Siirry pääsisältöön

Geolämpö

Geoterminen energia on pinnalta maaperään varastoitunutta auringon energiaa ja syvemmällä radioaktiivisten aineiden hajoamisesta syntyvää lämpöenergiaa. Sitä on käytetty lämmön- ja sähköntuotantoon vuosikymmeniä Islannin kaltaisilla tuliperäisillä alueilla, jossa se nousee esiin geysireinä. Suomessa kaukolämmöntuotantoon sopivat lämpötilat löytyvät vasta 6-8 kilometrin syvyydestä.

Geolämmön tuotanto ottaa Suomessa vasta ensiaskeliaan, joten siihen liittyy vielä paljon epävarmuuksia. Euroopassa teknologialla on kuitenkin jo pitkät perinteet. Ranskassa porattiin ensimmäisiä syviä energiakaivoja 1980-luvulla. Euroopassa on jo kolmisensataa geolämpölaitosta ja niiden lämpöteho on noin 5000 megawattia. Koska eteläisemmässä Euroopassa geolämmölle ei ole aina valmista asiakaskuntaa lämpöverkkojen kautta kuten Suomessa, siellä tuotettavalle lämmölle on jouduttu keksimään erilaisia soveltamiskohteita kylpylöistä elintarviketeollisuuteen.

Kaupunkilämmön hankkeessa geolämpöä lähdetään poraamaan yhden kaivon arkkitehtuurilla. Yhden kaivon virtaus ja tuleva teho tiedetään varmemmin kuin kahden kaivon järjestelmässä ja siinä vältetään stimulointiin eli kallion säröyttämiseen liittyvät riskit ja kustannukset.

Geolämpöhankkeiden käynnistyminen Suomessa pohjautuu kehittyvään porausteknologiaan ja ilmastonmuutoksen tuomaan energiantuotannon rakennemuutokseen.

Geolämmön haasteita Suomessa:

  • tuotannon potentiaalia ei vielä tunneta
  • taloudelliset riskit
  • teknologiset riskit
  • kustannusten vaikea ennakoitavuus

Vaakakupissa on toisella puolella isot markkinat, jos poraus onnistutaan saamaan kustannustehokkaaksi ja monistamaan kaivoja kaukolämpöverkkoihin eri puolille Suomea.

Miten syvä geolämpökaivo eroaa maalämpökaivosta?

Maalämpöä saadaan noin 200–300 metrin syvyydestä ja sitä riittää yhden omakotitalon tarpeisiin. Maaperän lämmittämän veden lämpötilaa joudutaan nostamaan lämpöpumpulla.

Keskisyvä geolämpökaivo porataan noin kahden kilometrin syvyyteen ja veden lämpötila siellä on noin 40 astetta. Veden lämpötilaa joudutaan nostamaan lämpöpumpulla. Keskisyvä geolämpökaivo lämmittää muutaman kerrostalon.

Syvä geoterminen lämpökaivo ulottuu 6–8 kilometrin syvyyteen, jossa vesi on noin 100-asteista. Se ei vaadi lämpöpumppua ja lämpöä riittää kaupunginosan lämmittämiseen.

Miten Kaupunkilämmön hanke eroaa St1:n Deep Heat -hankkeesta?

Kaupunkilämmön geolämpöhanketta vastaavia, täsmälleen samanlaisia hankkeita ei Suomessa ole muita. St1:n Deep Heat -hankkeessa Espoossa käytetään kahden kaivon arkkitehtuuria, joka on hyvin erilainen.

Espoossa maaperään on porattu kaksi hieman yli 6 km syvää reikää pienen välimatkan päähän toisistaan: Ensimmäisestä reiästä pumpataan vettä alas kallioperään, jossa se kuumenee kallioperässä luontaisesti olevan lämmön vaikutuksesta. Toisesta reiästä kuuma vesi nousee ylös, ja syntynyt lämpö syötetään lämmönvaihtimen kautta kaukolämpöverkkoon. Pohjalla 121-asteinen vesi on maan pinnalle nostettuna 110-asteista, mikä riittää kaukolämpöverkon tarpeisiin.
St1:n mukaan syvälämpökaivojen porauksessa käytettiin aluksi ilmavasarateknologiaa, jolla päästiin 4,5 kilometrin syvyyteen. Tämän jälkeen jatkettiin pääasiassa perinteisellä kiertoporaustekniikalla, jota optimoimalla porattiin 6,4 kilometriin. Poraus aloitettiin 2015 ja yhtiön tuorein arvio geolämpölaitoksen valmistumisesta on loppuvuosi 2021.

St1:n käyttämässä kahden kaivon teknologiassa haastavaa on vesistimulointi kilometrien syvyydessä. Stimuloinnin avulla avataan sulkeutuneita kalliorakoja ja selvitetään veden virtausta pumppaamalla syvään kaivoon vettä jaksoissa siten, että pumppauksen aiheuttamat mikrojäristykset kallioperässä pysyvät viranomaisten määrittelemien raja-arvojen puitteissa. Vesi pitää saada virtaamaan kahden syvälämpökaivon välillä. Samalla voidaan määrittää porausreitti toisen lämpökaivon loppuosalle, jotta syötetty vesi saadaan ylös. Stimulointivaiheen mikrojäristykset aiheuttivat pääkaupunkiseudulla meluhaittaa, jonka kulkua kalliossa oli St1:n mukaan mahdotonta ennakoida.

Kaupunkilämmön hankkeessa on tarkoitus porata koko ajan vesivasarateknologialla, josta HanJinilla on yli 30 vuoden kokemus. Reiän halkaisijan on myös tarkoitus olla koko matkalta sama 12 tuumaa eli reilut 30 senttiä. Teknologia muistuttaa normaalia maalämpökaivoa, jossa kylmä vesi menee sisään ja kuuma vesi tulee ulos samasta kaivosta. Tällöin laitoksen teho jää todennäköisesti pienemmäksi kuin kahden kaivon arkkitehtuurissa. Menetelmä on ympäristön kannalta turvallinen, sillä se ei edellytä kallioperän stimulointia, eikä siten aiheuta mikrojäristyksiä ja meluhaittoja.

Kyseessä on laaja, valtakunnallinen yhteistyö 15 energia-alan kaupunkiyhtiön kesken. Hankkeessa suuret odotukset kohdistuvat vesivasarateknologiaan, lämpövoima- ja automaatiotekniikan kehitykseen sekä teknologian skaalattavuuteen.