Усовершенствованная геотермальная система

редактировать
Тип системы выработки электроэнергии Усовершенствованная геотермальная система: 1 резервуар, 2 насосная станция, 3 теплообменник, 4 Машинный зал, 5 Добывающая скважина, 6 Нагнетательная скважина, 7 Горячая вода для централизованного теплоснабжения, 8 Пористые отложения, 9 Смотровая скважина, 10 Кристаллическая коренная порода

усовершенствованная геотермальная система (EGS ) производит геотермальную электроэнергию без потребности в естественных конвективных гидротермальных ресурсах. До недавнего времени геотермальные энергетические системы эксплуатировали только ресурсы, в которых естественное тепло, вода и проницаемость горных пород были достаточны для извлечения энергии. Однако большая часть геотермальной энергии, доступной для традиционных методов , находится в сухой и непроницаемой породе. Технологии EGS увеличивают и / или создают геотермальные ресурсы в этой горячей сухой породе (HDR) с помощью различных методов воздействия, включая «гидравлическое воздействие».

Содержание

  • 1 Обзор
  • 2 Исследования и разработки
    • 2.1 Австралия
    • 2.2 Европейский Союз
      • 2.2.1 Великобритания
    • 2.3 США
      • 2.3.1 Первые дни - Fenton Hill
      • 2.3.2 Работа на грани - использование технологии EGS для улучшения гидротермальных ресурсов
      • 2.3.3 FORGE
    • 2.4 Южная Корея
  • 3 Обзор проектов EGS по всему миру
  • 4 Индуцированная сейсмичность
  • 5 CO 2 EGS
  • 6 Потенциал EGS в Соединенных Штатах
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Обзор

Когда естественные трещины и поры не позволяют достичь экономичного расхода, проницаемость может быть увеличена путем закачки холодной воды под высоким давлением в нагнетательную скважину в породу. Закачка увеличивает давление жидкости в породе с естественными трещинами, вызывая сдвиг, который увеличивает проницаемость системы. Пока поддерживается давление нагнетания, не требуется ни высокой проницаемости матрицы, ни расклинивающих наполнителей гидроразрыва пласта для поддержания трещин в открытом состоянии. Этот процесс называется гидроразрывом, возможно, чтобы отличить его от гидравлического разрыва пласта на растяжение, используемого в нефтегазовой промышленности, который может создавать новые трещины в породе в дополнение к расширению существующих трещин.

Вода проходит через трещины в породе, улавливая тепло породы, пока не вытесняется из второй скважины в виде очень горячей воды. Тепло воды преобразуется в электричество с использованием либо паровой турбины, либо бинарной энергетической установки. Вся вода, теперь уже охлажденная, закачивается обратно в землю, чтобы снова нагреться в замкнутом контуре..

Технологии EGS могут функционировать как ресурсы базовой нагрузки, которые производят электроэнергию 24 часа в сутки. В отличие от гидротермальных, EGS может применяться в любой точке мира, в зависимости от экономических ограничений глубины бурения. Хорошие места лежат на глубоком граните, покрытом 3–5-километровым (1,9–3,1 мили) слоем изолирующих отложений, которые замедляют потерю тепла. Ожидается, что при использовании современных технологий установка EGS будет иметь экономический срок службы 20–30 лет.

Системы EGS в настоящее время разрабатываются и тестируются в Франции, Австралии, Япония, Германия, США и Швейцария. Самый крупный проект EGS в мире - это демонстрационная установка мощностью 25- мегаватт, которая в настоящее время разрабатывается в Cooper Basin, Австралия. Cooper Basin имеет потенциал для выработки 5 000–10 000 МВт.

Исследования и разработки

Австралия

Правительство Австралии выделило средства на исследования для разработки технологии Hot Dry Rock.

