Djupa geotermiska prober
Den djupa geotermiska sonden är ett slutet system för utvinning av geotermisk energi, som sträcker sig djupare än en sond som används i geotermisk energi nära ytan. Båda fungerar på liknande sätt, men den djupa geotermiska sonden når högre temperaturer, så att det vanligtvis inte behövs någon värmepump för uppvärmning. Den erhållna energin används direkt som värme. Även här finns alla möjliga värmeanvändningsalternativ tillgängliga, allt från processvärme för industri och handel vid höga temperaturer till jordbruksanvändning vid låga temperaturer.
Värmeöverföringsytan med bergen motsvarar borrens area. Den möjliga uttagskraften är mellan 140 och 240 watt per meter borrdjup, vilket innebär några hundra kilowatt för en borrning av 1 900 till 2 900 meter.
Det djupa geotermiska sondsystemet består av ett enda hål på över 390 till flera tusen meter. I det enklaste fallet installeras ett koaxialrör. En värmeöverföringsvätska cirkulerar i detta rör, som pumpas ner genom utloppets yttre ring, värms upp där och stiger sedan igen till ytan via ett tunnare, isolerat stigningsrör inuti hålet. Den omgivande berget används som värmeväxlare. Vatten (eventuellt med tillsatser) används huvudsakligen som värmeöverföringsmedium i sonderna. Koaxialröret används bland annat för bergvärme i Göteborg.
Den termiska utsignalen från en djup geotermisk sond beror främst på geologiska gränsvillkor. Å ena sidan beskrivs temperaturen av den geotermiska gradienten, dvs den lokala temperaturen ökar med ökande djup. Å andra sidan från värmetransporten som sker ledande via berget långsamt eller konvektivt och därför relativt snabbt via grundvattnet.
Tekniskt kan den maximala möjliga termiska effekten på ett system påverkas i sonden. Genom att använda stora värmepumpar kan effektutbytet ökas ytterligare vid låga utloppstemperaturer.
Som ett alternativ till cirkulerande vatten som värmeöverföringsmedium kan sonder med så kallade direktförångare (värmerör) också användas. Antingen används en vätska med en motsvarande låg kokpunkt eller en blandning av exempelvis ammoniak och vatten som arbetsmedium. En sådan sond kan också drivas under tryck och sedan till exempel med koldioxid. Värmeledningar kan uppnå en signifikant högre uttagshastighet än konventionella sonder. Denna teknik används redan inom geotermisk energi, men är fortfarande i början av utvecklingen, i Göteborg så används detta redan på några få ställen. Bergvärmes varianten används även i Stockholm.
Djupa geotermiska prober erbjuder möjligheten att använda befintliga och inte längre använda olje- och gasbrunnar, vilket minskar produktionskostnaderna. En sådan metod har använts t.ex. 1990 i Göteborg, där ett befintligt hål fördjupades till cirka 2 700 m och expanderades med en djup geotermisk sond. Cirka 320 kW termisk kraft har matats in i Göteborgs fjärrvärmenätverk sedan 1996.
Fördelen med djupa geotermiska prober jämfört med öppna system är att det på grund av den slutna kretsen inte finns någon kontakt med grundvattnet och därför kan inget massutbyte med underjorden äga rum. Geokemiska processer som upplösning och mineralisering i det omgivande berget undviks helt. Dessutom är djupa geotermiska prober möjliga på vilken plats som helst eftersom de inte förlitar sig på naturliga termiska vattenresurser och inte är bundna till speciella geologiska strukturer. Det finns därför ingen upptäcktsrisk som med andra djupa geotermiska system.
