Geoterminen energia ja ihmisen aiheuttamat maanjäristykset
Geoterminen energia on vaihtoehto fossiilisia polttoaineita korvaavaksi uusiutuvaksi ja vähäpäästöiseksi energiantuotantomuodoksi. Syvällä maankuoressa on käytännössä ehtymätön varanto lämpöenergiaa, jota voi Suomessa hyödyntää muun muassa lämmitykseen.
Geotermisen energian hyödyntäminen jaetaan matalan ja syvän geotermisen energian tuottamistapaan. Matalaa geotermistä energiaa eli maalämpöä voidaan hyödyntää maalämpöpumppujen ja energiakaivojen avulla kotitalouksien ja paikallisten yritysten lämmityksessä ja jäähdytyksessä. Syvää geotermistä energiaa hyödyntävät voimalaitokset, jotka tuottavat lämmön lisäksi myös sähköä laajemmalle alueelle. Syvän geotermisen voimalaitoksen toiminnan edellytyksenä on riittävän lämpöenergian tavoittaminen. Suomen oloissa riittävän lämpöenergian tavoittamiseksi on porattava syvälle maankuoreen, noin 6-9 km syvyyteen.
Geotermisen voimalan rakennusvaiheeseen voi kuulua hydraulinen stimulointi, eli kallioperään syötetään kovalla paineella vettä, jotta sen olemassa olevia rakoja voidaan avartaa paremman vedenläpäisevyyden saavuttamiseksi. Hydraulinen stimulointi on usein välttämätöntä vaikkakin se aiheuttaa mikromaanjäristyksiä (ns. indusoituja eli ihmisen toiminnan aiheuttamia maanjäristyksiä). Suomessa on suunnitteilla useita voimalahankkeita, joista ensimmäinen on ollut energiayhtiö St1:n hanke Espoon Otaniemessä.
Geotermisiin voimaloihin liittyvää sanastoa
- Matala geoterminen energia eli maalämpö: alle 1000 m syvä lämmönsiirtojärjestelmiä.
- Keskisyvä ja syvä geoterminen energia tai geoterminen energia: Keskisyvät lämmönsiirtojärjestelmät ovat 1000 - 3000 m syviä, kun taas syvät järjestelmät yli 3000 m syviä.
- Lämpökaivo eli energiakaivo: Poranreikään sijoitettu lämmönsiirtoputkisto. Termiä kaivo käytetään sekä matalien että syvien geotermisten voimaloiden poranrei’ille.
- Stimulointi: Rakojen avartaminen, tavoitteena kiven vedenläpäisevyyden eli permeabiliteetin parantaminen halutulla syvyydellä. Kattotermi erilaisille avartamismekanismeille, kuten hydraulinen stimulointi, johon kuuluu särötys (engl. fracturing) ja indusoitu hiertoliikunto (engl. shearing) sekä kemiallinen stimulointi.
- Hydraulinen stimulointi: Rakojen avartaminen pumppaamalla poranreikään suuria määriä vettä.
- Säröttäminen: Käytetään samaan tarkoitukseen kuin käsitettä hydraulinen stimulointi, mutta teknisesti säröttäminen tarkoittaa vain rakojen avartamista
- Indusoitu maanjäristys: Järistys, joka syntyy täysin ihmisen aiheuttamasta jännitystilan muutoksesta eikä olisi tapahtunut ilman sitä. Esimerkiksi maanalainen louhinta, vesimassojen paino suurten patoaltaiden lähistöllä, sekä vedensyöttö kallioperään muuttavat jännitystilaa ja voivat siten indusoida järistyksiä.
- Luonnollinen eli tektoninen maanjäristys: Kallioperään varastoituneen jännitysenergian äkillisen vapautumisen aiheuttama maanpinnan vavahtelu.
- Mikromaanjäristys: Pieni maanjäristys, joka havaitaan yleensä vain seismisillä mittalaitteilla. Maanjäristysseismologiassa mikromaanjäristys tarkoittaa järistystä, jonka voimakkuus (magnitudi) on pienempi kuin M 2-3, hydraulisen stimuloinnin yhteydessä rajana on usein M 0.
- Seisminen hasardi: kuvaa kohdealueen luontoperäisen seismisyyden tason. Tilastollisessa seismisen hasardin arvioinnissa on tavanomaista esittää todennäköisyyksiä, jolla alueella sattuu tietynsuuruisia maanjäristyksiä tai niistä johtuvia tietynsuuruisia maanliikkeitä annetussa ajassa. Luontoperäiseen seismisen hasardin tasoon ei ihmisen toiminta vaikuta.
- Seisminen riski: ilmaisee kohdealueen seismisyyden vaikutusta rakennettuun ympäristöön ja arvioi vahinkoja ja kustannuksia, joita suurehko maanjäristys aiheuttaisi siellä. Seismisen riskin tasoa voi laskea esimerkiksi rakentamalla tietynsuuruiset järistykset kestäviä taloja.
Katso myös Seismologian sanastoa.
Geotermisen energian hyödyntäminen ja vaikutukset
Geotermisen energian hyödyntäminen jaetaan matalan, keskisyvän ja syvän geotermisen energian tuottamistapaan. Suomessa näiden määritelmät ovat seuraavat: matalat lämmönsiirtojärjestelmät ovat alle kilometrin syviä, keskisyvät 1-3 kilometria ja syvät yli 3 kilometriä syviä.
Vedensyöttö kallioperään muuttaa kallioperän jännitystilaa, mikä saattaa aiheuttaa maanjäristyksiä. Maanjäristyksiä liittyy geotermisen voimalan toimintaan, jos toimintaa joudutaan tehostamaan. Myös syviin alaosastaan avoimiin lämpökaivoihin, jotka hyödyntävät kallioperän vettä johtavia rakenteita, liittyy maanjäristysriski.