Grunnvarme

Hvorfor ikke høste energi fra egen hage? Under plenen og parkeringsplassen utenfor husveggen er det lagret varme fra sommeren, og stadig flere utnytter denne energien i den kalde årstiden.

Oversikt over større grunnvarmeanlegg i Norge

Grunnvarme handler om å utnytte varme lagret i berg, jord eller grunnvann og er et kortreist og miljøvennlig energialternativ. Ved hjelp av en varmepumpe kan energien fra grunnen brukes til oppvarming av hus og vann. Den stabile temperaturen i jord, berg og grunnvann over året gir gode driftsbetingelser for varmepumpen. Anslagsvis 70 % av varmen som fordeles i bygget kommer fra grunnen, mens de resterende 30 % kommer fra elektrisitet som driver varmepumpen. Varmen er i hovedsak solvarme som er magasinert i grunnen samt et lite bidrag fra spalting av radioaktive elementer i berggrunnen.

Mange større bygg har også behov for kjøling. Ved å hente varme fra grunnen om vinteren og kulde fra grunnen om sommeren får man spesielt gunstige anlegg med kort inntjeningstid på investeringen. Dette gjelder såkalte vann-til-vann varmepumper som forutsetter at bygget har vannbåren gulvvarme eller radiatorer.

Bergvarmeanlegg henter ut varme lagret i fjellet gjennom energibrønner. En energibrønn er typisk et borehull med ca 14 centimeters diameter og dybde fra 80 til 200 m. En frostsikker væske sirkulerer i en kollektorslange av plast i borehullet og henter opp energi som tas ut i varmepumpen. Fire geologiske forhold påvirker investeringskostnaden for denne type anlegg:

  • Tykkelsen på løsmassedekket over fjelloverflaten
  • Temperaturen i grunnen
  • Berggrunnens varmeledende egenskaper
  • Grunnvannsnivået

Tykkelsen på løsmassedekket (dyp til fjell) er det vanligste grunnvarmerelaterte spørsmålet NGU får. Ved boring i løsmasser må det settes ned fôringsrør i stål for å stabilisere løsmassene. Dette er omlag fire ganger så dyrt som boring i fast fjell og kan være avgjørende for om bergvarmeløsningen blir valgt. I Norge er tykkelsen av løsmasser generelt lav, men i dalfører og deler av Østlandet, Trøndelag, Jæren og Finnmark kan tykkelsen av løsmassene være betydelig. Mange tettsteder er lokalisert i områder med løsmasseavsetninger. Det kan ofte være vanskelig å vite tykkelsen av løsmassene unntatt i områder med fjell i dagen. NGU har kart og databaser tilgjengelig på internett:

  • Database for løsmassegeologi gir i utgangspunktet en oversikt over jordartstyper, men har også et temakart der jordartene er delt inn i tykt og tynt løsmassedekke.
  • Brønndatabasen inneholder detaljopplysninger om borebrønner til energi- og vannforsyningsformål, blant annet dyp til fjell.

Kommunen, Statens vegvesen, firma som driver med geotekniske boringer, lokale brønnborere etc. kan også ha opplysninger. Enkelte utleiefirma kan ha håndholdt boreutstyr for å gjøre enkle sonderboringer selv.

Temperaturen i grunnen er vanligvis 1-2 grader C høyere enn årsmiddel luft-temperatur på stedet, noe avhengig av antall dager med snødekke. Berggrunnens varmeledningsevne varierer gjerne mellom 2 og 4,5 watt per meter Kelvin (W/m K) og er et mål på hvor godt berget leder varme inn til borehullet. Ved høy varmeledningsevne hentes varmen fra større områder og varmeuttak per boremeter er større. Berggrunnens varmeledende egenskaper er i hovedsak knyttet til innholdet av mineralet kvarts. Ren kvarts kan ha en varmeledningsevne på mer enn 6 W/m K. Dessuten leder lagdelte bergarter varmen best langs lagdelingen, og dårligst på tvers av lagdelingen. NGU har målt varmeledningsevne på en lang rekke bergarter fra hele landet.

Effektoverføringen er avhengig av temperaturen og berggrunnens varmeledningsevne. For varmedrift er typiske tall 30-40 Watt per meter aktivt borehull (variasjonsområde 20-80 W/m). For kjøledrift er effektoverføringen høyere, typisk 90 Watt per meter aktivt borehull. Med aktivt borehull menes den delen av borehullet som er under grunnvannsspeilet.

Grunnvannsnivået varier med terrenget, og er som regel 1-10 meter under terrengoverflaten. På en bakketopp kan det være lenger ned til grunnvannsnivået. Områdets grunnvannsbevegelse kan i spesielle tilfeller ha betydning for energiuttaket fra energibrønnen.

NGU jobber kontinuerlig med å samle inn relevante data og tilrettelegge webløsninger for bedre informasjon om grunnforholdene. Ved etablering av større grunnvarmeanlegg er det behov for mer detaljert kartlegging og bruk av geofysiske metoder og prøveboring anbefales. 

Ved stort dyp til fjell, kan jordvarme være et alternativ dersom en har nok areal tilgjengelig. Vanlige jordvarmeanlegg henter varme fra kollektorslanger (40 mm) som er gravd ned i 80-150 cm dype grøfter med minimum 1-2 meters innbyrdes avstand. Varmeuttaket avhenger av jordartstype og er 15-30 Watt per meter kollektorslange. Det meste av varmen hentes ut ved utfrysing av vann (faseovergang fra væske til is). Høyt fuktinnhold i jorda er gunstig og favoriserer jordtyper som myr, matjord, leire osv. Tørr sandjord er mindre egnet. Vær oppmerksom på at setninger (innsynkning av terrenget) kan forekomme. Kollektorslangen må derfor ikke legges slik at det oppstår setningsskader på hus, veg eller mur.