Jarðhiti

**Jarðhiti** er eftir bókstaflegri merkingu orðsins sá hiti í jörðinni sem er umfram þann hita er ríkir við yfirborð jarðar. Með aukinni nýtingu jarðhitans á tuttugustu öldinni hefur merking orðsins þrengst nokkuð og er það nú fyrst og fremst notað um það fyrirbæri er heitt vatn og gufa kemur upp úr jörðinni á svokölluðum jarðhitasvæðum. Þegar greina þarf á milli fyrirbærisins jarðhita og þeirrar orku sem berst með vatni og gufu upp til yfirborðs er orðið jarðvarmi notað um orkuna*.  Samkvæmt tilskipun [[Evrópusambandið|Evrópusambandsins]] frá árinu [[2009]] telst jarðvarmi til [[endurnýjanleg orka|endurnýjanlegrar orku]]. 

== Almennt ==
Jarðhita má skilgreina sem [[varmi|varma]] sem berst til yfirborðs [[jörðin|jarðar]] með [[varmaleiðni|varmaleiðni]], rennandi [[vatn|vatni]] eða [[gufa|vatnsgufu]]. [[varmi|Varmi]] myndast í [[möttull|jarðmöttlinum]] og [[jarðskorpa|jarðskorpunni]] vegna [[geislavirkni|geislavirkra]] [[efni|efna]]. [[varmi|Varminn]] sem myndast streymir frá heitu [[berg|bergi]] upp til yfirborðs [[jörðin|jarðar]] þar sem berglög eru kaldari . Mælikvarðinn á þetta varmaflæði er kallaður [[hitastigull|hitastigull]] og er hann í raun mælikvarði á það hvernig hiti breytist á lengdareiningu, hann sýnir í flestum tilfellum hvað hitinn eykst eftir því hversu djúpt er farið niður í [[jörðin|jörðina]]. Mæling á [[hitastigull|hitastigli]] er einhver mikilvægasta rannsóknaraðferð sem notuð er við jarðhitakönnun .

[[Berg|Berg]] er slæmur varmaleiðari og þess vegna myndast svokallað iðustreymi í [[möttull|möttlinum]] en það veldur uppstreymi efnis á [[rekbelti|rekbeltum]] undir [[flekaskil|plötuskilum]]. Grynnst er að bráðnu [[berg]]i á [[gosbelti|gos- og gliðnunarbeltunum]] og mjög grunnt á heit innskot . Þess vegna er [[jarðskorpan]] heitust þar og kólnar eftir því sem fjær dregur og [[berg]] verður eldra . Þar sem mikil [[eldvirkni]] er til staðar, eru [[berglögin]] ung, gropin og gegndræp. Það gerir það að verkum að [[vatn|vatnið]] á greiða leið niður í [[berglögin]] og flýtir það fyrir [[varmaflutningi]] frá heitum [[innskotunum]] til yfirborðsins .

Flekakenningin fjallar um jarðskorpuna sem skiptist niður í nokkra fleka sem hreyfast vegna hægfara efnisstrauma í möttlinum. Stærstu flekarnir eru 8 talsins en inn á milli eru fleiri minni . Minni flekarnir eru sífellt að myndast bæði á flekaskilum þar sem þeir eru að færast í sundur, og á flekamótum þar sem flekarnir eru að rekast saman. Flekaskil eru forsendan fyrir þeim mikla jarðhita sem finnst hér á landi. Ísland er einmitt á flekaskilum þar sem tveir meginlandsflekar, Evrasíu- og Norður-Ameríkuflekinn eru að reka í sundur og á milli þeirra flæðir því bergkvikan upp og veldur þeim miklu umbrotum og jarðhita sem á sér stað á þessu svæði . Heitir reitir tengjast einnig efnishreyfingum í möttli jarðar en þar stíga strókar úr möttulefni upp undir jarðskorpuna og hafa í för með sér aukna eldvirkni á yfirborðinu. Sérstaða Íslands í þessum málum felst í því að það er bæði staðsett á flekaskilum og einnig á heitum reit nánast á sama stað. Talið er að ef ekki væri fyrir þennan heita reit sem heldur landinu í þeirri hæð sem það er, væri Ísland líklega enn á [[hafsbotn|hafsbotni]] .

