Hyppää pääsisältöön

Kotimme voivat pian lämmitä syvältä maan ytimestä tulevalla energialla, ja ennen pitkää se saattaa hiljentää tulivuoret

Otaniemen peruskalliossa on uraauurtava 6,4 kilometrin syvyinen ratkaisu ilmastonmuutokseen

Suomalaisten kehittämä uusi maalämpöteknologia mahdollistaa ihmiskunnan käyttöön valtavan energianlähteen, joka voi olla yksi merkittävistä tulevaisuuden ilmastoratkaisuista, kirjoittaa tietokirjailija Risto Isomäki.

Aurinko on suurin ihmiskunnan käytettävissä oleva energianlähde. Mutta mikä on toiseksi suurin? Moni saattaisi arvata öljy tai maakaasu, joita on varastoitunut valtavia määriä maan uumeniin.

Oikea vastaus on kuitenkin syvä maalämpö eli geoterminen energia. Sen varannot ovat noin 50 000 kertaa suuremmat kuin maapallon yhteenlasketut öljy- ja maakaasuvarat.

Suomen peruskallio on niin paksu ja vakaa, että meillä on huonommat mahdollisuudet tuottaa syvää maalämpöä kuin juuri missään muualla. Tästä huolimatta juuri Suomessa on käynnistynyt uraauurtava hanke, joka saattaa pian tuottaa ison osan kaikesta kaupunkien kaukolämmöstä geotermisellä energialla.

Onnistuessaan suomalaisten uraauurtava hanke todistaa, että kaikki ihmisen tarvitsema energia on saatavissa syvältä maan alta, niin että ilmastoa lämmittävät fossiiliset polttoaineet voidaan jättää rauhaan.

Jos hanke onnistuu, se todistaa, että suuri osa kaikesta ihmisen tarvitsemasta energiasta on käytännössä kaikkialla maapallolla mahdollista saada syvältä maan uumenista, niin että ilmastoa lämmittävät fossiiliset polttoaineet olisi mahdollista jättää rauhaan.

Maalämpöä on syvällä ja matalalla

Maalämpöpumput alkavat olla monille tuttu energian muoto. Ne hyödyntävät kahta täysin erityyppistä lämmön lähdettä.

Toinen on maaperään kesällä varastoituva auringon lämpö. Kun lumet sulavat keväällä, maaperä alkaa lämmetä auringon paisteessa ja lämpö johtuu kesän mittaan yhä syvemmälle maahan. Syksyn tullessa lähes kaikki lämpö kymmenen metrin syvyyteen asti on maahan varastoitunutta aurinkoenergiaa.

Mutta kun mennään alemmas, aurinkolämmön osuus laskee, ja siihen alkaa sekoittua myös toisenlaista lämpöenergiaa. Se on peräisin syvällä maapallon sisuksissa tapahtuvista radioaktiivisesta hajoamisesta.

Geotermisk energi är en av grundbultarna i Islands ekonomi.
Tuliperäinen Islanti saa kaiken tarvitsemansa energian geotermisestä- ja vesivoimasta. Paksun peruskallion vuoksi Suomessa on porattava kilometrien syvyyteen, jotta pääsee hyödyntämään syvää maalämpöä. Geotermisk energi är en av grundbultarna i Islands ekonomi. Kuva: EPA/BIRGIR THOR HARDARSON Geothermal power in Iceland,geoterminen energia,energia-ala,ympäristöpolitiikka,ilmasto

Radioaktiiviset alkuaineet ovat raskaita. Siksi suurin osa niistä on vajonnut maapallon hurjassa nuoruudessa planeettamme sulaan ytimeen asti.

Maapallon ytimessä tapahtuu radioaktiivista hajoamista. Sen takia lämpötila kasvaa maan pinnalta katsoen sitä suuremmaksi, mitä syvemmälle kohti maan keskipistettä mennään.

Toisin sanoen valtaosa syvästä maalämmöstä syntyy muutamien tuhansien kilometrien päässä jalkojemme alla ja tihkuu sitten hitaasti ylemmäs, maapallon pintaa kohti, paksujen kivikerrostumien läpi.

Maapallon ytimessä tapahtuvan radioaktiivisen hajoamisen takia lämpötila kasvaa, mitä alemmas mennään. Jo muutaman kilometrin syvyisissä kaivoksissa alkaa olla melko kuuma. Lämpötilat nousevat alaspäin mentäessä sitä nopeammin, mitä ohuempi maan kuori tai peruskallio sattuu tietyllä paikalla olemaan.

Tuliperäisillä seuduilla, kuten vaikkapa Islannissa, kallio kuumenee alaspäin mentäessä erityisen nopeasti. Suomi edustaa toista ääripäätä.

Syvä maalämpö voisi tuottaa energiaa yli tarpeiden

Vielä jokin aika sitten syvän maalämmön ei uskottu voivan tuottaa suurta määrää energiaa. Viime vuosina tilanne on kääntynyt teknologian kehityksen ansiosta päälaelleen. Uudet geotermisen energian hyödyntämismenetelmät mahdollistavat pääsyn valtaviin ennen tavoittamattomiin energiavarantoihin.

Kansainvälinen englanninkielinen termi energiamuodolle on EGS eli enhanced geothermal systems.

Tällaisissa menetelmissä kallioon porataan kaksi syvää reikää, jotka yhdistetään toisiinsa, tai jotka yhdistyvät toisiinsa vettä läpäisevien kerrostumien välityksellä.

Ensimmäistä reikää pitkin pumpataan alas vettä, joka tulee takaisin pinnalle toista reikää pitkin. Tällä tavoin kallioperästä voidaan nyhtää ratkaisevasti enemmän lämpöä kuin vanhanaikaisissa geotermisissä voimaloissa.

Kaaviokuva maalämpölaitoksen toiminnasta. Kylmää vettä pumpataan alas maahan 120 asteen lämpöön. Sieltä se nousee kuumana vetenä ja höyrynä ylös ja tuottaa sähköä tai lämpöä kotitalouksien käyttöön.
Espooseen valmistuvassa Deep Heat -pilottiprojektissa geotermistä energiaa tullaan käyttämään rakennuksien lämmittämiseen kaukolämpöverkon kautta. Kaaviokuva maalämpölaitoksen toiminnasta. Kylmää vettä pumpataan alas maahan 120 asteen lämpöön. Sieltä se nousee kuumana vetenä ja höyrynä ylös ja tuottaa sähköä tai lämpöä kotitalouksien käyttöön. Kuva: Waltteri Lahti / Yle geoterminen energia,maalämpö

Arvostetun MIT-tutkimuslaitoksen (Massachusetts Institute of Technology) mukaan pelkästään Yhdysvallat saattaisi pystyä tuottamaan omalla alueellaan 12 500 gigawattia sähköä maalämmöllä. Tämä on reilut viisi kertaa koko maapallon nykyistä sähköntuotantoa enemmän.

Eurooppa saattaisi pystyä tuottamaan kolme kertaa ihmiskunnan nykyistä sähköntuotantoa vastaavan määrän geotermistä energiaa.

Kansainvälinen uusiutuvan energian järjestö IRENA on puolestaan laskenut, että geotermistä energiaa on noin 50 000 kertaa enemmän kuin öljyä ja maakaasua.

Syvän maalämmön laajamittaisella hyödyntämisellä on myös seurauksena.

Ennen pitkää syvän maalämmön poraaminen alkaisi hitaasti jäähdyttää maapallon kuorta yhä syvemmälle. Se voisi vapauttaa ihmiskunnan suurien tulivuorenpurkausten aiheuttamilta tuhoilta.

Ennen pitkää syvän maalämmön poraaminen alkaisi pikku hiljaa jäähdyttää maapallon kuorta yhä syvemmälle, lopulta kymmenien ja satojen kilometrien syvyyteen asti. Geotermistä lämpöä ei siis riitä miljardien vuosien ajaksi kuten aurinkoenergiaa.

Tämä ei ole pelkästään huono asia.

Syvän maalämmön tarpeeksi suurisuuntainen hyödyntäminen saattaisi lopulta vapauttaa ihmiskunnan suurien tulivuorenpurkausten aika ajoin aiheuttamista tuhoista.

Valtava tulivuorenpurkaus on aiheuttanut todella suuren maailmanlaajuisen väestökatastrofin viimeksi vuonna 536. Sen tuhot arvioidaan nykyään keskiajan mustaa surmaa suuremmiksi.

Myös osin matalaa ja osin syvää maalämpöä hyödyntävillä maalämpöpumpuilla voi olla suuri tulevaisuus. Maailmanlaajuisesti maalämpöjärjestelmien lukumäärä voi seuraavien 30 vuoden aikana kasvaa lähelle sataa miljoonaa.

Espoossa on maailman syvimmät maalämpöreiät

Espoon Otaniemessä, Aalto-yliopiston kampuksen keskellä, sijaitsee aivan uudenlainen geoterminen voimala, Deep Heat.

