Geoterminen energiapotentiaali: 300 m geoenergiapotentiaali
Geothermal energy potential: 300 m geoenergy potential
Geothermal energy potential: 300 m geoenergy potential
| Tiivistelmä: Abstract: | Tässä kuvauksessa ja esitettävissä kartoissa käytetään nimitystä geoenergia kuvaamaan maankamaran ylimmästä 300 metristä hyödynnettävissä olevaa lämpöenergiaa ja lämmitystehoa. Kansainvälisessä tieteellisessä kirjallisuudessa käytetään geoenergian synonyymeinä termejä shallow geothermal energy ja low enthalpy geothermal energy. Geoenergia erotetaan tässä yhteydessä syvästä geotermisestä energiasta (engl. deep geothermal energy), joka kuvaa syvältä kallioperästä hyödynnettävissä olevaa korkean lämpötilan energiaa.
300 m geoenergiapotentiaali kuvaa maankamaran ylimmältä 300 metriltä saatavaa, lämpöarvoltaan matalaa lämpöenergiapotentiaalia, joka on hyödynnettävissä rakennusten lämmittämiseen ja/tai viilentämiseen kalliosta poratusta energiakaivosta. Maankamaralla tarkoitetaan sekä kiteistä kallioperää että sitä peittäviä irtaimia maalajeja. Geoenergiapotentiaali arvioitiin laskennallisesti simuloimalla lämmönsiirtymistä maankamarassa aksiaalisymmetrisen energiakaivomallin avulla. Energiakaivon aktiivinen kokonaissyvyys vakioitiin 300 metriin sisältäen kallioperän ja sitä mahdollisesti peittävät maalajit.
Geoenergiapotentiaalin arvioinnissa on hyödynnetty seuraavia digitaalisia aineistoja:
Kallioperä 1:1 000 000, Maaperä 1:200 000 (maalajit), Maapeitepaksuus 1:1 000 000, GTK:n tekemiä lämpötilaluotauksia, Ilmatieteen laitoksen ilman vuotuinen keskilämpötila (Pirinen et al., 2012), Suomen kallioperän tiheys (Pirttijärvi et al., 2013), Suomen geokemiallinen atlas (Gustavsson et al. 1987).
Aineisto Suomen 300 m geoenergiapotentiaalista koostuu kahdesta rasterimuotoisesta kartasta, jotka sisältävät laskennalliset arviot (1) varastoituneen lämpöenergian määrästä [GWh] ja (2) jatkuvasti uusiutuvasta lämmöntuottotehosta [W], kun kyseessä on 300 m syvä energiakaivo. Ne osoittavat geoenergiapotentiaalin aluekohtaisen saatavuuden ja vaihtelun. Arvioilla pyritään antamaan lisätietoa Suomen geoenergian hyödyntämisen potentiaalista Työ- ja elinkeinoministeriön (TEM) laatiman kansallisen ilmasto- ja energiastrategian tavoitteisiin sekä vastaamaan EU:n energia- ja ilmastotavoitteisiin.
Kartat on tuotettu geoenergiapotentiaalin yleistarkasteluun mittakaavassa 1:1 000 000. Ne eivät sovellu kiinteistökohtaiseen suunnitteluun tai mitoitukseen, eivätkä suurimittakaavaiseen (yli 1:500 000) tarkasteluun. Karttojen solukoko on yksi neliökilometri.
