Skip to main content
European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS
CORDIS Web 30th anniversary CORDIS Web 30th anniversary

Accurate Geofluid Properties as key to Geothermal Process Optimisation

Article Category

Article available in the following languages:

Nowe narzędzia pozwalają na precyzyjne przewidywanie właściwości płynów geologicznych

Sprawność operacyjna stanowi klucz do efektywnego działania systemów w elektrowniach geotermalnych. Unijni naukowcy dostarczają nowych danych na temat zachowania supergorących płynów w zakresie przekazywania ciepła, aby zmaksymalizować wartość energii cieplnej.

Precyzyjne modele termodynamiczne są kluczem do zrozumienia fizycznych i chemicznych właściwości płynów geologicznych – gorących wód gruntowych, które krążą w skorupie ziemskiej. W elektrowniach geotermalnych brakuje jednak dokładnych modeli, które można wykorzystać do planowania i testowania wydajności pracy systemów, w związku z tym operatorzy często uciekają się do empirycznych badań in situ.

Modelowanie właściwości płynów geologicznych

Finansowany ze środków Unii Europejskiej projekt GEOPRO zgromadził 12 partnerów z siedmiu krajów w celu zebrania nowych danych na temat właściwości płynów geologicznych, aby lepiej zrozumieć problemy operacyjne w elektrowniach geotermalnych i usprawnić ich działanie. „Właściwości fizyczne i chemiczne płynów geotermalnych stanowią klucz do ustalenia potencjału w zakresie przenoszenia ciepła w całym okresie eksploatacji odwiertu. Lepsze zrozumienie właściwości płynu pozwala na optymalizowanie rozbudowy danego odwiertu oraz jego obsługi”, zauważa Namrata Kale, koordynatorka projektu. „Co więcej, rozwój nowych technologii geotermalnych, w szczególności systemów geotermalnych opartych na energii suchych skał (EGS) oraz systemów nadkrytycznych, jest ściśle związany z właściwościami płynów występujących w zbiornikach”. Po dwóch i pół roku od dnia rozpoczęcia projektu GEOPRO, zespół ma pewność, że uda się zrealizować wszystkie założone cele. Badacze pracują nad opracowaniem pętli przepływu wielofazowego – przyrządu laboratoryjnego do badania charakterystyki przepływu cieczy w rurach, a także nad stworzeniem nowych zestawów dokładnych danych termodynamicznych i kinetycznych dotyczących płynów geologicznych. Dodatkowo zespół pracował także nad nowymi modelami, które pozwalają na przewidywanie złożonych roztworów dwutlenku węgla oraz wieloskładnikowych soli mineralnych. „Wszystkie te dane posłużyły do opracowania nowatorskich i przyjaznych dla użytkowników końcowych elastycznych narzędzi wspomagających podejmowanie decyzji, które pomogą w optymalizacji zarządzania złożami geotermalnymi, a także wytwarzaniem energii elektrycznej i cieplnej oraz strategii ponownego wtłaczania płynu”, zauważa Kale.

Wpływ projektu GEOPRO

Powstawanie osadów kamiennych złożonych z minerałów takich jak krzemionka i węglan wapnia w odwiertach, rurach na powierzchni i urządzeniach, niesie za sobą poważne konsekwencje ekonomiczne. Zjawisko to może spowodować bowiem straty energii oraz zatrzymanie wytwarzania, podnosić koszty czyszczenia i konserwacji, a nawet doprowadzić do zamknięcia odwiertów i szybów wykorzystywanych do ponownego wtłaczania płynu pod powierzchnię. Usprawnione równania stanu wraz z symulacjami zapewnienia przepływu, które gwarantują, że rury nie ulegną zatkaniu, a także wprowadzenie nowych testów poprawią prognozowanie i modelowanie przyczyn powstawania osadów. Lokalne ogniska korozji wywołane odgazowywaniem CO2 mogą wpływać negatywnie na integralność strukturalną i żywotność rur, a także urządzeń w elektrowniach geotermalnych. Dodanie modeli rozpuszczalności CO2 i równań stanu dla płynów zawierających wodę, sól oraz dwutlenek węgla do symulacji zapewnienia przepływu umożliwi badaczom lepszą ocenę przyczyn odgazowania i optymalizację kontroli ciśnienia oraz tego szkodliwego zjawiska. „Symulacje geotermalne w połączeniu z opartymi na wiedzy narzędziami wspomagania decyzji mogą być wykorzystywane przez geologów do wspomagania operatorów w procesach optymalizacji układu odwiertów, a także doborze rur i odpowiednich powłok, przyczyniając się w ten sposób do obniżenia kosztów utrzymania instalacji”, twierdzi Kale. Nowe modele i narzędzia opracowane w ramach projektu GEOPRO pozwolą na zwiększenie dostępności i przystępności cenowej wytwarzania energii geotermalnej. Rozwiązania powstałe w ramach prac umożliwią ograniczenie powstawania osadów kamiennych oraz obniżenie temperatury ponownego wtłaczania płynu, zredukują zjawisko odgazowywania CO2, spowolnią degradację materiałów, zwiększą wydajność wytwarzania energii i pozwolą na wykorzystanie supergorących zbiorników o temperaturach dochodzących nawet do 440 °C). Wszystkie te osiągnięcia przyczynią się do obniżenia kosztów kapitałowych wynikających z przewymiarowania urządzeń, kosztów pompowania oraz kosztów związanych z korozją wyposażenia. Rezultatom tym będzie towarzyszył wzrost entalpii wydobycia i sprawności wytwarzania energii elektrycznej. Dodatkowo wiedza opracowana w ramach projektu GEOPRO przyczyni się do osiągnięcia nowych celów klimatycznych dla Europy na rok 2030. Współczynnik wykorzystania zdolności produkcyjnych dla energii geotermalnej przekracza 95 %. Wykorzsytanie narzędzi GEOPRO pozwoli na zoptymalizowanie produkcji i wykorzystania szybów geotermalnych oraz zwiększy sprawność operacyjną elektrowni geotermalnych, dzięki czemu geotermia zajmie ważne miejsce jako bezpieczne i zrównoważone źródło energii.

Słowa kluczowe

GEOPRO, płyn geologiczny, elektrownia geotermalna, odgazowywanie, narzędzia wspomagania decyzji, symulacje zapewnienia przepływu, powstawanie osadów

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania