Lesbók Morgunblaðsins - 15.03.1997, Page 17

RANNSÓKNIR Á ÍSLANDI
Ums|ón: Siguróur H. Richter
Efnafræðilegar
vinnslurann-
sóknir jarðhita
Eftir Hrefnu Kristmannsdóttur og Halldór Armannsson
Efngfræóiiegar rannsóknir á jaróhitasvæóum hafa
oft gefió tímanlega vióvörun um kælingu eóa
aóra breytta vinnslueiginleika.
ORKUSTOFNUN rekur sérhannaða bifreið til sýnatöku á heitu vatni og gufu.
UM 45% af orkunotkun ís-
lendinga er úr jarðvarma,
mest tii húshitunar. Þótt
um 86% íslensku þjóðar-
innar búi við jarðvarma-
hitaveitur og flest auð-
virkjanleg jarðhitasvæða
nálægt þéttbýli séu virkj-
uð er rannsókna enn þörf. Vinnanlegur jarð-
hiti mun finnast með áframhaldandi könn-
un. Notkun jarðhita á hitaveitusvæðum mun
væntanlega aukast með fólksfjölgun og
aukinni notkun hans til snjóbræðslu, rækt-
unar og í iðnaði. Á nýttum svæðum þarf
að endurnýja borholur.
Orkuforði jarðhitasvæða er takmarkaður
og má líkja nýtingu þeirra við námugröft.
Ending þeirra við stórfellda vinnslu er
þröngum tímamörkum háð, þar sem úr
þeim er tekin mun meiri orka en svarar
náttúrulegu afli. Viðbrögð við slíkri vinnslu
eru venjulega þrýstilækkun og breytingar
á efnasamsetningu og vinnslueiginleikum.
Því er nauðsynlegt að halda áfram rann-
sóknum eftir að nýting hefst. Jarðhitarann-
sóknir tengjast nú í auknum mæli vinnslu
og mun sú þróun væntanlega halda áfram.
Vinnslueftirlit — Vinnsluskróning
Þekking á viðbrögðum svæða við vinnslu
er undirstaða raunhæfs mats á orkuforða
og afli og því nauðsynleg til að þau megi
nýta á hagkvæman hátt. Reglubundið eftir-
lit með vatnsvinnslu og breytingum á hita-
stigi, þrýstingi og efnainnihaldi kallast einu
nafni vinnslueftirlit. Vatnsnám og hitastig
vinnsluvatns eru mæld og skráð reglulega.
Fylgst er með viðbrögðum jarðhitasvæðisins
með mælingum á þrýstingi í borholum. Á
háhitasvæðum er fylgst með massastreymi,
varmainnihaldi og toppþrýstingi hola.
Æskilegt er að gera landhæðar- og þyngd-
armælingar reglulega til að fá upplýsingar
um landsig. Flestir jarðhitanotendur skrá
einhveija vinnsluþætti. Orkustofnun safnar
slíkum upplýsingum og undanfarið hefur
þar verið í þróun samræmt gagnasöfnunar-
net fyrir vatnsvinnslugögn.
Efnueftirlit
Annar liður í vinnslueftirliti er efnaeftir-
lit, sem felst í reglubundinni sýnatöku og
efnagreiningum vatns til að sjá fyrir breyt-
ingar á vinnslueiginleikum jarðhitakerfís-
ins. Kalt grunnvatn, sem rennur inn í jarð-
hitakerfi, hitnar upp við snertingu við heitt
berg, en merki um innstreymið sjást fljótt
í breyttri efnasamsetningu, oft löngu áður
en kælingar verður vart. Innstreymi kalds
vatns, einkum sjávar, getur líka spillt
vinnslueiginleikum. Virkt eftirlit með efna-
samsetningu vatns, sniðið að aðstæðum
hverrar hitaveitu og rannsóknir samfara
því, getur gefið viðvörun um aðsteðjandi
vandamál og gefst þá kostur á að bregðast
við í tæka tíð, annaðhvort með breyttri
vinnslutilhögun eða viðgerðum á borholum.
Orkustofnun hefur um margra ára skeið
stundað slíkar rannsóknir og verða hér á
eftir rakin nokkur dæmi um árangur þeirra.
Innsteymi kalds grunnvatns
Reglulegt efnaeftirlit hefur oft leitt í ljós
fyrirboða um innstreymi af köldu vatni inn
í jarðhitakerfi, einkum í efri lög þess, t.d.
hjá hitaveitum Blönduóss, Egilsstaða og
Fella, Rangæinga, Reykjavíkur og Selfoss.
