|
|
|
Hankekoodi: A73248
Hankkeen nimi: Energiakaivos
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.9.2017 ja päättyy 31.3.2020
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pohjois-Pohjanmaan liitto
Hakijan virallinen nimi: Geologian tutkimuskeskus
Organisaatiotyyppi: Tutkimuslaitos
Y-tunnus: 0244680-7
Jakeluosoite: Vuorimiehentie 5
Puhelinnumero: 029 503 0000
Postinumero: 02150
Postitoimipaikka: Espoo
WWW-osoite: http://www.gtk.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Lasse Juhani Ahonen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: erikoistutkija
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: lasse.ahonen(at)gtk.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0295032522
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Kallioperän lämpöenergia tarjoaa hiilivapaan ratkaisumahdollisuuden rakennusten ja lämpöverkkojen energialähteeksi erityisesti Suomen leveysasteilla, mutta tähän saakka vain maan pinnanläheistä lämpöä on hyödynnetty syvimmillään noin 500 metrin syvyyteen ulottuvista lämpökaivoista. Tämän tutkimuksen tarkoitus on selvittää mahdollisuudet hyödyntää kalliolämpöä syvyysalueelta 500 – 2500 m käyttäen Pyhäsalmen kaivosta tutkimuskohteena. Näillä syvyyksillä kallion lämpömäärä on suurempi kuin lähellä maan pintaa, ja maanalaisissa tiloissa voidaan myös kehittää ja testata uusia tehokkaampia lämmön talteenottotapoja.
Energiastrateginen tavoite on selvittää saatavan lämmön hyödyntämistavat ja –kelpoisuus. Onko saatava lämpövuo hyödynnettävissä osana Pyhäsalmen paikallista energiajärjestelmää, ovatko paikalliset tulokset monistettavissa muualle missä on vastaavia olemassa olevia kalliotiloja tai onko mahdollista kehittää mihin tahansa sopiva yleispätevä konsepti.
Kolmantena tavoitteena on uusien liiketoimintamahdollisuuksien selvittäminen.
Yhdyskunnat ja alueelliset energiantuottajat
Hanke tähtää tietoon ja osaamiseen, jota voidaan suoraan soveltaa muilla kaivospaikkakunnilla ja edelleen laajentaen geotermisen energian hyödyntämisestä kiinnostuneet energia-alan yritykset ja teknologiayritykset
Hankkeen konkreettisia tutkimusaikaisia kohderyhmiä ovat projektin osallistujat, Pyhäjärven kunta, Pyhäjärven Energia ja Vesi, Pyhäsalmi Mine Oy, Pohjois-Pohjanmaan alueen yritykset ja muut yritykset, joilla on kiinnostusta geoenergian hyödyntämiseen liittyen.
Yhteiskunta ja ympäristö laajasti ottaen: Positiiviset ympäristövaikutukset (hiilivapaa energia), kotimainen energia => kansantalous
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 284 010
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 284 010
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 347 010
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 347 010
Maakunnat: Pohjois-Pohjanmaa
Seutukunnat: Nivala-Haapajärven
Kunnat: Pyhäjärvi
Jakeluosoite:
Postinumero:
Postitoimipaikka:
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 3 | 10 |
| Maa- ja aurinkoenergiasta saatava hiiletön energialähde on erittäin tärkeä lisäkomponentti Suomessa, koska fossiilista hiiltä muuten korvataan pääasiassa uusiutuvaan hiileen pohjautuvalla energialla. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 2 | 6 |
| Vähentää CO2-päästöjä | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 3 |
| Säästää maanpintaekosysteemiä | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 2 | 2 |
| CO2-vapaa, ei lisähaittoja pohjavesioloihin | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Ei vaikutusta | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 6 | 6 |
| Kaivoksen uusiokäyttö | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 8 | 6 |