/ In this metadata document and in the maps, the term geoenergy is used to describe the thermal energy and renewable heating power that can be extracted from the uppermost 300 meters of the ground. In scientific literature, the terms shallow geothermal energy and low enthalpy geothermal energy are used as synonyms for geoenergy. In contrast to geoenergy, geothermal energy refers to high temperature thermal energy that is extracted from depths below 300 meters and can be used for heating and electrical power generation. The 300 m geoenergy potential dataset describes the low enthalpy geothermal potential that can be extracted from the uppermost 300 metres of the ground and be used for space heating and/or cooling. The term ground is used to refer to both the crystalline bedrock and to the quaternary sediments that overlay it. The geoenergy potential was estimated computationally by simulating heat transfer in the ground using an axisymmetric borehole model. The active depth of the borehole was fixed to 300 metres and it includes the effects of both the bedrock and the quaternary deposits that possibly overlay the bedrock. The following digital datasets were utilized in the computations: Bedrock of Finland 1:1 000 000, Superficial deposits of Finland 1:200 000 (sediment polygons), Superficial deposits thickness 1:1 000 000, Borehole temperature logs by GTK, Mean annual air temperature map by the Finnish Meteorological Institute (Pirinen et al., 2012), Density map of Finland by Pirttijärvi et al. (2013), Geochemical Atlas of Finland by Gustavsson et al. (1987). The 300 m geoenergy potential dataset comprises two raster maps that provide computational estimates of (1) the stored thermal energy, and (2) the renewable heating power extractable from a 300 m deep borehole. The maps show the areal availability and variation of the geoenergy potential. The maps are intended to provide further information concerning the availability of geoenergy in order to facilitate the national climate and energy strategy of the Finnish Ministry of Economic Affairs and Employment (TEM) and the climate and energy policy of the European Union (EU). The maps were produced to provide a general overview of the geoenergy potential at the scale of 1:1 000 000. They are not suitable for the sizing of ground source energy systems at the level of individual properties nor for large scale investigations (scales larger than 1:500 000). The cell size of the raster maps is 1 km x 1 km. |
| Käyttötarkoitus: Purpose: | 300 m geoenergiapotentiaali -aineistossa esitetään kvantitatiiviset arviot maankamaran ylimmän 300 metrin sisältämän geoenergian määrästä eri osissa Suomea. Laskennallisilla arvioilla pyritään antamaan lisätietoa Suomen geoenergian hyödyntämisen potentiaalista Työ- ja elinkeinoministeriön (TEM) laatiman kansallisen ilmasto- ja energiastrategian tavoitteisiin sekä vastaamaan EU:n energia- ja ilmastotavoitteisiin. Tarkoituksena on myös tukea kansallista energiahuoltoa ja aluesuunnittelua sekä edistää geoenergian kestävää käyttöä niin pientalojen lämmityksessä kuin suurten kiinteistöjen lämmitys- ja viilennysenergian sekä energian varastoinnin ratkaisuissa. Geoenergiapotentiaalikartoilla halutaan lisäksi osoittaa geologisten ja geofysikaalisten tekijöiden vaikutus sekä nostaa geoenergiakohteiden kokonaissuunnittelun tasoa Suomessa.
300 m geoenergiapotentiaali -aineisto on pieneen mittakaavaan (1:1 000 000) keskiarvostettua tietoa geoenergiapotentiaalista. Aineiston solukoko on yksi neliökilometri. Aineisto ei sovellu kiinteistökohtaiseen tarkasteluun ja mitoitukseen eikä sitä tule tarkastella suuremmassa mittakaavassa kuin 1:500 000.
/ The 300 m geoenergy potential dataset provides an overall view of the quantitative geoenergy potential of the Finnish bedrock for the uppermost 300 meters. The quantitative estimates provide additional information concerning the potential of geoenergy exploitation in Finland to support the national climate and energy strategy of TEM and the climate and energy policy of EU. The purpose is to support the national energy policy and regional planning, and to promote the sustainable utilization of geoenergy for space heating and cooling of households and larger properties and to promote energy storage in ground. The potential maps also aim to show the influence of geological and geophysical factors and to increase the quality of planning of targets utilizing geoenergy in Finland. The 300 m geoenergy potential dataset is averaged information at small scale (1:1 000 000) concerning the geoenergy potential. The cell size of the dataset is one square kilometer. The dataset is not suitable for dimensioning at the level of individual properties and should not be viewed at larger scales than 1:500 000. |
| Käyttökelpoisuus: Use limitation: | 300 m geoenergiapotentiaali -aineiston (karttojen) tarkoitus on antaa kvantitatiivinen yleiskuva kallioon varastoituneen geoenergian määrästä ja kallioperän uusiutuvasta lämmöntuottotehosta sekä näiden aluekohtaisista vaihteluista Suomessa. Aineisto on pieneen mittakaavaan yleistettyä ja keskiarvostettua tietoa, eikä sitä ole tarkoitettu kiinteistökohtaiseen tarkasteluun ja mitoituksen. Kartan solukoko on 1 km2. Aineistoa ei sovellu tarkasteltavan suuremmassa mittakaavassa kuin 1:500 000.
Paksujen maapeitteiden alueilla, erityisesti Salpausselkä ja harjualueilla, geoenergiapotentiaalikartat sisältävät muita alueita enemmän epävarmuutta. Maalajien lämmönjohtavuus riippuu suuressa määrin raekoosta, huokoisuudesta ja huokostilan täyttämän veden määrästä, ja pohjavesien liikkeet vaikuttavat merkittävästi lämmön siirtymiseen maaperässä. Harjualueilla pohjaveden pinnan syvyys voi olla jopa useita kymmeniä metrejä maanpinnan alapuolella. Kuivalla maaosuudella lämmönsiirtyminen on heikompaa kuin pohjaveden pinnan alapuolella. Geoenergiapotentiaalikartoissa pohjaveden pinnan korkeutta ja veden mukana tapahtuvaa lämmönsiirtymistä (konvektio) ei ole huomioitu.
