GEOENERGIAN HYÖDYNTÄMINEN LÄMMITYKSESSÄ JA VIILENNYKSESSÄ Jarmo Kallio 9/18/2012 1 Kansalliset tavoitteet korkealla 2020: • • • • • • Uusiutuvan energian osuus nostettava 28 %  38% (=128 TWh) 2020 mennessä  lämpöpumpuilla 8 TWh = 4-5 x nykytuotanto (vertailu: tuuli+aurinko 6 TWh, hake 21 TWh …) Ei uusia hiilivoimaloita CO2 – päästöjä vähennettävä 16 % päästökaupan ulkopuolisilla aloilla kuten liikenne, rakennusten lämmitys, maatalous Energiatuotannon omavaraisuutta kasvatettava intensiivisillä tukija ohjausjärjestelmillä Uusien rakennusten energiatehokkuutta parannettava jopa 40 %, vuonna 2010 ? + 20 % vuonna 2012 (valmisteilla)?? Ilmastotalkoisiin 550 M€ vuonna 2009 Jarmo Kallio 9/18/2012 2 Ja vielä EU:n energiankulutus • Liikenne 26 % • Teollisuus 33 % • Rakennukset 41 % (Suomessa 40 %) Jarmo Kallio 9/18/2012 3 Yhteiskunnan odotukset kasvavat, omat valinnat korostuvat – maa- ja kalliolämpöratkaisut yhdyskuntasuunnittelussa, hajautetut järjestelmät, riippumattomuus yhdestä toimittajasta  laajempi omavaraisuus – energiahuollon turvaaminen, huoltovarmuus (“energian paikallisuus= lähienergia” + hintavakaus Jarmo Kallio 9/18/2012 4 Hyvää tietää taustaksi • Uusiutuvan energian osuus nostettava Suomessa 38 % vuoteen 2020 mennessä (nyt 28%) • CO2 – päästöjä vähennettävä 16 % päästökaupan ulkopuolisilla aloilla kuten liikenne, rakennusten lämmitys, maatalous • Uusien rakennusten energiatehokkuutta parannettava jopa 40 %, vuonna 2010 ? + 20 % vuonna 2012 (valmisteilla) Jarmo Kallio 9/18/2012 5 Ja vielä EU:n energiankulutus • Liikenne 26 % • Teollisuus 33 % • Rakennukset 41 % (Suomessa 40 %) Jarmo Kallio 9/18/2012 6 Maalämpöpumppujen vuosittaiset asennusmäärät Suomessa ja Ruotsissa Sulpu / Svep 45 000 40 000 35 000 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 kpl 0 2000 2001 2002 2003 Suomi Jarmo Kallio 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Ruotsi 9/18/2012 7 Kalliolämpöratkaisujen näköalat Suomessa • Suomen ja Ruotsin kallioperä on samankaltaista, joten geologiset lähtökohdat kalliolämmön hyödyntämiseen ovat samat. • Ruotsissa toteutettu yli tuhat suurkohdetta (kymmeniä jopa satoja energiakaivoja per tuotantokenttä) ja Norjassakin 300 • Euroopan suurin (maailman ?) kohde Oslossa (Åhus hospital), jossa kokonaisenergiankulutus (lämmitys + viilennys) on 34 GWh, kentän teho 15 – 17 MW. SOK Sipoon logistiikkakeskus samaa luokkaa (hybridi)! • Myös saneerauskohteissa kalliolämpö soveltuu korvaavaksi lämmitysvaihtoehdoksi erityisesti kohteissa, joissa jo on vesikiertoinen lämmitysjärjestelmä. Suomessa noin 30 % pientaloista on tällaisia (energianlähteenä yleensä öljy tai sähkö). Vuosittain uusitaan 70 000 – 80 000 öljylämmitysjärjestelmää (kaikkiaan vielä 250 000 öljylämmitteistä + 600 000 sähkölämmitteistä pientaloa). Myös vanhat kerrostalot lähteneet mukaan! • Paras tulos kuitenkin saavutetaan uudiskohteissa, joissa lämmitys voidaan toteuttaa lattia-/seinä-/kattolämmityksenä