Sådan fungerer Kinas 2.500 meter dybe CO₂-loop – og det, teknologien stadig skal bevise

Kinas første idriftsatte geotermiske demonstrationsprojekt med superkritisk CO₂ er et varmeprojekt – ikke et geotermisk kraftværk. China Huaneng satte anlægget i Zhengzhou i drift 19. maj 2026. Her cirkulerer kuldioxid i et lukket rørsystem i en cirka 2.500 meter dyb brønd, optager varme fra den omgivende klippe og overfører den til et separat vandkredsløb, der bruges til opvarmning af boliger om vinteren. 613

Projektet er interessant, fordi det afprøver en måde at udnytte geotermisk varme på uden at hente grundvand op. Resultaterne bør dog ses som en tidlig driftsmilepæl – ikke som et bevis på, at lukket geotermi allerede kan levere billig, døgnstabil elektricitet.

Sådan fungerer systemet i Zhengzhou

Brønden er bygget som et koaksialt lukket loop. Relativt kold, tryksat CO₂ sendes ned gennem den ene strømningsvej, mens den opvarmede væske kommer tilbage til overfladen gennem den anden. I dybden bevæger varmen sig fra den omgivende undergrund gennem brøndens konstruktion og ind i den cirkulerende CO₂. Ved overfladen afgiver den returnerende CO₂ varmen til vandet i fjernvarmesystemet. CO₂’en forbliver i det lukkede kredsløb og blandes ikke med undergrunden. 6713

Det adskiller systemet fra konventionelle hydrotermiske geotermiske anlæg. De pumper naturligt varmt vand op fra et gennemtrængeligt underjordisk reservoir og håndterer typisk det producerede vand gennem geninjektion. Et lukket loop kan i stedet udnytte varme, der er lagret i klippe, også på steder hvor grundvandsstrømmen er for svag til et åbent geotermisk system.

Hvorfor bruge CO₂ i stedet for vand?

Projektet anvender superkritisk CO₂ som varmebærende medium. Under passende tryk- og temperaturforhold kombinerer CO₂ egenskaber fra både gas og væske: høj bevægelighed og relativt høj densitet. Den tekniske begrundelse er, at CO₂ kan cirkulere med forholdsvis lav strømningsmodstand og samtidig overføre varme effektivt i en dyb brønd. 613

CO₂ kan desuden bidrage til en såkaldt termosifon-effekt. Når væsken opvarmes på vej op, falder densiteten sammenlignet med den koldere CO₂, der bevæger sig nedad. Forskellen kan hjælpe med at holde cirkulationen i gang og mindske det pumpearbejde, der kræves. Det fjerner dog ikke behovet for udstyr ved overfladen og garanterer ikke lave driftsomkostninger.

Et lukket CO₂-system kan potentielt:

• undgå udvinding og geninjektion af grundvand,
• holde arbejdsmediet adskilt fra den omgivende undergrund,
• begrænse nogle af de problemer med mineraludfældning og håndtering af varm saltlage, der kendes fra åbne systemer,
• gøre geotermisk opvarmning mulig i områder med varm klippe, men dårlig naturlig gennemtrængelighed. 613

Det er systemfordele – ikke garantier for kommerciel succes. Varmen skal stadig kunne bevæge sig hurtigt nok gennem klippen og brøndvæggene til at levere den nødvendige effekt.

Hvad har anlægget i Zhengzhou opnået?

Offentlige rapporter angiver, at CO₂’en kommer ind ved cirka 8 °C og returnerer ved cirka 22 °C. Sammenlignet med en vandbaseret metode til varmeudvinding rapporteres projektet at øge varmeudvindingskapaciteten med omkring 20 procent og reducere energiforbruget pr. varmeenhed med omkring 10 procent. Anlægget er dimensioneret til vinteropvarmning af mere end 18.000 kvadratmeter boligareal. 3613

Tallene beskriver en anvendelig varmeinstallation, men siger ikke noget om elektricitetsproduktion. Den rapporterede returtemperatur og den nuværende anvendelse ligger på et niveau, der passer til opvarmning, og det tilgængelige materiale viser ikke, at projektet producerer elektricitet.

Der er også en vigtig sproglig præcisering. »Superkritisk CO₂« beskriver arbejdsmediet og dets tilstand under bestemte tryk- og temperaturforhold i systemet. De offentligt tilgængelige driftsbeskrivelser dokumenterer ikke den fulde tryk- og temperaturprofil i alle dele af den underjordiske installation. En sekundær rapport angiver andre temperaturer ved ind- og udløb, så resultatet på 8–22 °C bør læses som et rapporteret driftsmål – ikke som en komplet termodynamisk beskrivelse. 34

Kan teknologien levere døgnstabil elektricitet?

Geotermisk varme er tilgængelig kontinuerligt, i modsætning til vind og sol, som varierer med vejret og dagslyset. I princippet kan et lukket system, der når ned til tilstrækkeligt varm klippe og cirkulerer nok væske, levere stabil varme hele døgnet og ved højere temperaturer også elektricitet.

Projektet i Zhengzhou dokumenterer endnu ikke dette. Elproduktion kræver både en betydeligt større nyttig varmestrøm og temperaturer, der egner sig til en kraftcyklus. Zhengzhou-projektet bruges i øjeblikket til boligopvarmning, så påstanden om, at det allerede har etableret døgnstabil geotermisk elproduktion, vil gå længere end det dokumenterede grundlag.

