Nuorissa on osaavaa (geo)energiaa

Joulukuussa 2019 Helsingin Keskuspuistossa tehtiin kahdenlaista historiaa: Suomen ensimmäistä geotermistä energiaa kartoittavaa ja kaupungin keskusta-alueen ensimmäistä ison mittakaavan heijastusseismistä tutkimusta. Geologian tutkimuskeskus (GTK) toteutti tutkimukset Helen Oy:n toimeksiantona. Tässä Geoblogissa GTK:n nuoret tutkijat, Kaiu Piipponen Energian ja rakentamisen ratkaisujen yksiköstä, ja Elina Koskela Geofysiikan ratkaisujen yksiköstä, kertovat tuntojaan ja kokemuksiaan erittäin vaativan projektin toteutuksesta. Helen Oy:n sisarblogin aiheesta voit lukea täältä.

Projektin tavoitteena oli tutkia, onko Helsingin Keskuspuiston alueella rakovyöhykkeitä tai litologisia kontakteja, joita voitaisiin hyödyntää geotermisen energian tuotannossa tai välttää näitä alueita porausvaiheessa, jotta työ etenisi sujuvammin. Mallia otettiin Münchenin kaupungin hankkeesta, jossa lopputuloksena oli kaunis heijastusseisminen profiili horisontaalisista savikerroksista ja selkeästä siirroksesta keskellä. (Yllättävä paljastus: Helsingissä ei ollut samanlaista.) Geotermiseen projektiin sisältyy monia osa-alueita, mutta idea tehdä seismistä tutkimusta juuri Keskuspuistossa tuli GTK:n tutkijalta Suvi Heinoselta. Projektia kokonaisuudessaan vetää GTK:n johtava asiantuntija Teppo Arola, joka osaa pitää hommat hallinnassa ja etenemässä. Kenttäasioista vastasivat konkarit Juha Mursu ja Reijo Sormunen, joilta tulivat kuin kaupan hyllyltä turvallisuusasiat ja varustelu kentälle. Onneksi GTK:lla kaikki osaavat asiansa ja ryhmätyö pelaa.

Ensimmäinen rasti

Ensimmäinen rasti oli lupahakemus kaupungilta. ”Seisminen tutkimus” ja ”geoterminen energia” saivat kaupungin virkailijan epäilemään, että poraamme syvälle ja aiheutamme maanjäristyksiä keskellä Keskuspuistoa. Selvittelyn jälkeen lupa kuitenkin irtosi. Johtoselvityksen tehnyt virkailija luuli, että kaivamme koko Keskuspuiston auki työn tuoksinassa. ”Kyse on vain tärinän turvaetäisyyksistä”, vakuuttelimme virkailijaa. Johtoselvityksen tulos osoitti, että puolet suunnitellusta tärytinauton reitistä piti muuttaa, koska tien alla kulki vesiputki. Meitä ohjeistettiin ottamaan yhteyttä eri tahoihin kaasuputkista, vesiputkista, tietoliikennekaapeleista ja sähköjohdoista. Tärytinauton reitti muuttui monta kertaa ja pisteitä poistettiin ja lisättiin vielä kenttätyön alettua.

Kenttätyöt aloitettiin jo viikkoa ennen varsinaisia mittauksia. Elina pohti, miltä tuntuu olla mukana yhdessä Suomen ainutlaatuisimmista projekteista vain viisi päivää GTK:lla töiden aloittamisen jälkeen – ja mahtavaltahan se tuntui! Ja tietysti jännittävältä. Muut tutkijat ehtivät pohtia, mistä löydetään 500 kappaletta oikean paksuisia merkkaustikkuja kahden päivän varoajalla. Linjojen etukäteen merkkaaminen ja alueen erityispiirteiden selvitys oli tärkeää hoitaa pois alta ennen puolalaisten aliurakoitsijoiden saapumista.

Kenttätyöt ja lähikontaktit

Kenttäpäivät kuluivat sujuvasti. Levitettäviksi tulleita laitteita oli paljon ja puolalaisella yhteistyökumppanilla oli omia, usein parempia näkemyksiä kulkureiteistä. Ahaa!-elämyksiä siitä, miten asiat olisi kannattanut hoitaa tuli niin monta, että kaikkia tuskin muistaa. Selkeämmät kartat ja laitteiden numerointi etukäteen olisivat muun muassa sujuvoittaneet työtä. Puolalaiset olivat loputtoman kärsivällisiä ja tekivät töitä vuoroissa niin kauan, että työt saatiin tehtyä.

