Kronikk: Er fremtidens energi under føttene våre?

Energi: Planetens skjulte geotermiske kraft

Etymologien "geotermisk" er avledet fra det greske "geo" (jord) og "therme" (varme). Det vil si "geotermisk", som i dag brukes om en energikilde der de geologiske forholdene eksisterer. Foto: Shutterstock
30. oktober 2022

Hva har Island, Japan, USA’s vestkyst, Kenya, Indonesia, New Zealand og Italia til felles? Ja, det er ikke breddegrad, kultur eller maten, men heller andre forhold som sitter dypere i jorden. Hva er geotermisk energi?

I den antikke verden trodde man at seismiske fenomener og vulkansk aktivitet var forårsaket av høytrykksluft som antente under bakkens overflate og søkte ut gjennom jordens ventiler. En annen forklaring var at det var titanene som hadde blitt fengslet av Hades etter deres mislykkede opprør mot Olympen og som prøvde å frigjøre seg i dypet. I en populær myte om fjellet Etna i Italia ble det fortalt om hvordan Olympus i oldtiden ble angrepet av et ildpustende monster ved navn Tyfon, et avkom av Gaia, jordens mor, og Tartaros, underverdenen. Zevs som var gudenes konge, tok seg av de lovløse i en kamp som rystet verdens grunnvoller. Ild blandet seg med torden, solen ble formørket og til slutt ble Tyfon beseiret. Zevs hevet øya Sicilia over hodet, og med et katastrofalt brak ble gudenes fiende begravet av himmelhøye masser av stein, løsmasse, virvler av vann og magma som størknet og ble forseglet.

Senere ble det sagt at hver gang Etna puster drageild, spyr ut svart røyk og buldrer i dypet, er det Tyfon (det farligste og mest dødelige urhyret i gresk mytologi) som vrir seg i raseri under jordens faste skall.

Hvis vi borer dypt nok og hvis vi har teknologi til det, kan termisk kraft for elektrisitet utvinnes, uansett hvor du bor.

På samme måte beskriver den hvordan den minoiske sivilisasjonen, Europas første sofistikerte kultur, ble ødelagt av et eksplosivt vulkanutbrudd på 1600-tallet f.Kr. der to tredjedeler av øya Thera ble lagt under vann i Egeerhavet. Da Vesuvs underjordiske kammer av magma og svovel fløy opp i luften, noe som antas å ha funnet sted under festivalen dedikert til ildguden Vulcan i 79 e.Kr., beskrev den romerske senatoren, Plinius den yngre, scenen med disse ordene: "Et ugjennomtrengelig mørke hadde bredt seg. Det fremsto desto mer skremmende av det rykende glimtet av fakler, som med jevne mellomrom ble overskygget av forbigående lynglimt.» Skyene ble giftige, og halvsmeltet pyroklaster (magnetiske bergarter) regnet ned, mens de fleste døde av karbondioksidforgiftning.

Vi er maktesløse overfor naturkreftene. Men i likhet med fuglen føniks: noen ganger må forbrukets ild brenne bort det gamle for å gi plass til at et nytt liv kan spire.

Planeten vår er estimert til å være 4,6 milliarder år gammel. Dannelsen av jorden genererte store mengder varme og friksjonen som oppstod når grunnstoffer ble presset sammen i mantelen, radioaktive isotoper som ble brutt ned i jordskorpen og metaller som ble trukket inn i den magnetiske kjernen der atomer (det samme som skjer i stjerner) gjennomgår en fusjon og genererer en konveksjonsstrøm som transporterer termisk energi videre mot jordverflaten.

Materie som varmes opp, utvider seg, mens kulde får materie til å trekke seg sammen, den ene presser, mens den andre trekker. Jordskorpen er imidlertid et isolerende lag, så den slipper ut relativt lite varme. Som en skorstein finner det indre trykket utløp ved grensene til kontinentalplatene, og det dannes seismiske bevegelser, flodbølger og riftdaler (to jordplater som sklir fra hvernadre), mens subduksjonen (en jordplate under en annen) av platene danner nye fjellkjeder. Det nye landskapet som reiser seg fra havet, er spekket med termiske kilder, fumaroler (hull eller revne i jordskorpen), vulkansk aktivitet og, som i Yellowstones nasjonalpark, en unik artsrikdom og geologiske forhold.

De tusen år gamle sequoiatrærne (skogkjemperne) i Yellowstone som rager hundre meter over bakken, er som relikvier fra den paleontologiske tidsalderen da overdimensjonerte forhistoriske øgler, mammuter og goliater styrte jorden. Disse trærne er ikke så sjeldne. Kan vi temme de mektige naturkreftene, vann og ild for å forsyne planeten med energi?

Den minoiske kulturen var sofistikert, men etter at Thera hadde et utbrudd på 1600-tallet f.Kr., var det bare aske igjen av det en gang så stolte folket i Egeerhavet. Foto: Shutterstock

Termisk varme ble brukt så langt tilbake som i den eldre steinalderen. Indianere utnyttet naturlige oppkommer av termiske kilder og geysirer nordvest i Amerika til å bade i, vaske klær og lage mat. I ”Roman Brittania” ble ”Aquae Sulis” (dagens ”Bath”, Somerset) grunnlagt i år 60 e.Kr. i dalene i Avon rundt varmtvanns-bassenger som var oppvarmet av geotermisk damp fra den dype, porøse berggrunnen. Høytrykksdampen ble presset opp til overflaten. Den ble brukt av romerne som gulvvarme og til å varme opp badehus.

