vrtná souprava na místě v Schwerin, Německo (zdroj: Daldrup & Söhne AG)
Alexandr Richter 6 Duben 2020 s určitými geografickými omezeními založenými na ekonomii geotermálního rozvoje je zvýšený důraz a příležitosti vidět v“ ne tak hlubokých “ příležitostech využití geotermální energie pro teplo, jak je popsáno v článku softwarového domu Seequent založeného na NZ.
mělká – nebo lépe „mělčí“ – geotermální energie je řešena v zajímavém článku softwarového domu Seequent založeného na NZ. Poskytovatel geovědního softwaru, společnost zaujala zajímavou pozici v geotermálním světě, kterému slouží, tím, že také posouvá příběh o tom, co geotermální energie nabízí.
nedávno tak učinil v článku „Not so deep Heat“ publikovaném v březnu 2020. Takže při popisu mělké geotermální-v kontextu hlubokého geotermálního sektoru-článek odkazuje na geotermální zdroje, které nejsou tak horké a nejsou umístěny v hloubkách, které potřebujeme pro výrobu energie z horkých geotermálních zdrojů. Tradičně jsme mluvili o mělké geotermální jako v“ blízko povrchu “ pro geo-výměnný systém (tepelná čerpadla, od několika metrů do 50/ 100 metrů), zatímco hluboká geotermální (používaná v Německu k rozlišení) se týká všeho, co vrtá pro horké (nebo stále více také ne tak horké) teploty. Hranice mezi geotermálním vývojem zaměřeným na geotermální energii založenou na nádrži (v podstatě odvozování tepla Vodou jako nosičem) a přístupy přímé výměny tepla, které využívají cokoli od povrchových až po super hluboké systémy v žule (odvozování tepla prostřednictvím výměnného systému, který může používat vodu nebo něco jiného).
tradiční využití geotermální energie bylo k výrobě elektrické energie, a to obecně vyžaduje velmi vysoké teploty tekutin dodat teplotní rozdíly nezbytné. Bohužel jsou takové aplikace extrémně geograficky omezené; mají tendenci pracovat pouze v oblastech, kde jsou sopky nebo velmi vysoké / nízké teploty, např.
mělké geotermální lze dosáhnout mnohem menší a levnější vrtnou soupravou než vysokoteplotní geotermální potřeby. Je to také méně těžkopádné a vyžaduje méně složité a nákladné technologie.
Jeremy O ‚ Brien: Global Director-Energy, Seequent
ale to, co geotermální také poskytuje, je schopnost jen poskytovat teplo. To může být užitečné při mnohem nižších teplotách a tento nízkoteplotní geotermální zdroj lze nalézt na mnoha dalších místech, aniž by se vrtalo tak hluboko. I když tento přístup nemusí mít schopnost vyrábět velké množství elektřiny, může hrát důležitou roli při přemísťování potřeby vytvářet elektřinu z jiného zdroje.
„největší hodnotou mělké geotermální energie je to, že nahrazuje energii základního zatížení,“ říká Jeremy O ‚ Brien, manažer energetického obchodu Seequent. „Přibližně 40% veškeré energie použité v Evropě je určeno k vytápění a chlazení, takže pokud jste byli schopni získat polovinu z těchto 40% z vrtání některých otvorů do země, je to obrovská výhoda.“
geotermální také nabízí zvláštní výhodu oproti jiným obnovitelným zdrojům. Vždycky je tam. „Pokud slunce nesvítí nebo vítr nefouká, stále funguje. Je to 24/7 čistá energie a nezmizí.“
základní zatížení je klíčovým cílem pro regulaci emisí
velká část energie základního zatížení, na kterou se naše společnost spoléhá, přišla v minulosti z výroby uhlí nebo plynu, a to jsou zdroje, které jsou v současné době omezeny dohodami o CO2. (V roce 2020 je světové využívání elektřiny z uhlí na cestě k největšímu meziročnímu poklesu, jaký kdy byl zaznamenán, po čtyřech desetiletích téměř nepřerušeného růstu.