alhaisella 25 – 35 asteisella kiertovedellä. Ja vielä yhdistämällä viilennys hyötysuhde paranee merkittävästi. Jarmo Kallio 9/18/2012 8 Geoenergian lähteet (ja varastot) rakennusten lämmityksessä ja viilennyksessä, erityisesti suurkohteissa • Kallioperä (kiteinen maankuori), matalista porakaivoista 150 – 200 m (300 m), energia pääosin auringosta + lisää myös maan sisältä tulevasta geotermisestä lämmöstä, syvissä e-kaivoissa • Syvistä (tyypillisesti 3- 4 km/100 – 200 C) kalliorei’istä, geotermisistä porakaivoista korkeamman lämpötilagradientin kallioperäalueilla, ei taloudellisesti mahdollista Suomessa, sillä pitää mennä huomattavasti syvemmälle? CHP • Olemassa olevista tunneleista tai suljetuista veden täyttämistä kaivoksista lämpöpumpuilla (kokeilemisen arvoinen) • Vesimassoista ja järvi- sekä merisedimenteistä (jo toteutettu) Jarmo Kallio 9/18/2012 9 Jarmo Kallio 9/18/2012 10 (Sulpu Ry.) Maaperään asennettava lämmönkeruuputkisto. Jarmo Kallio 9/18/2012 11 (Sulpu Ry.) Kallioperään asennettava lämmönkeruuputkisto. Jarmo Kallio 9/18/2012 12 (Sulpu Ry.) Vesistön pohjalle asennettava lämmönkeruuputkisto. Jarmo Kallio 9/18/2012 13 Suomessa yleinen, graniittinen maankuoren (kallioperän) koostumus, indikoi hyvää lämmönjohtavuutta ja geoenergian tuottoa • Energiakaivot täyttyvät poikkeuksetta myös pohjavedellä  ei tarvita täytteitä kuten bentoniitti tai betoni. Pohjaveden liike edistää kaivon toimivuutta sekä lämmön otossa että viilennyksessä • Ruotsissa vastaavantyyppisissä geologisissa olosuhteissa on toteutettu yli tuhat suurkohdetta ja Norjassakin 300 • Myös saneerauskohteissa geoenergia soveltuu lämmitysvaihtoehdoksi kohteissa, joissa on vesikiertoinen lämmitysjärjestelmä. Suomessa noin 30 % pientaloista on tällaisia (energianlähteenä yleensä öljy tai sähkö). Vuosittain uusitaan 70 000 – 80 000 öljylämmitysjärjestelmää (kaikkiaan vielä >250 000 öljylämmitteistä ja 600 000 sähkölämmitteistä pientaloa). Myös vanhat kerrostalot lähteneet mukaan! • Paras tulos saavutetaan uudiskohteissa, joissa lämmitys voidaan toteuttaa lattia/seinä-/kattolämmityksenä alhaisella 25 – 35 asteisella kiertovedellä. Ja vielä yhdistämällä viilennys hyötysuhde paranee merkittävästi. Jarmo Kallio 9/18/2012 14 Maankamaran lämpötila Suomessa • • • Maan pinnan lämpötila vaihtelee ilman lämpötilan mukaisesti (vuodenaikojen mukaan) Noin 15 metrin syvyydeltä lähtien lämpötila on vuodenajasta riippumaton Paikkakunnan vuosittainen ilman keskilämpötila määrää maankamaran lämpötilan: Lämpötila (oC) -1 4 5 7 9 11 Touko Tammi Heinä Maalis Syys 6 8 10 Kallioperän lämpötila EteläSuomessa 100 m:n syvyydessä on noin 7 – 8 C. 12 Jarmo Kallio 3 Marras 2 T(maa) ≈ 0,71 * T(ilma(a)) + 2,93 – Pyhäsalmen kaivoksessa lämpötila on 1450 m:n syvyydessä noin 22 C – Outokummussa 2500 m:n syvyydessä 40 C 1 0 Syvyys (m) • 14 -6 2 -1 s = 1*10 m s 16 Lähde: Kalliolämmön hyödyntämiseen vaikuttavat geofysikaaliset ja geologiset tekijät, 