Strømforsyningen har fått mest oppmerksomhet i energidebatten, mens oppvarming ikke har vært like mye i fokus. Det pågår en rivende teknologisk utvikling innen boring i berggrunnen. Dette kan åpne nye veier innen oppvarming av boliger. På litt lengre sikt vil revolusjonerende teknologi for svært dype borehull også kunne gi strømproduksjon.

Strømforsyning har med god grunn stått i sentrum i energidebatten. Elektrisitet er energi i sin reneste og mest anvendbare form og av høyeste kvalitet. Elektrisitet kan enkelt omdannes til varme eller bevegelse, men det er ikke mulig å gå den andre veien, uten produksjonstap.

Varme har hittil fått mindre oppmerksomhet, men kan kanskje komme mer i fokus i fremtiden med utvikling innen geotermisk energi. Det innebærer å hente varme fra jordens indre. Jordens indre inneholder store mengder langlivede radioaktive stoffer med thorium og uran som de vanligste varmekildene. Ytterst i planeten er jordskorpen som et skall. Det er omtrent like tykt i forhold til planetens størrelse som skallet på et eple.

Virkelig dype borehull kan gi den andre ikke-fossile, forutsigbare og skalerbare strømproduksjonen.

Jordskorpen er mellom ti og sytti kilometer tykk. Den er tynnest på havbunnen og tykkest under høye fjellkjeder. Dette er logisk fordi jordskorpen er lettere enn den underliggende mantelen og "flyter" dermed oppå den. En trebit som flyter, ligger for størstedelen under vannlinjen. En tykkere trebit stikker høyere opp av vannet, men ligger dypere enn en tynnere trebit.

Dette gjør at det blir vanskelig å få tilgang til varmen inne i jorden. Den korteste avstanden å bore blir oftest på havbunnen, men da har man det lille praktiske problemet at det er fire kilometer stormende hav fra bunnen og opp til overflaten. Neste mulighet er å bore på steder på jorden der to kontinentalplater beveger seg fra hverandre. Der er jordskorpen ekstra tynn, og det kreves ikke like dype borehull.

Noen ganger gir naturen selv sprekker slik at vannet kommer opp uten borehull. Det er ikke direkte overflod av steder over havflaten der tektoniske plater beveger seg fra hverandre. De beste stedene er Island og Øst-Afrika. I begge regionene får de et verdifullt tilskudd, takket være varmen fra jordens indre. Den totale mengden av slike steder er likevel begrenset.

I California finnes tilsvarende, men de har ikke like gode vilkår. Der beveger to kontintalplater seg i hver sin retning, den ene nordover og den andre sørover. De gnisser mot hverandre og resulterer i ganske hyppige jordskjelv. I Geysers-regionen i Nord-California forsøkte de å anvende geotermisk energi til strømproduksjon på 1970-tallet. Da bommet de på hvor begrenset den totale energimengden faktisk var. Dette førte til nedkjøling av feltet, og et antall geysirer sloknet.

Det er idag vanskelig å vite hva man vil støte på der nede før man begynner å bore.

De siste årene har teknologien med å bore etter gass og olje tatt store fremskritt. Ved å først bore vertikalt og deretter svinge og bore lange horisontale hull, han det vært mulig å utvinne gass og olje i betydelig større mengder enn tidligere. Dette kombineres ofte med å lage sprekker i fjellet med vann under høyt trykk (fracking) for å hente ut enda mer gass eller olje fra fjellgrunnen. Det er denne teknikken som USAs president, Donald Trump, henviser til med sitt berømte slagord "drill, baby, drill".

Med denne utviklingen har kostnadene for konvensjonell boring sunket så mye at det kan bli interessant, spesielt på passende steder og først og fremst for varme, å bore for å få direkte energiutvinning. På gjennomsnittlige steder på jorden stiger temperaturen med nesten 30℃ per kilometer man tar seg nedover. Et tre kilometer dypt borehull kan da gi temperaturer på rundt 100℃. Det kan passe til den type fjernvarme som forekommer i mange byer.

Samtidig pågår et forskningsprosjekt i USA der man forsøker å utvikle en helt annen teknologi. Tanken er å anvende intensiv mikrobølgestråling, omtrent som en enorm mikrobølgeovn der man kan rette strålingen inn i en svært smal kjegle. Da kan man smelte selve fjellet slik at det blir et rør der veggene blir nesten som glass. De mest visjonære talspersonene spekulerer i om man skal kunne skape hull ned til 15-20 km dybde. I så tilfelle vil man kunne nå temperaturer på kanskje 500℃.

