2010 skedde en dramatisk gruvolycka i Chile – 33 gruvarbetare stängdes in 700 meter under jorden sedan gruvan rasat. Efter 69 dagar i underjorden räddades samtliga, tack vare lyckosam borrning med lufthammare. Det gav Tero Saarno idén till vad som idag är världens djupaste borrhål för geotermisk värme.

Mitt i campus vid universitetet i Esbo, Finlands näst största stad belägen strax väster om Helsingfors, borrar det finska energiföretaget St1 vad som kommer att bli den djupaste geotermiska anläggningen i Skandinavien som levererar värme till fjärrvärmenätet. Det första av två 6 400 meter djupa borrhål är klart. Det andra har kommit halvvägs. Med sin kapacitet på 40 MWh kommer den geotermiska värmen att stå för tio procent av Esbos värmebehov, en stad med drygt 250 000 invånare.

Idén till projektet kommer från Tero Saarno, produktionschef på St1 Deep Heat Oy. 2010 hade han en motsvarande befattning på ett kommunägt energibolag i Finland.

– Vi var en liten grupp ingenjörer som började tänka att det inte var så klokt att fortsätta investera i fjärrvärmekraftverk som bygger på förbränning. Vi tänkte att värmen borde kunna alstras på annat sätt.

Lyckad räddningsaktion gav idén

Det var då olyckan i Chile inträffade. Den framgångsrika räddningsaktionen byggde på att ett av flera borrarlag lyckades borra ett stort hål, 66 centimeter i diameter, de 700 meterna ner till de instängda gruvarbetarna.

– De borrade snabbt, djupt och hade full kontroll med hammarborrning. Det gjorde att jag började fundera på om vi skulle kunna använda samma teknik för att producera värme i Finland.

Men Tero Saarno är kraftverksingenjör och hade ingen kunskap vare sig om geologi eller borrning. Ingen annan i företaget hade heller de kunskaper som krävdes för att utveckla idén. Tero gav inte upp för det. Han kontaktade helt sonika ägaren till St1, ett av Finlands största energibolag – och sålde in idén.

– Det gick ganska lätt. Vi hade jobbat länge med idén, etablerat kontakt med flera andra tänkbara samarbetspartners och vi hade upprättat en budget. Ägaren är välkänd för sina investeringar i hållbara energilösningar. Vår idé passade väldigt bra in i deras strategi att producera energi utan koldioxidutsläpp, förklarar Tero den lyckosamma införsäljningen.

Det var bara en hake – det där med geologi och borrning. Därför lyckades han övertyga St1 att anställa honom och börja med att skicka honom på en tvåårig utbildning inom geotermi i Schweiz.

Stenhård borrning

2014 var Tero fullmatad med kunskaper kring geotermi och djupborrning och kunde börja projektera geotermianläggningen i Esbo. Två år senare var allt klart för produktionsstart. Grundtanken med projektet är att cirkulera vatten som håller cirka 130 grader på stort djup via borrhål. Sprickorna i berggrunden fungerar som en värmeväxlare och den geotermiska energin överförs från berggrunden till vattnet.

Det är borrning i nordiskt hårt urberg som gäller. Berget består i stort sett helt av granit och på det här djupet är det lite varmare. Även om graniten till största delen är massiv finns enstaka sprickor på djupet. Men inte tillräckligt stora för att hantera de stora mängder vatten som behövs. Man måste därför använda en teknik för att öka sprickfrekvensen och genomsläppligheten. Ungefär som vanlig hydraulisk spräckning vid vattenborrning, fast med betydligt högre tryck.

Här ligger en av de största riskerna med den här typen av djupgeotermiskt projekt. När vatten injekteras med upp till 700 bar för att öppna upp berget orsakas små jordskalv. Vattnet gör att bergmassorna rör sig något litet. Runt borrplatsen i en radie om någon kilometer har därför 12 mäthål borrats för att göra seismiska mätningar och därmed kunna följa och mäta rörelserna i berget.

– Vi har skapat 44 000 jordskalv hittills. Men inga av dem har varit kännbara. Endast ett 30-tal har kunnat uppfattas med hörseln, förklarar Tero Saarno.

Vattenhammare behöver utvecklas

Precis som i räddningsaktionen i Chile började borrningen med lufthammare. Men lufthammartekniken blev för dyr när projektet kom ner på några kilometers djup då den kräver alltför stora luftmängder. Man provade då att övergå till vattenhammare, något som inte har provats tidigare på de här djupen. Det fungerade, men tekniken för styrd hammarborrning finns inte framtagen för den här applikationen än. När brunnen skulle böja av fick man därför använda konventionell rotationsborrning. Tero Saarno hoppas ändå att de ska kunna använda endast vattenhammare i hela borrningen i kommande projekt, inte bara av ekonomiska skäl.

– Under vissa förhållanden är rensningseffekten bättre med hjälp av en vätska. Då är vattendriven borrning en bra lösning.

Den största utmaningen med det här och framtida projekt ligger i att utveckla vattenhammartekniken, menar Tero.

– I början borrade vi med en diameter på 1,2 meter. Idag finns inte så stora vattenhammare varför vi måste börja med luftborrning. Även styrningen behöver bli bättre liksom hammarnas livslängd.

Dyra borrkronor måste bytas ofta

Projektet har främst haft problem med att hammarna inte har hållit tillräckligt länge.

– Vi har även haft borrkronor som har gått sönder av olika anledningar. Och det är inte så roligt. De här borrkronorna kan kosta 20 000 euro styck plus att man får stillestånd.

I snitt behöver borrkronorna bytas var 350:e meter. Det säger något om kostnaden i projektet.

– Men borrkronorna är inte det stora problemet, det är tekniken i sig. Det har varit mycket ”trial and error”, tester och att bygga ny utrustning. Men framtiden för djupborrning ligger i att använda någon form av vattenhammare för att få ned kostnaden, tror Tero.

Driver på utvecklingen av ny teknik

Just den höga borrningskostnaden vid geotermi- och oljeborrning driver på utvecklingen av nya tekniker som är både snabbare och billigare. Laser, plasma, elborrning och ”bullet-through-bit” är exempel som det experimenteras med, men enligt Tero Saarno har man ännu inte lyckats med dessa tekniker i stor skala.

– Det kommer att ta några år innan de kan konkurrera med hammarborrteknik.

För Tero Saarno är geotermiprojektet i Esbo en dröm som har blivit verklighet. Han har gått hela vägen från den där idén han fick när han följde nyhetsrapporteringen från Chile.

– Jag borrar djupast i världen för geotermi, utvecklar ny teknik och är faktiskt med och bygger framtiden. Det här är mitt drömprojekt. Och det är ett märkligt sammanträffande att jag nu borrar bara 20 meter från den byggnad där jag studerade till kraftverksingenjör.

Text: Lars Wirtén

Vem är…

Tero Saarno

Bor: Med fru och barn i en villa i utkanten av Helsingfors.

På fritiden: Skidor på vintern, både längd och alpint. Annars gärna på gymmet. Umgås med familjen.

Lyssnar på: Allt möjligt. 80-talsmusik, rock, elektroniskt – väljer utifrån dagsform och humör.

 

Läs mer om projektet i Svensk Geoenergi nr 2/2018.