Paksujen maapeitteiden alueet erottuvat kallioperään varastoituneen lämpöenergian kartassa pääsääntöisesti ympäristöään paremman potentiaalin alueina, mikä aiheutuu irtomaakerroksen eristävästä vaikutuksesta ja sitä kautta korkeammasta lähtölämpötilasta kallioperässä. Konvektion seurauksena eristävä vaikutus voi kuitenkin hävitä, jolloin positiivista vaikutusta lämpötilaan ei synny.
Jatkuvasti uusiutuvan lämpötehon kartassa paksujen maapeitteiden alueet erottuvat pääosin ympäristöään huonomman potentiaalin alueina, koska maalajien lämmönjohtavuus on huonompi kuin kivilajien lämmönjohtavuus. Veden liike irtomaassa (ja myös kallioperässä) voi kuitenkin parantaa merkittävästi lämmön siirtymistä, jolloin erityisesti karkeiden maalajien alueilla energiakaivo voi parhaimmillaan toimia varsin tehokkaasti.
Myös Lapin laajalla rapakallioalueella geoenergiapotentiaalin arvio on epävarma vastaavista syistä kuin paksujen maapeitteiden alueilla. Rapakalliolla ja maapeitteellä on vaikutusta myös energiakaivon porauskustannuksiin, mutta tässä selvityksessä on keskitytty geologisiin tekijöihin.
Saaristossa geoenergiapotentiaalikartat sisältävät myös muita alueita enemmän epävarmuutta, koska ympäröivän meren vaikutuksista maankamaran lämpötiloihin ei ole olemassa tarpeeksi tutkimustietoa.
/ The 300 m geoenergy potential dataset is intended to provide a quantitative overview of the geoenergy stored in the bedrock and the renewable heating power extractable from the bedrock and their areal variation in Finland. The dataset is generalized small scale information and it is not intended for inspection and sizing of boreholes at the level of individual households. The cell size of the dataset is 1 square kilometre. The dataset is not suitable for inspection at scales larger than 1:500 000. In areas covered by thick overburden, especially in Salpausselkä and esker areas, the geoenergy potential maps are more uncertain than in other areas. Thermal conductivities of sediments depend strongly on grain size, porosity and the level of saturation. Thus, the movement of groundwater has a strong influence on heat transfer in the overburden. In Salpausselkä and esker areas water table may be even tens of metres below ground surface. In dry sediment, heat transfer is less pronounced than below the water table. In the Geoenergy potential dataset, the influences of the depth of the water table and advection heat transfer were omitted. Areas of thick overburden can be seen in the stored heat map as areas of greater geoenergy potential than the surrounding areas because of the insulating effect of surface sediments. This effect raises the ground temperature level and, thus, the geoenergy potential is greater. However, advection heat transfer may eradicate the insulating effect so that ground temperatures will not be raised. In the renewable heating power map, areas of thick overburden are distinguished as areas of lower geoenergy potential than the surrounding areas. This is because the thermal conductivities of sediments are lower than those of rocks. Advection heat transfer in the overburden (and also in the bedrock) may, however, significantly increase overall heat transfer in which case, especially in coarse grain size areas, borehole heat transfer may work efficiently. In the large weathered rock areas of Lapland, the geoenergy potential estimates are more uncertain for similar reasons as in areas of thick overburden. Weathered rocks and the overburden also influence the drilling costs. However, in this dataset, economical factors were omitted for the sake of geology. Also on islands the geoenergy potential is more uncertain because the influence of the surrounding sea on ground temperatures is not well known. |
| Teema avainsana: Theme keyword: | energia/thermal energy, energiakaivo/ground heat, geoenergiapotentiaali/energy potential |
| Koordinaattijärjestelmä: Reference system identifier: | EUREF FIN TM35FIN EPSG:3067 |
| Jakeluformaatin nimi: Distribution format: | Ei saatavissa INSPIRE-yhteensopivassa muodossa Tiff |
| Aineiston formaatti: Data format: |
| Esitystapa (sijaintitieto) Portrayal |
|
|---|---|
| Sijaintitiedon esitystapa: Spatial representation type: |
rasteri/grid |
| Topologian taso: Topology level: |
|
| Nimi: Name: |
|
| Objektin tyyppi: Type: |
|
| Objektien lkm: Count: |
| Koordinaattijärjestelmä Coordinate system |
|
|---|---|
|
Vertausjärjestelmän tunniste Reference system identifier |
|
| Arvo: Code: |
3067 |
| Nimiavaruus: Namespace: |
EPSG |
|
Kohde- ja ominaisuustiedot Feature and attribute information |
|
|---|---|
| Ominaisuustiedot: Attribute information: |