Dette vil åpne helt nye muligheter. Vann ved 100℃ fungerer godt til å varme opp boliger, men er svært ineffektivt for å skape elektrisitet. Når man når over 300℃, kan man i prinsippet benytte samme teknologien som brukes i kjernekraftverk i dag for å koke vann til damp for å drive en turbin som igjen driver en generator for strømproduksjon. Kommer man opp i 500℃, kan man få betydelig høyere virkningsgrad enn i dagens kjernekraftverk. Da kan man ikke utelukke at det totale regnestykket for boring og kraftverk til sammen kan bli attraktive.

Les mer

Dette kan bli en revolusjon innen den globale strømforsyningen. Det finnes fem storskala teknologier for å skape regulerbar strøm. De tre fossile brenslene kull, gass og olje står i dag for mer enn halvparten. Vannkraft og kjernekraft utgjør de ikke-fossile alternativene. Vannkraft kan bare bygges ut på visse steder der geografien ligger til rette for det. Det vil si at kjernekraft er den eneste ikke-fossile, planleggbare strømproduksjonen som er justerbar og som kan bygges nesten hvor som helst.

Hvis virkelig dype borehull viser seg å være konkurransedyktige, ville dette kunne bli den andre ikke-fossile, planleggbare strømproduksjonen. Å gå fra en til to løsninger er et svært stort skritt. For tiden får vi nøye oss med å krysse fingrene. Teknologien ser lovende ut, men det er langt til fungerende strømproduksjon. Hittil har det fungert ganske bra med å bore horisontalt, noe som er hensiktsmessig når man utvikler selve boreteknologien. Det er likevel anbefalt å regne med uventede komplikasjoner når ambisjonen er å få det hele til å fungere vertikalt.

Hvorfor ikke bore til slike dypder med mer konvensjonell teknologi? Verdens hittil dypeste borehull finnes på Kola-halvøya i Nord-Russland. Det boret ikke for å finne olje, men for et rent vitenskapelig prosjekt for å få mer kunnskap om jordens indre. Kjedelig nok kjørte man seg fast ved vel 12 kilometers dybde der temperaturen var rundt 200℃. Bergarten hadde da en konsistens som minnet om seigt smørefett, noe som satte en stopper for videre boring. Hver gang boret ble løftet for å bytte borekrone, rakk fjellet "å renne tilbake" og gjorde tidligere anstrengelser forgjeves.

Varmepumper har blitt vanlige flere steder. Det dreier seg om dybder ned til rundt 100 meter. Da er varmeøkningen sammenlignet med å ta varmen fra jordlaget på overflaten marginal. Poenget med å bore er at man slipper å grave i stykker gressplen og at varmetilførselen blir litt jevnere gjennom året.

Det er også mulig å kombinere varmt (men ikke veldig varmt) vann fra jordens indre med en liten varmepumpe. En varmepumpe fungerer i prinsippet på samme måte som et kjøleskap. Den separerer en væske eller gass i to, den ene litt varmere og den andre litt kaldere. I kjøleskapet vil du ha kulden og slipper ut varmen på baksiden. I en varmepumpe vil man ha varmen inn og slipper ut kulden i enheten på utsiden av veggen.

Det kreves elektrisk strøm for å gjennomføre denne separasjonen av varme og kulde. Jo større separasjon man trenger, desto mer strøm går med. Anta at en standard varmepumpe i en vanlig villa høyner temperaturen fra 0℃ til 60℃. Hvis man allerede har 45℃ og vil opp til 60℃ (som passer for tradisjonelle veggradiatorer), får man betydelig betydelig høyere virkningsgrad; fire ganger mer effektivt. Sagt på en annen måte: Det kreves bare en fjerdedel så mye strøm hvis man har dette varme vannet som oppstart av prosessen.

Kunnskapen om jordens indre er ganske begrenset. Det er i dag vanskelig å vite hva man vil støte på der nede før man begynner å bore. På kort sikt virker det fornuftig å jobbe med tradisjonell boreteknologi for oppvarming av boliger; gjerne med to varianter. Hvis man lykkes med å bore dypt nok slik at varmen blir tilstrekkelig for gulvvarme, har man en svært enkel og pålitelig varmekilde for all fremtid. Hvis boret setter seg fast på veien, installerer du en varmepumpe for å nå de siste gradene opp til det som er nødvendig.

Varme fra jordens indre har hittil vært en urealisert drøm, bortsett fra i noen få spesielle tilfeller. Vil geotermisk teknologi spille en større rolle i fremtiden?

Jan Blomgren Professor i  tillempet kjernefysikk og forfatter

Dette er en meningstekst. Meningene er skribentens egne. 

Kontakt gjerne skribenten: [email protected]