Visste du att redan för 10 000 år sedan byggde de första amerikanska indierna sina bosättningar runt heta källor i Nordamerika? Detta kan man säga är bland de tidigaste idéerna om bergvärme.
De använde denna naturligt tillgängliga källa av varmt vatten för matlagning, badning och för att hålla värmen.
Bergvärme, även känd som geotermisk energi är energi som finns under jordskorpan. En koppling av orden ‘geo’ och ‘termisk’ hänvisar helt enkelt till energins ursprung, där ‘geo’ står för jorden och ‘termisk’ för värme.
Vad är bergvärme?
Bergvärme kommer i form av värme som produceras i jorden. Den ena delen av denna värme kommer från tidpunkten för bildandet av vår planet för 4,6 miljarder år sedan och den andra delen genereras ständigt från förfall av radioaktiva element som uran och thorium som vanligtvis finns i stenar.
Denna inre värme driver kraftfulla geologiska processer som kontinentala drift och vulkanutbrott, men ger samtidigt enorma mängder förnybar energi.
Hur produceras bergvärme energi?
Varma källor, gejsrar med mera är alla naturliga former av bergvärme. På dessa platser är jordskorpan tunnare, så den inre värmen når ytan och demonstrerar naturens kraft. Det var i dessa geologiskt aktiva områden som idén att utnyttja denna naturliga energi först implementerades.
Med större kunskap om geologi och tillgänglighet av sofistikerade kartläggningsverktyg, har vi på senare tid lärt oss att hitta geotermiska reservoarer som ligger till och med flera mil under jord. I dessa områden byggs bergvärmeverk för att fånga upp värmen och använda den direkt för att värma våra byggnader eller för att generera el till angränsande samhällen.
Bervärme fungerar enligt samma princip som andra kraftverk – de använder varm ånga för att driva elektriska turbiner. Ångan härleds antingen direkt från jordens jordskorpa eller från vatten.
Bergvärme är en ren energikälla som kan bli en av pelarna i vår hållbara framtid. Men som alla andra energikällor vi håller på att utnyttja kommer det med ett antal fördelar och nackdelar
Fortsätt läsa för att lära dig om fördelar och nackdelar med bergvärme
Fördelar med bergvärme
1. Väl etablerad teknik med stor potential
Tiden för storskalig användning av bergvärme för uppvärmning och el har börjat med byggandet av det första bergvärmeverken för 100 år sedan i Toscana, Italien.
2015 stod den totala installerade bergvärmekapaciteten för 13,2 gigawatt, med USA, Filippinerna och Indonesien som de främsta länderna på listan. När det gäller länder som Filippinerna och Indonesien har lättillgänglig geotermisk kraft blivit en fördelaktig ersättning för den naturliga bristen på fossila bränslen.
Enligt World Energy Council genererar de tillgängliga bergvärmeverken otroliga mängder men ännu inte utnyttjad energi. En uppskattad global potential varierar mellan 35 till 200 gigawatt – upp till 15 gånger mer än den nuvarande produktionskapaciteten.
2. Stabil och förutsägbar energikälla
Till skillnad från sol- och vindkraftteknologi är jordens temperatur konstant och förutsägbar trots ständigt förändrade väderförhållanden. Bergvärmeenergi kommer att producera en förväntad mängd kraft 24 timmar om dygnet, 7 dagar i veckan, 365 dagar per år oavsett växlande väder eller årstider.
En sådan nivå av förutsägbarhet gör denna källa av alternativ energi till en perfekt kandidat för att tillhandahålla en stor mängt energi.
3. Stabilt pris
Det stabila flödet av bergvärme utan extra kostnader för utvinning, bearbetning och inköp av det faktiska bränslet fungerar som en prisstabilisator. Priset varierar inte lika mycker som fossila bränslen. De största kostnaderna för att utnyttja bergvärme betalas under byggandet av ett kraftverk.
När anläggningen har installerats drivs den gratis. Denna unika egenskap gör kostnaderna för att använda denna form av energi stabil under åren.
4. Riklig och billig energikälla
Bergvärme finns överallt på jorden, men vissa platser har mycket större geotermiska energireserver än andra. Över 70 procent av den geotermiska energiinfrastrukturen byggs längs tektoniska plattgränser och varma källor. Dessa geologiskt aktiva platser är idealiska för användning av geotermisk kraft.
Intressant nog är nästan hälften av dem öar. Till exempel, Island som ligger vid korsningen mellan Eurasien och den nordamerikanska tektoniska plattan erhåller 66 procent av energi för uppvärmning och elektricitet från dess geotermiska reservoarer. Den stora ön Hawaii ligger på toppen av en stor varm plats och den får 30 procent av sin elektricitet från ett enda bergvärmeverk.
