izkori ŠČanje geotermalne energije

IZKORIŠČANJE GEOTERMALNE ENERGIJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Več kot 99 % naše Zemlje ima višjo temperaturo kot 1000 C

POTENCIALI GEOTERMALNE ENERGIJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

1 km³ 200 °C toplega granita, ki ga ohladimo na 20 °C

lahko daje približno 10 MW električne moči

v obdobju dvajsetih letih

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

POTENCIALI GEOTERMALNE ENERGIJE

IZKORIŠČANJE GEOTERMALNE ENERGIJE

Toploto, ki je shranjena v zemeljski skorji imenujemo geotermalnaenergija.

Zemlja se oblikuje pred 4,5 milijardami let.

Današnja vira toplote:

1) shranjena toplota

2) radioaktivni razpad povečini do sedaj sproščene približno 1/3 radioaktivne toplote2/3 se bo še sprostilo

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

235U 238U 232Th 40K

Temperatura v notranjosti Zemlje

Temperatura Zemlie

Globina v km

Temperatura v °C

Litosfera - tektonske plošče

PRENOS TOPLOTE IZ ZEMLJINEGA JEDRA

Prenos toplote na podlagi prevoda in konvekcije.

Zaradi majhnih toplotnih prevodnosti kamnintoplotni tokovi

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

260 /mW m v granitnih kameninah

2100 /mW m v bazaltnih kameninah

konvekcija: magma in geotermalna voda

temperaturni gradient v skorjidoseže tudi

030 /C km0100 /C km

Bazaltna kamenina

Granitna kamenina

ZGODOVINA IZKORIŠČANJA GEOTERMALNE ENERGIJE

200 let p.n.š. za kuhanje in kopeliEtruščani, Grki, Indijanci, na območjih Kitajske, Japonske, Mehike

300 let p.n.š. za kopanje in barvanje tekstila

1755 prvi javni toplovod na Islandiji1930 v Reykyaviku začne delati prvi sistem daljinskega ogrevanja mesta (edino glavno mesto, ki je v celoti ogrevano z geotermalno energijo)1920 ogrevanje rastlinjakov na Islandiji1800 prve kemične tovarne (Lardarello, Italija) za izločanjeborove kisline

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Področja primerna za izkoriščanje geotermalne energije

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

POTENCIAL GEOTERMALNE ENERGIJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Tehnologija vrtanja danes omogoča le izrabo geotermalne energije do globine 10 km.

Količina shranjene toplote v tem pasu znaša 300 x10**18 kWh, od tega približno tretjina pod kopno površino.

Ob sedanje svetovni letni porabi ta količina energije zadostuje človeštvu za šest milijonov let !!!

ZGODOVINA IZKORIŠČANJA GEOTERMALNE ENERGIJE

1904 prva geotermalna elektrarna (Lardarello) električna moč 250 kW

1940 elektična moč geotermalnih elektrarn znaša 126,8 MW

geotermalno energijo danes uporablja več kot 40 državveč kot 20 držav jo uporablja za proizvodnjo električne energije

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

NAČINI IZKORIŠČANJA GEOTERMALNE ENERGIJE

1) HIDROTERMALNO IZKORIŠČANJE vrelci vroče vode (30 % med 100 največjimi)vrelci vroče vode in vroče pare (60 % vseh med 100 največjimi)vrelci vroče pare (10 % vseh med 100 največjimi)

Najbolj poznana geotermalna polja:Lardarello, ItalijaThe Geysers, Kalifornija, ZDAMatsukawa, Japonska

2) HLAJENJE VROČIH KAMENIN

3) GEOTLAČNO IZKORIŠČANJEB.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Geotermalni vodonosnik

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003 rainwater: deževnica, hot water: vroča voda, hot rock: vroča skala

Računalniško modeliranje

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Računalniško modeliranje izkoriščanja geotermalne energije

