Lesbók Morgunblaðsins - 07.12.1996, Page 17

RANNSÓKNIR
Á ÍSLANDI
Umsjón: SIGURÐUR H. RICHTER
STÁLPLöTUR sem settar voru í dreifikerfi
Hitaveitu Suður-Skeiða til prófunar á tæring-
arhraða. Súrefni streymdi þar inn um veggi
plastlagna og olli ryðgun.
LÍKAN af jarðhitakerfi.
Uppleyst efni mg/kg
VINNSLUEIGINLEIKAR
HITAVEITUVATNS
Orkustofnun
VINN SLUEIGINLEIKAR jarð-
hitavatns eru breytilegir og
verður að sníða hönnun hita-
veitna að þeim til að ekki
skapist vandamál við nýt-
ingu
Jarðhitavatn hefur verið
nýtt á íslandi um langan
aldur einkum til baða og þvotta. Frá 1970
hefur notkun jarðhita til húshitunar aukist
frá 40% upp i 86%. Vatn af lághitasvæðum
er einkum nýtt til húshitunar, en á síðari
árum hefur notkun háhitavatns aukist.
Til að jarðhitakerfi verði til þarf einkum
þrennt að vera til staðar: Varmagjafi, vatn
og vel sprungið berg. Á íslandi er hitastigull
í jarðskorpunni hár og víða mjög grunnt niður
á heitt eða jafnvel bráðið innskotsberg. Þar
sem bergið er uppbrotið vegna sprunguhreyf-
inga nær vatn að renna niður í berggrunninn
og hitna. Heita vatnið stígur síðan upp um
sprungur og hluti þess kemur upp í hverum
og laugum. Þannig myndast staðbundið hrin-
grásarkerfí sem nemur varma úr neðri hluta
jarðskorpunnar og flytur hann ofar.
Upprwni og efnasamsetning
jaróhitavatns
Jarðhitavatn á íslandi er yfírleitt að stofni
til úrkomuvatn sem hefur sitrað niður í berg-
grunninn og hitnað þar upp við rennsli gegn-
um heit jarðlög. Styrkur uppleystra efna og
gasa er yfirleitt lítill í vatni af lághitasvæðum
(200-400 mg/1), en eykst með auknum hita
berggrunns. Einnig er vatn á sumum land-
svæðum saltblandað, annaðhvort vegna inn-
streymis sjávar eða rennslis um fom sjávar-
set. Vatn háhitasvæða er alla jafna steinefna-
ríkara en vatn lághitasvæða. íslenskt jarðhita-
vatn er mettað af kalki, kísilsteindum, nokkr-
um alkalí-, jám- og álsílikötum, málmsúlfíðum
og -oxíðum við hitastig jarðhitageymis. Kísil-
styrkur eykst með hita eins og styrkur flestra
efna nema karbónats og magnesíums. Einnig
em í vatninu uppleystar gastegundir t.d.
brennisteinsvetni. Súrefni eyðist úr vatninu
við upphitun. Sýmstig (pH) lághitavatns er
venjulega á bilinu 9-10, en lægra í háhita-
vatni vegna meiri styrks súrra gasa. Súrefni
og brennisteinsvetni geta ekki verið saman í
vatni nema skamma hríð þvi að þau hvarfast
og mynda súlfat. Styrkur þeirra í vatninu
skiptir vemlegu máli fyrir vinnslueiginleika.
Mat á vinnsluhæfni
Áður en teknar eru ákvarðanir um efnis-
val og hönnun hitaveitna þarf að efnagreina
jarðhitavatnið og kanna hvaða breytingar
ætla má að á því verði í dreifikerfi og meta
þannig hættu á tæringu og útfellingum. Við
mat á nýtingarhæfni og vinnslueiginleikum
skipta selta, súrefnisstyrkur og brennisteins-
vetnisstyrkur mestu máli. Nær einungis lág-
hitavatn er notað beint í hitaveitur en þar
sem háhitavatn er notað til upphitunar em
að jafnaði byggðar varmaskiptastöðvar til
að hita upp ferskvatn. Lághitavatnið er yfír-
leitt efnasnauttt (saltinnihald 50 mg/1), þó
að saltblöndun sé þekkt (sjá að ofan). Inn-
Útfellingahœtta
Við vinnslu getur jarðhitavatn orðið yfir-
mettað með tilliti til ákveðinna steinda vegna
kælingar, afloftunar við upphitun eða suðu,
og er þá hætta á útfellingu.
Utfellingar hafa einkum orðið í hitaveitum
sem nýta saltmengað vatn, helst kalkútfell-
ingar. Þó hefur í mörgum tilvikum tekist að
sneiða hjá meiriháttar vandræðum með réttri
hönnun og góðu tæknilegu eftirliti með
rekstri.
