Kehä III:n varteen Espooseen alettiin porata kahden kilometrin syvyistä reikää

Quantitative Heat oy:n eli Qheatin toimitusjohtaja Miska Erikssonhttps://www.hs.fi/haku/?query=miska+eriksson toivottaa tervetulleeksi katsomaan energiamurrosta. Pinnalta katsottuna murros näyttää kovin vaatimattomalta, mutta kuten niin usein, myös täällä tärkein tapahtuu pinnan alla.

Qheatin syvälämpökaivon poraaminen Espoon Koskelon tehdasalueella sijaitsevan logistiikkakeskuksen pihalle alkoi heinäkuussa. Kahden kilometrin syvyisen kaivon on määrä valmistua marraskuussa.

Yrityksen mukaan valmiin kaivon vuosituotanto on noin 1 500 megawattituntia, mikä tarkoittaa lämpöä noin 10 000 kerrosneliömetrin tarpeisiin, eli vastaa noin 35–40:tä perinteistä maalämpökaivoa. Ratkaisun lämpökerroin on 4–5.

Hankkeen kokonaiskustannus on noin miljoona euroa. Sen rahoittavat logistiikkakiinteistön omistaja Nrep oy sekä Business Finland osana Smart Otaniemi -ohjelmaa.

Kustannuksista ison osan muodostaa itse poraus. Myös kaivoon asennettava eristetty kollektoriputki on tavallisen maalämmön muoviputkea kalliimpi.

Qheat arvioi kaivolla tuotetun energian maksavan enintään saman verran kuin kaukolämmön. Erotuksena on, ettei hinnannousua ole odotettavissa.

”Kun investointi on kuoletettu noin 15 vuoden jälkeen, on energian hinta todella pieni. Tätä voidaan entisestään pienentää esimerkiksi omalla aurinkopaneelikentällä”, Eriksson sanoo.

Kaivo on kuin valtava termospullo

Syyskuun alussa paineilmapora saavutti Koskelon työmaalla 700 metrin syvyyden. Siihen ulottunut ensimmäinen porausvaihe toteutettiin yhdessä St1:n kanssa. Seuraavan vaiheen Qheat toteuttaa itse Ruotsista vuokratulla porauskalustolla.

Kohteessa oli ensin vastassa noin kuusi metriä perusmaata. Porauksen alkuvaiheessa maahan asennettiin 12-metrinen maaputki, jonka läpi porausta jatkettiin. Syyskuun alussa reikä oli betonoitu noin 300 metriin saakka. Näin poraaminen on helpompaa eivätkä viileät pohjavedet pääse jäähdyttämään reikää ja häiritsemään valmiin kaivon toimintaa.

”Suomen kivi on kylmää, ja poraaminen helppoa ja suoraviivaista, kun vastassa on vain graniittia”, yrityksen innovaatiojohtaja Rami Niemihttps://www.hs.fi/haku/?query=rami+niemi kertoo. ”Ei tule kaasuräjähdyksiä eikä öljyä.”

Porattavan kaivon halkaisija on ylhäältä noin 300 ja pohjalta noin 180 millimetriä.

Kahden kilometrin syvyydessä on noin 40 astetta lämmintä. Alas putkeen johdettava neste on noin 2–5-asteista, ja ylös saadaan noin 20–25-asteista nestettä.

Kahden kilometrin syvyiseen kaivoon ei voi asentaa tavallisen maalämpökaivon u-putkea, sillä neste jäähtyisi liikaa matkalla ylöspäin.

Tarkoitukseen sopiva eristetty koaksiaaliputki löytyi öljyteollisuudesta, jossa sitä käytetään kylmien öljykaivojen lämmitykseen 400-asteisella höyryllä. Maalämpökaivossa putki voisi olla ke­vyempikin, mutta Qheat haluaa ensimmäisissä hank­keissaan osoittaa kokonai­suuden toimivuuden ja hakea vaihtoehtoja putkelle myöhemmin.

”Kaivoon tulee vain yksi putki, jossa virtaa tavallinen vesi. Siitä tulee siis kuin kahden kilometrin syvyinen termospullo”, Niemi kertoo.

Lämmön pumppaamiseen ylös kaivosta riittää normaalia puutarhapumppua vastaava kiertovesipumppu.

Järjestelmän suurin sähkönkuluttaja on lämpöpumput, joita käytetään myös tavallisessa maalämmössä.

Porakankien käsittely vie puolet ajasta

Syvää maalämpökaivoa ei pidä lähteä noin vain poraamaan. Alusta asti pitää olla selvä suunnitelma siitä, kuinka syvälle mennään ja miten poraamisessa edetään.

”Pitää olla kontrolli, että porataan suoraan”, Niemi sanoo. ”Nyt porattu reikä on 500 metriin asti suora 1,5 asteen tarkkuudella. Reikään pudotettava laite mittaa suoruuden 10 metrin välein.”

Porausnopeus on Koskelon kohteessa noin 30 metriä tunnissa. Sopiva nopeus on löydetty kirjallisuuden ja kokeilemisen perusteella.

”Sekä liian kova että liian hidas vauhti rikkoo. Kerran porasimme liian kovaa ja porasta meni osa rikki”, Niemi sanoo.

Porakanget olivat poraamisen ensimmäisessä vaiheessa kuusi metriä pitkiä, syyskuun alussa alkaneessa toisessa vaiheessa ne ovat yhdeksänmetrisiä.

Porakankien lisäämiseen ja vaihtoon kuluu merkittävästi aikaa, jopa puolet toteutuksen kokonaisajasta, joten ne saatetaan Erikssonin mukaan vaihtaa myöhemmin vielä 12-metrisiin.

Ensimmäisen vaiheen aikana myös porakruunu on pitänyt vaihtaa kerran, sillä se kestää noin 300–400 metriä graniitin porausta.

Kyseessä on isojen kiinteistöjen ratkaisu

Yrityksellä ei vielä ole tarkkaa tietoa siitä, kuinka syvä poratun kaivon tulee vähintään olla, jotta sen kehittämä tekniikka kannattaa. Tieto tarkentuu hankkeen aikana, mutta nyt yrityksessä uskotaan kriittisen syvyyden olevan noin 1 500 metrissä.

Tekniikka ei kuitenkaan skaalaudu merkittävästi alaspäin vaan sopii parhaiten yli 10 000 kerrosneliömetrin kokoisen tai usean tuota pienemmän kiinteistön muodostaman aluelämpöverkon lämmönlähteeksi.

Yrityksen tavoitteena on tuoda maalämpö kaupunkien keskuksiin ja muille tiiviin rakentamisen alueille.

”Kaupungeissa on maanalainen kaava, mutta kaksi kertaa kaksi metriä tilaa tuppaa silti löytymään yhtä kaivoa varten”, Eriksson kertoo. ”Tarvittava suojaetäisyys rakennuksiin on 30 metriä, joten voimme tulla hyvinkin tiiviille alueille, joilla ei ole tilaa suurille kaivokentille.”

Niemi ja Eriksson uskovat, että tulevaisuudessa ener­giankulutusta tulisi tarkastella alueittain. Esimerkiksi tontinluovutuksessa voisi olla ehtoja energian kiertotaloudelle.

”Tällaisten uusien energiaratkaisujen syntyminen on tahdosta kiinni”, Eriksson sanoo. ”Jos tontin luovuttamisen yhteydessä ajateltaisiin muutakin kuin rahaa, alkaisi tapahtua.”