I denna fjärde och sista del i serien av inlägg som behandlar energibalansen för energikällor som är potentiella ersättare till de sinande fossila bränslena behandlas geotermisk energi. I de tidigare delarna har kärnkraft, vindkraft och solenergi redan analyserats.
Jag har vid ett tidigare tillfälle skrivit om geotermisk energi på bloggen och har inte för avsikt att upprepa detta. Det är dock av stor vikt för förståelsen att man inser att den typ av geotermisk energi som avses här inte är av samma typ som utnyttjas exempelvis på Island där temperaturgradienten är brant och det finns befintliga akvifärer att utnyttja. Här avses istället så kallad EGS teknik (Enhanced Geothermal System) där man med hjälp av hydraulisk frakturering skapar artificiella akvifärer i berggrund som annars har för låg permeabilitet. Tekniken skapar förutsättningar för utvinning av geotermisk energi i stort sett vart som helst och begränsar inte som tidigare potentialen för energiformen till ett fåtal geografiska platser.
När det gäller kärnkraft har vi redan konstaterat att bränslereserverna är i stort sett outtömliga, åtminstone efter en övergång till bridteknologi. Då vind- och solenergi är helt och hållet förnyelsebara återstår bara att undersöka hur potentialen för geotermisk energi står sig. Den värme som utnyttjas i jordskorpan fylls hela tiden på av energi som alstras genom radioaktivt sönderfall och gravitationella effekter i jordens kärna. Förutsatt att det mänskliga nyttjandet är lägre än denna återuppbyggnad av värme är geotermisk energi definitivt att betrakta som hållbar även om den inte är förnyelsebar rent definitionsmässigt.
Om vi för ett ögonblick antar att vi extraherar energi ur jordskorpan snabbare än den återställs kan det vara intressant att se hur lång tid vi kan fortsätta med detta innan värmelagret tömts. Den termiska energi som finns lagrad mellan jordytan och ett djup på 10 km uppskattas globalt sett till 1,3E9 EJ, alltså närmare 800000 gånger det årliga globala behovet från mitt högenergiscenario. MIT anger i sin rapport The future of geothermal energy 2 % som en konservativ skattning av hur stor del av de tillgängliga geotermiska resurserna som är möjliga att utvinna I USA. Om vi antar en fjärdedel av detta värde globalt sett (då en del av resurserna finns under vatten och på andra oåtkomliga platser) skulle alltså de befintliga geotermiska resurserna ner till 10 km djup räcka till att försörja världen med energi i 4000 år även om energiförbrukningen per capita ökar till OECD genomsnittet 191 GJ/år. Sedan tillkommer givetvis den energi som kontinuerligt strömmar upp från jordens inre och hänsyn till detta skulle öka ovan nämnda siffra markant.
Nedanstående koefficienter har beräknats utifrån data i rapporten ”Life-Cycle Analysis Results of Geothermal Systems in Comparison to Other Power Systems” från Argonne National Laboratory.
Den installerade effekten på kraftverket har ingen betydelse för resultatet på analysen. Det har däremot kapacitetsfaktorn vilken antagits till 0,95 i likhet med i stort sett samtliga studier av geotermisk energi. Resultatet av analysen presenteras i form av EROEI som funktion av det borrdjup som krävs för att nå erforderlig temperatur i berggrunden. För att visa på betydelsen av höga temperaturer har jag tagit 150 samt 250 grader C som exempel och antagit en effektivitet vid omvandling från värme till elektricitet i en turbin på 0,11 respektive 0,16 för dessa temperaturer. Notera dock att temperaturerna avser temperaturen i berget och inte ångtemperaturen vid turbinens inlopp. Med andra ord avser effektiviteten hela systemets effektivitet. Livslängden på kraftverket har antagits vara 30 år vilket också är i linje med var källorna listar.
Här ser man att den magiska EROEI-gränsen på fem passeras vid fyra respektive åtta kilometers djup beroende på vilken temperatur berggrunden håller. Observera dock att gränsen för EROEI på fem för att ett industrialiserat samhälle skall kunna upprätthållas inte är någon absolut sanning utan mest något som florerar i peak oil-kretsar.
Nu är det dock så att utnyttjande av geotermisk energi enbart i syfte att framställa elektricitet knappast kommer bli aktuellt. Den enda anledningen till att det har analyserats här är för att en jämförelse skall kunna göras med de övriga energikällorna. Snarare är någon typ av kraftvärmeproduktion det naturliga valet då EGS-system kan göras små, modulära och placeras i närheten av det område de skall försörja. För tydlighetens skull inkluderar jag därför också en beräkning på ett geotermiskt kraftvärmeverk med en relativt blygsam effektivitet på 0,45.
Föga oväntat är skillnaden drastisk och EROEI går aldrig under 10, inte ens vid tio km borrdjup. Med andra ord är inte bara geotermisk energi via EGS-system en flexibel, modulär och, om än inte förnyelsebar så åtminstone hållbar, energikälla med en enorm resursbas, den har också ett högt EROEI som endast överträffas av kärnkraft och då i synnerhet med bridteknologi.