Geoterminen energia
Geoterminen energia on maansisäistä lämpöenergiaa,[1] joka koostuu maankuoressa tapahtuvissa radioaktiivisissa hajoamisissa vapautuvasta lämmöstä, sekä maapallon syntytapahtumasta jääneestä lämmöstä, joka kulkeutuu maapallon kuumasta ytimestä kohti sen pintaa.[2] Maankuoren ja -vaipan lämmöntuotantoon vaikuttavat kaliumin, toriumin ja uraanin pitkän puoliintumisajan isotooppien ja niiden radioaktiivisten hajoamissarjojen kautta syntyvien tuotteiden jatkuva energiantuotanto.[3]
Geotermistä energiaa voidaan hyödyntää sähkön tuotannossa ja lämmityksessä. Ydinenergian ja vuorovesienergian kanssa geoterminen energia muodostaa ainoat sähköntuottokeinot, jotka eivät perustu Aurinkoon. Geoterminen energia on 100-prosenttisesti uusiutuvaa energiaa.[4] Maalämpöä ei yleensä lasketa geotermiseksi energiaksi, sillä se perustuu maankuoreen varastoituneeseen auringon energiaan eikä maan sisäiseen lämpöön.[5]
Toimintaperiaate
Geotermistä energiaa hyödynnetään ensisijaisesti käyttämällä luonnostaan pintaan kuumiin lähteisiin kulkeutuvaa höyryä ja kuumaa vettä tai keinotekoisesti tekemällä kallioon kanava, jota voidaan käyttää sinne johdettavan veden kuumentamiseen. Syntyvä höyry johdetaan turbiiniin sähkön tuottamiseksi. Geotermistä energiaa voidaan käyttää suoraan lämmityksessä johtamalla kuumennetun veden lämpö lämpölaitoksella lämmönvaihtimen kautta kaukolämpöverkkoon.[6] Pariisissa on hyödynnetty geotermistä energiaa 1970-luvulta alkaen kaukolämpöverkossa, pumppaamalla 55–75 °C vettä 1 500–2 000 metrin syvyydestä suoraan yli 100 000 asunnolle.[7][8]
Geoterminen energia on lähes saasteetonta, mutta sitä käytetään tällä hetkellä lähinnä vain tuliperäisillä alueilla. Esimerkiksi Suomessa primäärinen geoterminen energia ei ole vielä käytössä, mutta Islannissa sitä käytetään runsaasti. Reykjavíkin asunnoista noin 95 prosenttia lämmitetään geotermisen lämmön avulla.
Vuonna 2006 MIT julkaisi arviointiraportin geotermisen energian sekä niin sanottujen tehostettujen geotermisten järjestelmien (engl. enhanced geothermal system, EGS) tulevaisuudesta Yhdysvalloissa. Raportin mukaan Yhdysvaltain 48 eteläisen osavaltion alueella on maankuoressa jopa 13 miljoonan eksajoulen suuruinen geoterminen energiavaranto, josta hyödynnettävissä voisi olla yli 200 000 eksajoulea. Tämä riittäisi kattamaan Yhdysvaltain primäärienergian kulutuksen noin 2 000 vuoden ajaksi, jos kulutus pysyisi vuoden 2005 tasolla.[9]
Tuotanto
Geotermistä sähköä tuotetaan jo 24 maassa ja geotermisiä lämpövoimaloita löytyy 70 eri maasta, esimerkiksi Ruotsista. Yhdysvallat, Filippiinit, Meksiko, Indonesia ja Italia ovat johtavia geotermisen voiman käytössä. Geotermisiä lämpöpumppuja valmistetaan useissa Euroopan maissa, joista johtavia ovat Ruotsi, Saksa, Sveitsi ja Ranska. Geotermistä sähköntuotantoa oli (2019) yhteensä 15,4 GW, josta nousua edellisvuodesta 759 MW.[10] Geotermistä lämpöä tuotettiin 2000-luvun alussa yli 100 GW.[2]
Tuotanto Suomessa
Espoo
- Pääartikkeli: Otaniemen syväreiät
Marraskuussa 2014 uutisoitiin, että St1 ja Fortum alkavat rakentaa Espooseen Suomen ensimmäistä geotermisellä energialla toimivaa teollisen mittakaavan lämpölaitosta. Tuotantolaitoksen suunnittelee St1 Deep Heat ja se sijaitsee Otaniemessä.[11]
Toimintaperiaate
Otaniemen laitoksessa tuotetaan geotermistä energiaa kahden maahan poratun reiän avulla. Toiseen johdetaan vettä, joka lämpenee maan sisällä ja nousee lopulta toisesta reiästä ulos. Vettä voidaan käyttää kaukolämmön tuotantoon, johon tarvitaan yli 120-asteista vettä. Reikien tarvittavan syvyyden arvioidaan olevan jotakin kuuden ja kahdeksan kilometrin väliltä, mikä tekee laitoksen toteutuksesta vaikeaa, sillä vastaavia ei löydy maailmasta vielä yhtään. Vaikka veden nostamiseen tarvitaankin jonkin verran pumppausenergiaa, sähkön tarve on huomattavasti pienempi kuin maalämpöratkaisuissa, joissa maalämpöpumpulla nostettu vesi on lämpötilaltaan viileämpää.
