Íslenkar orkurannsóknir ISOR

ÍSOR og jarðhitarannsóknir á Íslandi

Ísland er land jarðhitans. Nafn höfuðborgarinnar er dregið af honum, 95% alls íbúðarhúsnæðis er hitað upp með jarðhitanum og þýðing hans fer ört vaxandi í raforkuframleiðslu og á fleiri sviðum. Miklir möguleikar virðast enn fyrir hendi um fjölbreytt not af þessari auðlind bæði með djúpborunum eftir yfirhita og í nýtingu lághita. Sóknarfæri Íslendinga í baráttunni gegn mengun og hlýnun lofthjúpsins felst ekki síst í beislun jarðhitans, ekki aðeins þess hita sem á Íslandi er heldur í framþróun, kennslu og útflutningi þess hugvits og verkþekkingar sem þarf til að nýta þessa orkulind, en hún leynist miklu víðar um heim en flesta órar fyrir. Þekkingin á eðli jarðvarmans og kunnáttan til að nýta hann er ekki sjálfgefin. Kerfisbundnar rannsóknir, þekkingarleit, þróun hugmynda og tækni hefur gert þessa orkulind að einni mestu auðsuppsprettu þjóðarinnar. Þar standa að baki jarðvísindamenn, verkfræðingar, efnafræðingar og tæknimenn sem sameinað hafa krafta sína á ótal sviðum. Íslenskar orkurannsóknir (ÍSOR) eru þar í fararbroddi.

Saga nýtingar
Landnámsmenn höfðu fæstir haft kynni af jarðhita og óvíst er að þeir hafi átt orð til í málinu til að lýsa þessu fyrirbrigði. Jarðhitinn vakti mikla athygli eins og sjá má af öllum þeim fornu örnefnum sem vísa á reyk, laug eða varma. Menn fóru snemma að nýta hann til matseldar, þvotta og baða. Á 18. öld var reynt að nota hverahita til að framleiða salt úr sjó í umtalsverðu magni en segja má að það hafi verið fyrsta tilraunin með jarðhita til iðnaðarþarfa. Fyrstu tilraunir til ylræktar voru gerðar um miðja 19. öld en upphitun húsa hófst ekki fyrr en í byrjun 20. aldar. Allt til þess tíma var jarðhitanýtingin í afar smáum stíl og skipti engu máli fyrir landshag.
Íbúðarhús var fyrst hitað með hveravatni á Sturlureykjum í Reykholtsdal um aldamótin 1900. Í kjölfarið leiddu ýmsir heitt vatn í hús sín þar sem svo háttaði til að jarðhiti var í nánd. Jafnframt hófust jarðhitarannsóknir með nútímasniði á Íslandi. Á þriðja áratug aldarinnar risu héraðsskólar og aðrar menntastofnanir víða um sýslur, oft á jarðhitasvæðum. Í Reykjavík tengdist nýting jarðhitans líka áformum um nýjan skóla, sundhöll og sjúkrahúsbyggingu en fljótlega var stefnt að því að hita upp allan bæinn. Vatnið var sótt í Þvottalaugar í Laugardal. Veitan komst í gagnið 1930 að undangengnum borunum í dalnum. Þarna var hitaveituvæðingin komin á skrið og fleiri staðir sigldu fljótt í kjölfarið.
Strax frá upphafi veltu menn fyrir sér framleiðslu rafmagns með jarðgufu og fyrstu tilraunir í þeim efnum hérlendis voru gerðar um 1930. Sú þróun varð miklu hægari en hitaveituvæðingin sem von var. Jarðvarmi nýtist betur til beinnar hitunar en raforkuframleiðslu, tæknin er einfaldari og vatnsorkan var, og er raunar enn, aðgengilegri aflgjafi en jarðgufan. Skipuleg jarðhitakönnun hófst upp úr 1940 hjá Rannsóknaráði ríkisins. Alla tíð síðan hefur öflugur sérfræðingahópur haldið utan um rannsóknirnar. Sá hópur, stærri og kröftugri en nokkru sinni, starfar nú á ÍSOR.

