Kan framtidens byggarbetsplatser bli helt elektrifierade? Kommer det finnas effekt så att det räcker till alla maskiner? Kommer borrentreprenörer utan hinder kunna koppla på eldrivna kompressorer på nätet?

Svaret är ett klart ja, enligt forskningsprojektet Electric Worksite som har undersökt förutsättningarna att elektrifiera byggarbetsplatser.

Borrsvängen har tidigare skrivit om elektrifiering av kompressorer och lastbilar som en väg för borrningsbranschen att bli klimatneutral. Redan i dag finns mindre eldrivna kompressorer på marknaden och allt mer kraftfulla är på väg. Frågan som har uppstått är hur en elektrifierad byggarbetsplats ska kunna förse alla arbetsmaskiner med el.

Det här har forskningsprojektet Electric Worksite undersökt i regi av det nationella programmet för forskning och innovation inom fordonsektorn, FFI. Projektet har studerat både mindre och större anläggningsprojekt och hur el­ drivna arbetsmaskiner, specifikt hjullastare, hjulgrävare och bandgrävare av olika storlekar, har fungerat på plats. Inte minst har projektet haft ett brett systemperspektiv. Man har med andra ord inte bara studerat maskinernas funktion i sig, utan även hur energiförsörjningen har fungerat i form av nätanslutningar, laddinfrastruktur och energilager.

– Jag tycker absolut det finns god potential att få detta att fungera. Det är mest en tidsfråga, vi behöver nå en kritisk massa. Intresset finns i hela kedjan från byggherrar till energibolag, maskinutvecklare, maskinuthyrare och entreprenörer, säger Lars Bern på Lindholmen Science Park i Göteborg som var projektledare.

Eldrivna kompressorer kräver i regel nätanslutning. Det bör inte vara något problem, åtminstone inte i stadsmiljöer, menar Lars Bern. Tillsammans med Volvo Construction Equipment, som deltog i projektet, testade man en 30 ton stor bandgrävare som anslöts direkt till elnätet.

– Det gav inga störningar på nätet och fördelen är ju att man kommer ifrån behovet att ladda.

Att få fram tillräckligt med effekt till byggarbetsplatser kommer också gå att lösa enligt Lars Bern, även om det kan komma att ställa högre krav på planering.

– Huvudentreprenören kommer behöva kunna uppskatta sitt behov och användning gentemot elnätbolaget. För kabelanslutna maskiner behöver man titta på vilken typ av elskåp som kommer att behövas och var man kommer behöva effekt så att de placeras rätt. De som tidigare har räknat på dieselbehovet behöver snarare planera elförsörjningen framöver, säger Lars Bern.

När det gäller behovet att ladda batteridrivna maskiner kommer det att påverka tider för pauser och lunch.

– Måste exempelvis alla gå på frukost och lunch och därmed ladda sina maskiner samtidigt? Jag tror det går att periodisera arbetstiden bättre på byggena.

Utifrån resultatet av Electric Worksite ser inte Lars Bern någon större risk att en borrentreprenör som har investerat i en eldriven kompressor blir stående overksam på grund av effektbrist.

– De stora fastighetsprojekt vi tittade på hade två anslutningar om 700 ampere styck. Även bygget av en logistikfastighet hade nära 1 500 ampere framdraget. Den mobila laddstationen hade en kapacitet på 250 kilowatt. Så byggelen är rejält tilltagen redan i dag.

Om kapaciteten ändå slår i taket och det visar sig bli effektproblem, finns andra lösningar, exempelvis med stora batterier som avlastar nätet.

– Redan i dag har både tillverkare och uthyrare stora mobila batteripack som man ställer upp som halvpermanenta, gigantiska powerbanks för byggarbetsplatsen. Flera maskintillverkare tittar också på bränsleceller och därmed vätgas, dels som energilager och dels för driften av stora maskiner.

Däremot kan det uppstå problem utanför städerna där tillgången på elnät kan vara mer begränsad, tror Lars Bern.

– För att elektrifiera här får man kanske ibland använda vätgas, men man kan komma långt även med batterilager.

