Forskarnas innovativa idé fångar underjordens outnyttjade energi
Av Geotermisk energi är en gammal teknik, termiska källor har använts sedan romartiden. Idag används hett grundvatten som cirkulerar i naturliga reservoarer för värmeproduktion i hydrotermala system. Städer som Riehen, München och Paris är exempel där tekniken används i fjärrvärmenäten.
Moderna geotermiska system, kända som Enhanced Geothermal Systems (EGS), går ett steg längre genom att använda hydraulisk stimulering för att skapa konstgjorda sprickor i djupt kristallint berg, vilket möjliggör cirkulation av vatten som värms upp och pumpas till ytan för att leverera värme eller generera elektricitet.
Dessa system medför dock en risk för att utlösa jordbävningar, vilket skedde i Basel 2006. Trots att riktad stimulering och förbättrad övervakning har minskat risken avsevärt, kvarstår utmaningar kring kostsamma borrningar och att sprickor tenderar att slutas igen över tid på grund av mineralavlagringar.
För att hantera dessa utmaningar arbetar nu forskare vid ETH Zürich med att utveckla nya geotermiska system och förbättrade övervakningsmetoder för att minska riskerna.
Martin Saar, professor i geotermisk energi och geofluider, vid ETH Zürich och hans team har en innovativ idé för hur de kan uppnå detta. I stället för att skapa sprickor i berget genom att injicera vatten, planerar de att borra hela slutna rörsystem djupt under jorden. Detta fungerar oavsett geologi och medför endast den vanliga minimala risken för jordbävningar i samband med underjordsborrningar. I rören skulle det då cirkulera koldioxid i stället för vatten, vilket ökar effektiviteten i det geotermiska kraftverket. Djupt under jorden värms koldioxid upp, expanderar och stiger av sig själv, där den expanderas i en turbin för att generera elektricitet. Som namnet antyder utgör dessa så kallade deep closed-loop Advanced Geothermal Systems (AGS) en sluten slinga, vilket innebär att de inte släpper ut någon koldioxid vid driften.
När det inte finns någon vind eller solsken kan AGS vara en pålitlig energikälla och fungera som en reservströmförsörjning.
– Med tanke på den ökande efterfrågan på el på vintern kan AGS vara ett miljövänligt alternativ till de kolintensiva och gaseldade reservkraftverken som det pratas om just nu, säger Martin Saar i en artikel publicerad av ETH Zürich.
En nackdel är dock den höga kostnaden för borrning, men det finns hopp, eftersom kostnaden för traditionell roterande borrning har minskat avsevärt de senaste åren. Arbete pågår också runt om i världen, bland annat i Saars team, för att undersöka moderna beröringsfria borrmetoder, med till exempel blixtnedslag eller mikrovågor, vilket kan minska kostnaderna för djupborrning avsevärt i framtiden.
Trots att geotermiska sonder redan är utbredda, är djupgeotermiska projekt fortfarande i sin linda. Men med forskningen kring nya metoder har geotermisk värme framtiden för sig, vilket gör att denna i stort sett outnyttjad källa, till koldioxidneutral energi, kan få stor potential för många länder. I inte minst i Schweiz, där forskningen pågår, är målet att uppnå nettonoll år 2050.