22. febrúar 2011

Villandi umfjöllun um jarðhitaauðlindina

Í þættinum Silfri Egils í ríkissjónvarpinu 8. febrúar 2011 átti Egill Helgason viðtal við Stefán Arnórsson, prófessor í jarðefnafræði um ýmislegt sem lýtur að jarðhitasvæðum og nýtingu þeirra. 

Í máli Stefáns komu fram fullyrðingar og ályktanir sem við teljum villandi, ef ekki beinlínis rangar.  Ýmislegt af þessu snertir sérsvið okkar í jarðhitafræðum, en báðir höfum við starfað um áratuga skeið við rannsóknir á eiginleikum jarðhitasvæða, einkum því sviði sem snýr að forðafræði jarðhitans og orkuforða þeirra, endurnýjun og  nýtingarhraða.  Því sjáum við okkur knúna til að koma á framfæri athugasemdum við málflutning Stefáns.

Hugtakaruglingur
Í viðtalinu greinir Stefán ekki á milli hugtakanna „endurnýjanleika“ og „sjálfbærni“.  Ef þau hugtök eru ekki á hreinu verður öll umræða um eðli og nýtingu jarðhita afar torskilin og villandi. Við höfum áður gert grein fyrir þessum hugtökum í greinum í Mbl. sem bæði má finna í greinasafni blaðsins og hér á vef ÍSOR. Meginatriði málsins er að endurnýjanleiki er eiginleiki auðlindar en sjálfbærni lýsir nýtingu hennar.

Flokkun orkulinda
Það er hefðbundið að flokka orkulindir í tvennt, endurnýjanlegar og endanlegar orkulindir. Þær endurnýjanlegu byggja á orkustraumi frá sólinni, þær endurnýjast svo lengi sem sólin skín. Orkuforði sólar mun þó á endanum ganga til þurrðar á sama hátt og geislavirku efnin í jörðinni sem eru undirstaða stórs hluta jarðhitans.  Olía endurnýjast líka, en afar hægt á mannlegum tímakvarða. Það stefnir í að hefðbundnar olíulindir jarðar muni klárast á þessari öld og við þyrftum líklega að bíða í nokkra tugi milljóna ára til að olíulindirnar nái að endurnýjast að einhverju marki. Þetta er svo langur tími að telja verður olíulindir endanlegar orkulindir. Vissulega er það svo að við hefðbundna vinnslu jarðhita er verið að nema varma úr jörðu hraðar en sem nemur því sem að streymir.  Öfugt við endanlegar orkulindir er varmaforði jarðskorpunnar svo mikill að við gætum fullnægt allri núverandi orkuþörf mannkynsins í um  10.000 ár með því að nota aðeins 0,1 % hans.  Af þeim ástæðum telja menn almennt að jarðhitinn sé mun nær því að teljast endurnýjanleg orkulind en endanleg.

Í viðtalinu svaraði Stefán spurningu um jarðhitaorkulindina þannig: „Hún er óendurnýjanleg eða  endanleg, ég held að það liggi alveg ljóst fyrir.“  Þarna lætur Stefán að því liggja að um þetta sé almenn samstaða og síðar í viðtalinu líkir hann jarðhitavinnslu við olíuvinnslu. Þessi fullyrðing hans stenst ekki. Jarðhitinn er alþjóðlega flokkaður sem endurnýjanleg orkulind og um það er almenn samstaða þótt einstaka menn hafi á því aðra skoðun. Stefán viðurkennir raunar í viðtalinu að varmaorka jarðar sé endurnýjanleg en vill samt flokka jarðhitann sem endanlega auðlind af því að staðbundið sé oft unninn meiri varmi úr jarðhitakerfum en streymir að þeim.

Til er önnur flokkun orkulinda þar sem þeim er skipt í þrjá hópa; endanlegar, langæjar og eilífar. Þær auðlindir flokkast langæjar sem eru mjög stórar og verða ekki tæmdar á mannlegum tímakvarða. Í þessari flokkun telst jarðhitinn til langærra orkulinda.