Bergvärme är också betydligt billigare för många av dessa länder. Fram till 1973 var Island nästan helt beroende av olja för att värma sina hus. Sedan kom den första oljekrisen, när oljepriserna ökade beslutade Isländarna att utnyttja sina egna naturliga rikedomar. Detta innebar att majoriteten av hushållen bytte till bergvärme. Denna övergång har visat sig vara så mycket som fem gånger billigare för isländare än att värma med olja.
5. Förnybar och miljövänlig resurs
Bergvärmeenergi är förnybar. Jordens inre värme fylls ständigt från radioaktivt förfall av instabila element och förväntas fortsätta göra det i miljarder år framöver. Värmen strålar mot ytan där den kan driva kraftverk så länge den naturliga återvinningsgraden för denna resurs inte överskrids.
Enligt studier från Stanford University tror man att väl förvaltade bergvärmeverk lätt skulle kunna leverera en stadig mängd kraft i mer än 100 år.
Geotermiska kraftverk bränner inte bränsle som fossila bränslen eller kärnkraftverk. Detta återspeglas i deras låga miljöpåverkan.
I själva verket släpper bergvärme ut minimalt med utsläpp jämfört med fossila bränsleanläggningar. Bergvärme förhindrar istället varje år utsläpp av:
- 32 000 ton kväveoxid,
- 78 000 ton svaveldioxid,
- 17 000 ton partiklar,
- 16 000 000 ton koldioxid
Dessa siffror visar den imponerande potentialen från bergvärme att minimera luftföroreningar och hjälpa till att mildra klimatförändringarna.
En annan miljöfördel är förebyggande av förstörelse av livsmiljöer. Eftersom bergvärme helt drivs från ångan som genereras av jordens naturliga värme krävs inte gruvdrift för utvinning. Brytning av icke-förnybara fossila bränslen och uran har å andra sidan orsakat enorm förstörelse och förorening av våra naturresurser genom historien.
Geotermisk kraft tillsammans med andra rena energikällor kan ersätta dessa miljödestruktiva energikällor. Under det senaste decenniet har elektricitet ersatt förbrukningen av 25 miljonrer fat olja och 6 miljoner ton kol per år i USA.
6. Tekniska förbättringar
Med hotet om klimatförändringar och fossila bränsleutsläpp är många forskare engagerade i att hitta effektivare alternativ för ren energi. Bergvärme är en av de lovande kandidaterna för att pålitligt driva vår växande ekonomi och ökade efterfrågan på el och energi. Därför pågår ständigt innovation och utveckling för att förbättra effektiviteten av de tillämpade metoderna inom bergvärme.
Den mest kostsamma aspekten av en bergvärme är borrningen under vilken det finns svårigheter såsom extrem temperatur, tryck eller bergformationer, som kan vara hinder och försvåra borrningen. De senaste tekniska framstegen är de mest användbara. Nya borrar gjorda av högtemperatur- och tryckbeständiga material tillåter borrning även i tidigare otillgängliga områden och marker.
7. Liten markanvändning
Eftersom geotermiska system är byggda mestadels under jord, kräver de en minimal areal för sin konstruktion.
Geotermiska kraftverk använder till och med åtta gånger mindre plats än solparker och tre gånger mindre än vindkraftparker.
8. Värme- och kylpotential
Bergvärmepumparna som används för uppvärmning och kylning av byggnader drivs inte av bränsle och avger inte heller växthusgaser för att hålla en behaglig temperatur inomhus. Dessa system fungerar baserat på den naturliga temperaturskillnaden mellan underjordiska och över marken.
På vintern pumpar systemet jordens interna värme till byggnaden och värmer upp den. På sommaren tar systemet upp värmen inuti byggnaden och överför den under jord där den svalnar. Kallare luft pumpas sedan tillbaka in i byggnaden för att sänka temperaturen på inomhusluften.
9. Bra långsiktiga investeringar
Även om både kommersiella och boendebergärmesystem kräver stora investeringar i förväg, är energin som genereras från dem gratis och möjliggör därför en effektiv återbetalning. Därför kan bergvärme visa sig vara en bra långtidsinvestering.
När man tar hänsyn till avkastning på investeringar kostar bergvärmesystem för bostäder inte mycket mer än konventionella värme- och kylsystem.
Nackdelar med bergvärme
1. Platsspecifikt
Den största nackdelen med bergvärmeenergi är att den är platsspecifik. I många regioner är värmen som strålar mot ytan otillräcklig för att generera tillräckligt med kraft eller vara värt investeringen i att bygga en bervägmeinfrastruktur.
Där jordskorpan är tjock är den geotermiska värmen bara 16 grader Celsius (60 ° F) per kvadratkilometer, men på platser där jordskorpan är tunn, stiger denna siffra till 90 grader Celsius (194 ° F). De enda platser som är värda att överväga för byggandet av bergvärmevärk är de med lättillgängliga geotermiska reserver.
2. Låg effektivitet för geotermiska kraftverk
Bergvärmeverk har lägre effektivitet än fossila bränslen eller kärnkraftverk. Effektivitet uttrycker mängden genererad elektricitet från den utgrävda värmen. Medan effektiviteten för fossila bränslen eller kärnkraftverk ligger mellan 30 och 40 procent, når bergvärmeverk i genomsnitt bara 12 procent.
På grund av bergvärmens unika karaktär, som inte härrör från samma intensitet på olika platser, har varje bergvärmeanläggning sin specifika effektivitet.
3. Konflikt med naturarv och urbefolkningens rättigheter
Många geologiskt aktiva platser som skulle vara lämpliga för storskalig bergvärmekraftverksamhet, men samtidigt kan de vara heliga, inhemska, och viktiga platser. Detta kan göra expansion på dessa platser svårare.
Ett sådant exempel är det tredje största gejserfältet i världen – El Tatio i Chile. På 1970-talet borrades ett antal brunnar för att få tillgång till dess geotermiska rikedomar i El Tatio, men att tappa in den geotermiska behållaren har lett till att vissa gejsrar försvunnit. 2009 inträffade en incident när en borrbrunn exploderade och skapade en 60 meter hög ångbrunn. Händelsen har lett till att lokala Atacameno-invånare motverkar ytterligare geotermisk exploatering i området.
4. Miljökonsekvenser
Energiproduktion från bergvärme avger inte växthusgaser, men växthusgaser som koldioxid och metan ligger naturligt under jordens yta. Dessa gaser kan fly ut i atmosfären från den geotermiska vätskan under borrningen.
Även om det finns risk för att släppa ut dessa gaser i ytan i atmosfären så tar de flesta bergvärmeverk sina energi från reservoarer med låga koncentrationer av växthusgaser eller använder mekanismer för att förhindra deras utrymning. I allmänhet avger bergvärmeenergi fortfarande mycket lägre mängder växthusgaser än växter som bränner fossila bränslen.
Andra miljöföroreningar kopplade till användning av bergvärme är svaveldioxid, kiseldioxidutsläpp och tungmetaller som kvicksilver, nickel och arsenik.
5. Jordbävningar
Bergvärmekraftverk måste vara belägna i geologiskt aktiva områden för att få enkel tillgång till jordens inre värme. Dessa områden är ofta mer benägna för jordbävningar.
Branschens teknik för att pumpa tryckvatten under jord är känd för att öka frekvensen av seismisk aktivitet i området.
6. Höga initialkostnader
Eftersom kostnaderna för att bygga bergvärmeverk och anläggningar är höga, kräver bergvärmeverk en långsiktig investeringsstrategi. Enligt geotermisk energiförening är kostnaderna för borrning, analys och installation av den geotermiska infrastrukturen cirka 3 400 dollar per kilowatt kraft i USA och kan jämföras med de höga kostnaderna för kärnkraft.
Att bygga ett bergvärmeverk är cirka 60 procent dyrare än att bygga ett naturgasverk. Men kostnaderna för att driva en bergvärmeanläggning är billigare eftersom det inte kräver bränsle. Man räknar att driften av en sådan anläggning kostar i genomsnitt 0,01 till 0,03 per kilowattimm.
I slutändan är de långsiktiga kostnaderna för bergvärmeproducerad energi jämförbar med kostnaden för en naturgas- eller kolanläggning.
8. Reservoarer behöver korrekt hantering
Bergvärmeenergi är hållbar endast om behållarna hanteras korrekt. Om bergvärmeverk överanvänds kan geotermiska energiförsörjningar tappas mycket snabbare än de byts ut och kraftverket tar därför slut.
På Island, till exempel, har det varit vissa raporter som rapporterat att om man fortsätter dra samma mängder bergvärmeenergi som man gör nu, kan vissa av reservoarerna torka under de kommande 50 till 100 åren. Sedan tar de minst ytterligare 100 år att fylla på igen.
Geotermisk energi är totalt sett en förnybar resurs, men den kan tappas lokalt om kraftverk använder för stora mängder. Till exempel har Geysers geotermiska fält i Kalifornien utnyttjats med stor framgång sedan 1960-talet, men 1988 uppnåddes dess maximala produktionshastighet och sedan dess har dess produktion minskat stadigt.
Energiförlust under transport
Betydande energiförluster uppstår när varmt vatten används för att transportera den bergvärmegenererade energin långa avstånd. Detta är också ett annat skäl till att bygga ett kraftverk inte är ekonomiskt hållbart i områden där geotermisk reservoar ligger för långt från samhällen. Dock väljer många i Sverige att borra bergvärme intill huset, och i dessa fall är detta inget problem.
Ju längre avstånd det geotermiskt uppvärmda vattnet måste röra sig genom rören, desto större mängd energi går man miste om under processen.
Leave a Reply