Sjálfbær nýting jarðhita

Eftir Ólaf G. Flóvenz og Guðna Axelsson. (Grein birt í Morgunblaðinu 7. september 2009).

 

Í FYRRI greinum okkar í Mbl höfum við fjallað um tvö hugtök sem tengjast jarðhita, annars vegar afkastagetu jarðhitakerfa og hins vegar endurnýjanleika auðlindarinnar. Sjálfbær nýting er enn eitt hugtakið sem mikið er notað í umræðu um auðlindir, stundum án þess að menn geri sér fulla grein fyrir hvað í því felst. Tilgangur greina okkar er að skýra þessi hugtök fyrir lesendum með það fyrir augum að samræma og leiðrétta hugtakanotkun í umræðunni um orkumál. Eldri greinar okkar má nálgast í greinasafni Mbl og á vefslóðinni www.isor.is.

 

Sjálfbær þróun
Hugtakið sjálfbær þróun á rót sína að rekja til skýrslunnar „Our Common Future“ sem samin var af starfshópi á vegum Sameinuðu þjóðanna árið 1987. Hugtakið lýsir þróun þar sem þarfir okkar á líðandi stundu eru uppfylltar án þess að skerða möguleika síðari kynslóða til að uppfylla sínar. Mikilvægt er að gera skýran greinarmun á hugtökunum sjálfbærni og endurnýjanleika. Endurnýjanleiki lýsir eiginleika auðlindar en sjálfbærni lýsir nýtingu hennar. Endurnýjanlega auðlind er bæði hægt að nýta á sjálfbæran hátt og ósjálfbæran. Jarðhitinn telst endurnýjanleg auðlind og haga má vinnslu hans þannig að hún sé sjálfbær.

 

Sjálfbær nýting jarðhitans
Jarðhitasérfræðingar hafa fjallað talsvert um hvernig skilgreina beri hugtakið sjálfbæra nýtingu jarðhita. Hópur jarðhitasérfræðinga á vegum Orkustofnunar vann að því fyrir um áratug undir forystu Valgarðs Stefánssonar, eðlisfræðings, að skilgreina þetta hugtak. Hefur skilgreining hans öðlast talsverða alþjóðlega viðurkenningu. Hún felur í sér að fyrir hvert jarðhitasvæði séu til mörk sem kallast hámark sjálfbærrar vinnslu. Ef jarðhitavinnsla er undir þeim, þá er hægt að viðhalda henni mjög lengi, en vinnslu yfir mörkunum er ekki hægt að viðhalda til langframa. Hafa þarf í huga að mörkin eru háð þeirri vinnslutækni sem beitt er og geta því breyst með tíma. Þetta felur í sér að eiginleikar jarðhitakerfisins og tæknin við að sækja orkuna ákvarða hámark sjálfbærrar vinnslu. Sem dæmi má nefna að djúpdælur, sem byrjað var að nota í borholum í Reykjavík fyrir um hálfri öld, hækkuðu sjálfbæru mörkin þar mikið. Þess sama er vænst af djúpborunum á háhitasvæðum í framtíðinni. Því er ekki unnt að gefa upp ákveðna tölu fyrir tiltekið jarðhitakerfi, sem segir til um sjálfbæra vinnslugetu þess. Til þess að ákvarða hvort nýting auðlindar sé sjálfbær þarf að setja tímamörk á það hve langt inn í framtíðina við gerum slíkar kröfur. Í tilviki jarðhitanýtingar hefur verið talið eðlilegt að miða við 1-3 aldir. Fyrstu mánuði eða ár umfangsmikillar jarðhitavinnslu verður undantekningarlaust þrýstifall í viðkomandi jarðhitakerfi. Til að vinnsla sé sjálfbær verður þrýstingur og hiti í jarðhitakerfinu að ná jafnvægi, eða lækka mjög hægt með tíma. Ef vinnsla úr jarðhitakerfi er yfir sjálfbæru mörkunum er sagt að hún sé ágeng og ekki hægt að viðhalda henni til lengdar. En reynsla og rannsóknir hafa sýnt að jarðhitakerfi geta endurheimt fyrra ástand ef þau eru hvíld eftir tímabil ágengrar vinnslu. Því getur vinnslutilhögun þar sem skiptast á tímabil ágengrar vinnslu og vinnsluhlé talist sjálfbær.

 

Hvernig er sjálfbær vinnslugeta metin?
Til þess að finna hve mikla orku má vinna úr jarðhitakerfi á sjálfbæran hátt þurfum við upplýsingar um stærð þess og hita auk gagna úr borholum sem hafi verið prófaðar ítarlega. Það kemur þó fyrst í ljós eftir nokkurra ára vinnslu hvert hámark sjálfbærrar vinnslu viðkomandi kerfis er miðað við þá vinnslutækni sem beitt er. Þetta stafar m.a. af því að endanleg þrýstiviðbrögð jarðhitakerfa eru mjög lengi að koma fram og hitabreytingar í þeim eru afar hægar. Vinnsla úr jarðhitakerfum er oft ágeng í byrjun. Er það annars vegar vegna þess að sjálfbæru mörkin eru ekki þekkt við upphaf nýtingar og hins vegar vegna aðstæðna á orkumarkaði. Tímabundin ágeng vinnsla er ekki skaðleg, það verður einfaldlega að draga úr vinnslunni eða breyta vinnslutækni til lengri tíma.

 

Dæmi úr veruleikanum
Ekkert jarðhitakerfi hefur verið nýtt með núverandi vinnslutækni öldum saman. Mörg dæmi eru um jarðhitakerfi sem náð hafa jafnvægi við vinnslu í nokkra áratugi auk dæma um ágenga vinnslu sem ekki hefur verið hægt að viðhalda til langframa. Af öllum þessum dæmum er hægt að læra mikið um það hvernig haga beri vinnslu svo hún sé sjálfbær. Gott dæmi um jarðhitakerfi sem náð hefur þokkalegu jafnvægi við verulega vinnslu er Laugarnessvæðið í Reykjavík. Þar var vinnsla aukin mikið á sjöunda áratug síðustu aldar. Við það féll þrýstingur í kerfinu töluvert, en náði aftur nýju jafnvægi. Talið er að vinnslan þar sé nú sjálfbær. Gott dæmi um hið gagnstæða er vinnslan á Geysissvæðinu í Kaliforníu. Þar var uppsett rafafl gufuaflstöðva komið upp í 2000 MW um 1985. Það leiddi til svo ágengrar vinnslu að útilokað var að halda henni til langframa. Nú hefur verið dregið mjög úr vinnslunni, auk þess sem niðurdælingu er beitt í auknum mæli. Enn er þó ekki ljóst hvort vinnslan þar er farin að nálgast sjálfbæru mörkin. 
Aðrar greinar má lesa á slóðinni: Greinar um orkumál