zatímco solární a větrná energie mají také klíčovou roli při snižování emisí CO2, obvykle se nezaměřují na čistě nahrazení základního zatížení. Mělká geotermální nepotřebuje baterii k ukládání energie, kterou vytváří. Jen tam sedí v zemi a čeká na poklepání. Stopa geotermální elektrárny bude také obvykle mnohem menší než stopa solárního pole nebo větrné farmy, protože veškeré těžké zvedání probíhá pod zemí.
to vše znamená, že mělké geotermální-zejména aplikace tepelných čerpadel-má schopnost být vysoce „lokální“. (Dobrým příkladem je trend, kdy supermarkety získávají teplo ze svých vlastních obchodů a používají výměníky tepla k vyrovnání svého chladicího výkonu.) Nebo může být celoměstské. Kodaň je jedním z řady evropských měst zkoumajících potenciál mělké geotermální energie pro podporu dálkového vytápění pro obyvatele.
“ často hledáte pouze teploty v rozmezí 50 až 80 stupňů Celsia, „říká Jeremy O‘ Brien, “ ale v mnoha případech je to vše, co potřebujete pro výměnu základního zatížení.“Ani myšlenka není ve skutečnosti tak nová. „Mnoho lidí si neuvědomuje, že Paříž má geotermální vytápění od 70. let…“
dole v ne tak hloubkách
takže jak hluboká je mělká? „Předpokládám, že v našem jazyce bychom řekli něco méně než 1 000 metrů, zatímco v normálním geotermálním smyslu by průměrná hloubka studny byla 2 000 metrů.
“ důležité je, že vše, co se nachází v 1000 metrech od povrchu, lze dosáhnout mnohem menší a levnější vrtnou soupravou, než je geotermální potřeba při vysokých teplotách. Je to také méně těžkopádné a vyžaduje méně složité a nákladné technologie.“
a v mnoha případech mohou být jednoduchá tepelná čerpadla účinná mnohem méně. Londýnská galerie Tate Modern se rozhodla pro geotermální řešení, které vede jen pět metrů dolů do koryta říčního štěrku. Využívá vrtu k uspokojení části požadavků na vytápění budovy v zimě a potřeby chlazení v létě, čímž udržuje neocenitelnou sbírku Picassos, Dalis, Rothkos a dalších na pohodlném (a mezinárodně požadovaném) stupni 18 až 25.
opět ve Velké Británii vědci zkoumají, jak by dědictví opuštěných uhelných dolů v zemi mohlo být použito k vytvoření druhého života výroby tepla-tentokrát s použitím mírně zvýšených teplot (kolem 30 stupňů) mil prázdných dutin, které tam sedí uvnitř země.
jak se projevuje mělký geotermální potenciál
klíčem k vytváření mělké geotermální práce je lokalizace konkrétních útvarů a stratigrafických jednotek, které mají v sobě dobré teplotní tekutiny a které lze efektivně využít. Průzkumy mohou zahrnovat seismické, gravitační, magnetické telurické údaje, ale může být neocenitelné začlenit to s tím, co je již o místě známo, upozorňuje Jeremy O ‚ Brien.
“ existují staré ropné a plynové průzkumné vrty nebo možná staré podzemní studny, kde lze data integrovat s geofyzikou? Jaké jsou průtoky ze stávajících vrtů? Co vám to říká o oblastech, které by mohly být nejzajímavější prozkoumat? Kde jsou nejvyšší teploty a jaká je geologie?“
dobrá detektivní práce může mít mnoho podob. Například prohlídka Google Earth v Almerii v jihovýchodním Španělsku odhaluje třpytivou krajinu skleníků pokrývajících téměř celý poloostrov. Je to největší sbírka v Evropě. Při hledání oblastí s vysokým geotermálním potenciálem vědci usoudili, že zemědělci možná vědí něco, co nevěděli
“ jen ve vnitrozemí můžete vidět zlomové linie protékající topografií a zemědělci vrtali vodu v těchto kopcích. Porucha kanály tekutiny hluboko dolů a zálohovat znovu velmi účinným způsobem, takže se zahřívají vzhledem k benigní podzemní vody. Pro rostliny to nebylo dobré, protože nabralo příliš mnoho solí, ale pro geotermální energii to bylo ideální….“
případová studie-hodnocení mělkého geotermálního potenciálu v městských oblastech; Katalánsko, Španělsko
evropské městské oblasti dekarbonizují a trh s energií se přesouvá směrem k obnovitelným zdrojům. Popularita mělké geotermální energie roste. Španělské Katalánsko je jedním z regionů zkoumajících možnosti a je případovou studií projektu MUSE (Správa městské mělké geotermální energie). Městská oblast Girona byla vybrána jako první pilotní oblast – ne bez jejích výzev.
