ABC Nyheter

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. Spørsmålet er om vi våger/ønsker å ta skrittet bort fra oljealderen?

Helge Samuelsen

***

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