Den totale mengde geotermisk energi på jorda er anslått til 3,5x 1015 TWh. Mer enn nok til å dekke verdens årsforbruk av energi i de neste 500 000 år. Utfordringen er å gjøre deler av energien tilgjengelig for utnyttelse. Det er hensiktsmessig å skjelne mellom grunn og dyp geotermisk energi.
- Dyp geotermisk energi er varme fra nivå dypere enn 300 m. Dette er energi som dannes ved radioaktiv nedbryting av naturlig forekommende grunnstoffer i bergartene. Nedbrytingsprosessen gir varme som blir lagret i fjellet.
- Grunn geotermisk energi, også kalt grunnvarme, er energi magasinert i de øverste 300m av grunnen. Den viktigste kilden til denne energien er varme tilført ved solinnstråling. Utnyttelse av grunnvarme er en kjent og velfungerende teknologi, og er omtalt som henholdsvis bergvarme, grunnvannsvarme og jordvarme.
I den videre teksten brukes geotermisk energi i betydningen dyp geotermisk energi.
Skjematisk fremstilling av et "Hot Dry Rock" (HDR) system. Figur hentet fra Earth and Environmental Sciences, Los alamos National Laboratory, USA.
Det finnes to typer geotermiske anlegg, "Hot Dry Rock" (HDR) og "Hot Wet Rock" (HWR). HDR system er basert på at fjellet er tett, og at man anlegger et lukket system i grunnen, enten gjennom borehull eller ved kunstig oppsprekking av fjellet, hvor man sirkulerer vann. Ved HWR-system utnyttes permeable bergarter eller regionale sprekkesystem. Her etableres produksjons- og injeksjonsbrønner. Generelt er berggrunnen i Norge impermeabel og mest egnet for HDR-anlegg, men lokalt kan det finnes enkelte permeable bergarter eller sprekkesystemer som kan utnyttes i HWR-system.
Innrapporterte data fra 72 land i forbindelse med World Geothermal Congress i 2005 viser at det ble hentet ut 76 TWh geotermisk varme og 57 TWh geotermisk elektrisitet i 2004.
Ingen anlegg i Norge
Norge er et kaldt land også med tanke på geotermisk energi, med temperaturgradienter i grunnen mellom 10 og 30 grader C/km. Det er ennå ikke etablert noe geotermisk anlegg for å nyttiggjøre varme fra store dyp. I 1999 ble det gjort et forsøk på å bore et pilotprosjekt ved Rikshospitalet i Oslo. Ambisjonen var å hente opp 2 MW varme ved å sirkulere vann i et lukket system ned til 5400 m dyp. Prosjektet ble utført av Geovarme AS som har utviklet beregningsmodeller for optimalisering av boremønster og energiuttak. En spesiell boreteknikk ble også utviklet i prosjektet. På grunn av uforutsette geologiske utfordringer på 1600m dyp, ble kostnadene for store, og prosjektet ble stoppet før det var ferdig.
Varmeproduksjon i norsk berggrunn.
Både Sverige og Danmark har fjernvarmeanlegg basert på geotermisk energi. NGU har de siste årene fått utført flere boringer ned til 800m for å få bedre kunnskap om temperatur og geotermiske egenskaper og forhold på slike dyp (se varmestrøm).
Danskenes demonstrasjonsanlegg ved Margretheholm. Anlegget er et HWR-system. Illustrasjon: Dong EnergyHøye kostnader
Det er åpenbare boretekniske utfordringer ved dype boringer, men ved detaljerte geologiske og geofysiske forundersøkelser vil man redusere denne risikoen. Per i dag innehar borekontraktører i oljeindustrien den type utstyr og kompetanse som skal til for å kunne bore dype hull med stor diameter på land.
Den største kostnaden ved etablering av geotermiske anlegg er knyttet til boringene, og bruk av ny og kostnadsreduserende teknologi er nødvendig. Det vil i første omgang være hensiktsmessig å finne gode borelokaliteter, gjerne med høy-radioaktive bergarter slik at temperaturen i grunnen er forhøyet, og mykere homogene bergarter for å redusere boreslitasje og redusere risikoen for boretekniske problemer. Ved bruk av varmepumpe vil man kunne utnytte lavtemperatur varme under 40 °C, og man kan redusere boredybden.