GEOTERMISK ENERGI

This volume of NGU Special Publication presents some of the ongoing research at the Geological Survey of Norway and shows how geology and geological knowledge influence many areas of society. The global demand for geological resources is on the rise, and knowing where to look for these resources is becoming increasingly more important. In addition, quantifying these resources is vital to ensure present-day as well as future supplies. As society and technology evolve (cf., the Stone Age-, Bronze Age-, Iron Ageprogression) so does the demand for geological resources. A sagacious assessment of geological resources therefore requires a broad, research-based approach.

Det er utført georadarmålinger ved 11 lokaliteter i Elverum. Undersøkelsene inngikk som forstudier i forbindelse med kartlegging av grunnvarmepotensialet i løsmasser i området. Formålet med målingene var å kartlegge dyp til grunnvannsspeil samt mektighet og sammensetning av løsmasser i mettet sone. Ved de fleste lokalitetene har det vært mulig å påvise løsmassesammensetning og dyp til grunnvannsspeil og morene/fjell.

Bruk av varmepumper basert på opp-pumpet grunnvann til varme- og kjøleformål er lite brukt i Norge. I samarbeid med NVE (Norges vassdrags- og energidirektorat) har NGU (Norges geologiske undersøkelse) laget et kart over grunnvarmepotensialet i løsmasser i Elverum. Kartet er laget på bakgrunn av eksisterende data som kvartærgeologisk kartlegging, geofysiske målinger, grunnvannsundersøkelser og resultater fra HYDRA-samarbeidet (forskningsprogram om flom initiert av NVE i 1995). I tillegg har NGU gjort supplerende undersøkelser i form av georadarmålinger og undersøkelsesboringer. Viktige parametre som er bestemmende for hvor mye grunnvarme som kan tas ut, er grunnvannstemperaturen og grunnvannsmagasinets vanngiverevne og mektighet. To områder i Elverum er godt egnet for bruk av grunnvann som energikilde, nemlig Grindalsmoen og Strandmoen/Sagtjernet. Her er mektigheten av massene stor og de vannførende lagene har høy vanngiverevne. Brønner fra eksisterende og gamle vannverk i disse områdene har en produksjonsrate på over 2000 l/min (= 33,33 l/s) som ved et uttak av 2,5 grader celsius tilsvarer en effekt på ca. 350 kW. Den sørøstlige delen av det kartlagte området er mer eller mindre uegnet for bruk av grunnvann som energikilde. Generelt har løsmassene ofte et såpass høyt innhold av silt og finsand at grunnvannsuttaket blir begrenset. Det er viktig å poengtere at kartet over grunnvarmepotensialet i løsmasser i Elverum er en oversikt over ressursene. Ved eventuell utbygging av anlegg vil det være nødvendig med detaljunersøkelser for vurdering av brønnplassering, brønndimensjonering, kapasitet, grunnvannstemperatur og grunnvannskvalitet.

(Forkortet) I samarbeid med Voss kommune har NGU utført georadarmålinger og en del grunnboringer for å vurdere grunnvarmepotensialet i løsmasser nær Voss sentrum. Denne rapporten presenterer opptak og tolkning av georadarmålingene, men for tolkningen er også resultater fra grunnboringene benyttet. Målingene omfatter 11 georadarprofiler med samlet lengde nær 5,2 km, hvorav 4 profiler på til sammen 1,4 km er målt på Tvildemoen og 7 profiler på til sammen vel 3,7 km er målt i området Vossevangen. Det er mektighet og utbredelse av vannmettede sabd/grus-dominerte avsetninger som er avgjørende for vurdering av grunnvarmepotensialet i området (...)

Geologiske undersøkelser samt energi og økonomiske beregninger viser at et borehullbasert energilager kombinert med varmepumper er et svært gunstig energialternativ for det planlagte sentralsykehuset ved Lørenskog. En testbrønn ble boret ned til 245 m. Borehullslogging viser at berggrunnen består av dioritt gjennomskåret av utallige pegmatittganger og enkelte mørke ganger. Sprekker forekommer hyppig, men ingen kritiske knusningssoner er observert. Grunnvannsstrømningen i området er moderat. Middeltemperaturen for borhullet er 7,2 grader Celsius. Ved termisk respons test måles borehullets effekuttak til 3,1 W/m.K. Ut fra de geologiske forholdene og energiberegninger anbefales en løsning med 255 borehull boret ned til 160 m dyp og anlagt i et rektangulært system a 17 X 15. Økonomiske beregninger gir en nedbetalingstid for et slikt geovarmeanlegg på omkring 5 år.

NGU, NVE og Alvdal kommune har inngått et samarbeidsprosjekt som har til hensikt å kartlegge grunnvarmepotensialet i løsmasser i sentrumsnære områder ved Alvdal. NGU har utført georadarmålinger og etterfølgende sonderboringer innenfor de utvalgte lokalitetene. Formålet med undersøkelsene var å kartlegge mektighet og sammensetning av løsmasser i vannmettet sone, samt å teste materialenes vanngiverevne. Ved de fleste lokalitetene har det vært mulig å fastslå løsmassesamensetning og tykkelsen av delvis permeable masser over tette finstofflag. Finstoflagene kan representere bresjøsedimenter, mens de overliggende massene trolig er fluvialt materiale. Testpumping av borhullene har vist at lokale elvevifter og gamle elveløpsstrukturer gir størst grunnvannskapasitet, max. ca. 200 l/min. Ellers ser det ut til at løsmassene i området stort sett inneholder mye fin- stoff, og at eventuelle permeable masser har relativt begrenset mektighet.