Projektet visar att elektrifiering av arbetsplatser även ger andra förbättringar utöver klimatfördelarna, som mindre buller och hälsofarliga luftföroreningar. I och med att det ställs högre krav på planering och logistik leder elektrifiering också till att byggprocessen blir mer effektiv. De här faktorerna gör att det börjar synas en efterfrågan på att elektrifiera i allt högre grad.

– Det är framför allt den offentliga sektorn som Trafikverket och stora städer som Göteborg och Stockholm som driver detta. Samtidigt finns en rädsla inom det offentliga att kostnaden ska springa iväg och att det blir för dyrt för skattebetalarna. Om man bara går på pris är det fortfarande en fördel för det fossila, konstaterar Lars Bern.

En annan utmaning ligger, inte oväntat, på det finansiella planet. Ansvaret för omställningen trycks ut till den enskilde entreprenörfirman.

– I Sverige har vi en lång värdekedja i entreprenadbranschen och ansvaret att investera i nya maskiner trycks ned på den enskilda entreprenören, för vilken den finansiella tröskeln är hög. Eldrivna maskiner innebär fortfarande en upp till tre gånger högre investering.

Lars Bern tror att de stora bolagen som har huvudentreprenader nu måste vara beredda att investera i elektrifieringen.

NCC i Norge har exempelvis investerat i en egen maskinpark för att kunna möta kraven från beställarna.

Än så länge är eldrivna arbetsmaskiner relativt ovanliga. Men Lars Bern tror att byggbranschen är elektrifierad om tio år. Han jämför med utvecklingen inom bussbranschen.

– Vi tittade på ett liknande sätt på elektrifieringen av stadsbussar 2013. I dag är snart hela Göteborgs bussflotta eldriven.

TEXT: LARS WIRTÉN FOTO: VOLVO CONSTRUCTION EQUIPMENT, LINDHOLMEN SCIENCE PARK

Teppo Arola, geoenergiexpert på finska myndigheten GTK.
FOTO: PRIVAT

De geologiska förutsättningarna finns, borrtekniken likaså. Det som behöver utvecklas är affärsmodellerna.

– För att göra det krävs mer borrning och mer erfarenhet.

Det säger Teppo Arola, geoenergiexpert på GTK, som i mångt och mycket är Finlands motsvarighet till SGU och som har studerat det man kallar medeldjup geoenergi – anläggningar på mellan 500 och 3 000 meter.

GTK står för Geologian Tutkimuskeskus, vilket betyder Geologiska forskningscentralen. Teppo Arola beskriver myndigheten och dess uppdrag och arbete som en blandning av SGU och Svenskt Geoenergicentrum.

– Vi har mer av tillämpad forskning och spelar en mer aktiv roll i förhållande till industrin, marknaden och specifika projekt än vad svenska SGU gör. På det sättet liknar vi Svenskt Geoenergicentrum, säger han.

GTK har under ett par års tid intresserat sig för ett tiotal finska geoenergianläggningar av den typ man definierar som medeldjupa, på 500 till 3 000 meters djup.

– De exakta gränserna för vad som betraktas som medeldjupt kommer att flyttas med tiden och har egentligen redan gjort det. När vi började studien var det lätt att borra 400 meter. Nu är det lätt att borra minst 600 meter. Då fanns det inte U-kollektorer till så stora djup, men i dag har vi sådana kollektorer i 860- metersbrunnar i Helsingfors.

Studien har GTK gjort för att försäkra sig om att fånga upp kunskaper och erfarenheter från de olika projekten och kunna föra dessa vidare till framtida satsningar. Och sådana kommer. Den finska staten har en positiv syn på geoenergi, det finns mekanismer för finansiering och riskdelning och även kommunerna är positiva när det gäller tillståndsgivning, förklarar Teppo Arola.

– Geoenergi är och kommer att vara en central del i vår gröna energiomställning i Finland. Det vi från GTK och även branschen ser, är att det kommer att behöva borras mer och mer i tättbebyggda områden där det är ont om plats. Då kommer det att bli nödvändigt att borra djupare, säger han.

Ju fler anläggningar som projekteras för större djup, ju viktigare blir de geologiska kunskaperna, förstudierna och erfarenheterna från andra liknande anläggningar. Inte minst viktigt är det att beräkna potentialen vid olika djup. Till anläggningar på de djup GTK har studerat räcker termisk responstest, TRT, inte riktigt till.

