Geotermisk energi

Geotermisk energi är värme som lagras i jordskorpan och kan användas för både uppvärmning och elproduktion. Det är en stabil resurs som, till skillnad från sol och vind, är tillgänglig dygnet runt oavsett väderlek. I Sverige utnyttjas denna teknik främst genom geoenergi för uppvärmning av fastigheter, men intresset för djupare borrningar för elgenerering ökar.

Tekniken bygger på att ta tillvara på den termiska energi som finns lagrad i berggrunden. Denna energi kommer dels från jordens inre kärna och dels från lagrad solenergi i de övre marklagren. Genom att borra hål i marken och använda värmebärare kan vi transportera upp värmen till ytan.

För svenska hushåll är detta mest känt genom bergvärme. Det är en effektiv metod för att minska driftskostnaderna för uppvärmning och göra sig mindre beroende av fluktuerande priser på marknaden. Systemen är driftsäkra och har en lång livslängd, vilket gör dem till en populär investering.

Skillnaden mellan geoenergi och geotermisk elproduktion

Det är viktigt att skilja på den geoenergi som används i svenska värmepumpar och den högtempererade geotermiska energi som används för elproduktion. I länder med vulkanisk aktivitet, som Island, finns hett vatten nära ytan som direkt kan driva turbiner.

I Sverige är berggrunden generellt sett kallare och äldre. Här används istället termen geoenergi för de system som hämtar lagrad solvärme från de första 200–500 meterna av berggrunden. Denna temperatur är för låg för att producera el direkt men idealisk för uppvärmning via värmepump.

För att producera el i Sverige krävs borrningar till betydligt större djup, ofta flera kilometer ner, där temperaturen är tillräckligt hög. Detta kallas djupgeotermi och är tekniskt mer komplicerat samt kostsamt att genomföra i vår geologi.

Hur geotermisk värme fungerar tekniskt

Temperaturen i jordskorpan ökar ju djupare man borrar. Denna temperaturökning kallas för den geotermiska gradienten. I genomsnitt stiger temperaturen med cirka 25–30 grader per kilometer i jordskorpan, men variationerna är stora beroende på platsens geologi.

Ett geotermiskt kraftverk fungerar genom att pumpa ner vatten i berggrunden där det värms upp av den omgivande bergmassan. Det heta vattnet, eller ångan, leds sedan upp till ytan igen. Värmen kan sedan användas direkt i fjärrvärmenät eller för att driva en turbin som genererar elektricitet.

I slutna system cirkulerar en vätska i rör nere i berget. I öppna system pumpas vatten ner i sprickor i berget och hämtas upp i ett annat borrhål. Den senare metoden kräver att berget är tillräckligt genomsläppligt för att vattnet ska kunna flöda mellan hålen.

Sveriges geologiska förutsättningar

Sverige vilar på den Fennoskandiska skölden, en mycket gammal och stabil del av jordskorpan. Detta innebär att vi saknar de heta källor som finns i vulkaniska områden. Berggrunden består till stor del av granit och gnejs, vilket är hårda bergarter som leder värme bra men är svåra att borra djupt i.

Trots avsaknaden av vulkanisk värme är Sverige världsledande på att utnyttja grundare geoenergi. Den hårda berggrunden är faktiskt en fördel för bergvärme, då borrhålen sällan kollapsar och värmeöverföringen är effektiv. Detta har banat väg för en omfattande installation av värmepumpar.

För djupgeotermi innebär den hårda berggrunden utmaningar. Borrkronor slits snabbt och kostnaderna skenar vid djup under fem kilometer. Forskning pågår dock för att hitta metoder att borra snabbare och billigare i hårt berg.

Bergvärme: Hushållens koppling till marken

Bergvärme är den vanligaste formen av utnyttjad markenergi för privatpersoner. Systemet består av ett eller flera borrhål, en kollektorslang fylld med köldbärarvätska och en värmepump inomhus. Vätskan cirkulerar i slangen, värms upp av berget och pumpas upp till värmepumpen.

Värmepumpen fungerar som ett omvänt kylskåp. Den utvinner energin från den ljumna vätskan och komprimerar den för att höja temperaturen. Denna värme distribueras sedan ut i husets element eller golvvärme samt värmer tappvattnet.

Effektiviteten mäts ofta i SCOP (Seasonal Coefficient of Performance). Ett modernt system kan ge fyra till fem gånger så mycket värmeenergi som den elenergi som krävs för att driva kompressorn. Detta gör det till en av de mest effektiva energikällor som finns tillgängliga för husuppvärmning.

Ekonomin i geotermiska system

Att installera bergvärme innebär en hög initial investeringskostnad. Borrning och installation av värmepumpen kostar ofta mellan 150 000 och 250 000 kronor för en normalvilla. Priset varierar beroende på borrdjup, markförhållanden och värmepumpens modell.

