Geotermisk energi – en vitbok för Sverige - Kungliga Tekniska ...

3. Energitekniska förutsättningar och energisystem
3.1. Energibärare
Den i naturen förekommande energibäraren är vatten som har exeptionella termiska
egenskaper. Inget annat känt ämne har så stor värmekapacitet. Som grundvatten i
jordlager och berggrund innehåller vatten lösta ämnen. I den översta delen av
jordskorpan tillförs vatten genom nederbörd och där är mängden lösta ämnen mycket
liten. På större djup i berggrunden är grundvattnet stagnant och i kemisk jämvikt med
omgivande berggrund och det kan ha ackumulerat höga halter med lösta ämnen. Det
kan också förekomma fossilt grundvatten speciellt i sedimentära bergarter och med
stora halter lösta ämnen. Därmed blir vattnet tyngre och skillnaden i densitet mot
färskvatten gör att gränsytan mellan de båda typerna av grundvatten är mycket stabil.
I kustnära trakter i Sverige ligger gränsytan vid ca 1 km djup.
Figur 36. Salthalt i fossilt grundvatten
från olika geologiska formationer
i Tyskland. Efter Köhler
(2005).
I en geotermisk anläggning skiljer man mellan den energibärare som tar upp värme
från berggrunden (i cirkulationssystemets primärkrets) och som genom värmeväxling
avger sin energi till den energibärare som nyttiggör den (cirkulationssystemets
sekundärkrets).
Grundvatten med dess lösta ämnen kan vara energibäraren i primärkretsen om det
behålls under tryck så att de lösta ämnena inte fälls ut eller avgår som gaser. I figur 36
ges en bild över salthalten uttryckt som viktsandel per liter, i fossilt grundvatten i
olika formationer i Tyskland. Från undersökningar i det djupa borrhålet Höllviken 1 i
SV Skåne uppges mineralhalter från 170 – 190 g l -1 i olika sandstenslager. De höga
halterna lösta ämnen kräver att teknisk utrustning görs av material som inte angrips av
dessa ämnen även under höga temperaturer, t.ex. järn-nickel-legeringar och titan.
I sekundärkretsen kan andra ämnen än vatten vara fördelaktiga. Speciellt gäller detta
om man vill utnyttja övergången till en ångfas för att driva turbiner för elproduktion.
Energibäraren kallas i detta fall arbetsmedium. Det skall fungera i temperaturområdet
mellan primärkretsens ingångtemperatur och det för kondensationen tillgängliga
kylmediets temperatur. Molekylvikt, kritisk temperatur och tryck, entropi-temperatur
funktionen (se figur 37) och kemisk stabilitet är viktiga parametrar för valet av
arbetsmedium. Till dessa faktorer kan läggas giftighet, antändningsbenägenhet,
tillgänglighet och kostnader. Arbetsmediet måste också kemiskt passa ihop med andra
tekniska komponenter som set kommer i kontakt med. Välkända arbetsmedier är klor-
33