24. ágúst 2015

Er húshitun Reykvíkinga ógnað af vinnslu jarðvarma til raforkuframleiðslu?

Athugasemdir vegna greinar Gunnlaugs H. Jónssonar í Fréttablaðinu.

Gunnlaugur H. Jónsson, innri endurskoðandi Háskóla Íslands, ritaði grein í Fréttablaðið 13. ágúst 2015 um málefni jarðhitavirkjana. Í greininni og viðtali við Gunnlaug í Spegli Ríkisútvarpsins 18. ágúst komu fram órökstuddar fullyrðingar sem ýmist eru beinlínis rangar eða byggja á misskilningi á eðli jarðhitakerfa. Við höfum orðið þess varir að fjöldi fólks heldur ranglega að ástandið sé háalvarlegt og orkuforði Hengilsins og Reykjaness sé senn á þrotum með tilheyrandi vandræðum við að útvega íbúum heitt vatn til húshitunar.

Í Fréttablaðinu segir Gunnlaugur:

Milli jarðvarmavirkjana að Svartsengi og á Reykjanesi eru aðeins 14 km og þar á milli liggja Eldvörp. Milli þessara svæða liggur brotabelti Mið-Atlantshafshryggjarins og því eru mikil tengsl milli þessara jarðhitasvæða. Þau eru ekki sjálfstæðar einingar. Sem heild er svæðið þegar ofnýtt með virkjununum að Reykjanesi og Svartsengi. Vinnslan er ekki sjálfbær og frekari vinnsla á miðju svæðinu að Eldvörpum yrði til þess að bæta gráu ofan á svart“.

Hér er því til að svara að ekki er rétt að nota fjarlægð milli tveggja jarðhitastaða sem mælikvarða á hvort tengsl séu milli þeirra, jafnvel þótt þau kunni að liggja í sama sprungukerfi. Það sem ræður hvort tengsl eru milli svæða er lekt berglaga á milli þeirra en ekki fjarlægðin. Sums staðar eru mjög lítil tengsl milli nærliggjandi jarðhitasvæða af því að á milli þeirra eru þétt skil í jarðlögum. Þannig hefur áratuga vinnsla í Svartsengi sýnt að engin eða mjög óveruleg tengsl eru milli jarðhitasvæðanna í Svartsengi og á Reykjanesi. Hins vegar eru tengsl milli Eldvarpa og Svartsengis nokkuð greið en þau segja ekkert til um hvort hægt sé að auka heildarorkuframleiðsluna á þessum svæðum með vinnslu í Eldvörpum. Það má meta með forðafræðilegum líkanreikningum en endanlegt svar fæst ekki nema láta á það reyna með borunum.

Gunnlaugur skrifar einnig um Hellisheiðarvirkjun:

„Eftir aðeins örfárra ára nýtingu fellur raforkuframleiðsla Hellisheiðarvirkjunar nú um 2% árlega sem er í andstöðu við þau skilyrði sem sett eru í rammaáætlun um sjálfbæra vinnslu jarðvarma“, og síðar í umfjöllun um sjálfbærni segir hann „Hellisheiðarvirkjun féll á þessu prófi á fyrstu starfsárum sínum. Orkuvinnsla Hellisheiðarvirkjunar er ekki sjálfbær. Hún er námuvinnsla“.

Þeir sem hafa sett sig eitthvað inn í vinnslu jarðhita og skilgreiningar á sjálfbærni vita að afl jarðhitavirkjana fellur á upphafsárum framleiðslunnar vegna þrýstilækkunar í jarðhitakerfinu, oft um 1-3% á ári. Það hefur ekkert að gera með sjálfbærni vinnslunnar til lengri tíma. Til að mæta aflrýrnuninni þarf að bora viðhaldsholur með vissu millibili til að halda aflinu. Ef vinnslan er sjálfbær þá dregur úr aflrýrnuninni með tíma og vinnslan nálgast að vera stöðug. Ef það gerist ekki er um ósjálfbæra (ágenga) vinnslu að ræða og þá dregur sjálfkrafa úr vinnslunni uns sjálfbærnimörkum er náð. Í því tilviki mun virkjun skila minni afköstum en ráð var fyrir gert og það getur leitt til fjárhagstjóns hafi menn ekki reiknað með því í upphafi. Það er hins vegar engin hætta á að ágeng vinnsla skaði jarðhitakerfið sjálft; það jafnar sig með tíma.

