EGS geotermikus rezervoár megvalósításának kérdései Dr. Jobbik Anita Miskolci Egyetem Alkalmazott Földtudományi Kutatóintézet MTA--ME Műszaki Földtudományi Kutatócsoport MTA
1
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
Enhanced Geothermal System EGS rendszerek A földkéreg hőtartalmának, elektromos áram előállítását célzó hasznosítása A rezervoár és/vagy a munkaközeg mesterséges vagy mesterségesen befolyásolt A forró kőzetek hőtartalmának kinyerése a kőzetben meglévő és megnövelt vagy mesterségesen kialakított repedésrendszerben (hőcserélő(hőcserélő-felületben) cirkuláltatott folyadékkal történik. Elméletileg bárhol létesíthető „Száraz” esetben a felszínalatti vizek kivétele nélkül Kutatás--fejlesztés alatt álló terület Kutatás Kísérleti projektek valósultak meg
2
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
EGS rendszer létestésére alkalmas területek Az EGEC szakértői szerint Magyarország EGS potenciálja 300MW Nemzeti Cselekvési Terv 20202020-ig 57MW EGS (UGS) rendszerek
HOT + DRY, WET, FRACTURED 5km mélységre extrapolált hőmérséklet-térkép
5 MWe teljesítményhez
(E. HURTIG, V. CERMAK, R. HAENEL, V. ZUI, H. HAACK alapján GEIE által módosítva)
> 200° 200°C kőzethőmérséklet > 300 Millió m3 kőzettérfogat > 10 Millió m2 repedés repedés--felület + alacsony áramlási veszteség vízveszteség termikus lehűlés
ASoultz-i rendszer sekélyebb és mélyebb rezervoárjának kőzetei
3
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
EGS rendszerek létesítésének kockázatai Technológiailag megvalósítható de rendkívül komplex, földtani és technikai kockázatokkal terhelt folyamat. EGS potenciál értékelésének legkritikusabb kérdései: hőmérséklet (hőáram (hőáram,, hővezetőhővezetőképesség), rezervoár (hőcserélő(hőcserélő-felület), a vízhez való hozzáférés, a geotermikus rendszer fenntarthatósága, élettartama. Az eddigi EGS projektek többsége nemzetközi együttműködések keretében valósult meg. 4
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
Az EGS rendszer elemei Erőmű Monitoring kút Besajtoló kút Termelő kút
Repedésrendszer
Geotermikus készlet
(Engineered Fractured System)
A kőzet teljes termálenergia tartalma Repedésrendszer
Forró kőzet
Hozzáférhető termálenergia tartalma Kihozatali hatásfok
Kitermelhető készlet
5
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
EGS rendszer kialakításának lépései
1 fázis:
4-5 fázisok:
Helyszín kiválasztása, Leírása
Cirkulációs tesztek, Kiértékelés
Kutatófúrás, Információ szerzés
Felszíni technológia létesítése
2-3 fázisok: Hány kutas rendszer? Kutak: távolsága elhelyezése pályája
Besajtoló kút fúrása
Rétegrepesztés Rezervoár létrehozása
Monitoring kutak Vízkutak Termelőkút fúrása és rétegrepesztés 6
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
Potenciális helyszínek értékelése
? „megfelelő” EGS helyszín Rezervoár típusának meghatározása HDryR, HF HFractutedR, HW HWetR projekt koncepció
Alkalmas aljzati képződmény Geológiai modell felállítható
Feszültségtér jellemezhető
Szeizmikus aktivitás ismert
7
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
Potenciális helyszínek értékelése Rezervoár jellemzők
Hőmérséklet (°C)
az EGS geotermikus rendszerek célzónái jelenleg nem elegendően megkutatottak jelen ismereti szintünk alapján becsülhető porozitás és permeabilitás értékek
in situ fluidum Mélység (m)
kevés számú, régi vízminta, elemzés
Geomechanikai paraméterek általában nincsenek mért adatok
Geotermikus gradiens, hőáram mért adatokból számítva 4500 4000 3500
MD, m
3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
T, oC
8
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
Kutatófúrás, információszerzés Széles körű olajipari tapasztalatok Kemény kőzetben történő fúrás HPHT környezet nagy kapacitású fúróberendezés hosszabb fúrási idő iszaptechnológia, hűtés kútgeofizikai mérések magfúrás
Kiértékelés, szintetizálás
Funkció meghatározása besajtoló kút monitoring kút 9
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
Rétegrepesztés HDR rezervoár gránitban Hydraulic stimulation Rétegrepesztés Vízszükséglet biztosítása Folyamatos monitoring Szeizmicitás Mikroszeizmika (MicroSeismic System) monitoring kút megfigyelő kutak
10
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
EGS rezervoár TTEP és RTEP tartalmának meghatározása
6 kutas rendszer 4 termelő kút 2 besajtoló kút
11
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
Eredmények
Q = H 0 = m ⋅ C ⋅ ∆T
S3
106 m3
225
337.5
562.5
VTInt
106 m3
26.9
40.3
67.2
TR0
°C
200
210
225
TTEP
PJ (1015 J)
100.6
158.8
284.4
RTEP
PJ (1015 J)
0.63
1.90
5.53
QRe c ρ R cRVTInt (TR 0 − TRA ) = QTotal ρ R cRVTDist (TR 0 − TSurface )
Kihozatali tényezők
µRec
RTEP ⋅ R f ⋅η c F ⋅L
S2
VT
µ Re c =
Etheo =
S1
% Etheo: H0: Rf ηc F L
S1
S2
S3
0.0063
0.012
0.019
elméletileg előállítható villamos energia mennyiség [MWe] a térrészben tárolt hőmennyiség [J] kihozatali tényező [-] (0,05 – 0,2) átalakítási tényező (erőmű hatásfoka) az erőmű kapacitása (effektív működési arány - időben) (90%) az erőmű élettartama 12
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
A jövő feladatai A megfelelő hatékonyságú, hőmérsékletű, permeábilis repedésrendszer kialakítása amely alkalmas hosszú ideig hőcserélőként működni Jelenleg nincsenek tapasztalatok az EGS alapú hőcserélő hőcserélő--rendszerek hosszú távú termikus viselkedésével kapcsolatban Az eddig megvalósult kísérleti projektek néhány MW elektromos teljesítményt bizonyítottak Ahhoz, hogy az EGS jelentős szerepet töltsön be az elektromos áram szolgáltatásban legalább néhány 10 MW teljesítményű erőműveket kell üzembe állítani
NER300
13
XII. ENERGOexpo Debrecen, 2015. Május 2828-29.
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!
14