2008. Nina Leppäharju 9/18/2012 15 Maanpinnan vuotuinen keskilämpötila plussalla koko maassa (Leppäharju, Nina, GTK) Jarmo Kallio 9/18/2012 16 GTK:n suorittamat kohdekohtaiset TRT- ja sedimenttilämpömittaukset 10/2010 ¤ Luovat tarkentuvaa tietoa Suomen kallio- ja maaperän lämmönvarastointi- ja luovutusominaisuuksista ¤ Tukevat aluesuunnittelua  ”energiakaavat” ¤ Geoenergia – atlas rakentuu Jarmo Kallio 9/18/2012 17 Tutkimus- ja kehityshaasteet • • • • • • • Tutkimuksen ja soveltamisen haasteet Suomessa liittyvät suurten energiajärjestelmien suunnitteluun ja mitoitukseen; tarvitaan tietoa mm. kallio- ja maaperän koostumuksesta, rakenteesta ja pohjavesiolosuhteista, jotta esim. energiakaivojen syvyydet ja keskinäiset etäisyydet, sijoittelu, kentän tuotto jne. voidaan optimoida. Voidaan hyödyntää jo olemassa olevaa laajaa geodataa mutta myös monipuolisia in-situ tutkimuksia pitää tehdä ja näistä lähtökohdista spesifistä, soveltavaa osaamista pitää rakentaa Kalliolämmön hyödyntämisen yhdistäminen esim. maa- tai sedimenttilämpöön tai jätelämmön ja muun hukkalämmön hyödyntämiseen esim. viemärivedestä, kaukolämmön paluuvedestä liitettynä varastointiin voi tarjota mielenkiintoisia optimaalisia hybridiratkaisuja taajama-alueilla Kannattaa selvittää hybridejä geo-/solar-/bio/wind – erityisesti geo/bio ja geo/solar Energiapaalut? Kustannustehokkuuden kannalta keskeistä on maa- ja kallioenergian hyödyntäminen myös tilojen viilentämiseen (lämmön palauttaminen lähteeseen yhdistettynä varastointiratkaisuihin) Isojen kohteiden energiajärjestelmien konseptikehitys- ja vertailu, herkkyystarkastelu Geoenergiapotentiaalisten alueiden / - muodostumien osoittaminen kartalla (eri parametrejä) huomioitavaksi yhdyskuntasuunnittelussa ja kaavoituksessa  geoenergia-atlas Jarmo Kallio 9/18/2012 18 Maa- ja kallioenergia yhdyskunnan energiahuollossa GEOENER 2008 - 2010 • • • • • Uusia konsepteja energian tuottoon, uusiutuvan energian hybridiratkaisuja ja uusia liiketoimintatapoja Suurkohteille suunnattu (alueelliset/paikalliset) Markkinalähtöinen lähestymistapa ja konsortio: GTK, VTT, TuKKK + suomalaiset yritykset Are Oy, Bergans Kiinteistöt Oy, ERAT Arkkitehdit Oy, Fortum Power and Heat Oy, Rakennusosakeyhtiö Hartela, Kalliokaivo Oy/Poratek, Projectus Team Oy, Senaatti kiinteistöt, Suomen Lämpöpumpputekniikka Oy/Lämpöässät, Uponor Oyj, St 1 Oy, Rautaruukki Oyj Toteutus todellisten pilottien muodossa Tavoitteita : – Geoenergian tuotanto-, tutkimus, mitoitus- ja mallinnusperiaatteiden kehittäminen ja soveltaminen suunnittelijoille, rakentajille ja rahoittajille – Hybridiratkaisujen vertailu ja toteutettavuus – Monitorointi – ja mallinnusjärjestelmien vertailua tuotantokentille – Energiakaivojen erilaisten teknisten ratkaisujen vertailua – Geoenergian uudentyyppiset liiketoimintamahdollisuudet ja -mallit – Paikkakohtaisten geoenergiapotentiaalien arviointia Projektin budjetti 720 000 euroa Jarmo Kallio (Tekes /Kestävä yhdyskunta) 9/18/2012 19 • • • • • Geoenergiajärjestelmän mallinnus ja mitoitus GTK on ainoa taho Suomessa, joka suunnittelee geoenergiajärjestelmiä yksityiskohtaisten geologisten ja geofysikaalisten tutkimusten perusteella. Erityisesti suuret kohteet, mm. asuinalueet ja teollisuusrakennukset (tällä hetkellä useita projekteja/feasibility studyja valmistelussa/arvioitavana) Mallinnuksessa käytetään TRT-mittauksesta ratkaistuja energiakaivon ominaisuuksia. Mitoitus → Järjestelmän luotettavuus, tehokkuus ja pitkäikäisyys. DTS-laitteen mahdollisia uusia käyttökohteita lisäksi esim. routa- ja virtaamatutkimukset sekä käytetyn ydinpolttoaineen sijoitukseen liittyvät kallioperätutkimukset. Sipoo, syystalvi 2008. Valokuvat: Ilkka Martinkauppi, GTK Jarmo Kallio 9/18/2012 20 TRT-laite (Thermal Response Test) • • Syötetään vakioteholla lämpöenergiaa koereikään ja mitataan menevän ja tulevan liuoksen lämpötila. Mittausta voidaan tarkkailla ja ohjata etänä modeemin kautta. Käyttö geoenergiatutkimuksissa • • Mittaustuloksista tulkitaan energiakaivon termiset ominaisuudet Tulosten tulkinta ja kentän mallinnus edellyttää laajaa ja monipuolista geologis- geofysikaalisen tiedon hallintaa, yhdistämistä ja kokeellista taustaamyös eurot mukana! Jarmo Kallio Nupurinkartano, Espoo, kesä 2008. Valokuva: Ilkka Martinkauppi, GTK 9/18/2012 21 DTS-laite (Distributed Temperature System) • • • • Lämpötilan mittaus optisella kuidulla. Perustuu lasersäteen takaisinsironnan lämpötilariippuvuuteen. GTK:ssa kaksi DTS-laitetta, hankittu 2008. Geoenergiatutkimukset ainutlaatuinen DTS:n sovelluskohde Suomessa. Käyttö geoenergiatutkimuksissa • • Suvilahti, Vaasa, syksy 2008. Valokuva: Nina Leppäharju, GTK Jarmo Kallio Energiakaivokentän toiminnan pitkäaikaisseuranta. Voidaan käyttää yhtä aikaa TRTmittauksen kanssa pohjaveden virtauksen paikantamiseen energiakaivossa. 9/18/2012 22 TRT- ja DTS-mittaukset käynnissä Jarmo Kallio 9/18/2012 23 Lämpötila- ja geofysikaalisia sondeerauksia Jarmo Kallio 9/18/2012 24 GTK useissa hankkeissa mukana • Vaasan asuntomessualueen sedimenttilämpötutkimus ja - hyödyntäminen (GTK ei ole tehnyt mitoitusta ja mallinnusta vaan on suorittanut kentän lämpötilojen seurantaa toimeksiantona käytön aikana) • Tehty Nupurinkartanon pientaloalueen (YIT, Uponor Oyj ja Fortum Oyj) geoenergiaselvitys. Energiakentän laskenta/mallinnus/suunnittelu. • Valmistelussa useita alueellisia hankkeita (etätaajamat, kaavoitus…) • Tutkittu, laskettu ja mallinnettu > 30 megaluokan geoenergian tuotantokenttää suurkohteille Suomessa, lisäksi useita valmistelussa/neuvottelujen kohteena • GEOENER – Maa- ja kallioenergia yhdyskunnan energiahuollossa (Tekes), geoenergiaosio+projektinjohto/koordinointi Jarmo Kallio 9/18/2012 25 Nupurinkartano: Designed energy system • Goal of modelling: study how different parametres affect the energy field modelling – Parametres: Energy need, with/without district heat water, with/without