Hitaveita

Hitaveita er dreifing varma.

Orðið „orkuveita“ hefur verið notað í auknu mæli, sem lýsir því betur að flutt er bæði varmi og rafmagn, en orðið „hitaveita“ var tekið inn í mörg önnur tungumál líkt og orðið geysir yfir þetta fyrirbæri: (jarð)hitaveitur.

Einkenni varmaorku er að nýta má hana við mishátt hitastig, frá hæsta hita á hverjum stað og allt niður undir umhverfishita. Háhitasvæði geymir hita í jarðhitageymi og hitinn er á bilinu 250 – 350°C og þar er hægt að nota gufuna úr jörðinni til að knýja rafal og framleiða rafmagn, eftir verður þá heitt vatn sem er yfir 100°C heitt og nota mætti það til húshitunar. En eftir það er svo vatnið ekki orðið kalt heldur er við 30-40°C heitt og er nothæft til sundlaugarhitunnar eða snjóbræðslu til dæmis. Ekki er þó oft hægt að nýta varmainnihald vatnsins að fullu niður undir umhverfishita, þó það sé æskilegt markmið. Æskilegt er einnig að dæla afgangsvatninu niður í jarðhitageyminn til að viðhalda þrýstingi í honum.

Saga hitaveitu.

Nýting jarðhita.

Í gegnum mannkynssöguna hefur hveravatn verið nýtt til þvotta og baða. Safnað var vatni úr heitum laugum og það kælt að hentugum hita eða blandað köldu vatni, og Snorralaug í Reykholti er þekktasta dæmið hér á landi. Rómverjar eru frægir fyrir sína baðmenningu, byggðu þeir jarðhitaböð þar sem heitar laugar voru og rústir þeirra eru sýnilegar á mörgum stöðum enn í dag. Margar aðrar þjóðir nýttu heitt uppsprettuvatn á sama hátt, til baða og þvotta.

Ekki var það þó fyrr en í byrjun tuttugustu aldar að nýting jarðhitans hófst í meira mæli, fyrst smátt en óx með meiri skilningi á orkulindinni. Á Ítalíu voru fyrstu boranir á háhitasvæði í Lardarello í Toscanahéraði gerðar upp úr aldamótunum 1900. Boranir sýndu fram á að hiti jarðgufunnar í jarðhitageyminum var nógu hár til að framleiða mætti rafmagn með henni á hagkvæman hátt.

Hitaveita á Íslandi.

Miklar framfarir urðu í nýtingu lághita til hitunar þegar pípulagnir gátu veitt vatnið. Ein af fyrstu hitaveitum sem vitað er um, var sett á stofn fyrir aldarmótin 1900 í Idaho í Bandaríkjunum. Vatnið var leitt í tréstokkum frá borholum til íbúðarhúsa. Á svipuðum tíma voru gerðar fyrstu tilraunir hér á landi var að veita vatni í lokuðum ræsum um garðlönd á Draflastöðum í Fnjóskadal. Árið 1907 leiddi Erlendur Gunnarsson á Sturlureykjum gufu í steyptum rörum frá gufuhver til íbúðarhúss sem var sex metrum hærra á landinu en hverinn.

Fyrr á öldum var brennt eldsneyti á eldstæðum, ekki þekktist þó að stýra útbreiðslu ylsins um húsin, seinna komu til margar gerðir ofna, og var mikill munur á búnaði í húsum heldri manna og almennings. Eins og áður segir varð mikil framför þegar málmrör voru nýtt til að flytja vatn bæði kalt og heitt. Eitt af fyrstu húsum sem var byggt með lögnum var á Seyðisfirði um 1885. Um 1900 voru miðstöðvareldavélar algengar þar sem var hitað upp meðal annars vatn sem var leitt svo um húsin í lögnum. Þar með má segja að ný húshitunartækni hafi tekið við á Íslandi og var því auðvelt að yfirfæra hana að hitaveitum þegar tækni til vinnslu heita vatnsins úr jörðu kom til.

Tæknilegar framfarir á árunum 1900 – 1920 áttu þátt í að koma af stað nýtingu jarðhitans til húshituna og má nefna þrjú atriði: Fyrsta lagi upphitun Stefáns B. Jónssonar á Suður-Reykjum í Mosfellssveit á íbúðarhúsi með hveravatni árið 1909, sem sannaði fyrir mönnum að slíkt væri hægt, Í öðru lagi hitun íbúðarhúss á Sturlureykjum í Reykholtsdal með gufu frá hver sem stóð neðar í landinu en sjálft húsið. Og í Þriðja lagi með Reykhúsaaðferðinni sem svo var kölluð, sem Sveinbjörn Jónsson, sem var síðar framkvæmdastjóri Ofnasmiðjunnar, notaði til að hita upp íbúðarhús á Reykhúsum í Eyjafirði stutt eftir 1920. Aðferð hans var að veita vatni í lokaðri hringrás frá heitri laug inn í hús. Vatnið úr hringrásinni var hitað í varmaskipti niðri í lauginni. Þessi aðferð kom í veg fyrir tvennt, tæringu á rörum, vegna efnainnihalds vatnsins og með þessu móti mátti hita upp hús sem stóðu hærra í landi en laugarnar án þess að kosta til dælingar á vatninu. Eðlismunur á hitaða og kælda vatninu heldur hringrásinni við.

