Geoterminen energia

Geoterminen energia on maansisäistä lämpöenergiaa, joka koostuu maankuoressa  tapahtuvissa radioaktiivisissa hajoamisissa vapautuvasta lämmöstä, sekä maapallon syntytapahtumasta jääneestä lämmöstä, joka kulkeutuu maapallon kuumasta ytimestä kohti sen pintaa. Maankuoren ja -vaipan lämmöntuotantoon vaikuttavat kaliumin, toriumin ja uraanin pitkän puoliintumisajan isotooppien ja niiden radioaktiivisten hajoamissarjojen kautta syntyvien tuotteiden jatkuva energiantuotanto. 

Geotermistä energiaa voidaan hyödyntää sähkön tuotannossa ja lämmityksessä. Ydinenergian ja vuorovesienergian kanssa geoterminen energia muodostaa ainoat sähköntuottokeinot, jotka eivät perustu Aurinkoon. Geoterminen energia on 100-prosenttisesti uusiutuvaa energiaa. Maalämpöä ei yleensä lasketa geotermiseksi energiaksi, sillä se perustuu maankuoreen varastoituneeseen auringon energiaan eikä maan sisäiseen lämpöön.

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.

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 sähköntuotantoa oli (2019) yhteensä 15,4 GW, josta nousua edellisvuodesta 759 MW. Geotermistä lämpöä tuotettiin 2000-luvun alussa yli 100 GW.

Tuotanto Suomessa

Espoo 

Marraskuussa 2014 uutisoitiin, että St1 ja Fortum alkavat rakentaa Espooseen Suomen ensimmäistä geotermisellä energialla toimivaa teollisen mittakaavan lämpölaitosta. Tuotantolaitoksen suunnittelee St1 Deep Heat ja se sijaitsee Otaniemessä.

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.

Fortum vetäytyi St1:n geotermisestä pilottiprojektista keväällä 2022. Lämpökaivot oli porattu tavoitesyvyyteen, mutta vettä ei saatu virtaamaan riittävästi kaivosta toiseen. St1 kertoi jatkavansa tuotekehittelyä.

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 oli tarkoitus käyttää yhden kaivon järjestelmää.  Tampereen yksin vetämä hanke ei toteutunut, koska sille ei saatu kokoon riittävästi rahoitusta.

Vuonna 2021 aloitettiin Tarastenjärven hyötyvoimalaitoksen kupeessa uusi, kolmen kilometrin syvyyteen tähtäävä testihanke. Hankkeeseen osallistuu Tampereen sähkölaitos ja 14 muuta energiayhtiötä.

Lähteet

Aiheesta muualla 

 Geothermal energy in Finland (PDF) 
 Bassfeld Technology Transfer - Introduction to Geothermal Power Generation (3,6 Mt PDF) 

Seulonnan keskeiset artikkelit