spacers in the boreholes, area reserved for boreholes etc. • Borehole configuration: As curvy lines next to the streets • Example for one block: – 20-24 boreholes with spacers, depth about 180-200 m – Heating: 300-400 MWh/year, cooling 50-60 MWh/year – There are 18 blocks in total – A small increment from solar panels for domestic hot water Jarmo Kallio 9/18/2012 26 Esimerkki paikkatutkimuksista: Pelastusopisto/Palotalo Kallioperä geologisen kivilajikartoituksen perusteella (Pohjoinen oikealle) •Kaivo 1 Graniittijuoninen kiillegneissi •Kaivo 2 Ehjä keskirakeinen graniitti •Kaivo 3 Kiilleliuskeen ja graniitin kontakti Poraukset 2. – 4.3 .-09 •Saadaan tarkempi kivilajiselvitys •Soijanäytteet n. 40 m:n välein Jarmo Kallio 9/18/2012 27 DTS-mittaus käynnissä kaivolla 2 (kuvassa kalibrointilaatikko). Jarmo Kallio 9/18/2012 28 Optinen kuitu, pituus 220 m. Jarmo Kallio Pisteanturi 100 m syvyydelle. 9/18/2012 29 0 Kuopio: Measurements • • 40 Thermal response test (TRT) in 3 boreholes → DTS temperature measurement → regular temperature monitoring of the energy field • 20 Geological bedrock mapping and bore powder analysis Optical cables were installed to all 3 boreholes Measurements in the spring of 2009 5 0 60 80 Depth [m] • Ground temperature [C] 1 2 3 4 100 120 140 160 180 Borehole 1 Borehole 2 Borehole 3 200 Smoothed DTS data before TRT tests i.e. before heat injection. Figure by Maarit Nousiainen, GTK. Jarmo Kallio 9/18/2012 30 Kuopio: Hear carrier fluid temperature development in 25 years • Fluid 4 b c d e f g 3.5 b c d e f g 3 2.5 2 Base min Base max temperature (T) here is the average of inlet and outlet fluid temperatures • Annual maximum in summer, annual minimum in winter 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 2 4 6 8 10 12 14 Year Figure by Maarit Nousiainen, GTK Jarmo Kallio 16 18 20 22 24 •Steady temperature decrease indicates good thermal balance 9/18/2012 31 Kuopio: Heat carrier fluid temperature in the year 25 b c d e f g 2.5 2 Fluid temperature • Temperatures between -1,17–2,9°C •The shape of the temperature curve is approximately the same every year 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL Year 25 AUG SEP OCT NOV DEC Figure by Maarit Nousiainen, GTK Jarmo Kallio 9/18/2012 32 Case 4: Nokia • Department store • Other similar project in Nokia: A large service station next to this site Photo by Ilkka Martinkauppi, GTK Jarmo Kallio 9/18/2012 33 SOK:n Kodin Terran työmaa Nokialla 13.1.2010 Jarmo Kallio 9/18/2012 34 Nokia: Designed energy system 1/2 • • • • • 30-40 boreholes Depth 195 m Boreholes around the building Geoenergy: – Heating 700-900 MWh/year – Cooling 150 - 200 MWh/year Provides 40 - 50 % of the total heating energy needed Figure by Maarit Nousiainen, GTK Jarmo Kallio 9/18/2012 35 Esimerkki yhdestä mitoituksessa huomioitavasta näkökohdasta:Lämpötilan lasku energiakaivon ympäristössä, tehon vaikutus T [°C] T [°C] Lämpötila 150 metriä syvän lämpökaivon ympärillä stationääritilanteessa, kun lämmönoton keskiteho on 10 W/m, lämmönjohtavuus 3,24 W/(mK) ja ympäristön lämpötila 5°C. Lämpötila 150 metriä syvän lämpökaivon ympärillä stationääritilanteessa, kun lämmönoton keskiteho on 15 W/m, lämmönjohtavuus 3,24 W/(mK) ja ympäristön lämpötila 5°C. Lähde: Leppäharju, N., 2008. Kalliolämmön hyödyntämiseen vaikuttavat geofysikaaliset ja geologiset tekijät. Pro gradu työ. Oulun yliopisto. Jarmo Kallio 9/18/2012 36 SOK:n Sipoon logistiikkakeskus, valmistuu 2012 GTK:n suunnittelema energiakaivokenttä: 150 energiakaivoa, à 300 m Kuva: Ilkka Martinkauppi, GTK Jarmo Kallio 18.9.2012 37 Jarmo Kallio 9/18/2012 38 Jarmo Kallio 9/18/2012 39 Jarmo Kallio 9/18/2012 40 Sipoo: Designed energy system (hybrid geo-bio) • GTK modelled different energy systems as the parameters (needed amount of energy, area reserved for boreholes, etc) changed • Final model: 150 boreholes, depth 300 m, configuration: 15 x 10 borehole blocks, land area for geoenergy field about 10 hectares • Several options for geoenergy share (from 30 – 80-90%)+ combined bioenergy , totally > 90 % from renewables, from HPs > 8 GWh annually • CO2 about 1/15 compared to district heating 1: U-pipes – Heating > 8 GWh/year (> 30 % of the total heating energy) – Cooling 3,24 GWh/year • with double-U-pipes – Some improvement in performance Jarmo Kallio 9/18/2012 41 Sipoo: Measurements • Geological bedrock mapping revealed a contact of diorite and granite gneiss → different thermal properties and fracturing! • Mineralogical bore powder analysis • GTK conducted a thermal response test (TRT) in 3 boreholes: in diorite area, in granite gneiss area and near the contact • Spacers were tested in 2 boreholes → spacers keep the inlet and outlet pipes separate from each other in the borehole → decreases the thermal resistance Photo by Ilkka Martinkauppi, GTK • Optical cables for temperature monitoring (DTS measurement, Distributes Tempererature System) Jarmo Kallio 9/18/2012 42 SOK:n logistiikkakeskuksen energiakaivokentän porauksia Sipoossa 2.2.2010. Jarmo Kallio 9/18/2012 43 Energiakaivokentän putkituksia, SOK:n logistiikkakeskus Sipoo 3.2.2010. Jarmo Kallio 9/18/2012 44 Tutkimuskaivon kaapelointia, SOK:n logistiikkakeskus Sipoo 4.2.2010. Jarmo Kallio 9/18/2012 45 DTS-kaapeli (vas.) ja valmis asennus (oik.), SOK:n logistiikkakeskus Sipoo 4.2.2010. Jarmo Kallio 9/18/2012 46 Jarmo Kallio 9/18/2012 47 Jarmo Kallio 9/18/2012 48 Jarmo Kallio 9/18/2012 49 Jarmo Kallio 9/18/2012 50 Jarmo Kallio 9/18/2012 51 Mielenkiintoisia lukuja Euroopasta ! • • • • 2005 – 2009 asennetut ja käytössä olevat lämpöpumput tuottavat yhteensä 27,2 TWh energiaa (ehpa 2010) Vuonna 2009 Ranskassa myytiin 126 292 lämpöpumppua, Ruotsissa 116 800 kpl ja Suomessa 48 312 kpl (ehpa 2010) > 80 % ruotsalaisista uusista omakotitaloista ottaa lämpöpumpun energianlähteeksi (ehpa 2010) Geolämpöpumput tuottavat Ruotsissa vuositasolla arviolta 15 – 17 TWh, Norjassa > 2 TWh ja Suomessa < 2 TWh lämmitysenergiaa Jarmo Kallio 9/18/2012 52 Onko uhkia suotuisalle kehitykselle? • Energiaporakaivojen teon kohtuuton ja keinotekoinen rajoittaminen tai peräti kieltäminen ? • Huonotasoinen ja ammattitaidoton geoenergiakenttien rakentaminen  vahingot ympäristölle • Odotusten vastaisesti toimivat kentät  energiantuotto ei vastaa suunniteltua tarvetta Huonotasoinen suunnittelu ja eri komponenttien integrointi Jarmo Kallio 9/18/2012 53 Mihin suuntaan mennään, trendit ? • Hybridiratkaisut vallitseviksi suurkohteissa • Hajautettuja geoenergiajärjestelmiä  alueellisia ”kylätason” ratkaisuja • Yhä suuremmat toimijat kiinnostuvat • Loppukäyttäjän/asukkaan sana/tahto ratkaisevaksi geoenergian valinnassa • Halu hallita omaa ”hanaa” • Geokylmän hyödyntäminen • Kaikki ”lähi”- muotia, lähienergia… Jarmo Kallio 9/18/2012 54 Geologian tutkimuskeskuksen tarjoamat asiantuntijapalvelut geoenergiahankkeissa • • Potentiaalisten alueiden tunnistaminen/valinta kohdetutkimuksiin (aluesuunnittelu) Kohteellinen geologinen ja geofysikaalinen kenttätutkimus: kivi- ja maalajit, koostumus, rajapinnat, rakoilut, ruhjeet …Pohjavesitutkimukset tarvittavassa laajuudessa Analysointi ja jatkon arviointi Jos jatketaan: • • • • • Porataan 2 – 5 testi e-kaivoa, TRT (Thermal Response Test) –, DTS-, Antares- jne. mittaukset, geofysikaaliset muut reikämittaukset ja luotaukset, reikien videokuvaus ja tulkinta Energialähteen ja – kentän mitoistus ja mallinnus: tuoton optimointi, -pysyvyys, energiakaivojen sijainti, etäisyydet, syvyydet, suunnat (geometria) Energiakentän tai yksittäisen kaivon pitkäaikaisseuranta Asiantuntijakonsultointi erityiskysymyksissä Projektinjohto-palvelut Toimeksianto suunnitellaan aina tapauskohtaisesti yhdessä asiakkaan kanssa ja se koostuu kaikista em. osioista tai vain joistakin, tarpeen mukaan. Lasketaan budjetti ja tarjotaan asiakkaalle. Jarmo Kallio 9/18/2012 55 Mynämäen tutkimuskohde • yksi Geoener -hankkeen pilottikohteista • kivilaji kiillegneissiä, jonka lämmönjohtavuus on keskimäärin 3,01 W/(m∙K) • GTK:n Mynämäellä tehdyt tutkimukset vahvistavat kivilajin olevan kiillegneissiä, jonka lämmönjohtavuus on keskimääräistä arvoa hieman parempi (tästä jäljempänä) Mynämäen tutkimusalueen kallioperä. Tutkimuskaivo on merkitty kuvaan mustalla pisteellä. Pohjakartta: © Maanmittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/217/10. Jarmo Kallio 9/18/2012 56 Mynämäen TRT -mittaukset • • • • • 3 TRT -mittausta samasta tutkimuskaivosta (syvyys 212,5 m) 2 eri halkaisijan koolla 115 mm ja 139,7 mm Tarkoituksena oli tutkia halkaisijan vaikutusta kaivon lämpövastukseen Mittaukset tehtiin ensin ilman erottimia 3. mittaus tehtiin 139,7 mm halkaisijalla käyttäen erottimia Tulokset: erottimien käyttö pienentää kaivon lämpövastusta 1. mittaus 2. mittaus 3. mittaus Mittausajankohta 07/2010 10/2010 03/2011 Kaivon halkaisija [mm] 115 139,7 139,7 ei ei kyllä 3,5 3,5 3,3* 0,10 0,10 0,09 Käytettiinkö erottimia Tehollinen lämmönjohtavuus [W/(m∙K)] Lämpövastus [K/(W/m)] * Keskimäärin 3,3 W/(m∙K), vaihteluväli ~3,2 - 3,5 W/(m∙K) Jarmo Kallio TRT -mittausvaunu Mynämäellä heinäkuussa 2010 (Kuva: Maarit Nousiainen, GTK). Kuvassa erotin, joka pitää U-putken haarat erillään toisistaan (Kuva: Ilkka Martinkauppi, GTK). 