HIDROTERMALNO IZKORIŠČANJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

IZKORIŠČANJE TOPLIH VODNIH VRELCEVsegrevanje meteorne vode v vodonosnikih

izkoriščanje smotrno v primeru

globina 2-3 kmvrelec 150 t/hvsebnost mineralov do 60 g/kg

produkcijska vrtina: iz nje prihaja segreta vodareinjekcijska vrtina: v njo prihaja nazaj hladna vodatako deluje sistem ogrevanja dela Pariza Meaux

HIDROTERMALNO IZKORIŠČANJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

IZKORIŠČANJE TOPLIH VODNO-PARNIH VRELCEVv naravi tovrstne vrelce imenujemo gejzirji

ločevanje pare in vodes paro običajno proizvajamo električno energijo

HIDROTERMALNO IZKORIŠČANJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

IZKORIŠČANJE TOPLIH PARNIH VRELCEV

proizvodnja električne energije

HLAJENJE VROČIH KAMENIN

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003 Fenton Hill

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Od 1987 projektEUSoultz-sous-ForretsFrancija

GEOSONDA

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Izkoriščanje smotrno od 50-100 m globine

potrebna ena izvrtina z dvema cevema, ena v drugipremer zunanje cevi do cca. 100 mm

neposredno segrevanjeali vir toplote za toplotno črpalko

v Švici uporabljajo več kot 2000 geosond

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Odvzem toplote:Suha peščena tla 20 W/mVlažna peščena tla 40 W/mTla s podtalnico 80-100 W/m

GEOTLAČNO IZKORIŠČANJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Geotlačna polja so v globinah od 4-6 km.

Topla voda je ujeta med kamnine pod visokim tlakom.

Izkoriščamo:

- toploto- delo, ki ga lahko opravi visoki tlak vode- pogosto tudi metan, ki je v geotlačnih poljih

pilotni projekti:Teksas, ZDAMehiški zaliv, ZDA (polje 6567 m pod dnom oceana)

MOŽNOSTI UPORABE GEOTERMALNE ENERGIJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Visokotemperaturni viri

Nizkotemperaturni viri

0150T C

0150T C

PROIZVODNJA ELEKTRIČNE ENERGIJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Odprti termodinamski proces

Zaprti termodinamski proces

Binarni termodinamski proces

Tipi geotermalnih elektrarn

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

cikel s suho paro cikel z mokro paro

binarni cikel – tako kot pri izkoriščanju toplote oceanov

PROIZVODNJA ELEKTRIČNE ENERGIJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

ZDA 3200 Filipini 2164 Mehika 950 Italija 700 Indonezija 380Nova Zel. 342Japonska 270Savador 180Kostarika 110Islandija 110Kenija 105Nikaragva 100Rusija 70

Kitajska 50Turčija 40 Guatemala 15 Grčija 12 St.Lucija 10Francija 4 Tajska 3,3Portugalska 3 Romunija 1,5Argentina 0,7 Zambija 0,2

SKUPAJ: 8821 MW leta 1995

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Termal 1, Murska Sobota, 6,1 MWt

8zaloge : 5,8 10 , 13,6 milijonov ton nafteGJ

Izkoriščanje geotermalne energije

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003geotermalne elektrarne

Geotermalna elektrarna

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003 produkcijska vrtina, injekcijska vrtina

Geotermalna elektrarna

parna turbina in generator

parna turbina z odprtim ohišjemIzločevalnik kapljevine in plinovGeotermalna vrtina

Kondenzator in hladilni stolpiB.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Geotermalne elektrarne

Geotermalna elektrarna Imperial County v Kaliforniji

Geotermalna elektrarna Geysers v Kaliforniji (največja na svetu)

Proizvaja 725 MW električne moči, dovolj za 725.000 domov

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Geotermalna energija v Italiji

Geotermalna elektrarna LardarelloIzkoriščanje geotermalne energije v regiji Larderello-Travale se je začelo v 19. stoletju. Danes je instaliranih 18 enot s skupno močjo 487 MW