Samlíking við fiskistofna
Til að útskýra málið betur má líkja jarðhitanum við fiskistofna. Hugsum okkur að við hefðum bara tækni til að veiða þorsk inni á fjörðum eins og reyndin var fyrir fáum öldum. Því svipar þá til þess að í dag höfum við bara tækni til að vinna jarðhita innan tiltekinna svæða þar sem jarðlög eru lek. Þorskurinn hrygnir og verður til utan fjarða og er óumdeilanlega endurnýjanleg auðlind. Þorskurinn gengur síðan inn á firði þar sem við veiðum hann. Við gætum vissulega veitt þorskinn þar tímabundið í mun meira magni en svarar til þess sem inn kemur. Það breytti hins vegar ekki því að þorskurinn er endurnýjanleg auðlind þótt vinnslan væri í því tilviki ekki endilega sjálfbær. Á sama hátt verður varmi jarðhitasvæðanna að mestu til utan þeirra og streymir jafnt og þétt að þeim. Hann er því eftir sem áður endurnýjanlegur þótt vinnsla kunni í sumum tilvikum að vera ósjálfbær.

Hið pólitíska sjónarhorn
Síðan er á þessari umræðu  pólitískt sjónarhorn sem vert er að gefa gaum. Það er almennt viðurkennt að orkuvinnsla með jarðefnaeldsneyti (olíu, gasi og kolum) er ein mesta umhverfisógn sem jarðarbúar standa frammi fyrir.  Ekki eru horfur á öðru en orkuþörfin muni hraðvaxa á næstu áratugum með ógnvænlegum afleiðingum fyrir komandi kynslóðir.  Til að lágmarka skaðann af aukinni orkuframleiðslu þarf að auka hlutfallslega framleiðslu á orku úr orkulindum sem ekki gefa frá sér koldíoxíð út í andrúmsloftið, en það eru kjarnorka og endurnýjanlegar orkulindir.  Jarðhitinn er sú endurnýjanlega orkulind sem er stærst ef það tekst að finna leiðir til að beisla hann víðar en nú er unnt. Til þess að svo megi verða þarf verulegt fé til rannsókna og tækniþróunar. 

Íslendingar eru mjög hátt skrifaðir í heiminum sem sérfæðingar í jarðhitamálum og það hefur lítið breyst við hrunið og þann álitshnekki sem við sem þjóð biðum vegna þess.  Þetta kom nýlega mjög vel fram í alþjóðlegri könnun sem Íslandsbanki lét gera á viðhorfi til jarðhitamála. Af því leiðir að það er hlustað á Íslendinga þegar þeir tjá sig um málefni jarðhitans ekki síst þegar virtir vísindamenn eiga í hlut. Þess vegna þurfa íslenskir vísindamenn að vera mjög gætnir og ábyrgir í umfjöllun sinni um jarðhitamálefni, jafnt innan lands sem utan. 

Hart er barist um það fé sem í boði er alþjóðlega til orkurannsókna og jarðhitinn hefur farið frekar halloka í þeirri baráttu af ýmsum ástæðum, sem ekki verða tíundaðar hér.  Mest fé fer líklega til rannsókna á jarðefnaeldsneyti og kjarnorku, en hlutfallslega minna til annarra orkulinda. Með því að vega að viðurkenndri flokkun jarðhitans sem endurnýjanlegrar orkulindar, og það með afar hæpnum rökum, er verið að vinna gegn því að fjármunum sé varið til jarðhitarannsókna í heiminum og þar með að leggja stein í götu þeirra sem vilja stuðla að minni umhverfisáhrifum orkuvinnslu.