Økonomien er en endnu større begrænsning. Modellering viser, at lukkede systemer muligvis kan opnå konkurrencedygtige varmeomkostninger, mens konkurrencedygtig elektricitet generelt kræver markante reduktioner i boreomkostningerne. En separat undersøgelse fandt, at simulerede systemer med et reservoir på 180 °C kunne have svært ved at tjene anlægsomkostningerne hjem over levetiden – selv med 30 laterale boringer og en produktionsrate på 75 kilogram i sekundet.

Hvorfor undersøges dybe U-formede brønde?

Et koaksialt brønddesign har et relativt begrænset areal til varmeudveksling. En dybere U-formet brønd eller et U-loop forsøger at øge arealet ved at bore to lodrette sektioner, der forbindes af en lang vandret sektion gennem varm klippe. Den længere underjordiske strækning giver mere kontakt med undergrunden og kan øge den varme, der overføres til den cirkulerende væske.

Designet adresserer en central begrænsning ved enkeltbrøndssystemer: For at udvinde nyttig energi kræves tilstrækkeligt stort kontaktareal mod klippen, høj nok temperatur og en stabil strømning over mange års drift. Til gengæld øger løsningen kompleksiteten ved retningsbestemt boring, risikoen under færdiggørelsen og kapitalbehovet. Det leverede materiale dokumenterer ikke den præcise dybde, ydeevne, byggestatus eller pris for et bestemt dybere kinesisk U-projekt. Det bør derfor ses som en udviklingsretning – ikke som en kommercielt bevist løsning.

De største tekniske og økonomiske barrierer

Udfordringen er ikke blot at finde varm klippe. Det handler om at skabe en holdbar, højtydende underjordisk varmeveksler til en pris, som den producerede varme eller elektricitet kan betale tilbage.

De vigtigste hindringer er:

• omkostningerne ved dyb boring og retningsbestemte eller multilatereale brøndsektioner,
• behovet for et tilstrækkeligt stort varmeudvekslingsareal under jorden,
• bevarelse af brøndintegritet og tætte forseglinger ved høje temperaturer og tryk,
• håndtering af korrosion, varmetab og CO₂’ens fysiske opførsel,
• risikoen for termisk kortslutning mellem den nedadgående og opadgående strømningsvej,
• behovet for borerigge, bor, borehulsudstyr og materialer, der kan fungere i barske, dybe klippemiljøer.

Et review i Nature vurderer, at ét sæt multilaterale boringer i visse sammenhænge kan koste cirka 50–100 millioner dollar, og at rentabiliteten afhænger af både produktionen og den lokale efterspørgsel. Reviewet peger samtidig på en grundlæggende ydelsesbegrænsning: Lukkede systemer er i høj grad afhængige af varmeledning fra den omgivende klippe, og varmeledning er langsommere end den konvektion, man får fra et naturligt strømmende geotermisk reservoir.

Det er en del af forklaringen på, at fjernvarme kan blive et tidligere kommercielt marked end elektricitet. Et anlæg kan sælge varme ved moderate temperaturer direkte til bygninger i nærheden, mens et kraftværk kræver varmere ressourcer, større flow og dyrere konverteringsudstyr.

Hvad viser Eavors projekt i Tyskland?

Eavors projekt i Geretsried i Bayern er en vigtig sammenligning. Den 4. december 2025 begyndte det at levere elektricitet til det tyske elnet fra et forseglet, multilateralt geotermisk system – det første rapporterede kommercielle projekt af sin art, der gjorde det.

Projektet forbindes med en fuld designkapacitet på omkring 8,2 megawatt elektricitet og 64 megawatt varme. Loopene bruger lange underjordiske brøndforløb i stedet for at være afhængige af et naturligt produktivt varmtvandsreservoir. I marts 2026 var den første af fire planlagte loops dog i drift. Projektet er derfor en væsentlig demonstration af teknisk gennemførlighed, mens den fulde udbygning og økonomien fortsat er åbne spørgsmål. 17

Zhengzhou og Geretsried viser tilsammen to trin i den samme overordnede idé. Zhengzhou demonstrerer, at forseglet CO₂-cirkulation kan levere nyttig geotermisk varme. Geretsried demonstrerer, at et multilateralt lukket loop kan nå elnettet. Ingen af projekterne beviser, at dyb lukket geotermi er billig, kan installeres næsten overalt eller er klar til at erstatte konventionel elproduktion.

Konklusionen

Kinas projekt i Zhengzhou kan bedst forstås som en praktisk afprøvning af princippet »tag varmen, ikke vandet«. Den 2.500 meter dybe koaksiale brønd, det forseglede CO₂-kredsløb, den rapporterede forbedring på 20 procent i varmeudvindingskapacitet og opvarmningen af 18.000 kvadratmeter viser, hvorfor teknologien tiltrækker sig opmærksomhed. 613

Lukket geotermi kan på længere sigt gøre geotermisk energi mulig flere steder ved at adskille varmeudvinding fra naturligt strømmende underjordisk vand. Vejen til døgnstabil elektricitet afhænger dog af, om teknologien kan løse de vanskeligere problemer: større og dybere varmevekslere, pålidelig boring ved høje temperaturer, stabil varmeproduktion over lang tid og langt lavere kapitalomkostninger.

Det hidtidige materiale understøtter forsigtig optimisme – ikke påstanden om et kommercielt gennembrud, der allerede er bevist i stor skala.