– På större djup än 500 meter använder vi en metod som heter ADTS, active distributed temperature sensing. Det är en gammal grundteknik, men i en ny applikation som vi har utvecklat. Där använder vi en kabel som värmer borrhålet och en eller två optiska kablar med vilka vi kan mäta termokonduktiviteten och även se grundvattenrörelserna på djupet, säger Teppo Arola.

De flesta av de anläggningar GTK studerat ligger i Helsingforsområdet. Myndighetens analys visar att bäst geologiska förutsättningar finns just i sydöstra Finland, men även runt Uleåborg vid norra Bottenviken samt på Åland.

Några viktiga slutsatser har man dragit: På plussidan konstateras att tekniken för medeldjup borrning finns och att det är klokt att gå djupare steg för steg och lära sig av projekten längs vägen – alltså att inte satsa på väldigt djupa borrningar från början.

Utmaningar saknas sannerligen inte. Kunskap och erfarenhet är en, ekonomin är en annan.

– Ju djupare man går, desto mer geologisk och geoteknisk information behöver man. Det är nödvändigt att ha expertis involverad – dels expertis som kan förstå och tolka djupgeologin, dels expertis som kan dra ekonomiska slutsatser av den informationen, säger Teppo Arola.

Han säger att ett av målen med de medeldjupa anläggningarna i framtiden kommer att vara att leverera värme till lokala fjärrvärmenät, inte ”bara” att försörja en eller ett fåtal fastigheter.

– I ett läge där anläggningarna kan leverera värme till lokala nät kommer det att uppstå affärsmöjligheter, eftersom både energibolag och lokala samfälligheter kommer att vara intresserade av att vara med. Men just affärsmodellerna är en av de saker som måste utvecklas. Både tekniken och affärerna kring den är ännu unga. Just därför är det är så viktigt att studera de anläggningar som gjorts och ta med sig erfarenheterna från dem i utvecklingen framåt.

Teppo Arola menar att GTK har tillräckliga kunskaper och vetenskapliga resurser för att kunna ge råd om vilket som är det idealiska borrdjupet på varje given plats. Han är övertygad om att det om fem till åtta år är vardagsmat att borra till 1 000 meter och att det inom samma tidsrymd finns många anläggningar på 2 500 meter.

– Kunskapen finns och tekniken utvecklas snabbt, bland annat kommer det nu koaxialkollektorer med vakuumisolering som minskar värmeförlusterna, även om de fortfarande är väldigt dyra. Däremot finns inte den idealiska medeldjupa anläggningen ännu – för det behövs mer planering och mer borrning.

I Salo anlägger företaget Qheat geoenergi och har borrat till drygt 2 000 meter. FOTO: QUANTITATIVE HEAT LTD

TEXT: JÖRGEN OLSSON FOTO: QUANTITATIVE HEAT LTD

Kim Silleman, ordförande i Danske Borefirmaer, tycker att det ser ljust ut för branschen framöver.
FOTO: GEO

Borrföretagens danska motsvarighet, Danske Borefirmaer, har vidgat sin verksamhet till att även välkomna medlemmar inriktade på exempelvis geoteknisk, miljöteknisk och styrd borrning. Men det är fortfarande brunnsborrarna som har störst incitament att vara med i en branschorganisation.

– Det är stora krav på att arbetet utförs rätt vid brunnsborrning. I Danmark är vi mycket måna om att skydda grundvattnet, då i stort sett allt vårt dricksvatten är grundvatten, säger Kim Sillemann, ordförande i Danske Borefirmaer.

Den danska borrningsbranschen har genomgått en påtaglig konsolidering de senaste 10-20 åren, med många borrföretag som har blivit uppköpta, slagits samman eller lagt ned. Danske Borefirmaer har i dag 24 medlemmar, varav några är inriktade på framför allt geoteknisk borrning.

– Tidigare fanns det hundratals småfirmor, i dag domineras marknaden av 10-15 stora aktörer, säger Kim Sillemann, som själv är vd för ett av branschens stora företag, Geo, och som representerar den grupp som inte sysslar med brunnsborrning.

