Deep Heat

I höstas lyssnade jag på en gästföreläsning om seismologisk forskning vid Helsingfors universitet. Jag närvarade mest på grund av att det hade kommit mejl om att det var väldigt få åhörare och jag hade ingenting bättre för mig. Efter en generell överblick av sitt ämne övergick föreläsaren, biträdande professor Gregor Hillers vid HU:s seismologiska institut, till Deep Heat.

Deep Heat må låta som en b-klassens hollywoodfilm från 80-talet med Jean-Claude van Damme men är egentligen någonting mycket mera lokalt och aktuellt.

Borrplatsen i Otnäs.

I Otnäs i Esbo har St1s geotermiska projekt, tidigare St1 Deep Heat, borrat Finlands djupaste hål. St1:s kraftverksprojekt kommer att utgöras av två stycken borrhål, varav det ena är färdigställt. Borrbrunnen når ned till 6400 meter i berggrunden. Sex kilometer är ett respektabelt djup men är ungefär endast hälften så djup som världsrekordet. “Kola Superdeep Borehole” på Kolahalvön är med sitt djup på 12’262 meter, det djupaste människan har nått ned i jordskorpan. Detta Sovjetiska projekt blev lagt på is i samband med unionens upplösning och har varit övergivet sedan dess.

Borrtornet vid Kola Super Deep Borehole på Kolahalvön. Tornet förstördes mellan 2007-2012.

Finland är beläget ovanpå den Fennoskandiska urbergsskölden vars skorpa är i medeltal ungefär 40 kilometer tjock. St1 har alltså borrat genom en dryg sjundedel av jordskorpan under Otnäs. Vårt urberg är ett av de äldsta och geologiskt minst aktiva i världen. Urberget under Esbo är ca 2 miljarder år gammalt och har mycket liten seismisk aktivitet. Den aktivitet som finns är följderna av det kilometer tjocka istäcke som låg över Finland under den senaste istiden.

Tvärsnitt av jordklotet. Borrningarna i Otnäs har bokstavligt talat endas skrapat på ytan med sina 6 kilometer.

Funktionsprincipen för projektet är grovt sett att pumpa ned vatten i ett av hålen. Vattnet strömmar sedan genom små sprickor i berggrunden, värms upp av den geotermiska värme som finns i berget och pumpas upp genom det andra hålet (se bilden nedan). Värmeväxlare används sedan för att ta tillvara energin. För att få vattnet att strömma mellan hålen pressar man ned vattnet genom det första hålet och spräcker berget. Vattenflödet i sprickorna observeras med hjälp av geofoner. På basis av denna “stimuleringsfas” fastställs den slutliga riktningen på det andra borrhålet.

Grov skiss över funktionsprincipen för projektet.

Vårt urbergs karaktär bidrar med både för och nackdelar för detta projekt. Den minimala seismiska aktiviteten medför att borrhålet inte är utsatt för jordbävningar och stimuleringsskedet kan utföras utan större problem. Ett liknande projekt i södra Tyskland var tvunget att avslutas på grund av att stimuleringsfasen inducerade allt för kraftiga jordbävningar i området. Avsaknaden av aktivitet i vår berggrund gör även att hålet måste vara djupare för att en tillräckligt stor temperaturdifferens mellan ytan och bottnen ska nås. Finlands hårda granitberggrund gjorde också att borrningen var mer tidskrävande.  

Stimuleringsfasen utfördes första gången våren 2019. Då inducerades jordbävningar som var märkbara på markytan, 6 kilometer ovanför epicentrum. Många människor i Esbo och Helsingfors kände av skakningar samt hörde mystiska ljud. Skalven hade som högst en magnitud på 1,6-1,9. Seismologisk institutet har rekommenderat att skalven inte får överskrida 2,1. St1 kan någorlunda kontrollera magnituden hos jordbävningarna genom att minska på trycket på det injicerade vattnet. Dock inte helt och hållet, skalven kan fortsätta även efter att pumpningen av vattnet har upphört. Det är heller inte ännu klart ifall (relativt svaga) jordbävningar kommer fortsätta att induceras då själva kraftverket tas i bruk.

Fram tills idag existerar det inte några egentliga protokoll för situationer med potentiella människoorsakade jordbävningar. St1 geotermiska projekt är det första i sitt slag i Finland och första gången i världen man borrat så här djupt i samband med liknande geotermiskt kraftverk. Hillers nämnde också att kraftverkets placering kan förorsaka problem. Vid både Aalto universitetet (som endast ligger ett stenkast bort) och vid Mejlans universitetssjukhus finns ytterst känslig mätutrustning som kan påverkas av även de svagaste jordbävningar. Värmeverket är beläget i tätbebyggelse och kan således påverka befolkning bosatt i området till en större grad än om t.ex. det skulle ha varit mera avlägset placerat.

I skrivande stund är det andra borrhålet påväg att nå sitt idealdjup på ca 6200 meter. I oktober detta år har St1 planerat att köra igång värmeverket.

Källor:

St1s sida: https://www.st1.eu/geothermal-heat
https://en.wikipedia.org/wiki/Kola_Superdeep_Borehole
HU:s artikel där ass.prof. Hillers är intervjuad: https://www.helsinki.fi/en/news/science-news/earthquakes-on-heating-plant-construction-site-no-one-quite-knows-the-risks

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *