CASE

Geoenergiaselvitys

Talven 2014-2015 aikana Geologian tutkimuskeskus GTK teki Aalto-yliopistokiinteistöjen toimeksiannosta tutkimuksen Otaniemen geoenergiapotentiaalista. Geoenergia sopisi uusiutuvana ja paikallisena energianlähteenä hyvin osaksi Otaniemen energiaomavaraisuustavoitetta, mutta sen hyödynnettävyys riippuu alueen geologisista ominaisuuksista, erityisesti kallioperän lämpötilasta ja lämmönjohtavuudesta sekä maapeitteen paksuudesta. Tutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa geoenergian soveltuvuutta Otaniemeen. Lisäksi tehtiin tarkemmat selvitykset kahden kiinteistön, Uuden Rakennuksen ja Maarintalon, geoenergiaratkaisuista.

Otaniemen geoenergiapotentiaali

Otaniemen geoenergiapotentiaalikartta on Suomen ensimmäinen korttelitason selvitys. Tutkimuksessa hyödynnettiin GTK:n olemassa olevia tietoja alueen geologiasta. Lisäksi kallion ja energiakaivon energiantuotanto-ominaisuuksia arvioitiin TRT-testein (Thermal Response Test) kolmessa 300 metriä syvässä koekaivossa.

Tutkimusten perusteella lähes 99 % Otaniemestä on geoenergiapotentiaaliltaan erinomainen tai hyvä. Alueen kallioperä on graniittia, jonka lämmönjohtavuus on hyvä, eikä kallioperän päällä ole haittaavaa paksua maakerrosta. Geoenergian hyödyntämistä kuitenkin rajoittavat joiltakin osin laajat maanalaistilat, kuten metrotunneli.

Uuden Rakennuksen, Maarintalon ja Dipolin geoenergiamallinnukset

Koko Otaniemen energiapotentiaalin lisäksi GTK on toteuttanut tarkemmat mallinnukset Uuden Rakennuksen, Maarintalon ja Dipolin geoenergiaratkaisuista. Mallinnuksissa otetaan huomioon alueen geologiset ominaisuudet ja rakennusten lämmitys- ja jäähdytysenergian tarve sekä mitataan kallioperän geotermiset ominaisuudet TRT-mittauksella. Tulosten pohjalta laaditaan EED-simulaatio (Earth Energy Designer), jonka perusteella voidaan laskea energiakaivojen määrä, syvyys, kentän geometrinen muoto ja kaivojen välimatkat. Mallinnuksilla voidaan myös simuloida kaivokentän lämpötilan kehittymistä jopa 50 käyttövuoden aikana, millä pyritään varmistamaan, että lämpötila pysyy hyvällä tasolla koko käyttöajan, vaikka kaivokentän lämpötila laskee hieman vuosittain lämmönoton seurauksena.

Uuden Rakennuksen alueelle porattiin kaksi koekaivoa TRT-mittauksia eli termisiä vastetestejä varten. Kallioperän keskimääräinen tehollinen lämmönjohtavuus tutkimusalueella on 3,3 W/(mK), joka mahdollistaa hyvin geoenergian hyödyntämiseen kohteessa. Tuloksena saatiin kuusi mallinnustulosta, joissa kaivojen välimatka vaihtelee 13−15 m, energiakaivojen lukumäärä 49−64 ja kaivon syvyys 285−305 m. Kaikissa mallinnustapauksissa energiakaivokentällä voidaan tuottaa 95-prosenttisesti rakennuksen tarvitsema lämmitysenergia. Jos kenttä haluttaisiin mitoittaa vapaaviilennystä painottaen, tarvittaisiin suurempi kaivokenttä, jolloin osa kaivoista jouduttaisiin sijoittamaan rakennuksen ulkopuolelle.

Maarintalon mallinnusten tuloksena saatiin 6 erilaista tapausta, joissa maalämpöpumpulla tuotettavan lämmitysenergian määrää vaihdeltiin 100 % ja 80 % välillä, ja kenttään ajettiin latausenergiaa vuosittain 0, 110 tai 330 MWh. Esimerkkitapauksissa Maarintalon energiakaivojen määrä oli 4−16 kaivoa ja yksittäisen kaivon syvyys 152−290 m. Kaikki rakennuksen tarvitsema lämmitysenergia voitaisiin tuottaa noin 9 energiakaivon kentällä. Toinen, tukeva energiamuoto tarvittaisiin lähinnä viilennystarpeen takia.

Dipolin tontille mahtuu noin 15-19 energiakaivoa. Nyt juuri lasketaan, kuinka paljon energiakaivot kattaisivat rakennuksen lämmitys- ja jäähdytysenergian tarpeesta. Rototec on porannut koekaivon Dipolin tontille ja tehnyt energiakentän mallinnuksen. Tiedossa on, mitkä ovat varoetäisyydet ja mihin kaivot voidaan sijoittaa.

Johtopäätökset

Tutkimuksen mukaan geoenergia sopii hyvin hyödynnettäväksi lämmitys- ja jäähdytysenergian lähteenä Otaniemessä. Geoenergian hyödyntämismahdollisuuksia jatkotutkitaan kohdekohtaisesti.