fúrótorony a helyszínen Schwerinben, Németországban (forrás: Daldrup & s Enterprises AG)
Alexander Richter 6 ápr 2020 a geotermikus fejlődés gazdaságosságán alapuló földrajzi korlátokkal, fokozott hangsúlyt és lehetőségeket lát a geotermikus energia hőre történő felhasználásának “nem olyan mély” lehetőségeiben, amint azt az NZ-alapú Szoftverház, a Seequent írja le.
a sekély – vagy jobb “sekélyebb” – geotermikus energiával az NZ-alapú seequent Szoftverház érdekes cikke foglalkozik. A geotermikus szoftver szolgáltató, a vállalat érdekes pozíciót töltött be az általa kiszolgált geotermikus világban, azzal is, hogy a geotermikus energia kínálatának narratíváját tolja.
nemrégiben ezt tette a “nem olyan mély hő” című cikkben, amelyet 2020 márciusában tettek közzé. Tehát a sekély geotermikus – a mély geotermikus szektor összefüggésében-leírásakor a cikk olyan geotermikus erőforrásokra utal, amelyek nem annyira forróak, és nem olyan mélységben helyezkednek el, mint amire szükségünk van a forró geotermikus erőforrásokból történő energiatermeléshez. Hagyományosan a sekély geotermikusról beszélünk, mint a “felszín közelében” a geo-csere rendszer (hőszivattyúk, néhány métertől 50/ 100 méterig), míg a mély geotermikus (Németországban megkülönböztetésre használják) mindenre utal, amely forró (vagy egyre inkább nem is olyan forró) hőmérsékletekre fúrja. De a tározó alapú geotermikus energiát célzó geotermikus fejlesztés (lényegében a víz mint hordozó révén a hő származik) és a közvetlen hőcserélő megközelítések közötti vonalak, amelyek bármit felhasználnak a felszínközeli szuper mély rendszerekig a gránitban (hőt nyernek egy csererendszeren keresztül, amely vizet vagy valami mást használhat).
a geotermikus energia hagyományos felhasználása villamos energia előállítása volt, és ez általában nagyon magas hőmérsékletű folyadékokat igényel a szükséges hőmérsékleti különbségek leadásához. Sajnos az ilyen alkalmazások földrajzilag rendkívül korlátozottak; csak olyan területeken működnek, ahol vulkánok vagy nagyon magas/alacsony hőmérsékletek vannak, például Új-Zélandon, Indonéziában és Izlandon.
sekély geotermikus lehet elérni egy sokkal kisebb és olcsóbb fúrótorony, mint a magas hőmérsékletű geotermikus igények. Kevésbé nehézkes, és kevésbé bonyolult és költséges technológiát igényel.
Jeremy O ‘ Brien: Global Director – Energy, Seequent
de amit a geotermikus is nyújt, az a képesség, hogy csak hőt biztosítson. Ez sokkal alacsonyabb hőmérsékleten hasznos lehet, és ez az alacsony hőmérsékletű geotermikus erőforrás sokkal több helyen megtalálható, anélkül, hogy ilyen mély fúrást végezne. Bár ez a megközelítés nem képes nagy mennyiségű villamos energia előállítására, fontos szerepet játszhat abban, hogy kiszorítsa a villamos energia más forrásból történő előállításának szükségességét.
“a sekély geotermikus energia legnagyobb értéke az, hogy felváltja az alapterhelésű energiát”-mondja Jeremy O ‘ Brien, a Seequent energetikai üzletvezetője. “Az Európában felhasznált energia mintegy 40% – át fűtésre és hűtésre fordítják, tehát ha ennek a 40% – nak a felét a földbe fúrt lyukakból tudnánk megszerezni, az óriási előny.”
a geotermikus energia különleges előnyt kínál más megújuló energiaforrásokkal szemben. Mindig ott van. “Ha a nap nem süt, vagy a szél nem fúj, akkor is működik. Ez 24/7 tiszta energia, és nem múlik el.”
az alapterhelés a kibocsátás-szabályozás kulcsfontosságú célkitűzése
társadalmunk alapterhelésű energiájának nagy része a múltban szén-vagy gáztermelésből származott, és jelenleg ezeket a forrásokat korlátozzák a CO2-megállapodások. (2020-ban a világ széntüzelésű villamosenergia-felhasználása a valaha mért legnagyobb éves esés felé halad, négy évtizedes szinte megszakítás nélküli növekedés után.)
míg a nap – és szélenergia szintén kritikus szerepet játszik a CO2-kibocsátás csökkentésében, általában nem az alapterhelés pusztán helyettesítésére összpontosítanak. A sekély geotermikusnak nincs szüksége akkumulátorra az általa létrehozott energia tárolásához. Csak ott ül a földben, arra várva, hogy megcsapolják. A geotermikus erőmű lábnyoma általában sokkal kisebb lesz, mint egy napenergia-tömbé vagy szélerőműparké, mivel az összes nehéz emelés a föld alatt zajlik.
mindez azt jelenti, hogy a sekély geotermikus – különösen a hőszivattyús alkalmazások – képesek erősen lokálisak lenni. (Jó példa erre az a tendencia, hogy a szupermarketek saját üzleteik alól nyerik ki a hőt, és hőcserélőket használnak a hűtőteljesítmény ellensúlyozására.) Vagy lehet egész városra kiterjedő. Koppenhága egyike azon számos európai városnak, amelyek feltárják a sekély geotermikus potenciálját a lakosok távfűtésének támogatására.
“gyakran csak 50-80 Celsius fokos hőmérsékletet keres”-mondja Jeremy O ‘ Brien -, de sok esetben ez minden, amire szüksége van az alapterhelés cseréjéhez.”Az ötlet valójában nem is olyan új. “Sokan nem veszik észre, hogy Párizsban geotermikus fűtés volt az 1970-es évek óta…”
lent a nem olyan mélységben
tehát milyen mély a sekély? “Azt hiszem, a mi nyelvünkön azt mondanánk, hogy bármi kevesebb, mint 1000 méter, míg a normál geotermikus értelemben a kút átlagos mélysége 2000 méter lenne.
“az a fontos, hogy a felszín 1000 méteres körzetében mindent el lehet érni egy sokkal kisebb és olcsóbb fúróberendezéssel, mint a magas hőmérsékletű geotermikus igények. Kevésbé nehézkes, és kevésbé bonyolult és költséges technológiát igényel.”
és sok esetben az egyszerű hőszivattyúk ennél jóval kisebb hatásfokkal is hatékonyak lehetnek. A londoni Tate Modern galéria egy geotermikus megoldást választott, amely mindössze öt méterre fekszik a folyami kavicságyig. A fúrólyuk télen az épület fűtési igényeinek egy részét, nyáron pedig a hűtési igényeket elégíti ki, így a Picassos, Dalis, Rothkos és még sok más felbecsülhetetlen értékű gyűjteményét kényelmes (és nemzetközileg szükséges) 18-25 fokban tartja.
ismét az Egyesült Királyságban a kutatók azt vizsgálják, hogy az ország elhagyott szénbányáinak örökségét hogyan lehetne felhasználni a hőtermelés második élettartamának megteremtésére – ezúttal a föld belsejében lévő üres üregek kissé megemelkedett hőmérsékletének (körülbelül 30 fok) felhasználásával.
hogyan tárul fel a sekély geotermikus potenciál
a sekély geotermikus munka egyik kulcsa az adott képződmények és rétegtani egységek felkutatása, amelyekben jó hőmérsékletű folyadékok vannak, és amelyek hatékonyan alkalmazhatók. A felmérések tartalmazhatnak szeizmikus, gravitációs, mágneses tellurikus adatokat, de felbecsülhetetlen értékű lehet ezeket beépíteni a helyről már ismertekkel, rámutat Jeremy O ‘ Brien.
“vannak-e régi olaj-és gázkutak, vagy esetleg régi talajvízkutak, ahol az adatok integrálhatók a geofizikával? Mekkora az áramlási sebesség a meglévő kutakból? Mit mond ez neked azokról a területekről, amelyeket a legérdekesebb felfedezni? Hol van a legmagasabb hőmérséklet és mi a geológia?”
a jó detektívmunka sokféle formában jelentkezhet. Például egy Google Earth túra Almeria-ban, Spanyolország délkeleti részén, az üvegházak csillogó táját tárja fel, amely szinte az egész félszigetet lefedi. Ez Európa legnagyobb gyűjteménye. Amikor nagy geotermikus potenciállal rendelkező területeket kerestek, a kutatók úgy érveltek, hogy a gazdák talán tudnak valamit, amit nem
“csak a szárazföldön láthatók a topográfián áthaladó törésvonalak, és a gazdák vizet fúrtak ezeken a dombokon. A hiba csatornák folyadékok mélyen, és vissza újra egy nagyon hatékony módon, így kap meleg képest jóindulatú talajvíz. Nem volt jó a növényeknek, mivel túl sok sót vett fel, de a geotermikus energia számára ideális volt….”