 

Mælingar á náttúrulegu útstreymi koltvísýrings frá jarðhitasvæði.
Ljósm. Bjarni Reyr Kristjánsson

„Köldu svæðin“
Það er ekki langt síðan ýmsir töldu sig sjá fyrir endann á hitaveituvæðingunni. Nýtanlegur jarðhiti væri fullkannaður og flest bæjarfélög, þar sem fræðilega mætti finna heitt vatn, væru þegar komin með sínar veitur. Jarðvísindamenn uppgötvuðu þá að á hinum köldu svæðum landsins leyndust víða hitaæðar undirniðri þar sem einskis varð vart á yfirborði. Aðferðir hafa verið þróaðar til þess að finna þessar æðar og ákvarða hvernig staðið skuli að borunum og beislun orkunnar. Nú eru fjölmargir staðir sem fyrrum töldust ekki hafa neina möguleika komnir með hitaveitu. Nýtt viðhorf hefur skapast – allir eiga nokkra von um jarðvarma, enginn landshluti er útundan í því efni.

Gufuaflið
Kröflustöðin var fyrsta stóra gufuaflsvirkjunin sem reist var hérlendis og hún kostaði jarðvísindamenn ærið hugarstríð. Svo óheppilega / heppilega vildi til að á byggingartíma hennar varð goshrina á Kröflusvæðinu. Margir töldu þá að útséð væri með virkjanir af þessu tagi, þær gætu aldrei borgað sig, vatnsaflið væri það eina sem treystandi væri á. Jarðfræðingar vissu þó að slíkar goshrinur verða á nokkurra alda fresti, en á milli er allt með kyrrum kjörum. Nú þyrfti aðeins að standa af sér umbrotin og eftir þau yrði rekstur stöðvarinnar tryggur. Þetta reyndust orð að sönnu. Í dag er það orðin krafa margra að öll meiriháttar ný raforkuver verði knúin jarðgufu, vatnsaflið sé fullnýtt og ekki verjandi að reisa fleiri virkjanir í stórám landsins en þegar eru í rekstri eða langt komnar í undirbúningi.

Á undanförnum árum hafa sérfræðingar ÍSOR unnið að víðtækum undirbúningsrannsóknum fyrir jarðgufuvirkjanir á Hellisheiði og á Reykjanesi sem síðan hafa risið á ótrúlega skömmum tíma og miklar rannsóknir eru í gangi á Þeistareykjum og víðar nyrðra. Allt er þetta byggt á þekkingu og færni jarðhitafræðinga ÍSOR og samstarfsaðila þeirra.

Frá Krýsuvík.
Ljósm. Sigurður Sveinn Jónsson.

Djúpboranir
Afl háhitasvæðanna er endanlegt og sérfræðingar ÍSOR hafa reiknað út orkumátt þeirra og nýtingarhorfur miðað við núverandi tækni. En þeir hafa einnig bent á framtíðarmöguleikana og orkuvinnslu með djúpborunum sem hugsanlega gæti margfaldað orkugetu háhitasvæðanna. Þetta er þó framtíðarsýn sem byggir á afar fjárfrekum fjölþjóðlegum rannsóknum og vitað er að ótal vandamál eiga eftir að koma upp – sum e.t.v. illviðráðanleg. Nú hefur trúin á vísindamenn ÍSOR aukist svo mjög að djúpboranirnar eru orðnar að lausnarorði hinnar pólitísku orkumálaumræðu. Fáir virðast efast um að þessi mál verði leyst bæði fljótt og vel á vettvangi ÍSOR svo óhætt sé að leggja til hliðar aðrar orkuvinnsluáætlanir. Það er gott að hafa traust en hér má ekki gleymast að langt rannsóknarferli er framundan og niðurstöður fást ekki fyrr en eftir áratugi.

