Lesbók Morgunblaðsins - 21.04.1990, Blaðsíða 12

JL A N N S Ó K N 1 R
I S L A N D I
Umsjón: Sigurður H. Richter
+
Er jarðhitaorkan óþrjótandi?
Flestir íslendingar hita hús sín með jarðhitaorku.
En hver eru áhrif stórfelldrar vinnslu heits vatns
og gufu á jarðhitasvæðin, hvernig má sjá þessi
áhrif fyrir og hvernig má áætla nýtanlegan
orkuforða svæðanna?
NÝTING Jarðhita á Íslandi
Ljósm. Hjalti Franzson
Blásandi borholur á jarðhitasvæðinu á Nesjavöllum sem innan skamms verður
eitt af vinnslusvæðum Hitaveitu Reykjavíkur.
Um jarðhitakerfin hefur
heitt vatn streymt ár-
þúsundum saman. Því er
ekki óeðlilegt að telja
jarðhitann óþrjótandi
orkulind. Svo er þó alls
ekki. Talið er að úr
flestum vinnslusvæðum
!< jarðhita sé unnin meiri
orka en sem svarar
náttúrlegu afli þeirra.

- H ■o t- D 100 \ c m '■ > 200-. •<o : > 300- )80 )60 « : cr> c :4° ~ : * : t> )20
1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988
Vatnsborð íjarðhitakerfínu á Glerárdal við Akureyri lækkaði mikið eftir að dæling hófst úr því og hefíir þurft að draga úr dælingunni með tímanum.

60 ( u <n 50^ c 51 40: 'c : 30: 60 V) 40 o, c T3 20
(T'
1979 1980 1981 1982 1983 1984
Vatn úr borholu við Urriðavatn nálægt
Egilsstöðum kólnaði um 15°C á þremur
árum eftirað dæling hófst úr svæðinu.
Eftir GUÐNA
AXELSSON
Jarðhiti er afar mikilvægur þáttur í þjóð-
arbúskap okkar íslendinga og einn af horn-
steinum velferðarþjóðfélagsins sem við
búum í. Um einn þriðji af allri orku sem
við notum í dag er jarðhitaorka. Jarðhitinn
hefur verið nýttur á íslandi frá því land
byggðist,_ fyrst og fremst til baða og
þvotta. A þessari öld hefur nýting hans
margfaldast og nú er mikilvægasta notk-
unin til húshitunar. Árið 1930 tók fyrsta
hitaveita landsins, Hitaveita Reykjavíkur,
til starfa sem í fyrstu sá aðeins litlum
hluta borgarinnar fyrir heitu vatni. I dag
njóta um 85% landsmanna húshitunar með
jarðhita. Flestar hitaveitur nýta heitt vatn
sem fæst af jarðhitasvæðum utan gosbelta
landsins, svokölluðum lághitasvæðum, og
verður hér stuttlega fjallað um rannsóknir
vegna nýtingar þeirra.
Jarðhitarannsóknir
Hverir og laugar eru aðeins yfirborð-
summerki jarðhitans en hin eiginlegu jarð-
hitakerfi eru neðanjarðar og að sjálfsögðu
ósýnileg augum manna. Því þarf að beita
flóknum rannsóknaraðferðum til að leita
jarðhita, kanna jarðhitakerfi og meta af-
köst þeirra. Þær umfangsmiklu rannsókn-
ir, sem eru grundvöllur nýtingar jarðhitans
hér á landi, hafa að miklu leyti farið fram
á Jarðhitadeild Orkustofnunar, en einnig
við Háskólann og á ýmsum verkfræðistof-
um landsins.
Um jarðhitakerfin hefur heitt vatn
streymt árþúsundum saman. Því er ekki
óeðlilegt að telja jarðhitann óþijótandi or-
kulind. Svo er þó alls ekki. Talið er að úr
flestum vinnslusvæðum jarðhita sé unnin
meiri orka en sem svarar náttúrulegu afli
þeirra. Eftir að farið var að nýta jarðhi-
tann í miklum mæli hafa komið upp ýms-
ir erfiðleikar sem tengjast nýtingu hans
og viðbrögðum jarðhitakerfanna við stór-
felldri vinnslu. Því hafa áherslur í jarðhit-
arannsóknum breyst töluvert hin seinni
ár. Nú er lögð mikil áhersla á svokallaðar
forðafræðirannsóknir.
Forðafræði
Forðafræði jarðhitans er fjölþætt fræði-
grein sem fjallar um vökva- og orku-
streymi í jarðhitakerfum og vinnsluborhol-
um. Tilgangur forðafræðirannsókna er í
fyrsta lagi að afla upplýsinga um eðli og
eiginleika jarðhitakerfa og í öðru lagi að
áætla viðbrögð jarðhitakerfa við framtíðar-
vinnslu og meta nýtanlegan orkuforða
þeirra. Á grundvelli forðafræðirannsókna
má stýra nýtingu jarðhitasvæða og sjá
fyrir ýmsar óæskilegar breytingar. Kostn-
aðarsamar framkvæmdir, eins og frekari
jarðhitaleit og boranir, má þá tímasetja á
sem hagkvæmastan máta.
áhrifVinnsluá
Jarðhitasvæðin
Á lághitasvæðum er heita vatninu oft-
ast dælt úr 1-2 km djúpum borholum.
Afleiðing þess er nær undantekningarlaust
sú að vatnsborð lækkar í jarðhitakerfunum
líkt og í vatnstanki. Er það einfaldlega
vegna þess að meira vatni er dælt upp en
nær að streyma inn í kerfin. Hversu mikið
og hratt vatnsborðið lækkar ræðst af stærð
og eiginleikum jarðhitakerfanna. í Iitlum
kerfum, sem vatn streymir treglega um,
lækkar vatnsborð mikið við tiltölulega litla
dælingu.
í mörgum tilfellum lækkar vatnsborð
stöðugt við langvarandi vinnslu og oft
þarf að síkka dælur í vinnsluholum, eða
draga úr vinnslu, þegar mesta dæludýpi
er náð (mynd 2). Þannig getur jarðhita-
svæði hætt að anna þörfum viðkomandi
hitaveitu. í öðrum tilfellum tekur kaldara
vatn að streyma inn í jarðhitakerfi í stað
þess heita sem dælt hefur verið burtu og
kólnar þá vatnið sem fæst úr borholunum
(mynd 3).
VINN SLUEFTIRLIT
Afar mikilvægt er að virkt eftirlit sé
haft með þessum áhrifum vinnslu á jarð-
hitasvæðin. Á lághitasvæðum þarf að
fylgjast með dælingu úr öllum holum, dýpi
á vatnsborð, hitastigi vatnsins, efnainni-
haldi þess auk fleiri þátta. Slíkt eftirlit er
grundvöllur forðafræðirannsókna og jafn-
framt reksturs sérhverrar hitaveitu.
Líkanreikningar Og
VlNNSLUSPÁR
Eitt mikilvægasta verkfærið við forða-
fræðirannsóknir er svokallaðir líkanreikn-
ingar. Þeir fara þannig fram að reiknilíkan
er gert af viðkomandi jarðhitakerfi og það
látið herma þau gögn, sem til eru um
kerfið og viðbrögð þess við vinnslu. Eigin-
leikar líkansins fela þá í sér upplýsingar
um eiginleika hins raunverulega kerfis.
Líkanið er jafnframt notað til þess að spá
fyrir um viðbrögð kerfisins og afköst. Þær
spár nýtast síðan við rekstur viðkomandi
hitaveitu.
Einföld líkön eru notuð ef tiltæk gögn
eru takmörkuð og herma á einn þátt í
viðbrögðum kerfis. íslendingar hafa þróað
aðferð sem nota má til þess að herma
vatnsborðsbreytingar mjög nákvæmlega
með afar einföldum líkönum. Aðferðin er
mjög fljótleg og ódýr í notkun. Hún hefur
verið notuð á Orkustofnun á vatnsborðs-
og vinnslugögn frá nokkrum lághitasvæð-
um á íslandi með góðum árangri (mynd 4).
Þegar taka þarf tiliit til fleiri þátta í
viðbrögðum jarðhitakerfa við vinnslu en
vatnsborðsbreytinga (t.d. kólnunar) er
gripið til mun flóknari reiknilíkana og af-
kastamikilla tölva. Slíkir líkanreikningar
eru mun tímafrekari og kostnaðarsamari
og hafa því aðeins verið gerðir fyrir fá
jarðhitasvæði hér á landi.
LOKAORÐ
Þó þau jarðhitasvæði sem nú eru nýtt
á íslandi fullnægi að miklu leyti þörf okk-
ar fyrir jarðhitaorku þá er ljóst að svo
verður ekki um ókomna framtíð. Því veld-
ur minnkandi orkuforði svæðanna auk
stöðugt vaxandi notkunar. Brugðist hefur
verið við þessu með því að nýta orkuna
betur og með könnun nýrra jarðhitasvæða.
Því mun áfram verða þörf fyrir öflugar
jarðhitarannsóknir hér á landi til þess að
auka þekkingu á eðli og viðbrögðum svæð-
anna, sen nýtt eru, og til leitar og könnun-
ar á nýjum svæðum.
Höfundur er jarðeðlisfræðingur á Jarðhitadeild
Orkustofnunar.
Ljósmyndasafnið
Þvottalaugarnar í Laugardal í Reykjavík skömmu eftir síðustu aldamót. Þær
þornuðu vegna lækkandi vatnsborðs þegar farið var að dæla heitu vatni úr hor-
holum í grenndinni.
1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1970 1980 1982
Niðurstöður líkanreikninga fyrir jarðhitakerfíð í Laugarnesi í Reykjavík, sýna
hvernig tókst að herma 20 ára vatnsborðsbreytingar með einíoldu líkani.
12
4