Undergrunden kan
varme Danmark op

Med støtte fra Innovationsfonden undersøger forskere lige nu, hvordan det kan blive bæredygtigt - både økonomisk og miljømæssigt - at hente varmt vand op fra jordens kerne og ind i danskernes radiatorer.

Af afdelingsleder Lars Henrik Nielsen, seniorrådgiver Anders Mathiesen og seniorforsker Henrik Vosgerau, GEUS, De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland

I dag bliver danske fjernvarmehjem varmet op med brændsel af forskellig art. Men i virkeligheden ligger der en langt mere miljøvenlig varmeløsning lige for fødderne af os. Den hedder geotermisk energi og er varme, som fra jordens indre kerne uafbrudt strømmer ud mod jordoverfladen og opvarmer vandet få kilometer under fodsålerne af os. 

Geotermisk energi kan betragtes som en vedvarende energikilde, som er uafhængig af klima- og sæsonudsving i modsætning til vind- og solenergi. Og den har potentiale til i fremtiden at udgøre en betydelig del af den danske fjernvarmeforsyning. 

Geologerne ved GEUS, De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland, har sammen med kolleger fra Københavns og Aarhus universiteter kortlagt de geotermiske ressourcer i Danmark. Resultaterne viser, at undergrunden indeholder store mængder varmt vand, der blandt andet findes i fem porøse sandstenslag, som forekommer i det meste af landet i en dybde på mellem en og tre kilometer under jordoverfladen.

Miljøvenligt kredsløb
I Danmark er geotermisk energi faktisk allerede i brug i anlæg tre forskellige steder i landet - i Margretheholm, i Sønderborg og i Thisted. Men potentialet er meget større, og tilsvarende geotermiske ressourcer bliver udnyttet mange steder i verden, blandt andet med stor succes i Paris. 

Geologerne vurderer, at geotermisk varme fra undergrunden kan udnyttes i store dele af landet, hvor fjernvarmenet allerede er etableret fx i København, Aarhus og Aalborg foruden en række andre mindre byer. De fem sandstenslag indeholder almindeligvis mellem 15 og 25 procent vand, der sidder i porerummene mellem de enkelte sandkorn. Når vandledningsevnen er tilstrækkelig god, fordi porerne står i forbindelse med hinanden, kan vandet strømme frit fra sandstenen og ind i en geotermisk boring. 

Udnyttelsen er derfor enkel og foregår ved, at der i den simpleste form bliver etableret et kredsløb, hvor det varme vand først bliver pumpet op til overfladen gennem en produktionsboring. Herefter bliver vandet cirkuleret gennem et overfladeanlæg med varmepumper og varmevekslere, som overfører varmen til det fjernvarmevand, der bliver sendt ud til forbrugerne. 

Herved bliver det saltholdige geotermiske vand holdt adskilt fra fjernvarmevandet, og forbrugerne vil ikke kunne mærke forskel på, om deres radiatorer får varmen fra afbrænding af biomasse eller fossile brændsler eller om varmen kommer fra jordens uudtømmelige geotermiske ressource. 

Stort fokus i EU
Efter afkøling af geotermivandet i geotermianlægget bliver vandet sendt tilbage til det samme sandstenslag, som det kom fra. Men i en afstand på mellem en og to kilometer fra indvindingsstedet, så det kolde vand ikke forstyrrer produktionen af det varme vand. 

Over tid vil noget af det afkølede vand langsomt bevæge sig henimod produktionsstedet, og det vil blive opvarmet på sin vej ved den varme, der bliver frigivet fra de lag, som vandet bevæger sig igennem samt fra både de under- og overliggende lag. På den måde kan et geotermisk anlæg, der bliver konstrueret og drevet på den rigtige måde, bidrage til varmeforsyningen i mange årtier.

Danmark har i årevis været førende på fjernvarmeområdet med en høj fjernvarmedækning og med en høj andel af fjernvarmen produceret på kraftvarmeværker, som producerer el og varme i samproduktion ved at afbrænde kul, naturgas eller biomasse. 

Kraftvarmeværkerne er billige og effektive, men ønsket om omstilling til grøn, vedvarende energi og behovet for en markant reduktion af CO2-udledningen til atmosfæren for at begrænse de uønskede klimaforandringer har ført til, at der i dag er kommet stor fokus på den geotermiske ressource i hele EU, blandt andet som supplement til de biomassebaserede kraftvarmeværker. 

Større uafhængighed
Ved at udnytte den geotermiske energi gør både Danmark og andre lande sig mere uafhængige af de stærkt svingende priser på fossile brændsler, den eftertragtede biomasseressource, samt de ustabile politiske systemer i Rusland og Mellemøsten. Og ikke mindst formindsker landene risikoen for uønskede klimaeffekter som følge af udslip af CO2 til atmosfæren. 