== Flokkun jarðhitasvæða ==

[[Jarðhitasvæði  Íslands|Jarðhitasvæði á Íslandi]] voru áður fyrr aðallega flokkuð eftir útliti og yfirborðseinkennum. Virk [[jarðhitasvæði|jarðhitasvæði]] geta samt sem áður verið mjög ólík að útliti en útlit svæðanna ræðst yfirleitt mest af hita svæðanna og efnainnihaldi vökvans í jarðhitageyminum sem er undir [[jarðhitasvæði|jarðhitasvæðinu]].

Sameiginlegt einkenni flestra [[jarðhitasvæði|jarðhitasvæða]] er að annað hvort [[gufa]] eða [[vatn]] stígur upp frá yfirborðinu. Flokkun eftir hitastigi hefur verið notuð en sú flokkun er ekki talin vera nógu skýr. Talað er um volgrur, laugar, vatnshveri, gufuhveri, leirhveri og brennisteinshveri. Volgrur sem eru með hita yfir meðallagi umhverfisins en fara samt ekki yfir 30-40°C, laugar eru aðeins heitari eða yfir 30-40°C, vatnshverir eru oftast nærri suðumarki eða sjóðandi. Að auki er talað um [[hver|gufuhveri]], [[hver|leirhveri]] og [[hver|brennisteinshveri]] en í þeim er lítið sem ekkert [[vatn]] en getur verið talsvert af [[gufa|gufu]], [[útfellingar|útfellingum]] og [[leir]], sem myndast hefur við ummyndun [[berg|bergs]] sem af völdum [[lofttegund|lofttegunda]] koma upp á þessum svæðum. [[vatn|Vatnið]] og  [[gufa|gufan]] á lauga- og vatnshverasvæðum er yfirleitt [[basi|basískt]] en á jarðgufusvæðum er það yfirleitt [[sýra|súrt]]. 

Skilgreiningin er þannig að [[háhitasvæði]] er þar sem hiti er yfir 200°C á 1000 m dýpi en önnur svæði flokkuðust þá undir [[lághitasvæði]] . Þetta er gert til að tengja þessar skilgreiningar frekar [[borhola|borholumælingum]]. Einnig er farið að skipta [[lághitasvæði |lághitasvæðum]] í tvo flokka, lághitasvæði og svo sjóðandi lághitasvæði þar sem hiti á minna en 1000 m dýpi er milli 100 og 200°C. Sjóðandi lághitasvæði eru mun verðmætari en hin þar sem hærri hiti gefur betri tækifæri til að fjölnýta [[vatn|vatnið]]. Þessi svæði eru svipuð og hin [[lághitasvæði |lághitasvæðin]] á yfirborðinu .

Vegna þess hve [[vatn|vatnið]] eða [[gufa|gufan]] er heit, er gróður og náttúrufar á jarðhitasvæðum oft mjög fjölskrúðugt. Við nýtingu á þessum svæðum getur yfirborð þeirra raskast en það er þó ekki alltaf. Svæðin eru yfirleitt mjög viðkvæm og því þarf að fara að þeim með gætni og hafa ýmsir merkir jarðfræðingar og vísindamenn bent á að huga þarf sérstaklega að verndun á þessum svæðum .

=== Háhitasvæði ===
[[háhitasvæði|Háhitasvæðin]] liggja í [[gliðnunarbelti|gliðnunarbeltum]] landsins frá Reykjanesskaga og norður í Þingeyjarsýslu. Þessi svæði eru tengd [[megineldstöð|megineldstöðvum]], sem eru [[eldstöð|eldstöðvar]] sem hafa verið virkar í langan tíma. Þessar [[eldstöð|eldstöðvar]] eru tengdar [[sprungusveimur|sprungusveimum]] sem geta verið fleiri kílómetrar að lengd og eru [[megineldstöð|megineldstöðvarnar]] þá oft þar á miðjunni. Bæði [[megineldstöð|megineldstöðin]] og [[sprungusveimur|sprungusveimurinn]] hafa orðið til við gliðnun [[jarðskorpa|jarðskorpunnar]] og hreyfingu [[bergkvika|bergkviku]] sem henni fylgja. Þó eru til [[megineldstöð|megineldstöðvar]] sem ekki eru tengdar [[háhitasvæði|háhitasvæði]] samanber Snæfellsjökul, Heklu og Snæfell. Undir þessum svæðum virðast ekki vera hagstæðar aðstæður fyrir myndun [[háhitasvæði|háhitasvæðis]] og telst það einna helst vera vegna þess hve lítil [[vatnsleiðni |vatnsleiðni]] er í [[berglag|berglögunum]] og vegna þess að það vantar [[varmagjafi|varmagjafa]] eða [[kvikuinnskot|kvikuinnskot]] á nægilega litlu dýpi . [[varmagjafi|Varmagjafar]] [[háhitasvæði|háhitasvæðanna]] eru í flestum tilfellum kólnandi [[kvikuþró|kvikuþrær]] og heit [[innskot|innskot]]. Upp af þessum [[varmagjafi|varmagjöfum]] myndar sjóðandi [[vatn|vatn]] og [[gufa|gufa]] [[iðustrókur|iðustrók]] sem nær til yfirborðsins .