esettanulmány – a városi területek sekély geotermikus potenciáljának felmérése; Katalónia, Spanyolország
az európai városi területek dekarbonizálódnak, és az energiapiac a megújuló energiaforrások felé tolódik el. A sekély geotermikus energia népszerűsége növekszik. A spanyolországi Katalónia egy olyan régió, amely a lehetőségeket vizsgálja, és esettanulmány a MUSE projekthez (városi sekély geotermikus energia kezelése). Girona városi területét választották az első kísérleti területnek-nem kihívások nélkül.
az altalaj termikus tulajdonságai határozzák meg, hogy mennyi energiát lehet hőcserélőkön keresztül kinyerni, és Girona környékén az egyes rétegtani egységek geológiai és hidrogeológiai tulajdonságai összetettek és jelentősen eltérnek egymástól. Részletes 3D modellre volt szükség, és a Leapfrog szoftvert használták a modell előkészítéséhez az összes rendelkezésre álló adatból, ami lényeges volt.
összességében, mintegy 1400 fúrólyukak, 4 geológiai térképek skála 1: 25000, 5 geológiai térképek skála 1:5000, 2 hidrogeológiai térkép 1:25000 méretarányú és rengeteg Geofizikai adatot használtak fel egy 10 km széles, 9 km hosszú és 300 m mély terület részletes geológiai modelljének elkészítéséhez. A teljes modell térfogata 29km3. A talajvíz átlagos hőmérsékletét is megfigyelték.
annak érdekében, hogy az altalaj geológiáját a lehető legjobban értelmezzük és bemutassuk, szükséges volt egy alapmodell létrehozása, amely meghatározza a paleogén-paleozoikum, a neogén és a kvaterner korszakokat. Valójában összesen 31 geológiai egységet modelleztek az Ordovician és a Quaternary között. A hangsúly a Girona la Selva üledékes medencéjének mélységének és térbeli kiterjedésének meghatározására irányult (a medence üledékes töltése valószínűleg a geotermikus erőforrások hasznosításának fő közege). A kutatás folyamatban van, és végső soron hozzá fog járulni a GeoEnergy SGE projekthez, amely platformot biztosít a geotermikus potenciál regionális és helyi szintű felméréséhez, és segít a Gironának eldönteni, hogy mely területek a legmegfelelőbbek a nyitott és zárt hurkú fűtési rendszerek telepítéséhez.
a LeapFrog használata a hő üldözésére
a kormányok egyre inkább arra törekszenek, hogy kiszűrjék és szitálják az összegyűjtött adatokat olyan területeken, mint Almeria, ahol gyanítják, hogy a hibás vagy nyomás alatt álló üledékes víztartó rétegek stb.
“úgy gondolom, hogy a Leapfrog valóban hozzájárulhat ehhez” – véli Jeremy O ‘ Brien. “Ez egy nagyon intuitív eszköz, amely egyesíti a különböző adatkészleteket egy helyen. Készíthet egy képet a felszínről, amely azonosítja azokat a potenciális foltokat, amelyek egyébként nem voltak intuitívak.
“ha egy projektet indítasz, lehet, hogy van egy régi geológiai keresztmetszeted, amely egy hatalmas régiót fed le, és az összes adatot egy helyre kell integrálnod. A Leapfrog ezt óriási mértékben fel tudja gyorsítani, gyorsan képes képet készíteni és vizualizációkat generálni. Ehhez képest napokba telhet, amíg kézzel vagy egy másik csomag segítségével kifejezetten megrajzolja a hőmérsékleti kontúrokat.
“a sok adat szűrése gyorsan hatékony eszközzé teszi a sekély geotermikus potenciállal rendelkező területek azonosítását. Ezután a fúrási kampány megtervezése után a friss adatok bevihetők a modell frissítéséhez, és megmutathatják, mi történik a felszín alatt. Mivel a Leapfrog csatlakozik más szimulációs szoftverekhez, megnézheti a víz áramlását a talajban vagy a hőmérséklet változásait is. A szoftver útmutatást adhat a csapatoknak arról, hogy hol kell fúrni, majd segíthet megérteni és kezelni az erőforrást idővel.
“ez azt jelenti, hogy a Leapfrog támogathat egy projektet az elejétől a végéig, az egész értékláncban.”