Et av de første fjernvarmesystemene ble utviklet i Boise i Idaho i 1892 og ”Hot Lake Hotel” i det nordvestlige USA. Rundt forrige århundreskiftet ble det første næringsbygget som brukte geotermisk energi som sin primære varmekilde, bygget. De tilstøtende Rocky Mountains som ble dannet av platetektonisk aktivitet i forhistorisk tid, utgjør en del av Stillehavs-kjeden, som strekker seg forbi Aleutian Islands i Alaska og Russland, videre gjennom Japan, Indonesia og ender i New Zealand.

Relativt få mennesker bor i skjæringspunktene mellom kontinentalplatene, så de fleste må bore for å få jord- eller bergvarme. Et system av geofoner, seismiske sensorer, i samarbeid med akustiske kanoner, brukes for å utrede jordas sammensetning. Gjennom lydbølgene som reflekteres, er det mulig å  kartlegge hvor gasslommer, magnetfelt, vulkansk virksomhet, sedimentlag eller forskjellige andre "skyggesoner" er.  Som en hval og en flaggermus som bruker ekkolodd, får man en ide om hvor man skal begynne å lete.

Det er en termodynamisk lov at varme utvider seg på samme måte som kulde trekker seg sammen.

De største utfordringene knyttet til geotermisk energi består av logistikk, stor kapitalrisiko, slitasje på utstyr og rudimentær teknologi. Mange oljeselskaper borer i dag etter petroleum på rundt fem kilometers dyp, men ettersom temperaturen har en tendens til å stige 250 Celsius for hver kilometer, er det vanskelig å bore dypere enn det. Metall blir sprøtt, elektroniske deler kortsluttes og for mer effektivt å nå de dypene som anses som optimale for utvinning av geotermisk energi, vil det trolig være nødvendig med innovasjon innen teknologien, som for eksempel høyenergi-lasere.

Det er vanlig praksis å bruke hydraulisk sprengning for å frigjøre lommer med petroleum eller naturgass i berggrunnen. Tidligere ble dette gjort med dynamitt, men nå utføres det vanligvis ved å injisere porøse skiferlag under jordoverflaten med vann og kjemikalier under høytrykk. Dessverre er bivirkningen i noen tilfeller også at akviferer (ferskvannslommer) i nærheten blir forurenset.

Termisk kraft er imidlertid en annen mulighet siden væsken som utvinnes, er vann. I stedet for en svart dis av tung karbondioksid-rik røyk, avgir de et geotermisk kraftverk bare med forbindelser av hydrogen og oksygen. For å hindre at grunnvannmagasiner overutnyttes og dreneres, kompenseres de vanligvis i et lukket system der kaldt vann tilføres etter hvert som varmt vann pumpes ut. Den binære syklusen der geotermisk varme brukes til å varme opp en sekundærvæske med et lavere kokepunkt, som igjen transporteres i et rørsystem via konveksjon, er en annen metode som anses å ha potensiale.

Med en temperatur på 6000 grader Celsius er jordens kjerne som en miniatyrsol. Foto: Shutterstock

Damp-industrialisme og -skip fantes langt inn på 1900-tallet. Kanskje geotermisk energi kan være nøkkelen til morgendagens energirevolusjon? Mens debatten om grønn omstilling raser i Vesten, må en tenke om dette er en annen kandidat for grønn, bærekraftig energi som vi har glemt?

Kraftvarme er en del av kraftbalansen i Norden. Den produseres i et sentralt anlegg hvor fossilt brensel, biomasse, ved, flis, pellets eller pil brennes og brukes til å overopphete en kjele med vann til 500 og 600 grader Celsius. Dampen brukes til å drive en dampturbin som omdanner termisk energi til mekanisk bevegelse. Gjennom kraftvarme kan vi bruke 80 til 90 prosent av den potensielle energien i ulike typer kraft. Ville det ikke vært enda bedre å klare seg uten disse mellomtrinnene i elektrisitetsproduksjonen og heller å trekke ut damp direkte fra bakken?

Hvert år strømmer varme tilsvarende jordens energibehov (ganger to) til overflaten. Sammenlignet med grønne energialternativer, som sol- eller vindkraft, er fordelen med geotermisk energi at den ikke er intermitterende og er tilgjengelig hele døgnet. Når hullene først er boret, er det kostnadseffektivt. Hvis vi borer dypt nok og hvis teknologien finnes, kan termisk kraft for elektrisitet utvinnes, uansett hvor du bor.

Island som ligger på den midtatlantiske ryggen med tektonisk aktivitet, så vel som den nordøstlige grenen av Golfstrømmen, opprettholder en tilstand av relativ termodynamisk likevekt året rundt. Geotermisk energi utgjør nå 30 prosent av landets kraftbalanse. Varmen som utvinnes, transporteres via et nettverk av rør som varmer opp Reykjaviks fortau og gir sentralvarme til ni av ti av byens husstander. Et annet land som har nytt godt av sine geologiske forhold de siste årene, er Kenya, som i dag får halvparten av sin kraftbalanse fra geotermisk energi.

Kontakt forfatteren: [email protected]

Synspunkter som kommer til uttrykk i denne artikkelen er forfatterens egne og speiler nødvendigvis ikke synspunktene til Epoch Times.