=== Lághitasvæði ===
[[lághitasvæði|Lághitasvæðin]] liggja nær eingöngu á jöðrum [[gosbelti|gosbeltanna]] og eru flest vestan eystra [[gosbelti|gosbeltisins]]. Virðist sem þau séu sérstaklega tengd göngum, [[innskot|innskotum]] og virkum sprungum þar sem [[vatn|vatn]] nær að renna í strikstefnu [[jarðlag|jarðlaganna]] frá [[hálendi|hálendinu]] og niður á [[láglendi|láglendi]]. Svo virðist sem aflmestu svæðin tengist fornum gangasveimum og brotalínum, sérstaklega þar sem virkir sprungusveimar teygja sig inn á svæðin og víkka sprungurnar. Stærstu [[lághitasvæði|lághitasvæðin]] virðast vera á svæðum síð-plíósen og árkvarteru myndananna (0,8 – 3,3 milljón ár) og meðfram þeim á yngstu hlutum [[blágrýti|blágrýtismyndunarinnar]] . [[lághitasvæði |Lághitasvæðin]] eru talin vera í kringum 250 talsins. Þau eru misjöfn að stærð og eru allt frá einstökum volgrum upp í tugi [[uppsretta|uppsprettna]] .

[[lághitasvæði|Lághitasvæðin]] geta bæði verið ofan- og neðansjávar, þ.e. á grunnsævi eða í flæðarmáli. Þetta er þó algengast hér við strendur Vestfjarða og á Breiðarfirði eins og sést á jarðhitakorti . Einnig eru fundin svæði á botni [[Eyjafjörður|Eyjafjarðar]], í nágreni [[Grímsey|Grímseyjar]], [[Kolbeinsey|Kolbeinseyjar]] og á [[Reykjaneshryggur|Reykjaneshrygg]].

Ef náttúrulegt rennsli lághitasvæða hér á landi er tekið saman kemur í ljós að það er ekki svo ýkja mikið ef miðað er við [[úrkoma|úrkomuna]] sem jarðhitavatnið á uppruna sinn að rekja til. Rennslið er um 2.000 L/s og svarar til um meðalúrkomu á ári á um 34 km2 svæði eða um einn þrjúþúsundasti hluti af flatarmáli [[Ísland|Íslands]]. 

Varmagjafi [[lághitasvæði|lághitasvæðanna]] er talinn koma frá mismunandi stöðum og eru [[lághitasvæði|lághitasvæðin]] talin hafa myndast á mismunandi hátt. Flest lághitasvæðin er að finna þar sem [[grunnvatn]] frá [[hálendi|hálendinu]] streymir um virk sprungukerfi á láglendi eða þar sem þau ganga þvert á [[dalur|dali]]. Einnig eru þau talin hafa orðið til úr gömlum [[háhitasvæði|háhitasvæðum]] sem rekið hafa frá virku [[gosbelti|gosbeltunum]]. [[vatn|Vatnið]] á [[lághitasvæði|lághitasvæðunum]] er talið fá varma sinn á langri leið um heit [[berg|berglög]] djúpt í [[jörðin|jörðu]] þar sem það seytlar um rætur útkulnaðra [[megineldstöð|megineldstöðva]] eða með hræringu þegar kalt [[grunnvatn]] frá [[hálendi|hálendinu]] sígur niður í lóðréttar sprungur þar sem staðbundið varmanám fer fram .