Að klára jarðhitasvæði eða þurrausa
Í viðtalinu spurði Egill Helgason Stefán hvort hætta væri á að „við göngum þannig á þessi svæði að þau klárist bara á einhverjum áratugum?“  Þessu svarar Stefán þannig: „Já já. Það er alveg möguleiki að sum svæði ef þau eru nýtt nógu ákaft geta þau verið þurrausin.“  Fyrr í viðtalinu hafði Stefán sagt að „einstök jarðhitakerfi eru bara varmanámur nákvæmlega eins og olíulindir eru námur í vissum skilningi.“  Venjulegur hlustandi sem ekki þekkir til jarðhitakerfa og nýtingar þeirra kemst vart hjá því að álykta sem svo að verulegar líkur séu á að við munum klára eða „þurrausa“ þessar „jarðhitanámur“ á fáum áratugum svo ekkert standi eftir handa afkomendum okkar. Þetta er hins vegar fráleitt.

Í  sérhverju jarðhitakerfi er bundin gríðarmikil varmaorka í berginu. Sem dæmi má taka að bara sú varmaorka sem bundin er í bráðnu bergi grunnt undir Kröflu gæti nýst til að framleiða vel yfir 500 MW rafmagns í 500 ár. Við getum líka reiknað út að með 1000 MW varmavinnslu úr litlu háhitakerfi, um 10 km2 að flatarmáli og 3 km að þykkt, myndi meðalkæling bergsins vera um 0,4°C á ári ef ekki er gert ráð fyrir neinu innstreymi varma í þetta litla kerfi. Það er því augljóst mál að það er nánast óhugsandi að klára orku jarðhitasvæða á fáeinum áratugum.

Til að ná varmanum úr jörðinni þurfum við vatn sem hringsólar um jarðhitakerfið.  Þar hitnar það af snertingu við heitan bergmassann áður en við tökum það til yfirborðs til nýtingar. Jarðhitasvæði eru mislek og mismikið vatn streymir náttúrulega inn í kerfin í stað þess sem upp er tekið til nýtingar. Á jarðhitasvæðum er það venjulega endurnýjun vökvans í berginu sem takmarkar hve mikla orku við getum unnið á sjálfbæran hátt, ekki varmaorkan í kerfinu. Við því má bregðast með aðgerðum eins og niðurdælingu. Hún getur verið kostnaðarsöm og sá kostnaður takmarkar hversu langt er gengið í þeim efnum.  Hér er rétt að taka fram að mjög villandi er að tala um að svæði séu þurrausin. Í reynd er það ekki hægt. Það verður alltaf mikið vatn eftir í berginu, en það verður erfiðara að vinna það nægilega hratt til hagkvæmrar orkuvinnslu.
Stefán nefndi frægt dæmi frá Geysissvæðinu í Bandaríkjunum. Við höfum mun nærtækara dæmi frá Laugalandi í Eyjafirði sem Hitaveita Akureyrar byggði upphaflega einvörðungu á.  Þar reyndist endurnýjun vatnsforðans mun minni en upphaflega var áætlað þannig að eftir um áratug reyndist aðeins unnt að framleiða með hefðbundnum hætti tæp 30% þeirrar orku sem upphaflega var talið að mætti framleiða.  Höfundar þessarar greinar leiddu rannsóknir sem fylgdu í kjölfarið og tryggðu að lokum næga orku fyrir hitaveituna á Akureyri. Þetta var bæði gert með árangursríkri leit að afkastameiri jarðhitasvæðum í grenndinni og umfangsmiklum tilraunum til niðurdælingar á vatni í jarðhitakerfið.  Segja má að við höfum „þurrausið“ jarðhitasvæðið á Laugalandi að hluta í þeim skilningi að vatnsforði þess, flutningsmiðill orkunnar, minnkaði. En orkulindin sjálf stendur lítt högguð, engin merki hafa sést um kólnun í berginu þrátt fyrir yfir 30 ára samfellda orkuvinnslu. Ef við beitum aftur samlíkingu við fiskveiðar þá  jafngildir vatnið sem við tökum úr jörðinni bátunum sem veiða fiskinn.  Þegar gengið er nærri vatnsforða jarðhitakerfa jafngildir það því að fiskibáta skorti þótt nægur sé fiskurinn (orkan).  Það dytti trúlega engum í hug að halda því fram að við værum að skerða rétt afkomenda okkar til fiskveiða af því að okkur skorti báta til að veiða það sem hægt væri á sjálfbæran hátt.