Útrás
Íslendingar standa öðrum þjóðum framar í þekkingu á eðli og orsökum jarðvarmans. Hagnýting hans til kyndingar, ylræktar o.fl. og á jarðgufu til raforkuframleiðslu er eitt helsta tækniafrek landsmanna. Í flestum greinum vísinda og hátækni sækjum við lærdóm til annarra en á þessu sviði erum við í fararbroddi og aðrar þjóðir leita til okkar. Sérfræðingar ÍSOR starfa víða um heim sem ráðgjafar og verktakar í jarðhitamálum. Þeir hafa komið við í flestum heimsálfum og unnið bæði í brennandi hitabeltissól og grimmdargaddi nyrstu svæða. Jarðhitaskóli Háskóla Sameinuðu þjóðanna hefur í meira en aldarfjórðung starfað hér á landi, alla tíð í húsnæði og í nánu samstarfi við Orkustofnun og ÍSOR. Aðaláherslan er á að þjálfa sérfræðinga frá þróunarríkjum eða löndum sem eru að stíga sín fyrstu skref á jarðhitasviðinu. Árangurinn hefur ekki einungis orðið sá að efla jarðhitavinnslu í einstökum löndum, heldur hefur skólinn einnig leitt af sér fjölbreytt alþjóðlegt samstarf og tengsl sem eflt hafa jarðhitamenn um allan heim.

Heitasta hveraauga landsins er í Kerlingarfjöllum. Gufuhitinn er 140°C.
Ljósm. Árni Hjartarson.

Umhirða auðlindar
Með aukinni nýtingu er viðhald og umhirða jarðhitasvæðanna einnig vaxandi viðfangsefni. Þau verða ekki virkjuð í eitt skipti fyrir öll, þar gilda svipuð lögmál og um margar aðrar auðlindir. Það eyðist sem af er tekið og þótt orkulindin sé sjálfbær að einhverju leyti og endurnýjanleg er hún viðkvæm fyrir rányrkju og græðgi. Umhirða og skynsamleg nýting eru lykilatriði. Allskyns vandi getur komið upp. Borholur hafa takmarkaða endingu, þeim þarf að sinna og þær þarfnast endurnýjunar. Starfsmenn ÍSOR hafa tekist á við kælingu og mengun hitasvæðanna, útfellingar og tæringu í lögnum og nú á síðustu tímum við að þróa nýjar aðferðir til að vinna gegn gróðurhúsaáhrifum, sem alltaf eru nokkur af völdum jarðhitavinnslu, þótt hverfandi séu í samanburði við marga aðra orkugjafa.

Heita vatnið kemur oft upp undir þrýstingi. Myndin sýnir bunu af 45° heitu vatni, sem kemur út úr gljúfurvegg Goðdalsár í Strandasýslu. Hún er liðlega fingursver og ber nafnið Mígandi.
Í ljós hefur komið að jarðhiti er mun útbreiddari í Strandasýslu en að var fyrr. Skráðir hafa verið 468 jarðhitastaðir.
Ljósm. Haukur Jóhannesson

Umhverfi og orka
Æ fleirum er að verða ljóst að orkuþörf jarðarbúa leiðir af sér mesta umhverfisvanda sem menn hafa nokkurn tíma þurft að glíma við. Fólk sem vinnur í orkugeiranum fær oft að heyra að það sé í hópi umhverfissóða og mengunarvalda. Sjálfsmynd þessa fólks er þó önnur. Starfsfólk ÍSOR skynjar vel að það er í framvarðasveit þeirra sem vinna að hagnýtingu orkulindanna en það telur sig einnig eiga fulla samleið með náttúruverndarfólki og í raun vera í fararbroddi þeirra sem vinna gegn loftslagsmengun og gróðurhúsaáhrifum. Saga fyrirtækisins og árangur í áranna rás sannar það ótvírætt.

Fyrstu boranir
Eggert Ólafsson og Bjarni Pálsson urðu fyrstir til að gera beinar athuganir á jarðhita. Upphaf jarðborana má rekja til þeirra þegar vísindafélagið danska sendi þeim „jarðnafar“. Þeir kölluðu bor sinn Rata og Eggert orti um hann langt kvæði, Rata-ljóð:

Níutíu og nokkurra feta
nafarinn stóri sagður er,
í þrjátíu liðum ljónar geta
legginn skrúfað, eins sem ber,
sundur, stundum saman með
silast hjólum verkfærið;
þrjá við stólpa styðst hann Rati
stendur vindan efst í gati.

Þarna sést að borinn stóð á þrífæti með vindubúnaði og gat komist á allt að 100 m dýpi. Borstengurnar voru 30 og um 3 m hver og skrúfaðar saman. Ekki er því lýst hvernig borinn var knúinn en hugsanlega hefur hestum verið beitt við verkið. Boranir hófust í ágúst 1755 við Þvottalaugarnar í Reykjavík. Þarna var boruðu 14 feta djúp hola en þá var komið í grágrýti sem nafarinn vann ekki á. Sumarið eftir voru boraðar tvær holur í Krýsuvík, önnur 32 feta djúp en hin varð 9 fet, þá fór að gjósa. Þeir Eggert drógu ýmsar ályktanir af þessari merkilegu tilraun en eftir hana lágu jarðboranir á Íslandi að mestu niðri í 150 ár.

– Megnið af jarðhitanotkun Íslendinga fer til húshitunar eða um 60%. Til vinnslu raforku fara 17% og um 7% til fiskeldis.
– Flestar háhitaholur landsins eru 1.800 til 2.200 metra djúpar. Það samsvarar lengd um það bil 20 knattspyrnuvalla í fullri stærð.
– Evrópusambandið hefur sett sér það markmið að árið 2020 verði um 20% ökutækjaeldsneytis annað en bensín og olía. Gert er ráð fyrir að 8% verði lífrænt eldsneyti, lífræn díselolía, etanól og metan.
– Á skömmum tíma hefur Svíþjóð tekist að komast í fremstu röð ríkja innan Evrópu í nýtingu endurnýjanlegra orkugjafa í formi metans og eru Svíar nú farnir að selja ráðgjöf hvað það varðar til Kaliforníu.
– Flug veldur miklum útblæstri gróðurhúsalofttegunda og eykst stöðugt. Þar sem flug er utan Kyotobókunarinnar þá er það ekki tekið með í útblástursbókhaldi Íslendinga. Flugferð frá Íslandi til Kaupmannahafnar, fram og til baka, veldur 230 kg. útblæstri CO2 á hvern farþega.

Hiti í íslenskri jörð
Það er vel þekkt að íslenski berggrunnurinn er heitur miðað við berggrunn annarra landa og þættu jafnvel hin svonefndu „- köldu svæði“ hér á landi mjög heit hjá öðrum. Hiti þúsund metrum undir yfirborði jarðar er á Íslandi yfirleitt á bilinu 50- 150°C og fer reyndar í 200-300°C á háhitasvæðunum innan gosbeltisins. Hitametið eiga þó Vestmannaeyjar. Fimm árum eftir Heimaeyjargosið voru boraðar nokkrar borholur til að kanna storknun hraunsins og hita í því. Boranir sýndu að hraunið var storkið niður á um fimmtíu metrum undir yfirborði og mældist hiti í holunum um 100°C þangað niður, en hækkaði snarlega 1050°C þegar kom í bráðið hraun.

Jarðskjálftar skapa auðlind
Þótt jarðskjálftar valdi oft miklu tjóni á Íslandi eru afleiðingar þeirra samt sem áður meira til góðs en ills. Þeir mynda nefnilega jarðhitasprungurnar og viðhalda þeim. Nefna má að beint eignatjón af Suðurlandsskjálftunum árið 2000 nam aðeins litlum hluta af árlegum ávinningi þjóðarinnar af jarðhitavinnslu. Ef við hefðum ekki jarðskjálftana hefðum við ekki jarðhitann.

Þjóðhagslegur ávinningur jarðhita
Lauslega metið nemur árlegur hagnaður þjóðarbúsins af því að nota jarðhita til upphitunar í stað rafmagns eða olíu því sem nemur meðal verðmæti alls bílainnflutnings landsmanna.

Kolviður
Rekstrarstjórn ÍSOR hefur ákveðið að taka þátt í Kolviðarverkefninu og láta gróðursetja trjáplöntur sem vinna jafn mikið kolefni úr andrúmsloftinu og bílafloti fyrirtækisins losar. Þetta er táknræn aðgerð en undirstrikar einbeittan vilja fyrirtækisins til að takast á við loftslagsvandann á sem flestum sviðum.