== Jarðhitaleit ==
Þegar leitað er að heitu [[vatn|vatni]] þurfa að fara fram ýmis konar athuganir og rannsóknir sem greina má í fjóra þætti. Fyrst má telja forrannsókn, svo rannsóknarboranir, því næst reynsluboranir og prófanir og að lokum vinnsluboranir. Í forrannsókn eru rannsökuð jarðfræði og [[vatnafar |vatnafar]] svæðisins. Þau atriði sem skipta mestu máli eru nákvæm jarðfræðikortlagning,úttekt á efnainnihaldi jarðhitavatnsins og ýmsar jarðfræðilegar mælingar.
Á jarðfræðikorti þarf að sýna hveri og laugar,helstu jarðmyndanir svo og öll brot,sprungur og misgengi er tengst gætu rennslisleiðum vatnsins. Gjarnan eru unnin tvenns konar kort. Í fyrsta lagi eru yfirlitskort, sem sýna jarðhitastaði og bergbyggingu í næstu nágrenni þeirra, jafnvel heilla landshluta. Í öðru lagi eru gerð nákvæm kort er sýna einstaka hveri og laugar innan eins jarðhitasvæðis og öll bort og jarðmyndanir er tengjast dreifingu þeirra. Jarðfræðikortlagning er ekki ýkja kostnaðarsöm en tímafrek. Oftast vinnur einn jarðfræðingur við kortalagninguna og getur útivinna tekið frá viku uppí marga mánuði. 

Sú regla að hitaorka streymi frá heitum stað á kaldan gerir það að verkum að beinast liggur fyrir að rannsaka jarðhitasvæði með því að mæla hita í yfirborðsjarðlögum. Ýmsar fleiri mæliaðferðir eru samt sem áður til.
Ef notaðar eru [[viðnámsmælingar|viðnáms]]- eða [[rafleiðnimælingar|rafleiðnimælingar]] er hægt að finna jarðhita en [[eðlisviðnám|eðlisviðnám]] á jarðhitasvæðum er yfirleitt frekar lágt. Einnig er hægt að fá nokkurs konar mynd af jarðlögunum með því að mæla [[segulstefna|segulstefnuna]] í þeim. Þá er einnig hægt að bora niður í [[jörðin|jörðina]] og mæla [[hitastigull|hitastigulinn]]. Þetta tilheyrir mest allt frumrannsóknum .                                                                                

Við rannsóknarboranir eru boraðar grunnar holur til að halda kostnaði í lágmarki. Tilgangur þessara rannsóknarborana er sérstaklega að þrengja hringinn utan um heitar vatnsæðar og finna útfrá því hvar hentugast gæti verið að bora reynsluholur og svo vonandi vinnsluholur í framhaldinu. Með þessum rannsóknarborunum fæst einnig gleggri mynd af jarðlögunum og misfellum í [[jarðskorpan|jarðskorpunni]]. Á yfirborði [[jörðin|jarðar]] eru laugar og hverir sem sýna hvar bresti er að finna í jarðlögunum og þar af leiðandi vottur um sýnilega leka á straumkerfi grunnvatnsins. [[vatn|Vatnið]] kemur upp eftir misgengissprungum í berglögum og göngum sem mynda lóðréttar rásir í gegnum þau. Þegar búið er að bora vinnsluholu á [[vatn|vatnið]] greiðari leið upp á yfirborðið heldur en áður og unnt er að koma því til notanda .

== Nýtingarsvið ==
[[vatnsorka|Vatnsorku]] er eingöngu breytt í [[raforka|raforku]] og tapast mjög lítið af orku vatnsfallsins við þá umbreytingu. Nýtingu [[vatnsorka|vatnsorku]] fylgir oft mikil landnotkun undir [[uppistöðulón|lón]] og vatnsvegi. Í nýjustu áætlunum er oftast gert ráð fyrir að veitur séu að mestu í [[jarðgöng|jarðgöngum]] og oft er gert ráð fyrir [[stöðvarhús|stöðvarhúsi]] neðanjarðar. Til þess að koma [[raforka|raforku]] til notenda er [[háspenna|háspennt]] [[raforka|raforka]] að mestu flutt eftir loftlínum, en lágspenntri í vaxandi mæli í [[jarðstrengur|jarðstrengjum]]. Þegar [[varmaorka|varmaorka]] er nýtt til að framleiða [[raforka|raforku]] nýtist aðeins um 10% varmans en 90% er skilað sem afgangsvarma við lægri hita. Þennan varma má nýta til hitunar ef markaður finnst en að öðrum kosti er honum dreift til umhverfis eða dælt aftur niður í [[jarðhitakerfi|jarðhitakerfið]]. 

Um 90% af húsnæðum landsins er hitað með jarðvarma, aðallega frá [[lághitasvæði|lághitasvæðum]]. Önnur helstu nýtingarsvið eru [[iðnaður|iðnaður]],[[ylrækt|ylrækt]], [[sundlaugar á Íslandi|sundlaugar]] og síðast en ekki síst raforkuframleiðsla, sem er hratt vaxandi. Á töflu 1 má sjá þá varmaorku sem nýtist en ekki þá frumorku sem tekin er úr auðlindinni. 