Teho
Espoon geotermisen laitoksen arvioidaan tuottavan lämpöä jopa 40 megawatin teholla. On arvioitu, että Fortum pystyy kattamaan maansisäisellä lämmöllä noin kymmenesosan Espoon kaupungin kaukolämmön tarpeesta.[4][6]
Aikataulu
Helmikuuhun 2017 mennessä reikää oli porattu 4,5 km vesivasaroinnilla. Saman vuoden heinäkuussa tekniikka vaihdettiin kiertoporaukseen.[12] Huhtikuussa 2018 arvioitiin, että jos projektin jatko onnistuu ongelmitta, geoterminen laitos voi olla käytössä vuoden 2019 lopulla.[13]
Fortum vetäytyi St1:n geotermisestä pilottiprojektista keväällä 2022. Lämpökaivot oli porattu tavoitesyvyyteen, mutta vettä ei saatu virtaamaan riittävästi kaivosta toiseen. St1 kertoi jatkavansa tuotekehittelyä. [14]
Tampere
Loppuvuodesta 2018 uutisoitiin, että Tampereelle, Nekalaan on suunnitteilla lämpökaivo, jonka syvyys on noin 7–8 kilometriä. Voimalan on tarkoitus tuottaa vuosittain noin 29 000 MWh lämpöä kaukolämpöverkkoon, jonka on arvioitu vastaavan noin 1000 pientalon lämmitykseen tarvittavaa määrää. Hanketta varten TEGS Finland Oy:lle on myönnetty 2,1 miljoonaa euroa valtion uusiutuville energiamuodoille suunnattua tukea. Hankkeen on tarkoitus alkaa alkuvuodesta 2019, ja laitoksen arvioidaan olevan valmis kesällä 2020.[15][16]
Toisin kuin Otaniemen hankkeessa, Nekalan lämpökaivossa oli tarkoitus käyttää yhden kaivon järjestelmää. [16] Tampereen yksin vetämä hanke ei toteutunut, koska sille ei saatu kokoon riittävästi rahoitusta.[17]
Vuonna 2021 aloitettiin Tarastenjärven hyötyvoimalaitoksen kupeessa uusi, kolmen kilometrin syvyyteen tähtäävä testihanke. Hankkeeseen osallistuu Tampereen sähkölaitos ja 14 muuta energiayhtiötä. [18]
Lähteet
- geoterminen energia | TEPA-hakutulos erikoisalojen sanastoista ja sanakirjoista termipankki.fi. Viitattu 30.5.2022.
- Tester, Jefferson W. (Massachusetts Institute of Technology) et al (2006). The Future of Geothermal Energy – Impact of Enhanced Geothermal Systems (EGS) on the United States in the 21st Century (14MB PDF), Idaho Falls: Idaho National Laboratory, 1-9. ISBN 0-615-13438-6. Viitattu 2007-02-07.