Driftskostnaden är däremot mycket låg jämfört med direktverkande el eller olja. Eftersom systemet hämtar gratis energi från marken påverkas hushållet mindre av svängningar i energipriserna. Återbetalningstiden ligger ofta på 5 till 10 år, beroende på tidigare uppvärmningssystem och elprisets utveckling.

Värdeökningen på huset är en annan faktor. Fastigheter med installerad bergvärme har ofta ett högre marknadsvärde och lägre energideklaration, vilket kan ge rabatt på bolån hos vissa banker.

Uppvärmningstyp	Investeringskostnad	Driftskostnad	Livslängd
Bergvärme	Hög	Låg	20-25 år (pump), 50+ år (hål)
Luft/vatten-värmepump	Medel	Låg/Medel	15-20 år
Frånluftsvärmepump	Låg/Medel	Medel	15-20 år
Fjärrvärme	Låg (om ansluten)	Medel	Lång (underhållsfritt)

Miljöpåverkan och hållbarhet

Geotermisk energi anses vara mycket miljövänlig. Utsläppen av växthusgaser under drift är nästintill obefintliga. Den enda miljöpåverkan kommer från den el som driver värmepumparna samt tillverkning och transport av utrustningen.

Systemen tar liten plats ovan mark. Ett borrhål syns knappt i trädgården, vilket bevarar närmiljön. Det finns inga utsläpp av rök eller partiklar som vid vedeldning, vilket bidrar till bättre luftkvalitet i bostadsområden.

Det finns dock risker. Vid borrning kan grundvattnet påverkas om man inte är försiktig. Det är viktigt att använda miljövänlig köldbärarvätska för att minimera skador vid eventuellt läckage i kollektorslangen.

Elförbrukning och effektivisering

Även om bergvärme sparar energi, kräver kompressorn el för att fungera. En värmepump kan stå för en stor del av hushållets totala energiförbrukning under vinterhalvåret. Det är därför viktigt att dimensionera systemet rätt för att undvika att elpatronen går in och stöttar i onödan.

Moderna värmepumpar är ofta uppkopplade och kan styras smart. Genom att anpassa driften efter när elpriset är som lägst kan man sänka kostnaderna ytterligare utan att komforten påverkas nämnvärt.

Att byta ut en gammal värmepump mot en nyare modell kan också ge stora besparingar. Teknikutvecklingen har gjort att dagens kompressorer är betydligt effektivare och kan varvtalsstyras för att exakt matcha husets värmebehov.

Tips: Optimera din värmepump

Många husägare låter sin värmepump gå på fabriksinställningar år efter år. Genom att finjustera värmekurvan kan du spara mycket pengar. Kurvan bestämmer hur varmt vatten som ska skickas ut i elementen vid en viss utomhustemperatur.

Om kurvan är för högt ställd producerar pumpen varmare vatten än nödvändigt, vilket termostaterna på elementen sedan stryper. Detta slösar energi. Målet är att ha termostaterna helt öppna och låta värmepumpen styra temperaturen.

Ett annat konkret råd är att se över ditt elavtal. Om du har en värmepump som kan styras smart, kan det vara lönsamt att byta till ett timpris. Då kan pumpen arbeta hårdare på natten när elen är billig och dra ner på effekten under de dyra morgon- och kvällstimmarna.

Djupgeotermi för framtidens elnät

För att producera el i stor skala i Sverige krävs borrningar ner till 5–7 kilometers djup där temperaturen når över 100 grader. Detta är tekniskt utmanande men potentialen är enorm. Ett sådant kraftverk skulle kunna leverera baslast, det vill säga stabil elproduktion som inte varierar med vädret.

Flera pilotprojekt har genomförts eller planerats i Norden. I Finland har man borrat över sex kilometer djupt för att utvinna fjärrvärme. I Sverige har företag som E.ON varit inblandade i projekt för att undersöka möjligheterna med djupgeotermi i Skåne, där berggrunden är mer gynnsam.

Utmaningen ligger i lönsamheten. Med dagens elpriser och borrningskostnader är det svårt att få ekonomin att gå ihop jämfört med vindkraft eller kärnkraft. Teknikutvecklingen inom borrning, inspirerad av oljeindustrin, kan dock ändra på detta framöver.

Kombination med andra energislag

Geotermisk energi fungerar utmärkt i kombination med andra energikällor. Solceller på taket kan till exempel driva värmepumpen under sommarhalvåret och producera varmvatten och kyla nästan gratis.

Det är också möjligt att återladda borrhålet. Genom att skicka ner överskottsvärme från solfångare eller från husets kylsystem under sommaren, kan man höja temperaturen i berget inför vintern. Detta ökar värmepumpens effektivitet när kylan kommer.

I större skala kan geotermiska kraftverk balansera elnätet. När vindkraften producerar mycket och pressar ner priset, kan det geotermiska kraftverket dra ner sin produktion eller lagra värme, för att sedan öka produktionen när vinden mojnar.

