Geotermi

Temperaturprofil for indre jord, skjematisk visning (estimert). Den røde stiplede linjen viser minimumstemperaturen for at den respektive mantelbergarten skal smelte.

Geotermi (av gresk geo som betyr «jord», og thermos som betyr «varm») refererer til jordvarme som kommer fra jordens eller en annen planets indre. Jordvarmen har en temperatur på mellom 4 000–5 000 ℃ i sentrum, men selv lenger oppe, innenfor jordskorpen, kan temperaturen være svært høy. Jordens indre skaper varme i kjernen, og gjennom kjernefysisk nedbryting av radioaktive grunnstoffer i både mantel og jordskorpe. For hver km innover øker temperaturen med ca. 30 ℃. Jordens indre varme bidrar til vulkanisme, og vanndamp og CO₂ bidrar til en drivhuseffekt som muliggjør livet på jorden.

Jordens indre varme stammer hovedsakelig fra radioaktiv nedbrytning. I den kontinentale skorpen finner vi bergarter som granitt, som produserer varme. Til tross for en lavere konsentrasjon av radioaktive elementer i mantelen, er det nettopp her mesteparten av jordens indre varme blir produsert, på grunn av mantelens betydelige volum.

Varmetransport i jordens indre

Varme fra kjernen beveger seg mot overflaten gjennom materialet i mantelen, som konveksjonsstrømmer. Mantelen er fast, men kan bevege seg sakte på grunn av plastisk deformasjon. Det vil si at mantelen «flyter», selv om temperaturen er mindre enn smeltepunktet. Mantelen vil danne konveksjonsstrømmer når det varmes fra bunnen, med en kaldere topp. Siden mantelen er en dårlig varmeleder, ser man bort fra varme som ledes ved hjelp av konduksjon. Når varmen kommer opp til litosfæren, er materialet for sprøtt, og konveksjon ikke lenger mulig. Resten av veien til overflaten transporteres varme ved hjelp av konduksjon. Konveksjon kan også opptre lokalt i litosfæren, men da må fluider som vann eller magma være til stede.

Jordens betydelige størrelse og skorpens evne til å isolere, gjør at den indre temperaturen avtar meget sakte, med rundt 0,2 ℃ for hvert million år som går. Selv etter mer enn 4,55 milliarder år fortsetter jorden å avkjøles gradvis. Det antas at denne indre varmen spiller en viktig rolle i å drive geodynamoen, som er mekanismen bak jordens magnetfelt, og bidro til at de tektoniske platene var mer aktive langt tilbake i urtiden.

Geotermisk gradient

En økende temperatur desto dypere man går i jordens indre danner en geotermisk gradient, også kalt temperaturgradient. Oftest brukte SI-enheter er °C/km eller K/km. Generelt sier man at den økende temperaturen kommer av varmestrømmer fra mantelen. Gradienten kan variere basert på ulike geologiske settinger. Den er lavest ved konvergente plategrenser og innover mot land; og høyest ved divergente plategrenser. For kontinentalskorpen ligger gradienten på 3-5 km dybde på rundt 25 °C/km. og rundt 15-30 °C/km for de første 100 km.

En oversikt over jordens varmefluks, målt i mW/m. Områdene med mest varmefluks ligger generelt sett ved midthavsrygger. Varmefluksen er lavest på de eldre kratonene.

Geotermisk energi

Geotermisk energi er utnyttelsen av geotermi, og den eneste fornybare energikilden som er uavhengig av vær og vind. Utvinning skjer ved at vann pumpes ned i grunnen, varmes opp av den naturlige jordvarmen, og hentes opp igjen ved et nærliggende borehull. Energien som produseres, kan brukes til blant annet oppvarming, jordbruk og nedkjøling. Tilgang på geotermiske ressurser varierer fra land til land, og det er heller ikke alltid økonomisk gunstig å utnytte dem. Land som Island, New Zealand og Japan ligger i tektonisk aktive områder og har gode forutsetninger for å utnytte geotermisk energi. Samtidig kan disse anleggene ikke være for store, nettopp pga den vulkanismen som gjør dem mulige, men samtidig gir økt risiko for jordskjelv. Geotermisk energi kan brukes til produksjon av elektrisitet eller til oppvarming (geotermisk fjernvarme). For å kunne produsere elektrisitet, må temperaturen normalt være mer enn 150 ℃. Temperaturer over 40 ℃ kan brukes til oppvarming.

På Island varmes nesten 90 % av husene med jordvarme som også smelter is og snø bort fra veier og fortau. Frem til 1930 var Island et fattig land som avhang av importert fossil energi. Men så ble det bygd fjernvarmeanlegg basert på geotermisk energi, og i dag har Island verdens reneste energiproduksjon. I København pumpes 74°C varmt grunnvann opp til fjernvarmeanlegg fra 2 600 meters dyp siden 2004. I årene 2010-15 var det på verdensbasis 62 % økning i varme- og kjøleløsninger basert på jordvarme.

Geotermi i Norge

På grunn av lav geotermisk gradient (cirka 24 °C per kilometer) finnes det i dag ingen geotermiske kraftverk i Norge. For å hente ut nok varme til strømproduksjon, må man bore ned til 8 kilometers dyp, noe som foreløpig ikke har vært økonomisk forsvarlig. I Norge i dag benyttes geotermi mest til oppvarming. Varmen fra berggrunnen hentes fra borehull som strekker seg flere hundre meter ned i bakken. Oslo lufthavn benytter seg av dette for å regulere temperaturen i bygget. Flyplassen både varmes opp og kjøles ned av 1,5 km dype varmebrønner. Bygget er ett av få i landet som benytter geotermisk energi til oppvarming, da dette fortsatt er uvanlig i Norge. Til tross for dagens begrensede utnyttelse peker flere rapporter på et stort, uforløst potensial for geotermisk utnyttelse i Norge.

Se også

• Geotermisk energiverk
• Geotermisk energi
• Temperaturgradient