Modellering av varmetransport i jordvarmereservoar

Jordvarme er ei miljøvenleg energikjelde som held til under bakken og ventar på å bli henta opp. Carina Bringedal har i si doktorgradsavhandling sett på korleis varmetransport i bakken oppfører seg når ein prøver å hente opp denne energien og korleis grunnvasstrøyming kan påverke - og bli påverka av - varmeproduksjonen.

Bakken under oss blir gradvis varmare jo lenger ned ein borer. Denne varmeenergien kan nyttast til direkte oppvarming av bygningar eller omdannast til elektrisitet. Fordelen med jordvarme er at han er miljøvenleg og kan produserast uavhengig av vêrtilhøva. Problemet er at det er dyrt å bore og energien vil dermed kanskje ikkje vere konkurransedyktig mot andre energiformer. Dermed er det viktig at ein har alle tala på bordet før ein borer – slik at ein veit kor mykje jordvarmebrønnen kan produsere og om han vil vere lønnsam. Då må ein forstå korleis varmetransport oppfører seg i jordvarmereservoar.

Bringedal har i avhandlinga si brukt matematiske modellar for å analysere korleis varmetransport i undergrunnen opptrer i to scenario. I det eine scenarioet ser ho på korleis tettleiksforskjellar i grunnvatn kan påverka varmeproduksjonen til eit borehol: Fordi kaldt vatn er tyngre enn varmt vatn, kan varmeproduksjonen initiere grunnvasstraumar kring boreholet, då kaldt vatn vil ned, medan det varmare vatnet vil opp. Ved å nytte simuleringar har Bringedal funne ut korleis desse straumane vil oppføre seg nær boreholet og kva effekten av dei er. I det andre scenarioet fokuserer Bringedal på mineralutfelling, som kan oppstå når ein injiserer kald væske inn i undergrunnen. Ettersom ein introduserer ei væske med ei anna kjemisk samansetting enn det opphavlege grunnvatnet, kan mineral enten avsettast eller løyse seg opp, og dermed endre strøymingstilhøva gjennom jordvarmereservoaret. Denne prosessen er utfordrande å modellere, då varmetransporten, væsketransporten og dei kjemiske reaksjonane er kopla og påverkar kvarandre dynamisk. Bringedal har analysert koplingane og utvikla betre modellar for å skildre desse prosessane.

Personalia:

Carina Bringedal er fødd i 1987 i Haugesund. Ho har mastergrad i anvendt og utrekningsorientert matematikk ved Universitetet i Bergen frå 2011. Etter mastergraden byrja ho på avhandlinga som universitetsstipendiat ved Matematisk Institutt, Universitetet i Bergen. Rettleiarar har vore Inga Berre (UiB, CMR), Iuliu Sorin Pop (TU/e) og Florin Adrian Radu (UiB).