Reykjavík óx á stríðsárunum, og kallaði það á betri nýtingu lauga innan bæjarlandsins. Ofan á það kom svo eldsneytisskortur á styrjaldarárunum frá 1914 – 18. Rafmagnsveita Reykjavíkur hóf borandir við Þvottalaugarnar í júní 1928. Boranir sýndu að ekki var hægt að framleiða rafmagn vegna of lágs hitastigs en vatnið hentaði þó vel til húshitunar. Fljótlega varð ljóst að Laugaveitan myndi aðeins nægja til að hita upp hluta Reykjavíkur og því var farið að athuga víðar. Í Mosfellssveit var borað árið 1933 og í ljós komu miklir virkjana möguleikar en töfðust framkvæmdir vegna þess að heimstyrjöldin síðari braust út. Það var svo árið 1940 voru 2.700 hús tengd við hitaveitu frá Suður-Reykjum í Mosfellssveit.

Utan Reykjavíkur fylgdust sveitafélög grannt með framvindu í hitaveitumálum, á Akureyri fóru fram fyrstu boranir árið 1930, árangur varð þó enginn. Á Ólafsfirði var fyrstu hitaveitu komið á laggirnar árið 1944, vatnið kom úr Skeggjabrekkudal og Ósbrekku. Á Selfossi tók til starfa hitaveita Kaupfélags Árnesinga 1948, vatnið kom frá Laugardælum og síðar frá Þorleifskoti. Hveragerði fékk hitaveitu árið 1952 en þar höfðu áður verið margar einkaveitur. Hitaveita Sauðárkróks tók til starfa 1953, nokkrar litlar hitaveitur bættust við næsta áratug, en fjölgaði mest kringum 1973 og eftir það þegar olíukreppan dundi yfir.

Útbreiðsla.

Á Íslandi.

Jarðhitasvæði hita um 89% af húsum á Íslandi . Stór hluti af hitaveitukerfi Íslands er frá lághitasvæðum, sem eru utan virka eldfjalla svæðisins, mörg þessara hitaveitukerfa hafa starfað í marga áratugi, í flestum tilfellum eru þetta vatn frá borholum en dæmi eru um sjálfrennandi uppsprettur sem enn eru notaðar. Hitaveitukerfi Reykjavíkur er stærsta hitaveitu dreifikerfi sinnar tegundar í heiminum, það byrjaði smátt um 1930 en í dag þjónar það Reykvíkingum og nágrannabyggðum, alls um 58% af íbúum Íslands. Orkuveita Reykjavíkur nýtir 3 lághitasvæði, nokkur vandamál hafa komið upp við virkjun þessara svæða eins og þrýstingsfall vegna ofnýtingar, kaldavatnsinnflæði, og sjóinnflæði. Ekkert hitaveitukerfanna hefur hætt vinnslu, og lausnir hafa fundist á þessum vandamálum. Meðal lausna er bæting á nýtingu hitakerfanna, dýpri og nákvæmari borun, ný borunarmarkmið og ný svæði, og niðurdæling, ásamt tæknilegum lausnum á yfirborði. Þessi langa reynsla gefur mikilvæga þekkingu á sjálfbærri hitaveitu. 22 hitaveitur eru í almennings eða í einkaeign, sem starfa í 62 aðskildum hitaveitukerfum eða veitum. Stærsta hitaveitan er í Reykjavík og þjónar 180.000 íbúum. Heildar orkunotkun árið 2009 er 12 PJ/ á ári. Tvær aðrar hitaveitur þjóna 18.000 – 20.000 íbúum, meðan hinar 59 eru tiltölulega smáar, og veita hita til íbúa nokkur þúsund manna byggða niður í fámenn sveitafélög. Þeirra orkunotkun á ári er frá 5- 500 TJ/á ári (1 TJ = 1012 J). Til viðbótar koma svo einkareknu hitaveiturnar sem eru í strábýli og þjóna oft 10 eða 20 sveitabæjum, þessar einkareknu hitaveitur þjóna um það bil 4000 íbúum.

Um víða veröld.

Áhugi erlendis hefur síðustu áratugi beinst mest að raforkuvinnslu úr jarðhita, en möguleikar til þess eru aðeins þar sem háhitasvæði er að finna, sem er aðallega löndum þar sem plötuskil liggja um eða við (sjá mynd af plötuskilum). Fyrsta jarðgufuvirkjunin var í Larderello í Toscana á Ítalíu árið 1904. Stærstu virkjanirnar eru á Geysissvæðinu í Kaliforníu, þó hefur verið hröð uppbygging á síðustu árum á Filippseyjum, í Indónesíu og Mexíkó. Flest lönd sem búa yfir jarðhita, eru á breiddargráðum þar sem hlýtt loftslag ríkir, og því ekki bein þörf fyrir hitun húsa, Ísland sker sig út úr að þessu leiti. Og er Ísland í forystu í því að nýta jarðhita til annars en raforkuframleiðslu, og þá er ekki miðað aðeins við höfðatölu, heldur einnig heildarnotkun.