Hvordan kan en energikilde være fornybar, uten å være vær- og tidsavhengig? Geotermisk energi er den eneste fornybare energikilden som ikke har hele grunnlaget sitt fra sola eller månen. Jo dypere ned i jorda man kommer, desto varmere er det. På grunn av denne temperaturforskjellen mellom jordens indre og jordskorpa, er det alltid en strøm av varme opp mot overflaten. Dette er varme man kan utnytte. Geotermisk energi finnes overalt i verden, selv om det varierer hvor lett den kan utvinnes. Varmestrømmen kommer nærmere overflaten i områder med vulkansk aktivitet eller rundt platetektoniske grenser.

 
Geotermisk energi kan brukes til både oppvarming og elektrisk strøm, ut ifra hvor varm den geotermiske kilden er. Lavtemperatur geotermisk energi, eller grunnvarme, er ikke varm nok til å produsere strøm. Ved hjelp av varmepumper kan den derimot brukes til oppvarming og avkjøling av bygg. Varmen i det øverste laget av jordskorpa kommer først og fremst fra sola, men også noe fra splitting av radioaktive stoffer. Steinen i jordskorpa holder godt på denne varmen, og kan derfor varme opp vann som strømmer gjennom sprekker og hulrom. Dette vannet kan pumpes opp og sendes inn i en varmepumpe. Enten pumper man opp vann som allerede eksisterer i grunnen, eller så kan nytt vann pumpes ned først. 
 
Høytemperatur geotermisk energi, også kalt dyp geotermisk energi, er varm nok til å kunne produsere strøm. 2/3 av energien lengre ned i jordskorpa kommer fra splitting av radioaktive stoffer, og siste delen er restenergi fra jordens dannelse. I vulkanske områder eller sprekker i jordskorpa er denne energien nærmere overflaten, og derfor lettere tilgjengelig. Dyp geotermisk energi kan utnyttes til både strømproduksjon og oppvarming.  
 

 

Produksjon av grunnvarme

Berg har hulrom og sprekker som kan fylles med vann. Om sommeren varmer solinnstråling opp berget, som der igjen varmer opp vannet. Siden både berg og vann holder godt på varme, kan vi ta opp denne energien på vinteren når vi vil varme opp husene våre. Ned i grunnen der frosten ikke når er temperaturen litt høyere enn gjennomsnittlig lufttemperatur gjennom året, gjerne 6-8 grader. Dette er ikke varmt nok til oppvarming direkte, men om man kobler på en varmepumpe kan vannet varmes opp videre. Å varme opp lunkent vann er mer energibesparende enn å varme opp kald luft. Selv om varmepumpen trenger strøm for å varme opp vannet, er den bygd opp slik at den avgir mer energi enn den bruker. Varmepumpa trenger kun 1 del elektrisk energi for å produsere 3-4 deler varmeenergi. Når vannet er varmet opp til rundt 40 grader, kan det sendes videre til oppvarmingsformål eller til varmtvannstank. Ved avkjøling trenger man ikke varmepumpe. Da kan man sende varmt vann ned til grunnen, som kjøles ned til 6-8 grader før det sirkuleres direkte inn i bygningen.

 
Når man skal utvinne grunnvarme finnes to ulike system, nemlig åpent og lukket. Åpne system baserer seg på store grunnvannskilder i løsmasser og/eller berg som pumpes opp gjennom en brønn. Dette kalles en produksjonsbrønn siden det er her man henter energien fra. Vannet sendes inn i en varmepumpe, for å så sendes videre til oppvarmingsformål. Når vannet har gjort jobben sin, har det selv blitt avkjølt. For å få grunnvarme til å bli sirkulært, injiserer man vannet tilbake i grunnen gjennom en injeksjonsbrønn litt lengre unna produksjonsbrønnen. Når vannet trekker seg tilbake til grunnvannskilden, varmer undergrunnen det opp igjen. Energien er derfor sirkulær og bærekraftig, forutsatt at man reinjiserer vannet og ikke pumper opp for mye av gangen.

