borrigg på plats i Schwerin, Tyskland (källa: Daldrup & s)
Alexander Richter 6 Apr 2020 med vissa geografiska begränsningar baserade på ekonomin i geotermisk utveckling, det finns en ökad betoning och möjligheter ses i ”inte så djupa” möjligheter att utnyttja geotermisk energi för värme som beskrivs i en artikel av NZ-baserad programvara hus Seequent.
Grunt – eller bättre ”grundare”-geotermisk energi behandlas i en intressant artikel av NZ-baserat mjukvaruhus Seequent. En leverantör av geovetenskapsprogramvara har företaget tagit en intressant position i den geotermiska världen som den tjänar genom att också driva berättelsen om vad geotermisk energi har att erbjuda.
det gjorde det nyligen i en artikel om ”inte så djup värme” som publicerades i mars 2020. Så när man beskriver Grunt geotermisk – i samband med den djupa geotermiska sektorn – hänvisar artikeln till geotermiska resurser som inte är så heta och inte ligger på djupet vi behöver för kraftproduktion från heta geotermiska resurser. Traditionellt har vi pratat om Grunt geotermiskt som i ”nära ytan” för geo-exchange-system (värmepumpar, från några meter till 50/ 100 meter), medan djup geotermisk (används i Tyskland för att skilja) hänvisar till allt som borrar för heta (eller alltmer inte så heta) temperaturer. Men linjerna mellan geotermisk utveckling som riktar sig mot reservoarbaserad geotermisk energi (i huvudsak härleder värmen genom vatten som bärare) och direkt värmeväxlingsmetoder som utnyttjar allt från nära yta till super djupa system i granit (härleder värme genom ett utbytessystem som kan använda vatten eller något annat).
den traditionella användningen för geotermisk energi har varit att generera elektrisk kraft, och det kräver i allmänhet mycket högtemperaturvätskor för att leverera de temperaturskillnader som krävs. Tyvärr är sådana applikationer extremt geografiskt begränsade; de tenderar bara att fungera i områden där det finns vulkaner eller mycket höga/låga temperaturer, t.ex. Nya Zeeland, Indonesien och Island.
Grunt geotermisk kan nås med en mycket mindre och billigare borrigg än geotermiska behov med hög temperatur. Det är också mindre besvärligt och kräver mindre komplex och kostsam teknik.
Jeremy O ’ Brien: Global Director – Energy, Seequent
men vad geotermisk också ger är förmågan att bara ge värme. Det kan vara användbart vid mycket lägre temperaturer, och denna geotermiska resurs med låg temperatur finns på många fler platser utan att borra så djupt. Även om detta tillvägagångssätt kanske inte har kapacitet att generera stora mängder el, kan det spela en viktig roll för att förskjuta behovet av att skapa el från en annan källa.
”det största värdet av grund geotermisk energi är att den ersätter basbelastningsenergi”, säger Jeremy O ’ Brien, Seequents Energiaffärschef. ”Cirka 40% av all energi som används i Europa är för uppvärmning och kylning, så om du kunde få hälften av det 40% från att borra några hål i marken, är det en enorm fördel.”
geotermisk ger också en särskild fördel jämfört med andra förnybara källor. Det är alltid där. ”Om solen inte skiner eller vinden inte blåser fungerar det fortfarande. Det är 24/7 ren energi och det går inte bort.”
Basbelastning är ett viktigt mål för utsläppskontroller
mycket av den basbelastningsenergi som vårt samhälle förlitar sig på har kommit tidigare från kol-eller gasproduktion, och det är de källor som för närvarande begränsas av CO2-avtal. (År 2020 är världens användning av koleldad el på väg för sitt största årliga fall som någonsin registrerats, efter fyra decennier av nästan oavbruten tillväxt.)
medan sol-och vindenergi också har en avgörande roll för att minska våra CO2-utsläpp, är de vanligtvis inte inriktade på att rent ersätta basbelastningen. Grunt geotermiskt behöver inte ett batteri för att lagra den energi det skapar. Den sitter bara där i marken och väntar på att bli tappad. Fotavtrycket för en geotermisk anläggning kommer också vanligtvis att vara mycket mindre än för en solkraft eller vindkraftpark, eftersom alla tunga lyft pågår under jord.
allt detta innebär att grund geotermisk-särskilt värmepumpstillämpningar – har förmågan att vara mycket ’lokal’. (Ett bra exempel är trenden för stormarknader att extrahera värme under sina egna butiker och använda värmeväxlare för att kompensera sin kylkraft.) Eller det kan vara stadsomfattande. Köpenhamn är en av ett antal europeiska städer som utforskar potentialen hos grund geotermisk energi för att stödja sin fjärrvärme för invånarna.
”ofta letar du bara efter temperaturer i intervallet 50 till 80 grader Celsius”, säger Jeremy O ’ Brien, ”men i många fall är det allt du behöver för basbelastningsbyte.”Inte heller är tanken faktiskt så ny. ”Många människor inser inte att Paris har haft geotermisk uppvärmning sedan 1970-talet…”
nere i inte så djup
så hur djupt är grunt? ”Jag antar att vi på vårt språk skulle säga något mindre än 1000 meter, medan i normal geotermisk mening skulle det genomsnittliga djupet på en brunn vara 2000 meter.
” det som är viktigt är att allt inom dessa 1000 meter från ytan kan nås med en mycket mindre och billigare borrigg än geotermiska högtemperaturbehov. Det är också mindre besvärligt och kräver mindre komplex och kostsam teknik.”
och i många fall kan enkla Värmepumpar vara effektiva vid mycket mindre än så. Londons Tate Modern gallery valde en geotermisk lösning som går bara fem meter ner till en bädd av flodgrus. Den använder borrhålet för att tillgodose en del av byggnadens värmebehov på vintern och kylbehov på sommaren, vilket håller den ovärderliga samlingen av Picassos, Dalis, Rothkos och mer på en bekväm (och internationellt krävs) 18 till 25 grader.
