Återfyllning av borrhål i geoenergisystem : konventioner, metod och material

Sammanfattning: Populärvetenskaplig sammanfattning: Ett geoenergisystem består av ett eller flera borrhål, energibrunnar, som via värmeväxlare är kopplade till en värmepump. I en del fall är det önskvärt att borrhålen återfylls. Detta görs för att förhindra spridning av föroreningar från ytan och mellan olika vattenförande marklager som borrhålet kan penetrera. Utomlands görs detta regelbundet och omfattande forskning har bedrivits på området. I Sverige saknar dock branschen klara riktlinjer och tillräcklig kunskap om hur och med vad det ska göras. Den här litteraturstudien är en förstudie till en handledning om hur återfyllning ska ske. Syftet är att ge en bred överblick över forskningsläget och konventionerna främst i Sverige, USA och Tyskland med fokus på vilka material man använder sig av och varför, samt vilken teknik som används. Ett försök att utreda hur bentonit reagerar på frysning och på salt grundvatten har också gjorts. Studien visar att när borrhål återfylls i Tyskland och USA görs det nästan uteslutande genom tryckinjektering nerifrån och upp via ett påfyllnadsrör som sänks ner tillsammans med kollektorslangarna. Utifrån den undersökta litteraturen har slutsatsen nåtts att det främst är cementbaserade och bentonitbaserade material med olika tillsatser som används utomlands. Tillsatserna förstärker bland annat materialens förmåga att täta borrhålet, deras värmeledningsförmåga, frystålighet och injekterbarhet. Bentonit är en naturligt förekommande lera som har förmågan att ta upp stora mängder vatten och svälla flera gånger sin egen volym. Den främsta svagheten hos de bentonitbaserade material är en dålig motståndskraft mot uttorkning som orsakar stora volymförluster och kraftig försämring av värmeledningsförmågan. Dessutom har materialen ofta lägre värmeledningsförmåga från första början än de cementbaserade. Nackdelen med de cementbaserade materialen är istället att de stelnar i borrhålet. Därmed saknar de generellt förmågan att upprätthålla en kontakt med kollektorslangen om denna drar ihop sig. Detta sker då den kyls av när värme utvinns ur borrhålet. En försämrad kontakt skapar små glapp mellan slangarna och materialet vilket gör borrhålet mindre tätt och hindrar värmeöverföringen mellan berggrunden och systemet. Baserat på litteraturen som studerats i den här undersökningen har inga definitiva slutsatser kunnat dras angående bentonitbaserade materials reaktion på nedfrysning och salt grundvatten. Vid val av material är det dock klart att hänsyn måste tas till både markförhållandena och vilka hot man vill skydda sig mot.