Gekk nánast allt vel með lághitann?
Í þessu samhengi er líka vert að benda á eftirfarandi ummæli Stefáns í viðtalinu: „Það merkilega er með nýtingu lághitans það hefur alltaf nánast hlutirnir gengið vel það er bara þegar stórir aðilar hafa komið að með háhitann ríkið með Kröflu og svo þessi stóru orkufyrirtæki eftir að raforkulögin urðu til árið 2003 sem hlutirnir fara úr böndunum.“ 

Þarna fer Stefán frjálslega með staðreyndir. Virkjanirnar  á Nesjavöllum og í Svartsengi eru dæmi um mjög vel heppnaðar virkjanir byggðar af stórum aðilum í hæfilegum skrefum sem framleiða orku á lágu verði.   Því miður er það ekki rétt að hlutirnir hafi nánast alltaf gengið vel með nýtingu lághitans eins og dæmið um Laugaland sýnir, þótt við höfum að endingu víðast hvar náð mjög góðum árangri á því sviði. Nákvæmlega eins og í háhitanum eru til nokkur dæmi um að of hratt hafi verið farið í boranir á lághitasvæðum án fullnægjandi undirbúningsrannsókna, með alvarlegum fjárhagslegum afleiðingum.  Ennfremur skortir mjög á að í kjölfar misheppnaðra borholna sé lagt út í rannsóknir til að skilja hvað fór úrskeiðis og draga af lærdóm til framtíðar.

Ef menn telja að eitthvað hafi farið úrskeiðis við virkjun háhitasvæða umfram það sem búast má við í slíkum málum þarf að leita djúpstæðari skýringa. Það er hæpið að kenna um raforkulögum frá 2003 eða því að stórir aðilar komi að háhitanum, en ekki lághitanum. Í því samhengi má benda á að nýting lághita hefur gengið mjög vel hjá einum stærsta aðilanum, Orkuveitu Reykjavíkur.  Að okkar mati er skýringarinnar fremur að leita í almennu viðhorfi Íslendinga til rannsókna og öflunar þekkingar.  Okkur skortir upp til hópa þolinmæði til að vanda verk okkar, viljum bara láta slag standa, taka sénsinn og vona að allt reddist að lokum.  Þetta hugarfar var trúlega einn af orsakavöldum efnahagshrunsins. Það endurspeglast líka mjög í þjóðfélagsumræðum um orkumál og fiskveiðar sem oft eru byggðar á vanþekkingu og sleggjudómum, en lítið gefið fyrir raunverulegar niðurstöður rannsókna.

Endurnýjunin á Reykjanesi
Í viðtalinu vék Stefán að endurnýjun jarðhitaforðans á Reykjanesi: „Jú, jú, endurnýjunin er ekki núll en ég reiknaði það fyrir Reykjanes að gamni einhvern tímann, þar kom út talan 0,03%  er endurnýjunin þannig að þetta er í raun og veru langt yfir 99% bara náma.“   Ekki vitum við hvaða forsendur hann gaf sér í þessum reikningum en niðurstaðan er ótrúverðug. Fróðlegt væri að Stefán birti þessa útreikninga sem hann vitnar til svo aðrir vísindamenn gætu metið þá.