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

OGREVANJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Neposredno

S toplotnimi črpalkami

BALNEOLOGIJA (balneum = kopel, logos = razprava)

Termalne in mineralne vode (pitje, kopanje, inhaliranje)

Obloge

Peloid (mineralna+morska voda+jezerska voda+org.+anorg.snovi)

INHALIRANJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003 21.04.2003

INHALIRANJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003 21.04.2003

IZKORIŠČANJE GEOTERMALNE ENERGIJE V SVETU

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

ogrevanje 34 %bazeni 14 %rastlinjaki 14 %toplotne črpalke 13 %ribogojnice 12 %industrija 9 %klimatizacija 1 %sušenje 1 %ostalo 2 %

Uporaba geotermalne energije

Elektrarna

Kopališče

Daljinsko ogrevanjeTehnološka para

Ribogojnica

Ogrevanje rastlinjaka

Odmrzovanje pločnikov

IZKORIŠČANJE GEOTERMALNE ENERGIJE V SVETU

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Podatki iz leta 1998:

20 držav izkorišča geotermalno energijo za proizvodnjo elektrikeskupna moč presega 7800 MW

52 % moči vseh elektrarn, ki uporabljajo obnovljive vire energije (tukaj so izvzete hidroelektrarne)

45 % veterne elektrarne

1 % solarne elektrarne

2 % plimovanje

IZKORIŠČANJE GEOTERMALNE ENERGIJE V SVETU

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Podatki iz leta 1998:

toplotna moč sistemov, ki izkoriščajo geotermalno energijo

08700 MW, T>35 C

02000 MW, T 35 C

IZKORIŠČANJE GEOTERMALNE ENERGIJE V SLOVENIJI

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

28 naravnih geotermalnih vrelcev:skupni pretok 511 [l/s]skupna toplotna moč 23 MW

izkoriščamo jih 11 z močjo 16 MW

51 umetnih vrtin:skupni pretok 632 [l/s]skupna toplotna moč 107 MW

izkoriščamo jih 26 z močjo 88 MW

temperature vseh se gibajo med 15 in 70 0C

IZKORIŠČANJE GEOTERMALNE ENERGIJE V SLOVENIJI

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Vodonosnik Termal I: Prekmurje, smer jugo-vzhod severo-zahodv globini do 1200 m, debelina 50 m, temperatura 50izkorišča se v številnih mestih v Prekmurjuv Murski Soboti prihranijo letno 2000 ton kurilnega oljaMoravci, Banovci, Lendava (ogrevanjem, sanitarna voda, balneologija)

Vodonosnik Termal II: Prekmurje, smer jugo-zahod severo-vzhodv globino do 4000 m, debelina od 10-100 m, temperatura 85-175uporaba predvidena na Ptuju, v Ormožu in Ljutomeru

0C

0C

južni del, s površino cca. 2000 km primeren za neposrednopridobivanje elektrike (izkoristimo lahko le 10-15 % teoret.potenciala)ocene izkoristka: 414 Mil.GJ, z binarnimi procesi še dodatno 643 Mil.GJ

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

Termal I

Termal I I

Termal 2Termal 1

EKOLOŠKI VIDIKI IZKORIŠČANJA GEOTERMALNE ENERGIJE

B.ŠARLER, ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE, 2002/2003

1. onesnaževanje zraka

2. onesnaževanje vode,karbonati, silikati, sulfati, kloridi, slanost do 300 g/kgtoplotno onesnaževanje3. usedanje tal (preprečimo z reinjektiranjem)

4. hrup

5. odlaganje

6. tehnološke težaveusedline v ceveh, korozija cevi

2 2 3 4 2 2CO , H S, NH , CH , N , H

2H S največji problem zaradi kislega dežja

As, Hg, Pb, Zn, B, S

50 MW elektrike, do 25 ton odpadkov/dan

(1,5 50 g/kg)