I Danmark og Sverige begyndte udnyttelsen så småt tilbage i de tidlige 1980’ere i Thisted og i Lund. Med afsæt i en række initiativer, iværksat efter energiforliget i 2012, er mulighederne i Danmark nu blevet undersøgt så grundigt, at der de kommende år kan komme turbo på udnyttelsen af den geotermiske energi.

Hidtil har de største barrierer for, at vi for alvor har kunnet komme i gang med at bruge af den store grønne ressource blandt andet været usikkerhed i de geologiske prognoser for vandproduktionen fra de fem sandstenslag, og udfordringer med det saltholdige vand ved valget af velegnede materialer i overfladeanlæggene. Derudover har der også været utilstrækkelige erfaringer med driften af anlæggene og mangel på muligheder for at afdække de økonomiske risici, der følger med så dybe boringer. 

Endelig har utilstrækkelig viden hos fjernvarmeselskaberne om de operationelle forhold i forbindelse med boringerne også spillet ind. Denne viden findes dog hos fx olieselskaberne, som rutinemæssigt borer dybe boringer. Alene i Danmark er der på land udført tæt på 100 dybe boringer, mens der i Nordsøen er udført mange hundrede boringer uden problemer af nævneværdig art.

Innovationsfonden støtter
Siden årsskiftet har GEUS sammen med en række projektpartnere fået midler fra Innovationsfonden til at udvikle og forbedre teknikkerne og forretningsmodellerne. Målet er at gøre de geotermiske anlæg både mere sikre og billigere at etablere, så energiressourcen dermed bliver mere konkurrencedygtig i forhold til de konventionelle anlæg, der er baseret på afbrænding af biomasse, affald og fossile brændsler. 

Vejen til billigere anlæg er industrialisering og professionalisering med et professionelt operatørselskab i front, der kan tiltrække risikovillige investorer med interesse for grøn energi.

Projektet, som kører over tre år, skal bidrage til, at forsyningsselskaberne bliver gjort opmærksomme på de store grønne muligheder, der ligger i den geotermiske varme, så udledningen af CO2 kan blive mindre - og så Danmark derved kan nå de klimapolitiske mål og leve op til forpligtelserne efter klimaaftalerne i Paris. 

Udestående udfordringer
Inden vi når så langt, skal projektpartneren FORCE Technology udføre en række laboratorieforsøg, som skal vise hvordan materialemæssige udfordringer med det salte geotermivand kan blive overvundet. De tre nuværende værker, som allerede udnytter geotermisk energi, bidrager i projektet med værdifuld viden om værkernes driftserfaringer, ligesom der bliver taget prøver til analyse af det geotermiske vand. 

Qeye Labs skal sammen med Aarhus Universitet og GEUS udføre avancerede analyser af seismiske data for at optimere vurderingerne af de geotermiske reservoirer, og Geoop og Hovedstadsområdets Geotermiske Samarbejde(HGS) skal vurdere anlægsudgifterne for geotermiværker og deres driftsøkonomi og på den baggrund udvikle den eksisterende forretningsmodel, boreteknik og den nuværende organisering af branchen. 

På den måde har alle projektpartnerne altså en væsentlig rolle at udfylde, før danske hjem for alvor kan begynde at få varme i radiatorerne fra vores fælles undergrund. 

Det er vanskeligt at spå om fremtiden, men efterhånden som klimaændringerne tager fart og vores muligheder for at holde os under den aftalte tograders stigning mindskes, øges fokus på udnyttelsen af den grønne geotermiske ressource.

Geotherm-projektet

Geotherm er et innovationsprojekt, der skal skabe ny viden og gøre Danmark klar til at anvende geotermisk energi. 

GEUS arbejder i projektet sammen med Aarhus Universitet, HGS, FORCE Technology, Qeye Labs, Geoop, de tre aktive værker i København, Sønderborg og Thisted samt tre udenlandske partnere. 

FORCE Technology udfører laboratorieforsøg, der omfatter korrosion og konstruktionsmaterialer.

Qeye Labs, Aarhus Universitet og GEUS udfører avancerede analyser af seismiske data.
Geoop og HGS vurderer anlægsudgifter og driftsøkonomi for at udvikle den eksisterende forretningsmodel, boreteknik og nuværende organisering af branchen. 

De tre værker, der allerede nu bruger geotermisk energi, bidrager med driftserfaringer og prøver til analyse af geotermisk vand. 

Læs mere om de undersøgelser, der allerede er lavet af geotermisk energi