- Ursula Ahvenisto, Esa Boren, Sven-Erik Hjelt, Tuija Karjalainen, Jarmo Sirviö: Geofysiikka tunne maapallosi sivu 12, Sanoma Pro (WSOY), 2004, ISBN 978-951-026-113-2
- Espoossa aletaan nostaa kaukolämpöä maasta – 120 asteista vettä kilometrien syvyydestä 28.11.2014. Yle. Viitattu 28.1.2015.
- Lämpöä omasta maasta (s. 2-3) Ei tiedossa. Motiva (Suomen lämpöpumppuyhdistyksen kanssa).
- Energiayhtiöt alkavat porata kaukolämpöä maan sisuksista Espoossa 28.11.2014. Helsingin Sanomat. Viitattu 28.1.2015.
- Geothermal energy, Paris, France
- www.city-instruments.eu, Paris, France
- Tester, Jefferson W. (Massachusetts Institute of Technology) et al (2006). The Future of Geothermal Energy – Impact of Enhanced Geothermal Systems (EGS) on the United States in the 21st Century (14MB PDF), Idaho Falls: Idaho National Laboratory. ISBN 0-615-13438-6. Viitattu 2007-02-07.
- The Top 10 Geothermal Countries 2019 – based on installed generation capacity (MWe) thinkgeoenergy.com. Viitattu 28.5.2021.
- Geotermisen lämpövoimalan poraukset alkavat Espoossa – tavoitteena tuottaa kymmenen prosenttia kaupungin lämmöstä 05.08.2015. Helsingin Sanomat. Viitattu 25.6.2015.
- Suomen syvin reikä kallistui – Kolaus uusiutuvan energian jättihankkeelle Yle, 2017
- Otaniemessä porattiin Suomen syvin reikä 6,4 kilometrin syvyyteen – ja se saattaa ratkaista energiaongelmamme Helsingin Sanomat, 2018
- Puhtaan energian jättilaitos kariutui, kun luonto päihitti insinöörit – Fortum vetäytyi St1:n geotermisestä pilotista Espoossa Yle Uutiset. 22.4.2022. Viitattu 28.5.2022.
- Tampereelle porataan jopa 8 kilometrin syvyyteen lämpökaivo, joka lämmittäisi tuhat pientaloa, Yle Uutiset yle.fi. Viitattu 18.12.2018.
- Tampereen Nekalaan porataan 7–8 kilometriä syvä lämpökaivo, jossa on 140 astetta lämpöä – Jos hanke onnistuu, niitä voi tulla lisää eri puolille kaupunkia www.aamulehti.fi. Viitattu 29.12.2018.
- Energiayhtiöt yrittävät murtaa geolämmön kirousta yhteisvoimin – uutta poraustekniikkaa kokeillaan nyt Tampereella Yle Uutiset. Viitattu 16.6.2021.
- Tampereelle porataan kolme kilometriä syvä kaivo – Tampereen Sähkölaitokselle täysin uusi aluevaltaus Aamulehti. 16.6.2021. Viitattu 16.6.2021.
Aiheesta muualla
- Geothermal energy in Finland (PDF) (englanniksi)
- Bassfeld Technology Transfer - Introduction to Geothermal Power Generation (3,6 Mt PDF) (englanniksi)
| Aurinkovoima: |
aurinkokenno | aurinkolämmitys | aurinkokeräin | keskittävä aurinkovoima | aurinkojäähdytys |
|---|---|
| Tuulivoima: |
merituulivoima | luettelo merituulivoimasta | tuulipuisto | tuulimylly |
| Vesivoima: | |
| Maa, vesi ja ilma: |
geoterminen energia | maalämpö | ilmalämpöpumppu | ilma-vesilämpöpumppu | ilmavirtavoimala |
| Biologinen: |
biomassa | energiakasvit | puupolttoaine | pelletti | biopolttoaine | bioetanoli | E85 | biodiesel | biokaasu |
| Kemiallinen: | |
| Muuta |
energiansäästö | energiatehokkuus | fuusioreaktori | vihreä sähkö | hajautettu energiantuotanto | sähköntuotanto | lämmöntuotanto | kaukolämpö | energiankulutus| valaistus | tuontisähkö | säätövoima | lämmön varastointi | sähkön varastointi | kuljetus | sähköauto | hybridiauto | joukkoliikenne | kimppakyyti |