Í nálægð við þéttbýli er oft völ á fjölþættri nýtingu, t.d. til upphitunar húsnæðis, [[ylrækt|ylræktar]] o.þ.h. eða til [[iðnaður|iðnaðar]] og skiptir þá lega jarðhitasvæðisins miklu máli. Nýting affallsvarma frá virkjunum á [[hálendi|hálendinu]] væri hugsanleg til baða en tæplega til iðnaðar sökum fjarlægðar frá höfnum. Nýting lághita með dælingu úr borholum getur stöðvað sjálfrennsli úr hverum og laugum og eyðir í þeim tilfellum þegar til lengdar lætur ummerkjum um jarðhita á yfirborði. Á háhitasvæðum veldur blástur úr borholum þrýstingslækkun í heitu bergi og suða vatns í berginu verður víðtækari en áður. Vinnslan getur því allt eins orðið til þess að yfirborðsvirkni af völdum gufu aukist og þar með hveravirkni á sprungusvæðum. Gufuvirkni við Hverarönd í Námafjalli er að miklu leyti af völdum borana 

== Nýting jarðhita á Íslandi ==
[[Íslendingar]] hafa skipað sér í fremstu röð hvað varðar nýtingu á jarðhita. Lengi skorti kunnáttu til að beisla þessa orku, en rannsóknir á henni hófust fyrst um miðja 18. öld. Sú ákvörðun að safna upplýsingum og reynslu á þessu sviði hefur stuðlað að því að hér á landi hefur byggst upp sérþekking á heimsmælikvarða. Til marks um það má nefna að þegar Jarðhitaskóli Háskóla [[Sameinuðu þjóðirnar|Sameinuðu þjóðanna]] var stofnaður árið 1978 var ákveðið að hann yrði á Íslandi. Fjárhagslegur ávinningur þjóðarbúsins af nýtingu jarðvarma til upphitunar húsa er gríðarlegur enda er um að ræða innlenda orkulind sem ekki er háð sveiflum á erlendum markaði.

Jarðhitinn hefur að að mestu verið nýttur til upphitunar húsa og í dag njóta þess u.þ.b. 90% allra heimila auk fjölda sundlauga víðsvegar um landið. Einnig hefur áhersla á raforkuframleiðslu með jarðhita aukist síðustu ár. Rafmagn er þannig framleitt með jarðhita að borað er eftir gufu sem þá kemur upp með þrýstingi. Gufan er svo notuð til þess að keyra hverfla sem drífa rafal, sem aftur skilar rafmagni.

*„Háhitasvæðin eru notuð til raforkuframleiðslu og einnig til húshitunar, í minna mæli til iðnaðar. Ekki er unnt að nota vatn háhitasvæðanna beint til neyslu og erfitt er að nota það beint til húshitunar án vandamála við útfellingar og tæringu... Þegar varmaorka er nýtt til að framleiða raforku nýtast aðeins um 10% varmans en 90% er skilað sem afgangsvarma við lægri hita. Þennan varma má nýta til hitunar ef markaður finnst en að öðrum kosti er honum dreift til umhverfis eða dælt aftur niður í jarðhitakerfið.“*

== Tilvísanir ==


== Heimildir ==
* Árni Ragnarsson. (2010). *Geothermal Development in Iceland 2005-2009*. Reykjavík, ÍSOR. http://b-dig.iie.org.mx/BibDig/P10-0464/pdf/0124.pdf 
* Axel Björnsson. (1990). *Jarðhitarannsóknir, yfirlit um eðli jarðhitasvæða, jarðhitaleit og vinnslu jarðvarma*. Orkustofnun, OS-90020/JHD-04, 50 bls.
* Guðbjartur Kristófersson. (2003). *Jarðfræði*. Reykjavík.
* Guðmundur Pálmason. (2005). *Jarðhitabók: Eðli og nýting auðlindar*. Reykjavík: Hið íslenska bókmenntafélag.
* Helgi Torfason. (1998). *Jarðhitasvæði. Í Íslensk votlendi verndun og nýting'', bls. 89-105. Ritstj.: Jón S. Ólafsson. Reykjavík: Háskólaútgáfan.

## Tengt efni
* Háhitasvæði
* ÍSOR
* Lághitasvæði

## Tenglar
*Hvað er jarðhiti? - Vísindavefurinn
*Jarðfræði glósur frá MR 
*http://os.is/jardhiti/