Se ei näytä ulospäin katsoen juuri miltään. Suhteellisen pienen rakennuksen alla on kuitenkin kaksi 6,4 kilometrin syvyistä kallioon porattua reikää. Ne ovat maailman selvästi syvimmät geotermisen energian tuottamiseksi poratut reiät.

Deep Heat -lämpölaitos porausvaiheessa ilmasta katsottuna.
Deep Heat -lämpölaitos Espoon Otaniemessä porausvaiheessa. Poraukset valmistuivat maaliskuussa 2020. Deep Heat -lämpölaitos porausvaiheessa ilmasta katsottuna. Kuva: St1 Otaniemi,St1,maalämpö

Suomessa jalkojemme alla oleva peruskallio on poikkeuksellisen paksu. Siten myös lämpötilat kasvavat alaspäin mentäessä hitaammin kuin juuri missään muualla maailmassa. Syvän maalämmön saavuttamiseksi on mentävä syvemmälle kuin muualla.

Reiät on porattu uudenlaisella huipputekniikalla. Voimakas hydraulinen mäntäpumppu jyskyttää kuin suunnaton moottori ja työntää syvän poranreiän sisällä olevaan putkeen vettä valtavalla paineella.

Vesi pyörittää putken päässä olevaa poranterää, joka rouhii kallioon yhä syvemmälle ulottuvaa reikää. Kalliosta irtoavat lastut tai sirut sekä poraa voiteleva savinen muta ja vesi nousevat takaisin pinnalle poranvarren ja kallion välistä rakoa pitkin.

Suomessa syvän maalämmön saavuttamiseksi on mentävä syvemmälle kuin muualla.

Äkkiä ajatellen voi tuntua järjenvastaiselta tehdä maailman syvin geotermistä energiaa tuottava voimala Suomeen.

Voimalan tavoitteena ei kuitenkaan ole tuottaa sähköä vaan ainoastaan lämpöä. Suomessa tarvitaan talvisin paljon kaukolämpöä rakennuksien lämmittämiseen, toisin kuin tropiikissa.

Rakennusten lämmitys aiheuttaa edelleen noin 30 prosenttia kaikista Suomen ilmastoa lämmittävistä päästöistä.

St1:n Deep Heat-voimalan ennustetaan tuottavan noin 40 megawattia lämmitysenergiaa. Vajaat sata saman kokoluokan voimalaa tyydyttäisi jo suurimman osan kaikkien Suomen kaupunkien lämmitysenergian tarpeesta.

Rakennusten lämmitys aiheuttaa noin 30 prosenttia kaikista Suomen ilmastoa lämmittävistä päästöistä.

Deep Heat on pilottiprojekti, ensimmäinen laatuaan. St1:n arvion mukaan vastaavan kaltaiset voimalat maksaisivat pienimuotoisessa sarjatuotannossa vain 40 tai 50 miljoonaa euroa. Tämä olisi kaupunkien energiayhtiöiden näkökulmasta jo hyvin halpaa kaukolämpöä.

Voi siis olla, että suurin osa Suomenkin kaukolämmöstä tulee pian syvältä maan alta.

St1:n Deep Heat on osoittanut, ettei syvää maalämpöä kannata ajatella vain tuliperäisten seutujen energiamuotona. Nimittäin jos geotermistä energiaa on mahdollista tuottaa Suomessa taloudellisesti kannattavalla tavalla, maapallolta ei löydy ihan helposti paikkaa, jossa näin ei voitaisi tehdä.

Poraamalla syvemmälle kuin kukaan muu sitä ennen Espoon Deep Heat-hanke on kasvattanut maapallon teknisesti hyödynnettävissä olevan geotermisen energian määrän – tai ainakin sitä koskevat arviot – vielä paljon aiempaa suuremmiksi.

Tieto- ja tieteiskirjailija Risto Isomäki on tullut tunnetuksi globalisaatiota ja ympäristökysymyksiä koskevista teoksistaan. Hänen tunnetuin romaaninsa on “Sarasvatin hiekkaa”, joka oli Finlandia-palkintoehdokkaana vuonna 2005. Isomäki sai vuonna 2020 tiedonjulkistamisen elämäntyöpalkinnon pitkäaikaisena maan, meren ja ilmaston tulevaisuuden puolestapuhujana.

Kirjailija Risto Isomäki
Kirjailija Risto Isomäki Kuva: Johanna Kannasmaa / Yle Risto Isomäki

Mahtikoneita ja ilmastoihmeitä -sarjassa etsitään ratkaisuja maapallon pelastamiseksi. Katso jakso geotermisestä energiasta: