Geoenergiapotentiaalin tunnistaminen mineralogian avulla kustannustehokkaasti ja ekologisesti

Kokemukseni GTK:lta tutkielman kirjoittamisen aikana on ollut erittäin positiivinen. Geotermisen energiapotentiaalin parissa työskentely, tutkimuksen teko ja eri menetelmien vertailu ovat rikastuttaneet ymmärrystäni tällä alalla merkittävästi. Yhteistyötä tukeva ryhmä, joustavuus ja ohjaus ovat olleet ratkaisevassa roolissa tutkielmani onnistumisessa.

Työyhteisön kiinnostus ja tuki tutkielmaani kohtaan toimi voimakkaana motivaationa edistää tutkimuksen etenemistä, jotta voisin lopputulosten valmistuttua jakaa uutta tietoa ja oppeja työyhteisössäni. Ryhmäni omaa ainutlaatuista asiantuntijaosaamista geoenergiasta ‒ heidän työnjälkeään seuraten sain kokea myös oman työni merkitykselliseksi. Tutkielman tekeminen oli merkityksellistä myös siksi, että se edusti ensimmäistä kunnollista, itse tuottamaani ja toteuttamaani tieteellistä tutkimusta mielenkiintoisesta, ajankohtaisesta ja tärkeästä aiheesta. Tämän puitteissa pyrin tuomaan lisäarvoa ja syventämään ymmärrystäni geoenergiasta.

Laskennallinen menetelmä geoenergiapotentiaalin tunnistamisessa ja lämpövuokartan luomiseen

Uusiutuvien energialähteiden kysyntä kasvaa jatkuvasti ilmastonmuutoksen myötä. Maapallon kallioperän lämpötila kasvaa syvyyssuunnassa, tarjoten enemmän energiaa kuin ihmiskunta voi hyödyntää.

Geoterminen energia on vähähiilinen energiamuoto, jonka potentiaalia pyritään ymmärtämään ja hyödyntämään yhä enemmän. Energiakaivojen suunnittelussa tarvitaan geologista tutkimusta ja tietoa termogeologisista ominaisuuksista, kuten lämmönjohtavuudesta, lämpövuosta ja lämpökapasiteetista.

Energiakaivojen esiselvityksissä ja mallinnuksissa on hyödynnetty niin sanottuja in situ -mittauksia, kuten termistä vastetestiä (thermal response testing, TRT) ja lämpökaapelimittauksia (active distributed temperature sensing, ADTS), joilla selvitetään lämmönjohtavuutta ja lämpövastusta. Laskennallisella menetelmällä kallioperän kivilajin mineraalikoostumus ja -jakaumatiedon avulla voidaan laskea sen lämmönjohtavuus ja lämpökapasiteetti. Nämä parametrit ovat olennaisia energiakaivokenttien mallinnuksessa.

Laskennallinen menetelmä sekä in situ -menetelmä tarjoavat näistä kolmesta parametristä kaksi, yhteisenä tekijänä lämmönjohtavuus. Menetelmät eroavat kuitenkin toisistaan ympäristövaikutuksiltaan, kustannuksiltaan ja vaaditun ajan lisäksi myös näkökulmaltaan. Maisterintutkielmassani vertailen eri menetelmien tuloksia ja eroja ja tarjoan kustannusarvion näistä vertailtavista menetelmistä.

Halusin tutkimuksellani kehittää geoenergiapotentiaalin esiselvityksiä kustannustehokkaammiksi ja ympäristöystävällisemmiksi, ja siten pyrin konkreettisesti edistämään geoenergian hyödyntämistä Suomessa. Tämä tavoite innoitti ja ohjasi minua tutkimuksen aikana. Erityisen merkittävänä tutkimustuloksena koen esittelemäni laskennallisen menetelmän tarjoaman tiedon, nopeuden, ekologisuuden ja kustannustehokkuuden. Toivonkin, että tutkielmani myötä mahdollisimman moni kiinnostuisi tästä menetelmästä.

Laskennallinen menetelmä myös mahdollistaa jatkuvasti kertyvän ja kehittyvän tietoaineiston. Lisäksi menetelmän etuna on, että sen toteuttaminen ei vaadi geologista vaativaa erikoisosaamista tai hintavien erikoislaitteiden hankintaa. Lähestymistapa on käytännöllinen ja mahdollistaa tulokset laajemmalta alueelta. Vertailtuna in situ -menetelmä taas on erittäin paikallinen, ja antaa tarkkaa tietoa nimenomaan poratuista kaivoista, eli menetelmän toteuttaminen vaatii kaivon porauksen. Laskennallisen menetelmän tuloksiin ei tarvita kaivon porausta.

Työnantajan tuki ja joustavuus siivittivät gradua

Tutkielmani tekemistä tuki samanaikainen työsuhteeni GTK:lla, mikä mahdollisti tiiviin yhteistyön ohjaajani Teppo Arolan kanssa. Yhteistyö madalsi kynnystä kysyä neuvoja ja keskustella esiin nousseista huomioista. Se tarjosi myös mahdollisuuden aktiiviseen mielipiteiden vaihtoon ja ideoiden jakamiseen.

Työnantajan tarjoamat etätyömahdollisuudet ja liukuva työaika helpottivat ajanhallintaa arjen harrastusten, työn, opintojen ja tutkielman kirjoittamisen välillä. Samankaltaisten aiheiden käsitteleminen työssäni ohjasi ajatuksiani oikeaan suuntaan tutkielman kannalta. Uskon, että GTK:lla työskentely tutkielman kirjoittamisen ohessa vahvisti kokonaisprosessia ja lopputulosta. Työnantajan joustavuus yhdistettynä säännölliseen viestintään osoittautui keskeiseksi tekijäksi tutkielman valmistumisessa.

Epäilemättä tutkielman kirjoittaminen iltaisin oli ajoittain haastavaa. Elämän hallintataitojen ja tasapainon tärkeys korostui itselleni entisestään koronapandemian aikana. Sama on toistunut opintojen ohessa täysipäiväisesti esihenkilönä työskennellessäni sekä ainejärjestön puheenjohtajana toimiessani. Kaikissa näissä menestyminen oli ajoittain ”vain” vahvaa suorittamista, mutta samalla syvensi omaa ymmärrystäni elämän eri osa-alueiden välisen tasapainon tärkeydestä. Iloinen uutinen heti tutkielman valmistumisen jälkeen oli tieto opintojeni jatkumisesta liiketalouden parissa. Koen, että liiketalouden tradenomin tutkinto tuo arvokkaan lisän täydentämään osaamistani ja mielenkiintoani uusiutuvaa energiaa ja geologiaa kohtaan.

Teksti

Meri Wiberg, tutkimusassistentti
Energia ja rakentamisen ratkaisut, Geoenergia
Geologian tutkimuskeskus GTK

Lisätietoa

Pro gradu -tutkielmaan voi tutustua Helsingin yliopiston palvelussa:
Wiberg, M. 2023. Mineralogical method for determining heat conductivity and heat capacity of the Finnish bedrock. Helsingin yliopisto.