Geothermal heat

Planetaarista kaukolämpöä tarjolla – rajattomasti ja halvalla?

Written by Juha Känkänen

Kaukolämmöntuotannossa luovutaan vähitellen fossiilisista polttoaineista ja kaukolämpöyhtiöt etsivät kiivaasti uusia puhtaampia tapoja tuottaa lämpöä. Geotermisen energian hyödyntäminen voi olla yksi ratkaisu, mutta sen kaupallistuminen on ollut hidasta.

Geotermisellä energialla tarkoitetaan Maan sisäosan lämpöä ja sen käyttöä energialähteenä. Maan sisäosan kuumuus lämmittää koko Suomea 13,5 gigawatin teholla, mikä on hieman enemmän kuin Suomen kaikkien rakennusten lämmittämiseen tarvittava teho keskimäärin. Periaatteessa siis geotermisellä energialla voitaisiin lämmittää kaikki Suomen rakennukset rajattoman kauan ja täysin saasteettomasti.

Geoterminen energia ei ole ehtymätön luonnonvara

Monesti geoterminen energia esitetäänkin ehtymättömänä, rajattomasti uusiutuvana energiavarantona, mutta ihan näin ei kuitenkaan ole. Käytännössä kallioperän lämmön kerääminen tasaisesti suurelta alueelta ei ole mahdollista, vaan geotermistä energiaa hyödynnetään ottamalla lämpöä käyttöön eräänlaisesta kaivosta selvästi Maan sisältä tulevaa lämpöä nopeammin. Kaivoa ympäröivä kalliotilavuus itse vähitellen jäähtyy, eikä kyseessä tarkkaan ottaen ole ehtymätön energianlähde. Oikein mitoitetulla kuormituksella lämpöä voidaan kuitenkin ottaa tietystä kallioperän kohdasta vuosia tai vuosikymmeniä. Tällöin voimakas jäähtyminen rajoittuu vain muutamien kymmenien metrien säteelle. Lämpökaivoja voidaan siis tarvittaessa porata vierekkäin esimerkiksi sadan metrin välein ilman, että kaivokohtainen kerättävissä oleva lämpöteho juuri vähenee.

Uuden teknologian käyttöönottoon liittyy aina myös omat tekniset ja taloudelliset haasteensa. Suomessa on jo vuosia käytetty rakennusten lämmitykseen maalämpöä eli maaperään ja kallioperän pintaosaan varastoitunutta lämpöä, jota kerätään kymmenien tai korkeintaan parin-kolmensadan metrin syvyisistä kallioon poratuista rei’istä.  Geotermisen energian lämpökaivot ovat maalämpökaivoja syvempiä ja lämpöä saadaan joko syvien, 6-8 km reikien avulla ilman lämpöpumppua, tai poraamalla ns. keskisyviä, 2-4 km reikiä ja hyödyntämällä lämpöpumppuja. Koska syviin reikiin perustuviin geotermisen energian ratkaisuihin liittyy epävarmuutta, tällä hetkellä kiinnostavin ratkaisu geotermisen lämpöenergian hyödyntämiseen lienevät keskisyvät reiät.

Haasteena kannattavuus – mutta miten kauan?

Keskisyvät ratkaisut perustuvat koeteltuun tekniikkaan, joten teknisestä näkökulmasta niiden laajamittainen kaupallinen yleistyminen voi tapahtua nopeasti. Haaste on tällä hetkellä ensisijaisesti hankkeiden kannattavuus. Ensimmäisten Suomessa tehtyjen keskisyvien geotermisten järjestelmien reikäkohtaiset investointikustannukset ovat olleet miljoonan euron suuruusluokassa, mikä AFRYn laskelmien mukaan johtaa yli kaksinkertaiseen kaukolämmön tuotantokustannukseen biomassalla tuotettuun lämpöön verrattuna. Vaikka geotermisellä energialla voi olla merkittävä rooli lämmityksen hiilineutraalisuustavoitteiden saavuttamisessa ja se voi vähentää tarvetta bioenergian käytölle, ollakseen kilpailukykyinen hakelämmön kanssa, pitäisi reiän poraaminen ja reiässä oleva putken investointikustannus laskea noin 70 % verrattuna nykyhetkeen. Poraustekniikan ja -tapojen vielä kehittyessä, kilpailun lisääntyessä ja suuruuden ekonomian hyötyjen realisoituessa geotermisen energian kustannusten voi odottaa laskevan, mahdollisesti rajustikin, kuten on nähty tapahtuvan muiden uusien energiateknologioiden kohdalla.

Edellä esitetyt luvut perustuvat tiettyihin oletuksiin esimerkiksi hakkeen hinnasta ja kaukolämpöverkon muusta kapasiteetista. Käytännössä kannattavuuteen vaikuttaa moni tapauskohtainen tekijä kuten geotermistä lämpöä priimaavan (lämpötilaa nostavan) lämmön kustannus, geotermisen lämmön sijainti kaukolämmön ajojärjestyksessä, olemassa olevien tuotantoyksiköiden jäljellä oleva käyttöikä, oletus sähkön hinnasta ja veroista, mahdollisuus käyttää porattuja reikiä lämmön varastoina jne. Tarkan tuotantoanalyysin lisäksi kannattaa panostaa geotermiseen mallinnukseen. Sen avulla voidaan pienentää hankkeen riskejä, ennakoida kustannuksia ja laatia suunnitelmat niin, että lämpöä riittää jos ei nyt rajattomasti, niin ainakin suunnitellusti.

Elias Pentti, Fyysikko, Geotieteellinen konsultointi, elias.pentti@afry.com

Karla Tiensuu, Geofyysikko, Geotieteellinen konsultointi, karla.tiensuu@afry.com

Jouni Laukkanen, Johtaja, Kaukolämpö ja kaukokylmä, jouni.laukkanen@afry.com

Juha Känkänen, Seniorikonsultti, Liikkeenjohdon konsultointi, juha.kankanen@afry.com