Vi utvikler nye teknologiske løsninger for å hente energi fra dypt nede i den skandinaviske berggrunnen
Fremtidens utslippsfrie energi finner vi under bakken. St1 borer 6,5 kilometer ned i berggrunnen under Espoo, det dypeste som noen gang har blitt boret i Finland. Målet med St1 sitt Deep Heat-pilotprosjekt er å bygge det første industriskala geotermiske varmeanlegget i Finland ved Fortums varmeanlegg i Otaniemi.
Geotermisk energi er en spennende mulighet når det kommer til utslippsfri varmeproduksjon. Prosjektets suksess vil kunne revolusjonere finsk varmeproduksjon. St1 har tidligere erfaring med bærekraftig produsert fornybar energi, og geotermisk varmeproduksjon er et naturlig steg videre for selskapet.
Prosessen for høsting og bruk av geotermisk varme er nokså enkel. Først må det bores to hull eller brønner ned til en dybde på rundt 6,5 kilometer. Ned en av disse brønnene pumpes vann ned til berggrunnen for oppvarming fra jordskorpen. Det oppvarmede vannet pumpes så opp via den andre brønnen, før varmen fanges ved hjelp av en varmeveksler og mates inn i det lokale varmenettverket. Når dette er gjort, vil anlegget produsere opp til 40 MW energi. Varmen som produseres ved det geotermiske varmeanlegget kjøpes av Fortum til bruk i deres lokale varmenettverk.
Det å penetrere den harde finske granittberggrunnen krever både et formålsbygd bor og utholdenhet. Vi startet med å bore et borehull ned til rundt to kilometer, og så analyserte vi dataen og steinprøver for informasjon om jordskorpen nødvendig for de faktiske produksjonsbrønnene.
Boringen av produksjonsbrønnene tok i bruk lufthammerboreteknologi for å nå en dybde på 4,5 kilometer. Etter dette ble hydraulisk vannhammerboreteknologi og tradisjonelle roterende boremetoder tatt i bruk for å penetrere den harde berggrunnen. Ved å optimalisere disse teknologien har boringen nå nådd en dybde på 6,4 kilometer - dypt nok til at jordskorpetemperaturen er høy nok til at varmeproduksjonen kan begynne.
Prosjektet har nå nådd stimuleringsfasen hvor det vil undersøkes hvordan vannet faktisk strømmer gjennom bergsprekkene mer enn seks kilometer under bakken.
«Vi har nå nådd en dybde der vanntemperaturen har vist seg høy nok for varmegenerering. Dette gjør det mulig for oss å fortsette til stimuleringsfasen. Her vil vi stimulere borehullene ved å mate inn vann og overvåke vannstrømningene gjennom bergsprekkene. Dataen vil fortelle oss den optimale boreretningen for den resterende delen av det andre borehullet, og den vil fortelle oss hvordan vannet kan tvinges til å strømme gjennom berggrunnen mellom de to hullene», forklarer Tero Saarno, produksjonsleder for St1 Deep Heat Ltd.
Strømningene for vann som pumpes inn i borehullet gjennom sprekkene i berggrunnen vil overvåkes nøye. Vanntrykket vil utvide sprekkene og geofoner vil oppdage mikrovibrasjoner som forteller retningen på vannet som passerer gjennom berggrunnen. En rekke geofoner har blitt installert der de dypeste befinner seg på 1.1 og 1.2 kilometer. Én befinner seg på 670 meters dybde, og de resterende befinner seg på mer enn 300 meters dybde på ulike steder i storbyområdet rundt Helsinki.
«Stimulering er en prosess der det genereres mikrovibrasjoner i berggrunnen. Dette er en vanlig fase av byggingen av geotermiske anlegg. Vi gjennomfører denne fasen på en mindre skala enn det som ofte gjøres ved lignende prosjekter i andre land. Nettverket av geofoner under bakken tillater oss å monitorere vannstrømmen i berggrunnen nøyaktig, samtidig som vi sikrer at mikrovibrasjonene holder seg innenfor grensene satt av myndighetene,» forklarer Tero Saarno.
Måleinstrumenter installert på overflaten vil måle mikrovibrasjoner på bakkenivå, men disse effektene vil bli minimale. For eksempel vil sprengningsarbeidet for en t-banetunnel generere langt større vibrasjoner.
Stimuleringsstadiet der vannstrømningene dypt under bakken måles vil ta rundt en måned å fullføre, og analysen av disse resultatene vil ta 7-9 måneder. I denne perioden vil boreteknologien videreutvikles og boreriggen vil demonteres og fjernes fra stedet i denne perioden.
Varmeanlegget har blitt utformet for å generere 10 prosent av fjernvarmebehovet til byen Espoo. Et vellykket pilotprosjekt kan føre til utplassering av denne teknologien andre steder.
