Geoterminen energia

Geoterminen energia tai geoterminen lämpö eli maansisäinen energia tai maansisäinen lämpö, on maankuoreen johtuvaa energiaa, joka syntyy maan sisuksissa tapahtuvien radioaktiivisten hajoamisten seurauksena. Tätä energiaa voidaan hyödyntää sähkön tuotannossa ja lämmityksessä. Geoterminen energia on vain osittain sama asia kuin maalämpö, joka on lähes kokonaan maankuoreen sitoutunutta auringon ja ilman lämpöenergiaa. Ydinenergian ja vuorovesienergian kanssa geoterminen energia muodostaa ainoat sähköntuottokeinot, jotka eivät perustu aurinkoon. Geoterminen energia on 100-prosenttisesti uusiutuvaa energiaa.

Toimintaperiaate

Geotermistä energiaa hyödynnetään ensisijaisesti käyttämällä luonnostaan pintaan kuumiin lähteisiin kulkeutuvaa höyryä ja kuumaa vettä tai keinotekoisesti tekemällä kallioon kanava, jota voidaan käyttää sinne johdettavan veden kuumentamiseen. Syntyvä höyry johdetaan turbiiniin sähkön tuottamiseksi. Geotermistä energiaa voidaan käyttää suoraan lämmityksessä johtamalla kuumennetun veden lämpö lämpölaitoksella lämmönvaihtimen kautta kaukolämpöverkkoon. Pariisissa on hyödynnetty geotermistä energiaa 1970-luvulta alkaen kaukolämpöverkossa, pumppaamalla 55–75 °C vettä 1 500–2 000 metrin syvyydestä suoraan yli 100 000 asunnolle.
Suomessa geotermistä energiaa on kuitenkin käytössä toissijaisesti maalämpöpumppujen kautta, tilanteessa jolloin pumppu saa energiansa syvästä porakaivosta. Suomen oloissa geotermisen lämmön vaikutus alkaa näkyä keskimäärin kymmenestä metristä alaspäin. Ruotsin Skånessa pumpataan lämpöpumpuille jo noin 20-asteista vettä 800 metrin syvyydestä. Teholtaan 20 MW:n voimalaitos tuottaa näin noin 40 prosenttia Lundin taajaman kaukolämmön tarpeesta.
Geoterminen energia on lähes saasteetonta, mutta sitä käytetään tällä hetkellä lähinnä vain tuliperäisillä alueilla. Esimerkiksi Suomessa primäärinen geoterminen energia ei ole vielä käytössä, mutta Islannissa sitä käytetään runsaasti. Reykjavíkin asunnoista noin 95 prosenttia lämmitetään geotermisen lämmön avulla.
Vuonna 2006 MIT julkaisi arviointiraportin geotermisen energian sekä niin sanottujen tehostettujen geotermisten järjestelmien (engl. enhanced geothermal system, EGS) tulevaisuudesta Yhdysvalloissa. Raportin mukaan Yhdysvaltain 48 eteläisen osavaltion alueella on maankuoressa jopa 13 miljoonan eksajoulen suuruinen geoterminen energiavaranto, josta hyödynnettävissä voisi olla yli 200 000 eksajoulea. Tämä riittäisi kattamaan Yhdysvaltain primäärienergian kulutuksen noin 2 000 vuoden ajaksi, jos kulutus pysyisi vuoden 2005 tasolla.

Tuotanto

Geotermistä sähköä tuotetaan jo 24 maassa ja geotermisiä lämpövoimaloita löytyy 70 eri maasta, esimerkiksi Ruotsista. Yhdysvallat, Filippiinit, Meksiko, Indonesia ja Italia ovat johtavia geotermisen voiman käytössä. Geotermisiä lämpöpumppuja valmistetaan useissa Euroopan maissa, joista johtavia ovat Ruotsi, Saksa, Sveitsi ja Ranska. Geotermistä voimaa oli (2013) yhteensä 11,7 GW, josta nousua edellisvuodesta 348 MW (3,1 %). Yhdysvalloissa tehtiin sopimus yli 500 MW:n arvosta uusia voimaloita (2005). Geotermiset lämpöpumput mukaan lukien geotermistä lämpöä käytetään yli 100 GW.

Toimintaperiaate

Otaniemen laitoksessa tuotetaan geotermistä energiaa kahden maahan poratun reiän avulla. Toiseen johdetaan vettä, joka lämpenee maan sisällä ja nousee lopulta toisesta reiästä ulos. Vettä voidaan käyttää kaukolämmön tuotantoon, johon tarvitaan yli 120-asteista vettä. Reikien tarvittavan syvyyden arvioidaan olevan jotakin kuuden ja kahdeksan kilometrin väliltä, mikä tekee laitoksen toteutuksesta vaikeaa, sillä vastaavia ei löydy maailmasta vielä yhtään. Vaikka veden nostamiseen tarvitaankin jonkin verran pumppausenergiaa, sähkön tarve on huomattavasti pienempi kuin maalämpöratkaisuissa, joissa maalämpöpumpulla nostettu vesi on lämpötilaltaan viileämpää.

Teho

Espoon geotermisen laitoksen arvioidaan tuottavan lämpöä jopa 40 megawatin teholla. On arvioitu, että Fortum pystyy kattamaan maansisäisellä lämmöllä noin kymmenesosan Espoon kaupungin kaukolämmön tarpeesta.

Aikataulu

Helmikuuhun 2017 mennessä reikää oli porattu 4,5 km vesivasaroinnilla. Saman vuoden heinäkuussa tekniikka vaihdettiin kiertoporaukseen. Huhtikuussa 2018 arvioitiin, että jos projektin jatko onnistuu ongelmitta, geoterminen laitos voi olla käytössä vuoden 2019 lopulla.

Tampere

Loppuvuodesta 2018 uutisoitiin, että Tampereelle, Nekalaan on suunnitteilla lämpökaivo, jonka syvyys on noin 7–8 kilometriä. Voimalan on tarkoitus tuottaa vuosittain noin 29 000 MWh lämpöä kaukolämpöverkkoon, jonka on arvioitu vastaavan noin 1000 pientalon lämmitykseen tarvittavaa määrää. Hanketta varten TEGS Finland Oy:lle on myönnetty 2,1 miljoonaa euroa valtion uusiutuville energiamuodoille suunnattua tukea. Hankkeen on tarkoitus alkaa alkuvuodesta 2019, ja laitoksen arvioidaan olevan valmis kesällä 2020.
Toisin kuin Otaniemen hankkeessa, Nekalan lämpökaivossa on tarkoitus käyttää yhden kaivon järjestelmää. Lämpö myydään Tampereen Sähkölaitokselle.