Den danska branschföreningen fokuserar på att ett medlemskap ska vara en garant för hög kompetens och kvalitet i utförandet. Bakgrunden är känsligheten med grundvattnet, som under inga omständigheter får förorenas på grund av slarvigt utförda borrningar.

– Ska man vara medlem måste man ha uppnått en viss miljö- och kvalitetsstandard. Alla borrningar är trots allt potentiella källor till föroreningar, förklarar Kim Sillemann.

Arbetet har gett resultat, menar han.

– Vi har lyckats höja kvaliteten i branschen, det har skett en professionalisering och industrialisering. Vi konkurrerar inte längre enbart med pris.

Den danska marknaden domineras av borrningar av grundvattenbrunnar för de kommunala dricksvattennäten. Efterhand som befolkningen och städerna växer, ökar efterfrågan på nya brunnar. En annan faktor som driver marknaden är ökande föroreningar i grundvattnet.

– I takt med att vi kan spåra och mäta föroreningar allt bättre, blir allt fler brunnar utdömda, vilket kräver att nya brunnar borras.

Danmark har en omfattande kartläggning av grundvattnet och det finns god kunskap om var grundvatten skapas och hur det flödar.

– Därför har vi bra möjligheter att placera brunnarna så att vi inte ödelägger grundvattenmagasinen.

Marknaden kommer fortsätta vara god de kommande åren, inte minst på grund av klimatförändringarna och de anpassningar som kommer att krävas, tror Kim Sillemann.

– Vi ser stora översvämningar på grund av regn och stormvågor vid kusten. Många brunnar översvämmas och förorenas av vatten ovanifrån. Dessa behöver renoveras eller flyttas, så det kommer vara mycket jobb av den typen de kommande åren. Det kräver en generellt hög miljö- och kvalitetsmedvetenhet och det har våra medlemmar. Jag tycker det ser bra ut för branschen framöver.

Den danska branschen lider dock av samma svårigheter att rekrytera nya brunnsborrare som övriga Norden.

– Det är inte alls lika svårt att hitta geologer och ingenjörer. Det hänger nog samman med att de flesta unga i dag tar studenten och går vidare till högskole- och universitetsstudier. De är inte så intresserade av praktiska yrken.

Danske Borefirmaer erbjuder en kurs på fem veckor, men den kräver att du har varit yrkesverksam i ett år som borrningsassistent. Kursen ger det certifikat som krävs för att få köra en rigg. Föreningen försöker nu möta kompetensutmaningen genom att erbjuda en mer omfattande utbildning för fler.

– Våra duktigaste borrare är över 60 år. Vårt mål är därför att nå yngre människor. Men det är en liten bransch och det är svårt att etablera en full utbildning för så få människor.

I Danmark är det lag på att återfylla energibrunnar. De danska brunnsborrarna upplever däremot inte att de har några större problem med myndigheter som trilskas med tillståndsgivning.

– Det kan vara ett problem att det tar för lång tid att få tillstånd. Många borrningar sker i vattenskyddsområden, vilket kan leda till krav på att provborra eller provpumpa först. Men jag ser det inte som ett problem, det är ett villkor för verksamheten. Överlag är myndigheterna kompetenta, tycker Kim Sillemann.

Däremot upplever han att allt fler aktörer har inflytande på och åsikter om borrningsarbeten. Ibland krävs miljökonsekvensbeskrivningar, med allt vad det innebär.

– Det gör processerna administrativt mer komplicerade, men jag är inte säker på att det alltid blir bättre resultat för det.

Det nordiska samarbetet borde kunna bli mer omfattande, menar Kim Sillemann.

– Vi förstår varandra bra, vi har väl fungerande myndigheter och borde enkelt kunna utväxla erfarenheter. Men det är stor skillnad på geologin i våra länder. I Danmark har vi mest sedimentära bergarter och inget urberg. Danmark har en mycket omfattande kollektiv värmeförsörjning och därför är heller inte energiborrning lika stort här som i Norge, Sverige och Finland.

– Vi kan helt säkert lära av varandra om vi ger oss tid till att resa runt och se hur andra arbetar i de nordiska länderna. Vi har mycket gemensamt.

TEXT: LARS WIRTÉN