återigen i Storbritannien undersöker forskare hur landets arv av övergivna kolgruvor kan användas för att skapa ett andra liv av värmeproduktion – den här gången med hjälp av de något upphöjda temperaturerna (runt 30 grader) av miles av tomma tomrum som sitter där i jorden.
hur Grunt geotermisk potential avslöjar sig
en nyckel till att göra Grunt geotermiskt arbete är att lokalisera de särskilda formationer och stratigrafiska enheter som har bra temperaturvätskor i dem och som kan användas effektivt. Undersökningar kan innehålla seismiska, gravitation, magnetiska telluriska data, men det kan vara ovärderligt att införliva det med det som redan är känt om platsen, påpekar Jeremy O ’ Brien.
” finns det gamla olje-och gasprospekteringsbrunnar eller kanske gamla grundvattenbrunnar där data kan integreras med geofysiken? Vad är flödeshastigheterna från befintliga brunnar? Vad säger det om de områden som kan vara mest intressanta att utforska? Var är de högsta temperaturerna och vad är geologin?”
bra detektivarbete kan komma i många former. Till exempel avslöjar en Google Earth-rundtur i Almeria i sydöstra Spanien ett glittrande landskap av växthus som täcker nästan hela halvön. Det är den största samlingen i Europa. När man letade efter områden med hög geotermisk potential resonerade forskare att bönderna kanske kunde veta något de inte
”bara inåt landet kan du se fellinjerna som löper genom topografin, och bönderna borrade efter vatten uppe i dessa kullar. Felet kanaliserar vätskor djupt ner och tillbaka upp igen på ett mycket effektivt sätt så att de blir heta i förhållande till godartat grundvatten. Det var inte bra för växterna eftersom det hade plockat upp för många salter, men för geotermisk energi var det idealiskt….”
fallstudie-bedömning av grund geotermisk potential i stadsområden; Katalonien, Spanien
europeiska stadsområden minskar koldioxidutsläppen och energimarknaden förändras mot förnybara energikällor. Populariteten för grund geotermisk energi växer. Spaniens Katalonien är en region som utforskar möjligheterna och är en fallstudie för MUSE-projektet (Managing Urban Shallow-geothermal Energy). Stadsområdet Girona valdes som det första pilotområdet-inte utan dess utmaningar.
det är de termiska egenskaperna hos undergrunden som bestämmer hur mycket energi som kan extraheras via värmeväxlare, och runt Girona är de geologiska och hydrogeologiska egenskaperna hos varje stratigrafisk enhet komplexa och varierar avsevärt. En detaljerad 3D-modell behövdes, och Leapfrog-programvara användes för att förbereda den modellen från alla tillgängliga data, vilket var väsentligt.
allt som allt, runt 1400 borrhål, 4 geologiska kartor skala 1: 25000, 5 geologiska kartor skala 1:5000, 2 hydrogeologiska kartor skala 1: 25000 och en mängd geofysiska data användes för att förbereda en detaljerad geologisk modell av ett område 10km bred, 9km lång och 300m djup. En total modell volym 29km3. Genomsnittliga grundvattentemperaturer övervakades också.
för att tolka och presentera underjordsgeologi på bästa möjliga sätt var det nödvändigt att bygga en basmodell som definierade paleogen-paleozoiska, neogena och kvartära perioder. I själva verket modellerades 31 geologiska enheter totalt, mellan Ordovician och Quaternary. Fokus låg på att bestämma djupet och den rumsliga expansionen av Gironas la Selva sedimentära bassäng (bassängens sedimentära fyllning är sannolikt det principiella mediet för att utnyttja geotermiska resurser). Forskningen pågår och kommer i slutändan att bidra till GeoEnergy SGE-projektet som kommer att ge en plattform för att bedöma geotermisk potential i regional och lokal skala och hjälpa Girona att bestämma vilka områden som är mest möjliga för installation av öppna och slutna värmesystem.
använda Leapfrog för att jaga värmen
alltmer regeringar ser ut att screena och sikta Alla data de har samlat i områden, som Almeria, där de misstänker att det kan vara användbara värmegradienter på grund av felaktiga eller pressade sedimentära akviferer etc.
”jag tror att Leapfrog kan göra ett verkligt bidrag till det”, anser Jeremy O ’ Brien. ”Det är ett mycket intuitivt verktyg för att kombinera alla dessa olika datamängder tillsammans på ett ställe. Du kan bygga en bild av underytan som identifierar potentiella fläckar som kanske inte har varit intuitiva annars.
” om du startar ett projekt kan du ha ett gammalt geologiskt tvärsnitt som täcker en massiv region och du måste integrera alla dessa data på ett ställe. Leapfrog kan påskynda det enormt, snabbt bygga en bild och generera visualiseringar. I jämförelse kan det ta dagar att uttryckligen rita temperaturkonturer för hand eller genom att använda ett annat paket.
” Screening av mycket data gör det snabbt till ett kraftfullt verktyg för att identifiera områden med potential för grund geotermisk. Sedan, när borrkampanjen är planerad, kan de nya uppgifterna matas in för att uppdatera modellen och visa vad som händer i underytan. Eftersom Leapfrog ansluter till annan simuleringsprogramvara kan du också titta på flödet av vatten i marken eller temperaturförändringar. Programvaran kan vägleda team på var borrning bör ske, och sedan gå vidare för att förstå och hantera resursen med tiden.
” det betyder att Leapfrog kan stödja ett projekt från början till slut, genom hela värdekedjan.”