Dette samarbeidsprosjektet mellom Norges geologisk undersøkelse (NGU) og Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) har som hovedmål å utvikle en metodikk for kartlegging av energipotensialet fra fjellbrønner. NGU har gjort over 250 målinger av varmeledningsevne på 87 bergartsprøver fra et forsøksfelt i Asker og Bærum. Målingene er foretatt på et egenutviklet apparat og det er gjort sammenligninger med andre forskningsinstitusjoner som benytter andre måle- teknikker. Disse målingene har gitt verdifulle data på varmeledningsevne i forskjellige bergarter og hvordan varmeledningsevnen varierer innen samme bergart med hensyn på mineralsammensetning, lagdeling og tekstur. NVE har laget en modell for grunnvannsbevegelse ut fra topografi og gjort en evaluering av energibidraget fra grunnvannsstrømning. På bakgrunn av varmeledningsmålinger og grunnvannsstrømning er det laget er digitalt kart over grunnvarmepotensialet i fjell i forsøksområdet. Kartet er sammenstilt med geografiske data (eiendomsdatabase, gatenavn etc) og lagt ut på Internett, slik at man kan få opp opplysninger om grunnvannspotensialet i fjell på sin eiendom. Dette er gjort for å gjøre kartet mest mulig bruker- vennlig. Dette er utviklet i forbindelse med en egen Internettside om grunn- varme. Kartlegging av grunnvarmepotensialet samen med lett tilgjengelig informasjon om grunnvarme vil forhåpentligvis bidra tl at grunnvarme i større grad blir vurdert ved valg av energikilde til oppvarming og kjøling. Rn evaluering av prosjektet vil danne grunnlag for om og eventuelt hvordan NGU og NVE skal gjøre grunnvarmekartlegging i andre områder.

I mars 2000 ble NGU forespurt av firmaene E.Tek AS og Statoil om å gjennomføre grunnvannsundersøkelser i Lena-området i Melhus sentrum. Bakgrunnen for under- søkelsene var planer om utnyttelse av grunnvarme i forbindelse med et bolig- felt som etableres i regi av Selmer Bolig AS. Prosjektets målsetting var å fremlegge dokumentasjon med hensyn til mulighetene for å ta ut grunnvann fra løsmassebrønn(er) innenfor det aktuelle området. Etterspurt vannmengde er av størrelsesorden 50m3/time (14 l/s) I tillegg skulle strømningsforhold, grunnvannskvalitet og muligheter for reinfiltrasjon av grunnvann kartlegges. Det konkluderes med at det høyst sannsynlig vil være mulig å dekke det oppgitte vannbehov (50m3/time) ved etablering av en fullskala produksjonsbrønn innenfor utbyggningsområdet.

Varmestrømmen i grunnfjelsområdet antas ut fra studier på 70-tallet å være rund 60 mW/m2. Varmeledningsevnen for vannmettede bergarter antas å være for: grunnfjellsbergartene 3,4 W/mK kambrosilurske overdekket 3,0 W/mK gang-og dypbergartene (syenittene) i Oslofeltet 2,2 W/mk (usikker) På grunn av lav varmeledningsevne antas temperaturgradienten å være betydelig høyere i gang- og dypbergartene i Oslofeltet enn i grunnfjellsområdet. Ut fra XRF/ICP-MS analyser samt data fra Raade (1974), antas et energibidrag fra radioaktivitet i det aktuelle området er som følgende: Gang- og dypbergarter fra perm: 1,7 +- 0,3 µ W/m3 Grunnfjellbergarter: 1,5 +- 0,2 µ W/m3 Ut fra analysene er det gunstigere varmestrømsverdier i grunnfjellsbergartene på Nesodden enn i området Bekkelaget-Klemetsrud. Det er lite trolig at de gunstige bergartene som finnes på Nesodden finnes igjen i Bekkelaget-Klemetsrud-området. Med stor sannsynlighet antas berggrunnen med dypet i området øst for Oslofjorden å bestå av de samme gneisbergartene som finnes i overflaten i det området.

Det er utviklet et apparat for måling av varmeledningsevnen til bergartsprøver. Målinger på bergartsprøver fra Akershus viser en variasjon i varmeledningsevnen mellom 2,1 og 3,7 W/ m.K. Sandsteiner, gneiser og basalter har god varme- ledningsevne, mens gangbergarter og porfyrer har dårlig varmeledningsevne. Målingene viser også at prøver med høyt kvartsinnhold eller bånding- og ligna- mentstruktur har god varmeledningsevne. Et varmeledningskart over deler av Bærum kommune er utarbeidet ut fra disse målingene. Sammen med et kart over grunnvannsstrømning vil varmeledningskartet gi et antatt energipotensialet for et standard grunnvarmeanlegg for eiendommene i dette området.