målet for IDDP prosjektet. Dette er vann som befinner seg i en fase der vannet er veldig varmt og under høyt trykk slik at det vil komme til overflaten som overhetet damp. Og det er nettopp det som er målet: – Superkritisk vann inneholder enorme mengder energi og mye mer enn tradisjonell geotermi, hvor det er en blanding av vann og damp som kommer til overflaten. I slike dype reservoarer inneholder væsken så mye energi at man kan forvente å produsere mellom fem og ti ganger så mye elektrisitet som i konvensjonelle geotermiske brønner, sier Sæther.

Teknologi i ytterkanten av hva som er mulig

Å hente ut varmen som finnes i de virkelig dype geologiske formasjonene krever teknologi for å få brønnen til å vare over lengre tid uten og ødelegges. Det har ingen klart å utvikle – enn så lenge. Islendingene har prøvd før, men forsøket lyktes ikke. Det er derfor ingen overdrivelse å si at HotCaSe er et prosjekt som beveger seg i ytterkanten av hva som er teknologisk mulig. Forholdene som befinner seg i jordas indre er noe for seg selv: Én ting er ubarmhjertige temperaturer på 5-600 grader celsius. Men her finnes også noe som kalles superkritisk vann: Når termometeret passerer kritisk punkt som er 374 grader og trykket øker til 218 ganger lufttrykket på overflata, blir vannet såkalt superkritisk. Dette vannet befinner seg i en fysisk form som går fra å være flytende, til å bli gass når det strømmer ut av brønnen. I den superkritiske fasen kan væsken være svært korroderende under visse kjemiske forhold. Det gjør operasjonen ekstra krevende. – Den geotermiske brønnen må konstrueres slik at de ekstreme forholdene kan håndteres. Materialene som skal brukes i ytterveggen på den geotermiske brønnen må ha helt spesielle egenskaper, og brønnen må bygges på en måte som gjør at den kan ha en levetid på minst 20 år for at dette skal bli lønnsomt. Den må også tåle uforutsette hendelser som kan føre til at temperaturen i varmereservoaret stiger i kortere perioder, forklarer Hoang i SINTEF.

HotCase baner vei for neste generasjon jordvarme

Allerede i 2017 sto jordvarmebrønnen IDDP-2 på Island ferdig. Den ble boret av norske Equinor og islandske partnere. Brønnen nådde 4650 meters dyp. Det ble målt 427°C i brønnen etter at den var ferdig boret og det er beregnet at reservoaret rundt brønnen vil har temperaturer på over 500 grader celsius. Dette gjorde brønnen til en av verdens første som nådde superkritiske forhold. Dessverre fikk casingssystemet raskt en skade.  Derfor har det ikke vært mulig å måle forholdene i brønnen, og heller ikke mulig å gjennomføre de planlagte driftstestene. Men prosjektpartner Reykjavik Energy, som deltar i HotCaSe, har ikke gitt opp: De planlegger nå å bore den neste brønnen: IDDP3 om et par års tid. Erfaringene fra de to første brønnene, IDDP1 og 2 har vist at den største hindringen er casingen. Nå håper forskerteamet at teknologien og beregningsverktøyene som er utviklet i HotCaSe vil lukke teknologigapet og gjøre det neste prosjektet til en suksess. Og her vil Casinteg spille en viktig rolle: – Verktøyet er et av de viktigste prosjektresultatene for Equinor og alle som driver med geotermisk energi, sier Sturla Sæther. Casinteg kan raskt beregne de termiske og mekaniske kreftene på rørforingen i en geotermisk brønn. Verktøyet har også innebygde grenser for hva selve konstruksjonen, eller designet tåler, sånn at brønnen unngår skader, sier Sturla Sæther i Equinor. Artikkelen er et utdrag fra Gemini.no, og hele artikkelen finner du her.