Energy return on Investment of Geothermal and Hydro power plants and their respective energy payback time

The purpose of this study was to compare the energy efficiency between hydro and geothermal power plants. The plants analysed were Nesjavellir (geothermal), and Fljótsdalsstöð (hydroelectric) power plants. The Energy Return on Investment (EROI), which is the ratio between output and input energy, was calculated for both plants. A recently proposed methodology was used, so the boundaries are consistent to other similar studies and can therefore be compared. Real data was gathered from stakeholders regarding construction, maintenance and operation of the plants. Therefore close to accurate results can be expected from these calculations. Results show that Nesjavellir geothermal plant returned approximately 33 units for every 1 unit that was used for construction, maintenance and operation at the plant over 40 years. Fljótsdalsstöð hydro station however, returned approximately 112 units for the same criteria. Own consumption was shown to be the largest consuming factor at both sites when looking at the whole lifetime of the plants. A scenario was calculated where hot water production was excluded at Nesjavellir, where the EROI dropped to approximately 9:1. These results are very close to the results published in 1975 and 1979 when the EROI for electricity production from a geothermal power plant was last calculated. This scenario underlines the efficiency improvement hot water production has. Energy payback time was calculated, where geothermal was quicker to reach an EROI of 1, but Hydro quicker to pay back the total energy consumed over its lifetime. The EROI is considerably higher for hydroelectric plants compared to geothermal. EROI is particularly low for electric production alone at geothermal power plants and has arguably not improved over 30 years.

Í ritgerð þessari er orkuarðsemi Nesjavallavirkjunar og Fljótsdalsstöðvar borin saman. Í ritgerðinni er notast við aðferðafræði sem nýverið var sett fram svo samanburður sé mögulegur á samskonar rannsóknum. Orkuarðsemi jarðvarmavirkjunar hefur ekki verið birt síðan 1979. Gögnum varðandi byggingarefni, viðhald og eigin notkun virkjananna var safnað frá eigendum virkjananna sem og tengdum fyrirtækjum staðið hafa í rekstri og byggingu tengdra mannvirkja. Þannig má ætla að nákvæm niðurstaða hafi fengist þar sem raungögn voru notuð. Niðurstöður sýna að Nesjavallavirkjun skilar um það bil 33 einingum til baka til samfélagsins fyrir hverja eina sem fór í að byggja hana og reka yfir fyrstu 40 ár hennar. Fljótsdalsstöð skilaði betri niðurstöðum þar sem hún skilar um það bil 112 einingum fyrir hverja eina sem hún notar fyrir fyrstu 100 ár hennar í rekstri. Eigin notkun virkjananna var langt um orkufrekasti partur rekstrarins. Athuguð var orkuarðsemi Nesjavalla ef framleiðsla á heitu vatni væri ekki til staðar, niðurstaðan leiddi í ljós að orkuarðsemi á rafmagnsframleiðslu frá jarðvarma hefur lítið aukist síðan 1979, þar sem mjög líkar niðurstöður fengust, eða um það bil 9:1. Hinsvegar má á sama hátt sjá hvernig framleiðsla á heitu vatni eykur orkuarðsemi gríðarlega. Endurgreiðslutími orku var einnig reiknaður, þar kom í ljós að Nesjavallavirkjun var sneggri að ná EROI 1:1 en Fljótsdalsstöð var fljótari að greiða til baka alla þá orku sem hún notar yfir líftíma sinn. Sem almenna ályktun, má halda því fram að Vatnsaflsvirkjanir skili mun betri orkuarðsemi en jarðvarmavirkjanir.

Orkusjóður