Náttúrufræðingurinn - 2012, Page 62

Náttúrufræðingurinn
62
viðkomandi lághitasvæða. Þessi stig-
ull byggist á mælingum í grunnum
holum sem boraðar eru í þétt berg
þannig að hitinn er ótruflaður af
grunnvatnsrennsli. Ofan þess dýpis
þar sem ferlarnir á myndunum sker-
ast er hiti í jarðhitakerfinu hærri en
í berginu umhverfis það, en á meira
dýpi er hann lægri. Djúpt niðri er
jarðhitakerfið „kuldapollur“. Upp-
streymi heita vatnsins jafnar út hit-
ann í jarðhitalindinni. Neðarlega í
kerfinu hefur hitinn lækkað en ofar-
lega hækkað. Þetta verður naumast
skýrt með öðrum hætti en að heitt
berg í rótum þessara lághitakerfa
sé varmagjafi þeirra. Ennfremur er
ljóst að írennsli í umrædd lághita-
kerfi getur ekki verið komið langt
að á miklu dýpi, því slíkt rennsli
gerði rætur þeirra varla að kulda-
pollum. Þessi eiginleiki hræring-
arkerfa hefur lengi verið þekktur hér
á landi. Sveinbjörn Björnsson19 benti
fyrstur á hvaða sögu mældur hiti í
djúpum borholum (13. mynd) segði
um grunnvatnsstreymi og varmabú-
skap þeirra. Í öllum aðalatriðum er
ofangreind lýsing á hræringu grunn-
vatns í lághitakerfum í samræmi við
kenningu Gunnars Böðvarssonar17,41
um eðli varmanáms úr bergi í rótum
þessara kerfa. Hún er hins vegar í
andstöðu við eldri kenningu Trausta
Einarssonar18 um lághitann, að hann
sé æstæður, en hér ber þess að geta
að þegar Trausti setti fram kenningu
sína63,64 var lítið um borholugögn og
því byggði hann á almennum grunn-
vatnsfræðilegum forsendum. Axel
Björnsson o.fl.20 hafa fært haldgóð
rök fyrir því að líkan Trausta standist
ekki. Lekt berggrunns er ekki nægi-
leg til að skýra rennsli úr hverum
og laugum á lághitasvæðum lands-
ins og varmastraumur með leiðingu
upp í gegnum jarðskorpuna getur
ekki skýrt á viðunandi hátt orku-
búskap lághitans, a.m.k. ekki hinna
stærri lághitasvæða.
Kerfi í setlagatrogum
Í sumum setlagatrogum þar sem
land sígur hafa myndast þykkir
staflar setlaga af sandi, silti og leir
með jarðhitavatni undir þrýstingi.
Slík svæði geta verið mjög víð-
áttumikil. Þau er t.d. að finna við
Mexíkóflóa, í Texas meðfram fló-
anum65 og í Ungverjalandi.66 Tvo
samverkandi þætti þarf til að mynda
slík kerfi, mikið holrými og góða lekt
annars vegar og tiltölulega mikið
varmaflæði úr dýpri jarðlögum hins
vegar.67 Grunnvatnið í setlögunum
gæti verið jafngamalt þeim og hefur
þá lokast inni á milli korna um leið
og þau settust til og mynduðu set-
lögin. Þesskonar grunnvatn mætti
nefna setlagavatn en það er oft til-
tölulega salt. Sandlögin geta verið
með mikið holrými og góða lekt
en leirlögin eru þétt. Þegar setlögin
hlaðast upp og fergjast undan þunga
nýrra setlaga, þjappast þau saman
og vatnsþrýstingur byggist upp í
sandlögunum. Þegar borað er spýtist
hið yfirþrýsta vatn upp um borholur.
Því hefur þessi tegund jarðhitakerfa
verið nefnd „geopressurized geo-
thermal systems“ á ensku.