Í tilviki Hellisheiðarvirkjunar, sem er með um 303 MW uppsett rafafl, má gera ráð fyrir að aflrýrnun verði um 3-9 MW á ári framan af starfstíma hennar sem jafngildir því að bora þurfi að meðaltali um 1 holu ári til að viðhalda afli virkjunarinnar. Gert var ráð fyrir þessu í forðafræðilíkönum Hellisheiðarvirkjunar. Hins vegar var viðhaldsborunum slegið á frest meðan fjárhag Orkuveitunnar var komið á réttan kjöl eftir bankahrunið og því hefur orkuframleiðslan minnkað í Helliheiðarvirkjun. Það getur hins vegar vel verið að núverandi vinnsla fyrir Hellisheiðarvirkjun reynist ósjálfbær þegar fram í sækir. Þá er þrennt til ráða, að sætta sig við aflminnkun, styðja við þrýstiminnkun með breyttri tilhögun niðurdælingar eða að sækja viðbótarorku á nálæg svæði eins og verið er að gera nú.
Gunnlaugur gagnrýnir ennfremur þann 100-300 ára tímaramma sem notaður er við skilgreiningu á því hvort jarðhitavinnsla sé sjálfbær. Hann líkir þessu við kolavinnslu sem gæti staðið í 300-500 ár en telst þó ekki sjálfbær. Þarna er tvennt að athuga. Í fyrsta lagi það er forsenda sjálfbærrar vinnslu að orkulindin sé endurnýjanleg en það eru kolanámur aldrei, öndvert við jarðhitann.  Í öðru lagi felur tímaramminn í sér að hægt sé með líkanreikningum byggðum á vinnslusögu jarðhitasvæðis að álykta að halda megi óbreyttri vinnslu svo lengi. Slíkir útreikningar eru afar ónákvæmir í fyrstu en verða nákvæmari eftir því sem vinnslusagan lengist. Það væri í sjálfu sér hægt að hafa þennan tímaramma lengri en þá yrði óvissan í þeim útreikningum orðin yfirþyrmandi og niðurstaðan marklítil. Breytt tækni eða ytri aðstæður eftir 100-300 árum gætu ekki síður gjörbreytt viðhorfi og aðstöðu til jarðhitavinnslu og orkumála almennt þannig að vangaveltur nú um sjálfbærni til lengri framtíðar þjóna vart tilgangi. Þessi 100-300 ára tímarammi í reikningsforsendum þýðir einungis að orkuvinnsla geti haldist nær stöðug í þann tíma. Margir misskilja það og telja tímaramminn þýði að búið sé að nýta alla orku úr jarðhitasvæðinu að þeim tíma liðnum sem fer víðs fjarri.

Þá hélt Gunnlaugur því fram í viðtalinu á RÚV að verið sé að taka mun meiri orku úr Hengilssvæðinu en það ber

„og ef menn ekki gæta sín og hægja á þessari vinnslu þá mun þetta bara rýrna í framtíðinni og við munum ekki hafa orku til húshitunar.“

Þessar fullyrðingar eru villandi og rétt er að skoða aðeins hversu raunhæfar þær eru. Hengilssvæðið er um 100 km2 að flatarmáli og við skulum gefa okkur að þykkt jarðhitakerfisins sem við náum til með borholum sé 4 km og meðalhiti þess sé 280°C. Þá tæki það okkur um 1500 ár að kæla svæðið í 80°C með 4000 MW meðalvarmavinnslu allan þann tíma. Er þá ekki reiknað með neinni endurnýjun varmaforðans, aðeins litið á þann varma sem bundinn er í berginu núna. Eftir sem áður yrði þá 80°C hiti eftir sem er kjörhiti fyrir hitaveitur. Svo geta menn velt fyrir sér hvernig ástandið verður á Íslandi eftir 1500 ár. Munu þá búa hér 10 milljónir manna eða verður komin ísöld svo íbúarnir verða ekki mennskir? Svona langt fram i tímann er marklítið að hugsa.