Hjá Hitaveitu Þorlákshafnar varð vart
við örar breytingar á efnainnihaldi vatns
úr nýrri vinnsluholu árið 1987, án nokkurra
merkjanlegra breytinga á rennsli, hitastigi
og vinnslueiginleikum. Vinnsluholur veit-
unnar eru sjálfrennandi og hitastig vatnsins
yfir 100°C, þannig að þær gjósa. Gufan
er skilin frá vatninu fyrir nýtingu. Vatnið
er allsalt, þar sem það rennur um forn sjáv-
arsetlög í jarðhitageyminum. Selta vatnsins
úr holunni minnkaði verulega og hlutfall
súrefnis-18-samsætna breyttist í átt til þess,
sem mælist í köldu grunnvatni á svæðinu.
Strax á árinu 1988 sýndi kísilhiti (jafnvæg-
ishiti reiknaður frá kísilstyrk) að kæling á
vatninu væri yfírvofandi. Holan var þá hita-
mæld en engin kæling kom fram. Í ársbyij-
un 1990 hafði kísilhiti lækkað um 5°C og
við hitamælingu í holunni um mitt það ár
kom fram kæling um a.m.k. 5°C í botni
hennar. Niðurstöður mælinga sýndu ótvír-
ætt að innstreymið kom að mestu leyti inn
í botnæð holunnar og var henni því lokað
með steypu. Tókst það svo vel að innstreym-
ið virðist hafa stöðvast og hefur holan síðan
hitnað smám saman til fyrra horfs.
Innstreymi s|ávar
Á Seltjarnarnesi var vinnsluvatn allsalt
í upphafi. Eftir um fimm ára vinnslu fór
selta þess að aukast, hægt fyrst en mun
hraðar eftir um tíu ára vinnslu. Rannsóknir
sýndu að innstreymi var hraðast í efri hluta
jarðhitageymisins. Samhliða seltuaukningu
jókst tæring í ofnum húsa, því salt hvatar
tæringu. Einnig jókst hætta á kalkútfelling-
um í sumum vinnsluholanna. Ekki varð
vart við kælingu í jarðhitakerfínu og kísil-
hiti benti ekki til yfirvofandi kólnunar.
Mótvægisaðgerðir voru þær að sett var
í byggingarreglugerð á Seltjarnarnesi að
nota ætti forhitara fyrir vatn inn á ofna.
Nýjar vinnsluholur veitunnar eru fóðraðar
dýpra en þær eldri, til að tefja innstreymi
sjávar. Ennfremur var tekin upp sala sam-
kvæmt mæli í stað hemla og vatnsnotkun
þar með minnkuð.
Áhrif eldgoss
Kröflueldar gerðu mjög vart við sig í
efnasamsetningu borholuvökva. M.a. jókst
gasstyrkur verulega, einkum styrkur koltví-
sýrings. Því voru styrkur hans og hlutfall
við styrk annarra gastegunda mjög öflugur
mælikvarði á áhrif gossins við einstakar
holur. Samband á milli styrkbreytinga gass
og breytinga í landhæð kom fram. Slíkar
niðurstöður má nota til að dæma um hve-
nær tímabært er að auka vinnslu eða færa
hana til innan svæða. Það var gert í Kröflu
þegar borað var í nýtt vinnslusvæði við
Suðurhlíðar, í stað gamla vinnslusvæðisins
í Leirbotnum, og gaf góða raun.
Myndun gufupúóa
Á jarðhitasvæðinu í Svartsengi hefur
aukin vinnsla leitt til þess að suðuborð hef-
ur lækkað og gufupúði myndast í efri hluta
svæðisins. Sumar holur hafa orðið hreinar
gufuholur. Áhrif þessa hafa komið fram í
sveiflum og verulegum breytingum á efna-
samsetningu borholuvökva, sem sjást við
reglulegt efnaeftirlit.
Nióurstööur
Góður árangur hefur náðst í að sjá fyrir
breytingar í jarðhitakerfum og á vinnslu-
eiginleikum vatns með virku efnaeftirliti og
öðrum samhliða rannsóknum. Hvert svæði
hefur sína sérstöðu og sjaldan unnt að yfír-
færa niðurstöður frá einu svæði til annars.
Rannsóknirnar hafa í mörgum tilvikum
gefið tímanlega viðvörun um yfirvofandi
vanda, svo að svigrúm hefur gefíst til varna-
raðgerða.
Höfundar eru jaröefnafræðingar ó Orkustofn-
un. Rannsóknarróð íslands stendur að birtingu
þessa greinaflokks.
LESBÓK MORGUNBLAÐSINS ~ MENNING/LISTIR 15. MARZ 1997 1 T