jsou to tepelné vlastnosti podloží, které určují, kolik energie lze extrahovat pomocí tepelných výměníků, a kolem Girony jsou geologické a hydrogeologické vlastnosti každé stratigrafické jednotky složité a výrazně se liší. Byl zapotřebí podrobný 3D model a software Leapfrog byl použit k přípravě tohoto modelu ze všech dostupných dat, což bylo podstatné.
celkem, kolem 1400 vrtů, 4 geologické mapy měřítko 1: 25000, 5 geologické mapy měřítko 1:5000, 2 hydrogeologické mapy v měřítku 1: 25000 a množství geofyzikálních dat byly použity k přípravě podrobného geologického modelu oblasti 10 km široké, 9 km dlouhé a 300 m hluboké. Celkový objem modelu 29km3. Sledovány byly také průměrné teploty podzemní vody.
aby bylo možné co nejlépe interpretovat a prezentovat geologii podloží, bylo nutné vytvořit základní model definující Paleogenně-paleozoická, neogenní a kvartérní období. Ve skutečnosti 31 geologické jednotky byly modelovány celkem, mezi ordoviku a kvartér. Důraz byl kladen na stanovení hloubky a prostorové expanze sedimentární pánve La Selva v Gironě (sedimentární výplň povodí bude pravděpodobně základním médiem pro využití geotermálních zdrojů). Výzkum probíhá a nakonec přispěje k projektu Geoenergie SGE, který poskytne platformu pro hodnocení geotermálního potenciálu v regionálním a místním měřítku a pomůže Gironě rozhodnout, které oblasti jsou nejvhodnější pro instalaci topných systémů s otevřenou a uzavřenou smyčkou.
použití skoku k pronásledování tepla
stále více vlád se snaží prověřit a prosít všechna data, která shromáždily v oblastech, jako je Almeria, kde mají podezření, že by mohly být použitelné tepelné přechody v důsledku chybných nebo pod tlakem sedimentárních kolektorů atd.
„myslím, že Leapfrog k tomu může skutečně přispět,“ domnívá se Jeremy O ‚ Brien. „Je to velmi intuitivní nástroj pro kombinování všech těchto různých datových sad dohromady na jednom místě. Můžete vytvořit obrázek podpovrchu, který identifikuje potenciální místa, která by jinak nebyla intuitivní.
“ pokud zahajujete projekt, můžete mít starý geologický průřez, který pokrývá masivní oblast a musíte integrovat všechna tato data do jednoho místa. Leapfrog to může enormně urychlit, rychle vytvářet obraz a vytvářet vizualizace. Pro srovnání může trvat několik dní, než explicitně nakreslíte teplotní obrysy ručně nebo pomocí jiného balíčku.
“ Screening mnoho dat rychle dělá to mocný nástroj při identifikaci oblastí s potenciálem pro mělké geotermální. Poté, jakmile je plánována vrtná kampaň, mohou být vložena nová data, která aktualizují model a ukazují, co se děje v podpovrchu. Protože se Leapfrog spojuje s jiným simulačním softwarem, můžete se také podívat na tok vody v zemi nebo změny teploty. Tento software může vést týmy o tom, kde by mělo dojít k vrtání, a pak jít na pomoc pochopit a spravovat zdroj s časem.
“ to znamená, že Leapfrog může podporovat projekt od začátku do konce v celém hodnotovém řetězci.“