Maanalainen lämpökaivos – suurimittakaavainen lämmön tuotanto- ja varastointimenetelmä yhteiskunnan tarpeisiin

Lämpöpumppuja hyödyntävä geoterminen energia on lupaava tapa tuottaa hiilivapaata lämpöä kaukolämpöjärjestelmiin. Kuuman veden tuottaminen kaukolämpöverkkoon vaatii korkeampaa lämpötilaa lämpöpumpun lämmönlähteeltä kuin Suomen maankamaran yläosasta on saatavissa. Tutkittuja ja toteutettuja geologisia vaihtoehtoja suurimittakaavaiseksi lämpöpumpun lämmönlähteeksi ovat maan pinnalta poratut syvät ja keskisyvät lämpökaivot. Lämmöntarpeen kasvaessa maanalainen lämmöntuotanto ja lämmönvarastointi saattavat muodostua edullisemmaksi tavaksi kuin maan pinnalta poratun syväkaivokonseptin monistaminen.

Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) vetämässä Energiakaivos-hankkeessa tutkittiin kallioperän lämmön hyödyntämistä syvyysväliltä 500 – 2500 metriä käyttäen Pyhäsalmen kaivosta tutkimuskohteena.

Projektissa tutkittiin päävaihtoehtona maanalaista lämpökaivokenttää ja kollektoriratkaisua, jolla kallion lämpö saadaan tehokkaasti siirrettyä vesikiertopiiriin.

Kaivoksen pohjalle, 1440 metrin syvyyteen sijoitettu lämpökaivokenttä voidaan mitoittaa lämmittämään kiertovettä lähes 20-asteiseksi ja tuottamaan lämpöenergiaa, jopa useiden megawattien teholla. Lämpöpumppuja hyväksikäyttäen tämä mahdollistaa kymmenien gigawattituntien vuotuisen energiantuotannon 70 – 110 ^oC lämpötilatasolla, joka riittää kattamaan esimerkiksi Pyhäjärven kaupungin keskustan lämmöntarpeen.

Energiakaivos vastaa yhteiskunnan tarpeisiin

Samanaikaisesti Pyhäsalmen geotermisen tutkimuksen ja konseptin kehitystyön kanssa projektiryhmä tutki, myös kaivoksesta saatavaan geotermiseen energiaan liittyviä liiketoimintamahdollisuuksia.

Metallisten raaka-aineiden louhinta Pyhäsalmen kaivoksesta tulee päättymään lähitulevaisuudessa ja syvän maanalaisen tilan jatkokäytölle on kehitteillä erilaisia jatkosuunnitelmia.

Geotermisen energian hyödyntämisessä Pyhäsalmen kaivoksen ympäristö saa 1.4 kilometrin etumatkan lämmön saavutettavuudessa. Alustavan arvion mukaan kannattava lämmöntuottoon perustuva liiketoiminta maanalaisesta kaivoksesta edellyttää 2 – 4 MW:n suuruusluokan lämpötehoa, joka laskelmien mukaan on kaivoksesta saatavissa.

Projektissa kartoitettiin sekä paikallisen yritystoiminnan tarpeita ja kiinnostusta että laajemmin uusia liiketoimintamahdollisuuksia, jotka selkeästi voisivat hyötyä hiilivapaan lämpöenergian saatavuudesta.

Syvästä kaivoksesta saatava lämpöenergia yhdessä esimerkiksi pumppuvoimalana toteutettavan sähköenergiavaraston kanssa voivat mahdollistaa Pyhäjärven kaupungin kehittymisen johtavaksi uusien energiamuotojen käyttäjäksi ja kehittäjäksi.

Suuren mittakaavan energiavarastona toimiva kaivos voi samalla toimia monipuolisena maanalaisena laboratoriona ja tutkimusympäristönä, joka tuottaa tietoa geotermisen energian mahdollisuuksista ja uusista ratkaisuista koko yhteiskunnan käyttöön.

Projektissa kehitetyllä mallinnussovelluksella simuloitiin myös kalliossa olevan porareikäkentän lämmittämistä lämmön poispumppaamisen sijaan. Tulokset osoittavat, että kallioperä toimii erinomaisesti suurena lämpöpumppujen avulla hyödynnettävänä matalan lämpötilan (20 – 40^oC) energiavarastona. Suomen asutuskeskusten merkittävänä lämmönlähteenä voikin tulevaisuudessa olla maanalainen, suhteellisen lähellä maan pintaa sijaitseva hukkalämmöllä tai auringonlämmöllä lämmitetty kalliomassa.  

Aiheesta kiinnostuneet voivat osallistua ”Pyhäsalmen kaivos hiilivapaan lämpöenergiantuotannon mahdollistajana”- seminaariin, joka pidetään torstaina 19.3.2020 klo 13-16. Paikka: Auditorio, Vuorimiehentie 5, Otaniemi, Espoo. Seminaariin on vapaa pääsy.

GTK:n ja Oulun yliopiston Kerttu Saalasti Instituutin toteuttama Energiakaivos- hanke on saanut rahoitusta Euroopan aluekehitysrahastosta, Pyhäsalmi Mine Oy:ltä, Pyhäjärven kaupungilta ja Pyhäjärven Energia ja Vesi Oy:ltä.

Lisätietoa:
Erikoistutkija, Dos. Lasse Ahonen, 029 503 2522, [email protected]

linkit:
Seminaariin ilmoittautuminen: https://www.lyyti.in/Pyhasalmen_kaivos_hiilivapaan_lampoenergiantuotannon_mahdollistajana_8416
Raportti: http://jultika.oulu.fi/Record/isbn978-952-62-2556-2