 

 
I et lukket system trenger man ikke store grunnvannskilder. Man trer et u-formet plastrør ned i borehull i grunnen der man kan sirkulere vann eller annen kollektorvæske. Væsken er aldri i direkte kontakt med berget, men blir fortsatt varmet opp. Deretter kan det brukes på samme måte som det åpne systemet ved å koble på en varmepumpe. Siden systemet er lukket kan væsken bli brukt om og om igjen. Dette gjør et lukket system minst like sirkulært og bærekraftig som et åpent system.
 
Om du vil lese mer om hvordan en varmepumpe fungerer se her!
 

Produksjon fra høytemperatur geotermisk energi

Lengre ned i grunnen finnes det kilder med enda høyere temperatur. Om kilden er over 85 grader, er det grunnlag for å produsere elektrisk energi. Dette gjøres vanligvis i områder der slik temperatur er å finne nær overflaten, som områder rundt plategrenser eller med annen vulkansk aktivitet. Eksempel på slike områder er Island, Italia, USA, områdene rundt Stillehavet («Ring of Fire») og Den østafrikanske Riftdalen.
 

 
Siden det er stor variasjon i trykk og temperatur for de ulike kildene, er det oppfunnet forskjellige anlegg for utnyttelse av geotermisk energi. I geotermiske kraftverk borer man først en produksjonsbrønn ned til et reservoar med høy temperatur. Trykket i brønnen gjør at varmt vann og damp stiger opp mot overflaten. Det varme vannet kan på ulike måter bli omgjort til damp, eller sendes til oppvarmingsformål. Dampen sendes inn i en turbin som utnytter energien i dampen. Vannet og dampen blir deretter avkjølt så det kan injiseres tilbake i grunnen. Dyp geotermisk energi er derfor fornybar.
 
For mer informasjon om de forskjellige anleggene se her!
 

Utbredelse og potensiale i verden

Geotermisk energi er generelt lite utbredt i forhold til hvor stort potensial det har. Energien som ligger lagret under overflaten tilsvarer faktisk 35 millioner ganger verdens forbruk. Likevel dekker geotermisk energi i dag bare rundt 0,3 % av verdens strømproduksjon. Grunnvarme er derimot mer utbredt, spesielt steder der det er store temperaturforskjeller mellom sommer og vinter og der elektrisitet tidligere har vært brukt direkte til oppvarming.
 
Utnyttelse av geotermisk energi er i prinsippet mulig i hele verden, men er i dag vanligst rundt plategrenser. Dette er grunnet høye borekostnader, som blir lavere jo kortere man må borre for å nå høye temperaturer. I tillegg har det ikke vært stort behov for geotermisk energi tidligere, når andre energikilder som olje, sol og vind er lettere tilgjengelig. 
 
Strømproduksjon ved hjelp av geotermisk energi er med dagens teknologi avgrenset til områder som egner seg for det. I tillegg må landet ha nok ressurser til å bygge ut anlegg, siden boring og produksjon av anleggene er svært dyrt. Italia bygde verdens første geotermiske anlegg allerede i 1911. Det er fortsatt i bruk, selv om det har gått ned i effektivitet. Island er nasjonen med størst andel geotermisk energi i forhold til andre energikilder. Hele 60% av befolkningen har tilgang til geotermisk strøm, og 90 % har tilgang på geotermisk oppvarming. USA, Indonesia og Filippinene er de tre landene som produserer størst mengde energi. Steder som har kommet i gang med utbygging og har godt potensial er spesielt landområdene langs Den østafrikanske Riftdalen og landene rundt Stillehavet («Ring of Fire»).
 

Utbredelse og potensiale i Norge

Norge bruker mye elektrisitet direkte til oppvarming. De siste årene har rundt halvparten av strømforbruket i norske husholdninger gått med til oppvarming. I en kommende energikrise er elektrisitet en høyverdig energikilde som heller burde brukes til formål som transport og industri. I teorien kan alle hus i Norge varmes opp og avkjøles med grunnvarme. Hvorfor blir ikke det gjort i dag?
 
Det er flere grunner til at grunnvarme ikke har nådd potensialet sitt. Det er blant annet dyrt å bore langt ned i grunnen. Man må derfor investere mye før man får noe tilbake. I praksis spares det som regel inn på noen år med billigere oppvarming, men det hjelper ikke om terskelen for å sette i gang er for stor. Dessuten har vi i Norge hatt god tilgang på billig strøm, og ikke like stort behov for å finne andre energibesparende oppvarmingsløsninger. Med økningen i strømpriser kan dette endre seg. 
 
I Norge må man i gjennomsnitt 8 kilometer ned i grunnen før de geotermiske kildene er varme nok til strømproduksjon. Med dagens boreteknologi er dette vanskelig og svært dyrt, noe som gir Norge dårlig potensial for geotermisk strømproduksjon. Vi har dessuten basert strømproduksjonen vår på fornybar vannkraft og får etter hvert også bidrag fra vind. Norge kan derimot bidra internasjonalt med kompetansen innen boreteknologi fra oljen.
 

Fordeler

• Fornybart: forutsatt at kilden holder seg varm og man ikke pumper opp for mye om gangen. Hvis kilden skulle bli kald, kan man som oftest bare ta noen års pause før berget varmer seg opp igjen.
• Miljøvennlig: slipper ut lite drivhusgasser eller andre stoffer som er farlig for nærmiljøet. I tillegg tar det mindre plass og er ikke like forstyrrende for naturen som for eksempel vindturbiner.
• Fins overalt:kan utvinnes hvor som helst selv om kostnaden varierer.
• Ubegrenset: Mengden energi verden bruker på et år er kun 0,3 % av tilgjengelig varme under overflaten. Verden mangler bare teknologi og ressurser til å utnytte den.
• Sikkert: geotermiske anlegg er solide, varer lenge, og leverer strøm stabilt uavhengig av vær og temperatur i luften.

 

Ulemper

• Dyrt: å bore dypt ned i jorden er veldig dyrt. Dette sparer seg som regel inn igjen på noen år med reduserte strømkostnader.
• Miljøvennlig?: Om man bruker en varmepumpe for å utnytte grunnvarme trenger den i tillegg å hente strøm fra et sted. Totalt sett er miljøkonsekvensene da avhengig av hvordan elektrisiteten er produsert. Et kraftverk basert på elektrisitet fra kull, olje eller gass vil forurense mye mer enn et kraftverk basert på vannkraft.
• Giftig boreslam: Det kan være nødvendig å behandle boreslam som spesialavfall grunnet at varmt vann fra geotermiske kilder kan inneholde giftige stoffer som kvikksølv, arsenikk og antimon.
• Uønsket støy: Det kan forekomme støy fra anleggene. Når gasser og damp slippes ut fra de store trykk-tankene i forbindelse med rengjøring og vedlikehold, dannes en lyd som kan sammenlignes med et jetfly som tar av.
• Drivhusgasser Syntetiske HFK-gasser (hydrofluorkarboner) har blitt brukt som varmepumpens varmemedium. Disse bryter ikke ned ozonlaget slik som tidligere varmemedium har gjort, men bidrar fortsatt til økt drivhuseffekt. Etter hvert har det blitt utviklet flere alternative varmemedier.
• Krever tilpasninger: for å levere grunnvarme til hus må husene ha anlegg for å ta imot varmen som vannbåren gulvvarme, radiatorer eller konvektorvifter.
• Små jordskjelv: å reinjisere for mye vann av gangen kan føre til små jordskjelv. Dette er som oftest ikke merkbart for mennesker, men kan ødelegge selve anlegget.
• Landsenking: tar man ut for mye grunnvann kan landet senke seg.