| Geoenergia luetaan uusiutuvaksi | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 5 | 5 |
| Uusi geoenergian hyödyntämistapa,jossa innovaatiopotentiaalia | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 0 | 0 |
| merkitys vähäinen | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 6 | 5 |
| polttoainekuljetusten väheneminen | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 0 |
| positiivinen signaali kaivospaikkakunnalla | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| ei vaikutusta | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| ei vaikutusta | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| ei vaikutusta | ||
| Ympäristöosaaminen | 8 | 8 |
| Uutta tietoa ja osaamista geoenergia-alalle | ||
Pyhäsalmen kaivoksessa tutkittiin geotermisen energian hyödyntämistä syvyysvälillä 500 – 2500 m. Kaivosympäristön kallioperän termogeologiset olosuhteet tutkittiin tekemällä lämpötilamittaukset 8 syvästä kairareiästä ja määrittämällä 57 kivinäytteen termiset ominaisuudet GTK:n laboratoriossa. Kallioperän lämpötila kasvaa syvemmälle mentäessä keskimäärin 13 astetta/km, geoterminen lämpövuo on näiden määritysten mukaan 38 mW/m2 ja pääkivilajien lämmönjohtavuudet vaihtelevat välillä 2.5 – 3.5 W/mK. Mittaustulosten ja kivilajitietojen pohjalta tehtiin kaivosympäristön termogeologinen malli, jonka perusteella kaivoksen kautta saavutettavissa oleva kallion lämpösisältö on useita terawattitunteja.
Parhaaksi ratkaisuksi syvällä kallioperässä olevan lämmön keräystä ja siirtoa varten esitetään kaivoksen pohjalle sijoitettua lämpökaivokenttää, josta lämpö siirretään maan pinnalle suljetussa lämmönsiirtopiirissä. Lämmönvaihdinratkaisuksi esitetään maanalaisiin porareikiin soveltuvaa ”puoliavointa” kollektorikonseptia, jossa lämpöä kerää muodostuman oma pohjavesi. Kollektorityypin toiminnan testausta varten rakennettiin siirrettävä terminen testilaitteisto, jolla voidaan erilaisten kollektorityyppien testauksen lisäksi tehdä kallioperän termisiä vastetestejä (TRT) porareikäympäristössä.
Porareikälämmönvaihdinten aikariippuvaa käyttäytymistä eri olosuhteissa simuloitiin ja optimoitiin käyttäen Comsol Multiphysics-ohjelmistoa, koaksiaalisen lämmönvaihtimen toimintakyvyn nopeaan testaamiseen erilaisilla parametriarvoilla laadittiin myös Excel-taulukkolaskentaohjelma. Maanalaisten porareikäkenttien toiminnan simulointiin laadittiin sovelluskoodi, jonka avulla voidaan tehdä kenttien aikariippuvaa simulointia, vertailua ja optimointia ilman käyttöaikaan ja kentän geometriaan liittyviä rajoitteita. Laskennassa kenttään syötettävän veden lämpötilaa voidaan muuttaa portaattomasti ja näin simuloida myös kentän toimintaa lämpövarastona.
Samanaikaisesti geotermisen potentiaalin tutkimuksen ja lämmön talteenottomenetelmän kehitystyön kanssa tutkittiin kaivoksesta saatavaan geotermiseen energiaan liittyviä liiketoimintamahdollisuuksia. Kartoitettiin sekä paikallisen yritystoiminnan tarpeita ja kiinnostusta että uusia liiketoimintamahdollisuuksia, jotka selkeästi voisivat hyötyä hiilivapaan lämpöenergian saatavuudesta.
Syvästä kaivoksesta saatava lämpöenergia, mahdollisesti yhdessä pumppuvoimalana toteutettavan sähköenergiavaraston kanssa voivat mahdollistaa Pyhäjärven kaupungin kehittymisen johtavaksi uusien hiilivapaiden energiamuotojen käyttäjäksi ja kehittäjäksi. Suuren mittakaavan sähkö- ja lämpöenergiavarastona toimiva kaivos voi samalla toimia monipuolisena maanalaisena laboratoriona ja tutkimusympäristönä, joka tuottaa tietoa geotermisen energian mahdollisuuksista ja uusista ratkaisuista koko yhteiskunnan käyttöön.