9/18/2012 57 Lämpötilan mittaukset Mynämäellä Lämpötila [oC] • 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 25 50 Syvyys [m] TRT -mittausten yhteydessä mitattiin myös kaivon lämpötilaprofiilit • Eri vuodenaikoina tehtyjen mittausten perusteella saatiin selvitettyä, että 1) maanpinnan lämpötilan vuodenaikaisvaihtelu ulottuu Mynämäellä n. 16 metrin syvyydelle 2) tuolla syvyydellä maanpinnan keskilämpötila on 6,1 ºC 3)16 m syvyydestä alaspäin lämpötilaa säätelee geoterminen gradientti, joka on n. 1ºC/100m 4) Kallion keskimääräinen (häiriintymätön) lämpötila Mynämäellä on 6,9 ºC 75 100 125 150 175 200 1.7.2010 26.10.2010 24.3.2011 225 Jarmo Kallio 9/18/2012 58 Miksi siis suomalaista geoenergiaa ? • Se on kestävän kehityksen mukaista, uusiutuvaa, käytännössä loputon energian lähde • Se tuottaa energiaa 24 tuntia /vrk, kautta vuoden, käytännössä kaikkialla asutuilla alueilla • Se on ympäristöystävällistä ja auttaa vähentämään CO2 – päästöjä • Keskimäärin 2/3 käytetystä energiasta on ilmaista • Toimii ilman syöttötariffia Jarmo Kallio 18.9.2012 59 Valtion kannustimet suurkohteille • TEM voi myöntää hankekohtaisen harkinnan perusteella yrityksille, kunnille ja muille yhteisöille energiatukea sellaisiin ilmasto- ja ympäristömyönteisiin investointi- ja selvityshankkeisiin, jotka edistävät: – uusiutuvan energian käyttöä – energiasäästöä – energiatuotannon tai käytön tehostamista – vähentävät energian tuotannon tai käytön ympäristöhaittoja Voidaan myöntää myös sellaisiin investointi- ja selvityshankkeisiin, jotka edistävät energiahuollon varmuutta ja monipuolisuutta Esimerkki Ranskasta, jossa v. 2008 lämpöpumppujen myynti kasvoi 127% hallituksen onnistuneiden toimien johdosta! (ehpa 2009) Jarmo Kallio 9/18/2012 60 Keitä GTK palvelee geoenergia-asioissa? • • • Julkisia tahoja kuten ministeriöt, lainsäätäjät, energiapolitiikan linjaajat, aluekehittäjät, kaavoittajat, kunnat Kaupallisia toimijoita energia- ja rakennusalalla kuten uudisrakentajia, rakennuttajia, kiinteistösijoittajia, korjausrakentajia, lämmitys- ja viilennysjärjestelmien toimittajia, energianmyyjiä/-tuottajia ja suunnittelutoimistoja T&K-projekteja valmistelevia yrityksiä projektien valmistelussa, suunnittelussa ja toteutusvaiheessa alihankkijan/konsultin/tutkijan roolissa GTK toimii maksullisen konsultin periaatteilla ( joissakin tutkimuspainotteisissa yhteisprojekteissa se voi ottaa osan kustannuksista kantaakseen) Yhteydenotot: Jarmo Kallio FL, toimialapäällikkö Geologian tutkimuskeskus GTK/Energia jarmo.kallio@gtk.fi, p.050-349 3242 Jarmo Kallio 9/18/2012 61