Í setlögunum við Mexíkóflóa
hefur hiti mælst allt að 200°C og
vatnsþrýstingur 1000 bör. Lífrænt efni
í þessum setlögum hefur umbreyst
yfir í jarðgas. Gasmagnið er þó lítið
og hefur ekki svarað kostnaði að
nýta það. Sú hugmynd fæddist á
áttunda áratug síðustu aldar að sam-
nýting jarðgass og jarðhitavatns gæti
reynst hagkvæm. Á níunda áratug
síðustu aldar var sett upp tilrauna-
stöð í Texas á vegum Bandarísku
orkustofnunarinnar (U.S. Department
of Energy). Tæknilega varð full-
nægjandi árangur, en nýting var
ekki talin arðbær á þeim tíma og
því var tilraunastöðin rifin.68
Fyrstur manna til að lýsa jarð-
hitakerfum í setlagatrogum varð
Poli.65 Boldizár og Korim66 telja
að jarðhitakerfi af þessari gerð
nái yfir 4.000 km2 í Ungverjalandi,
með 60–200°C vatni sem þegar er
mikið nýtt í gróðurhús. Ekki hefur
þó orðið af nýtingu jarðhitakerfa í
setlagatrogum í verulegum mæli,
nema í Ungverjalandi.
Varmi í heitu og þéttu bergi
Þeir þrír flokkar jarðvarmakerfa
sem fjallað hefur verið um hér að
framan einkennast af því að jarðlög
kerfanna eru vatnslek. Bora má eftir
heitu vatni/gufu og afla þannig
varmaorku úr kerfunum með flæði
vökva upp um holurnar. Þessi kerfi
hafa ekki sérstakt heiti á íslensku, en
tvö þau fyrstnefndu kallast „hydro-
thermal systems“ á ensku og mætti
einfaldlega nefna jarðhitakerfi á
íslensku, eins og hér hefur verið gert,
en þriðja flokkinn jarðþrýstikerfi
(e. geopressurized systems). Íslenskt
orð sem samsvaraði enska orðinu
„geothermal system“ gæti þá verið
jarðvarmakerfi, eins og raunar hefur
verið notað hér.
Ákaflega lítill hluti þess varma
sem er til staðar í efstu hlutum
jarðskorpunnar finnst í jarðhita-
og þrýstivatnskerfum. Langstærsti
hluti varmans er í heitu en þéttu,
þ.e. óleku bergi, vegna þess hve
slíkt berg er algengt. Þessi kerfi
mætti nefna þurrkerfi (e. hot-dry rock
system) en nýlega hafa þau verið
nefnd „enhanced geothermal sys-
tems“. Mér þykir rökréttara að halda
sig við hina eldri venju, að nefna
jarðhitakerfi eftir því hvað það er
en ekki eftir því hvernig mennirnir
breyta því enda ekki ljóst fyrirfram
hvort það tekst, þ.e.a.s. hvort unnt
verði að nýta varma í óleku heitu
bergi. Það kemur ekki í ljós fyrr en
borað hefur verið og bergið sprengt
upp til að skapa lekt.
Stór hluti bergs í jarðskorpu
meginlandanna er úr graníti og
myndbreyttu bergi sem hefur mjög
lítið holrými og litla lekt. Ofan á
þessu bergi eru allvíða setlög sem
geyma mikið grunnvatn og geta
verið vel lek, eins og t.d. sú setlaga-
myndun sem nefnist „molasse“ og
er fyrir norðan Alpanna og Pýrenea-
fjalla og víðar við fellingafjöll. Þessi
setlög hafa myndast við rof fellinga-
fjallanna um leið og fjöllin hafa risið.
Boranir í Sviss sýna að vinna má
jarðhitavatn úr þessum setlögum.69
Sama á ekki við um granít og mynd-
breytt berg.
Mikið fé hefur verið sett í bor-
anir í þétt berg meginlandsskorpu
og þróun tækni til að nýta varmann
í því beint og eins til raforkufram-
leiðslu. Í stórum dráttum er um það