Leyfileg varmavinnsla á Reykjanesi nemur nú um 1000 MW, ef miðað er við svokallaðan hrávarma. Ef endurnýjunin væri bara 0,03% eins og Stefán staðhæfði næmi hún aðeins 300 kW. Þetta er talsvert minni varmaorka en fæst úr einum sekúndulítra af 100°C heitu vatni og ívið meiri varmi en berst til yfirborðs með varmaleiðingu á hverjum ferkílómetra t.d. í Kjósarhreppi þar sem hiti í jörðu er miklu lægri en á Reykjanesi. Með varmaleiðingu er átt við þann varma sem berst um bergið án þess að hann berist með vatni sem um bergið streymir, en slíkur varmaburður er mjög mikill á Reykjanesi og margfalt afkastameiri en varmaleiðing.

Með því að meta náttúrulegt orkuflæði frá háhitasvæðinu á Reykjanesi fæst mat á hraða endurnýjunar orkuforðans.  Það er þó ekki alveg einfalt vegna þess að drjúgur hluti þess er með volgu vatni sem streymir til sjávar neðanjarðar. En það er augljóst mál að endurnýjunin á Reykjanesi er mörgum stærðargráðum meiri en Stefán reiknaði út og upplýsti alþjóð um í Silfri Egils.

Við þetta má síðan bæta að þegar vinnsla hefst og þrýstingur lækkar í jarðhitasvæðum eykst varmastreymið að því um leið og þar með hraði endurnýjunarinnar. Útreikningar byggðir á þyngdarmælingum sýna t.d. a.m.k. 60% endurnýjunar vatnsforðans undir Svartsengi. Þótt svipaðir útreikningar liggi ekki fyrir um Reykjanes er engin ástæða til að ætla að þar séu aðstæður verulega frábrugðnar.

Gætni og uppbygging í skrefum
Nú skyldi enginn skilja þessa grein okkar þannig að við séum á öndverðum meiði um allt sem fram kom í viðtalinu við Stefán. Við erum fyrst og fremst að gagnrýna óljósa notkun hugtaka, ónákvæmni,  hæpnar fullyrðingar og þá villandi mynd af jarðhitasvæðum sem af því leiðir.

Vegna eðlis jarðhitans vitum við takmarkað um afkastagetu jarðhitasvæða nema á hana sé látið reyna með borunum og vinnslu.  Fram að því höfum við aðeins grófar ágiskanir byggðar á jarðfræðilegum hugmyndum, sem margir taka því miður sem algildan sannleika í umræðum um orkuforða Íslands. Í þá áratugi sem við höfum sinnt rannsóknum og ráðgjöf í jarðhitamálum hefur gætni í uppbyggingu virkjana alltaf verið þunginn í okkar ráðgjöf, hvort sem um er að ræða háhita eða lághita. Eftir því hefur stundum verið farið og stundum ekki.

Við ráðleggjum eindregið að jarðgufuvirkjanir séu byggðar upp í hóflega stórum áföngum þannig að ráðrúm gefist til að prófa viðbrögð svæðisins við vinnslunni og meta hve mikla viðbótarvinnslu það þolir til langframa. Þessi ráðlegging byggir ekki á því að hætta sé á að við klárum orkuna á næstu öldum eða skemmum jarðhitakerfin á neinn hátt, slík dæmi eru óþekkt.  Hún byggir á því að uppbygging í skrefum dregur úr líkum á offjárfestingum í borholum, virkjunum og tengdum búnaði, sem leiddi af sér hærra orkuverð, auk þess að skila afar mikilvægum upplýsingum um afkastagetu svæðisins.

Það er hins vegar okkar sannfæring að nýting jarðhita til orkuframleiðslu sé einn fárra, raunhæfra kosta sem völ er á í dag til að sporna við þeirri umhverfisvá sem heimurinn stendur frammi fyrir. 

Grein birt í Morgunblaðinu 22. febrúar 2011

Eftir jarðhitasérfræðingana: Ólaf G. Flóvenz, forstjóra ÍSOR og Guðna Axelsson, deildarstjóra í jarðeðlis- og forðafræði.

Fleiri greinar um jarðhitamál má finna hér á vef ÍSOR undir útgáfa.