Ofangreint reikningsdæmi er auðvitað óraunhæft en það gefur þó hugmyndir um að það muni taka mjög langan tíma að tæma varmaforða Hengilsins þótt engin varmi kæmi inn að neðan. Þar við bætist að það er tæplega hagkvæmt að halda áfram að framleiða raforku ef jarðhitasvæðið myndi kólna niður undir 200°C. Ef þeim mörkum yrði náð eftir nokkrar aldir yrði raforkuvinnslu sjálfhætt en nægur varmaforði eftir til húshitunar um ókomna tíð.

Jarðhitakerfi eru flókin fyrirbæri og langt frá því að vera fullrannsökuð eða fullskilin. Sérfræðingar ÍSOR hafa um áratuga skeið haldið fram því sjónarmiði að heppilegast sé að virkja jarðhita í smáum skrefum og láta reyna á það hægt og rólega hver eru mörk sjálfbærrar vinnslu. Þessi sjónarmið koma m.a. fram í grein Valgarðs Stefánssonar og fleiri frá Orkuþingi árið 1991 sem ber heitið „Ný viðhorf til virkjunar jarðhita til raforkuframleiðslu“. Gunnlaugur tekur undir þessi sjónarmið í grein sinni. Sjálfbærnimörkin eru aldrei þekkt fyrirfram og það getur tekið mjög mörg ár að finna þau. Stundum hefur leið hægfara uppbyggingar verið farin eins og á Nesjavöllum og í Svartsengi, en hratt var farið í stóra áfanga á Reykjanesi og á Hellisheiði. Það getur samt verið að fjárhagsleg rök leiði til þess að heppilegra sé að byrja stórt og sætta sig síðan við að langtímaframleiðslan verði minni í staðinn.

Ef við tökum dæmi um svæði þar sem menn hafa fyrirfram rökstuddar væntingar, en ósannaðar, um að vinna megi 90 MW rafafls úr jörðu. Ráðleggingar sérfræðinga ÍSOR í slíku tilviki væri að byrja með 45 MW og bæta síðan annarri vél við ef svæðið sýndist standa vel undir fyrstu vélinni. Sú vél gæti verið 45 MW eða minni ef reynslan benti til að sjálfbær vinnsla væri minni en 90 MW. Hins vegar er stofnkostnaður að jafnaði miklu hærri við fyrstu 45 MW stöðina en síðari stækkun hennar. Það kann að leiða til þess að það gæti verið fjárhagslega hagkvæmara að byrja í fullri 90 MW stærð og sætta sig við að aflið myndi rýrna í 70 MW eftir áratug og haldist þar. Gangvart jarðhitakerfinu sjálfu skiptir það engu máli hvort vinnsla er stöðug allan tímann eða hvort vinnslan er ágeng í fyrstu en síðan minni þegar á líður. Það sem skiptir hér máli er að menn viti að þeir taka meiri fjárhagslega áhættu þegar jarðhiti er virkjaður í stórum skrefum en smáum og taki tillit til þeirrar áhættu í arðsemisáætlunum.

Það varð hliðstæð fjölmiðlaumræða um þessi mál fyrir nokkrum árum. Þá rituðum við fjórar greinar í Morgunblaðið til að reyna að útskýra þessi mál fyrir lesendum. Þessar greinar má nálgast í greinasafni Morgunblaðsins og hér á heimasíðu ÍSOR.

Ólafur G. Flóvenz, dr.scient. í jarðeðlisfræði og forstjóri Íslenskra orkurannsókna (ÍSOR).
Guðni Axelsson, PhD í forðafræði jarðhita og sviðstjóri kennslu og þróunar hjá ÍSOR.