Kenttätöiden suurimpana haasteena oli sijainti, niin mittausteknisesti kuin tällä hetkellä vältettävien ”lähikontaktien” määrän vuoksi. Onnistuneet kontaktit Keskuspuiston ulkoilijoiden kanssa oli nostettu tärkeäksi jo suunnitteluvaiheessa: olimmehan esittelemässä niin GTK:n kuin Heleninkin osaamista. Seismiset mittaukset suoritettiin yöaikaan, mutta toimenpiteet kuten datan siirto ja mittausverkoston huolto tapahtuivat päivällä. Vastakohta oli suuri, kun yöllä kyselijöitä sattui viikon aikana paikalle viisi, päiväsaikaan taas useita satoja. Kaadetaanko kaikki Keskuspuiston puut? Onko täällä tulivuori? Mitä ihmettä te mittaatte? Kun joku pysähtyi kyselemään, oli tutkijoilla vain muutama minuutti aikaa vakuuttaa kuulija ja jättää hyvä vaikutelma. Voiko nuorille tieteilijöille olla parempaa harjoitusta!

Mitähän näistä nyt näkee?

Työstä saatu raaka-data käsiteltiin Puolassa, GTK:lla tehtäväksi jäi tulkita kerättyä tietoa. Tulkintaan käytettiin Globe Claritasta, josta meillä nuorilla tutkijoilla oli vain vähän kokemusta. Meistä Jari Karjalainen otti softan kuitenkin haltuun ja selvitti, mitä mikäkin datan käsittelyvaihe oikeastaan tarkoitti. Tulostelimme kuvia, laitoimme niitä peräkkäin ja pohdimme, mitähän näistä nyt näkee. Aloitimme hieman arasti, sieltä täältä ympyröimme selkeitä tummia kohtia datassa. Tulkinnan haasteet nujerrettiin lopulta hyvällä tiimityöllä. Koska vastaavaa työtä ei varsinaisesti ollut pohjana olemassa, toimintatapoja ja menetelmiä haettiin kokeilemalla ja kokeilemalla. Lopulta rohkeus kasvoi, ja merkitsimme viivoja kaikkeen, mikä poikkesi perusmassasta. Keksimme, että jos profiilit asettaa vierekkäin 3D-kuvaksi, saamme mallin heijasteet yhdisteltyä jatkuviksi. Kovan työn jälkeen tuloksemme oli sama kuin alustavasti, ”yhdellä syvyydellä yksi mahdollinen heijaste, toisella syvyydellä toinen”. Haasteeksi työn esittämisessä muodostui raporttimaisuus, kun tahto pureutua asiaan syvemmälle oli kova.

Mallinnustyöstä todettiin, että se on sentään suoraviivainen homma. Keskisyvää mallinnusta on tehty ennenkin, matalia koaksiaalikollektoreita vaikka kuinka paljon, joten ei tässä ollut muuta kuin kaivon piirtäminen syvemmäksi ja muutaman parametrin muuttaminen. Helenin saksalaiselta yhteistyökumppanilta saatiin numeroita, jotka vietiin malliin. Numeerisessa mallinnuksessa yksinkertaisuus on valttia. Mitä monimutkaisempi malli, sen pitempi on laskenta-aika, ja sitä enemmän on mahdollisuuksia virheille fysiikan eri osa-alueilla tai numeerisesti. Jos ei ota huomioon kaikkia mallin laskentarajoitteita, tulokset voivat olla varsin erikoisia. Malleja puitiinkin monta viikkoa usean henkilön voimin. Lopulta päädyimme välttämään kikkailua, ja totesimme, että laskentateho ei riitä liian realistiseen malliin, joten aiemmin käyttämämme perinteinen konsepti oli tähän paras mahdollinen. Samalla nuorille tutkijoille tuli selväksi, että kaikki kannattaa tarkistuttaa ennen asiakkaalle lähettämistä, ettei tarvitse tehdä korjausliikkeitä jälkikäteen.

Vastuu painaa, mutta myös opettaa. Projektin ensimmäisen vaiheen lähes päätyttyä tunnelmat ovat tyytyväiset. Kun pääsee mukaan näin vaativaan ja haastavaan projektiin heti asiantuntijan uran alussa, ei voi olla kuin kiitollinen. GTK:ssa on edessä suuri sukupolvenvaihdos – paljon asiantuntemusta poistuu eläköitymisen myötä tulevina vuosina. Kun osaamista jaetaan ja siirretään eteenpäin jo nyt, kun sitä on talossa runsaasti, GTK voi jatkossakin tehdä kunnianhimoista ja korkeatasoista yhteistyötä mahtavien yhteistyökumppaneiden kanssa.

Teksti:

Kaiu Piipponen, Elina Koskela ja Teppo Arola

 

 

Päivitetty 26.5.2020 klo 12:00