í öllum þeim hitaveitum, sem nýta háhita-
orku til upphitunar ferskvatns, hafa komið
upp vandamál vegna magnesíumsilikatútfell-
inga. Orsökin er sú að magnesíumsiliköt eru
torleystari í heitu vatni en köldu og falla því
út við upphitun. Styrkur magnesíums er
meiri í köldu vatni en jarðhitavatni, því að
magnesíum hefur þegar fallið út við upphitun
í jarðhitakerfinu. Þar sem vatn streymir
gegnum veitur safnast útfelling fljótt upp,
þótt aðeins fáein milligrömm falli út úr hverj-
um lítra vatns.
Nióurstööur
EFTIR HREFNU KRISTMANNSDÓTTUR
OG HALLDÓRÁRMANNSSON
Vinnslueiginleikar iarðhitavatns eru breytilegir og
veróur aó sníóa hönnun hitaveitna aó þeim til aó
ekki skapist vandamál vió nýtingu.
til súrefniseyðingar, eða til að hefta kalkút-
fellingu. Þessi efni eru yfirleitt ekki hættu-
leg en geta valdið kvillum, sé þeirra neytt
í miklu magni í langan tíma.
Tæring ■ lagnakerfi
Uppleyst súrefni í vatni tærir stálhluti.
Vatn, sem ér yfir 80° C, er súrefnissnautt
þegar það kemur upp úr jörðinni en getur
tekið i sig súrefni í miðlunargeymum og
óþéttum rörasamskeytum, eða „streymt"
gegnum veggi plaströra í dreifikerfi hitaveitu.
Aukin selta vatns örvar öll efnahvörf. Því
er súrefnistæring hröðust í efnaríku vatni.
Talin er hætta á tæringu og útfellingum í
vatni með klóríðstyrk yfir 50 mg/1. Nær
ómögulegt er að halda hitaveitukerfum alveg
súrefnisfríum og sé vatn saltblandað er hætt
við tæringu þótt súrefnisstyrkur sé mjög lít-
ill. I sumum hitaveitum er blandað súrefnis-
eyðandi efni (natríumsúlfíti) í vatnið til að
koma í veg fyrir tæringu. Þegar ferskvatn
er hitað upp í varmaskiptistöðvum á háhita-
svæðum er yfirleitt blandað í það þéttri gufu,
sem inniheldur brennisteinsvetni, til að eyða
súrefni úr ferskvatninu. Lágt sýrustig (pH)
vatns eykur einnig hættu á tæringu en sýru-
stig lághitavatns á íslandi er yfirleitt mjög
hátt. Brennisteinsvetni tærir kopar mjög
hratt og er óráðlegt að nota kopar í leiðslur
fyrir jarðhitavatn. Uppleystur kopar í vatni
örvar einnig stáltæringu.
ÚTFELLINGAR af kalki innan í fóðurrörum háhitaholu þar sem yfirmettun hefur orðið
vegna suðu vatnsins. Rörið í miðjunni var við suðuborð og því er útfelling mest á þeim kafla.
streymi af köldu vatni eða breytingar í blönd-
unarhlutfalli mismunandi vatnsæða við
aukna dælingu úr holu geta breytt vinnslueig-
inleikum verulega. Efnahvörf í dreifíkerfi
geta breytt bæði vinnslueiginleikum og
neysluhæfni vatns.
Neysluhæfni hitaveiluvatns
Samkvæmt reglugerð heilbrigðisráðu-
neytisins er „hitaveituvatn hvorki ætlað til
drykkjar né matargerðar en er leitt í hús
til upphitunar, baða og þvotta" og þarf því
ekki að uppfylla þær kröfur sem gerðar eru
til drykkjarvatns. í flestum tilvikum er lág-
hitavatn þó hæft til beinnar neyslu en sums
staðar stenst vatn ekki ítrustu kröfur um
drykkjarvatn og er jafnvel óneysluhæft, oft
vegna mikils flúorstyrks. Fá dæmi eru þó
um að vatn sé beinlínis hættulegt til neyslu.
Aukaefnum er sums staðar blandað í vatnið
Lághitavatn á íslandi er yfirleitt vel fallið
til beinnar nýtingar í hitaveitum, þótt það
sé ekki í öllum tilvikum heppilegt til drykkj-
ar. Nauðsynlegt er að rannsaka jarðhitavatn-
ið og gera úttekt á vinnslueiginleikum þess
áður en teknar eru ákvarðanir um efnisval
og hönnun hitaveitna, svo tryggt sé að þess-
ir þættir séu sniðnir að aðstæðum á viðkom-
andi jarðhitasvæði.
Höfundar eru jaréefnafræöingar á Orkustofn-
un. Rannsóknarráð íslands stendur að birtingu
þessa greinaflokks.
LESBÓK MORGUNBLAÐSINS ~ MENNING/LISTIR 7. DESEMBER 1996 17