Dimensionering av borrhål

Ett vanligt misstag vid installation av bergvärme är att borra för grunt. Djupet på borrhålet, det så kallade aktiva borrdjupet, måste motsvara husets energibehov och värmepumpens effekt.

Om hålet är för grunt kommer berget att kylas ner över tid, vilket sänker effektiviteten och kan leda till att borrhålet fryser. Det är bättre att borra några meter extra för att säkerställa långsiktig driftssäkerhet.

Avståndet mellan borrhål är också kritiskt. Om grannen redan har bergvärme måste ditt hål placeras minst 20 meter bort för att inte systemen ska ”stjäla” värme från varandra. I tätbebyggda områden kan detta kräva tillstånd och samordning.

Underhåll och service

Ett geotermiskt system är relativt underhållsfritt, men inte helt. Partikelfilter bör rengöras regelbundet för att säkerställa bra flöde. Man bör också hålla koll på nivån i expansionskärlet för köldbärarvätskan.

Livslängden på själva värmepumpen är cirka 15–20 år, medan borrhålet kan hålla i över 50 år. När det är dags att byta pump kan man ofta använda samma borrhål, men om den nya pumpen är kraftfullare kan hålet behöva kompletteras.

Att teckna ett serviceavtal kan vara en trygghet. Då får man regelbundna översyner som säkerställer att systemet går optimalt och drar så få kWh som möjligt.

Tillstånd och regler

Innan man borrar för bergvärme krävs en anmälan eller ett tillstånd från kommunens miljö- och hälsoskyddsnämnd. Detta är för att skydda grundvattnet och säkerställa att borrhål inte placeras för tätt.

Handläggningstiden varierar mellan kommuner men ligger ofta på några veckor. Det tillkommer en avgift för anmälan. I vissa vattenskyddsområden kan det vara förbjudet eller förenat med stränga krav att installera bergvärme.

Det är fastighetsägarens ansvar att se till att alla tillstånd finns på plats innan arbetet påbörjas. Seriösa installatörer hjälper ofta till med pappersarbetet och kartläggningen av var ledningar och rör går på tomten.

Geotermisk energi i fjärrvärmenätet

Förutom enskilda hushåll används geoenergi i större skala för fjärrvärme. Stora värmepumpsanläggningar hämtar värme från sjövatten, avloppsvatten eller stora geoenergilager i berget.

Dessa anläggningar är viktiga för att minska användningen av biobränslen och sopförbränning i fjärrvärmeproduktionen. Genom att använda värmepumpar kan man utvinna värme med låg temperatur och höja den till fjärrvärmenätets nivåer.

Lund är ett exempel på en stad som länge använt geotermisk energi i sitt fjärrvärmesystem. Där hämtas varmt vatten från djupt liggande sandstenslager, vilket täcker en betydande del av stadens värmebehov.

Påverkan på elpriset

Den storskaliga övergången till värmepumpar i Sverige har haft en dämpande effekt på elförbrukningen för uppvärmning jämfört med direktverkande el. Detta har frigjort kapacitet i elnätet.

Samtidigt innebär elektrifieringen av samhället och industrin att efterfrågan på el ökar. Ett stabilt elpris är avgörande för kalkylen vid installation av bergvärme. Även om systemet är effektivt, är det fortfarande beroende av elmarknadens prissättning.

Om elpriserna stiger kraftigt ökar driftskostnaden, men besparingen jämfört med andra elberoende alternativ blir också större i kronor räknat. Det gör geoenergi till en försäkring mot höga energikostnader.

Framtida teknikutveckling

Forskningen inom geotermisk energi fokuserar på att nå djupare och hetare lager mer kostnadseffektivt. Nya borrmetoder som använder plasma eller laser istället för mekaniska borrkronor testas för att tränga igenom hårt berg snabbare.

Inom småskalig geoenergi utvecklas effektivare värmepumpar med nya köldmedier som har lägre miljöpåverkan. Integrationen med smarta hem och elnätet blir allt viktigare för att balansera förbrukningen.

Det finns också intresse för att konvertera gamla djupa gruvor till energilager. Genom att cirkulera vatten i de gamla gångarna kan man utvinna värme eller lagra överskottsvärme från industrier.

Råd vid installation

Att välja rätt installatör är lika viktigt som att välja rätt utrustning. Ta in offerter från flera företag och kontrollera referenser. Se till att offerten inkluderar allt från borrning och grävning till installation och elarbeten.

Kontrollera att företaget är certifierat och har nödvändiga försäkringar. En totalentreprenad är ofta att föredra då en part tar ansvar för hela funktionen.

Glöm inte att utnyttja ROT-avdraget för arbetskostnaden. Det kan sänka installationskostnaden avsevärt och göra kalkylen ännu bättre.