30 мая 2007 г., затем Представитель австралийской оппозиции по охране окружающей среды и бывший министр окружающей среды, наследия и искусств Питер Гаррет объявил, что в случае избрания на федеральных выборах 2007 года, Австралийская лейбористская партия будет использовать деньги налогоплательщиков для субсидирования установки необходимых буровых установок. В интервью он пообещал:

«Здесь есть некоторые технические трудности и проблемы, но те люди, которые заинтересованы в привлечении Австралии к геотермальной энергии, говорят, что у нас есть отличный доступ к ресурсам, и одна из вещей, что интересно, это сдерживает их отсутствие возможностей для размещения буровых установок. Итак, мы намерены направить эти 50 миллионов долларов на то, чтобы предоставить доллар в соотношении один к одному. Подберите 1 доллар от нас, 1 доллар от отрасли, чтобы они могли доставить эти буровые установки на место и действительно определить лучшие участки и запустить отрасль ».

Европейский Союз

Проект ЕС по исследованиям и разработкам EGS в Soultz-sous -Forêts, Франция, недавно подключила к сети свою демонстрационную станцию ​​мощностью 1,5 МВт. В рамках проекта Soultz было исследовано соединение нескольких зон интенсификации притока и производительность тройных конфигураций скважин (1 нагнетатель / 2 добывающих).

Вызванная сейсмичность в Базеле привела к отмене проекта EGS там.

В декабре 2008 года правительство Португалии предоставило компании Geovita Ltd эксклюзивную лицензию на разведку и разведку геотермальной энергии в одном из лучших районов континентальной Португалии. Площадь около 500 квадратных километров изучается Geovita совместно с кафедрой наук о Земле факультета науки и технологий Университета Коимбры, и предполагается установка усовершенствованной геотермальной системы (EGS).

Соединенное Королевство

Корнуолл намерен провести демонстрационный проект мощностью 3 МВт, основанный на Проекте Эдем, который может проложить путь для серии геотермальных электростанций промышленного масштаба мощностью 50 МВт в подходящих по всей стране.

Также планируется коммерческий проект около Редрута. Станция, получившая разрешение на строительство, будет вырабатывать 10 МВт электроэнергии и 55 МВт тепловой энергии, и ее планируется ввести в эксплуатацию в 2013–2014 годах.

США

Первые дни - Фентон Хилл

Первая попытка EGS - тогда называемая Hot Dry Rock - была проведена в Фентон-Хилл, Нью-Мексико, в рамках проекта, проводимого федеральной лабораторией Лос-Аламоса. Это была первая попытка создать глубокий полномасштабный резервуар EGS.

Коллектор EGS в Фентон-Хилле был впервые завершен в 1977 году на глубине около 2,6 км с температурой горных пород 185 ° C. В 1979 году коллектор был расширен с помощью дополнительного гидравлического воздействия и проработал около 1 года. Результаты показали, что тепло можно отводить с разумной скоростью из области горячей кристаллической породы с низкой проницаемостью, вызванной гидравлическим воздействием. В 1986 году был подготовлен второй резервуар для первоначальных испытаний гидравлической циркуляции и отбора тепла. При 30-дневном проточном испытании с постоянной температурой обратной закачки 20 ° C производственная температура постоянно повышалась примерно до 190 ° C, что соответствует уровню тепловой мощности примерно 10 МВт. Из-за сокращения бюджета дальнейшее обучение в Фентон-Хилл было прекращено.

Работа на грани - использование технологии EGS для улучшения гидротермальных ресурсов

Финансирование EGS в течение следующих нескольких лет ослабевало, и к следующему десятилетию усилия США были сосредоточены на менее амбициозной цели улучшения продуктивность существующих гидротермальных ресурсов. Согласно бюджетному запросу на 2004 финансовый год, направленному в Конгресс Министерством энергетики США по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии,

EGS представляют собой спроектированные резервуары, которые были созданы для извлечения тепла из экономически непродуктивных геотермальных ресурсов. Технология EGS включает в себя те методы и оборудование, которые улучшают отвод энергии от ресурса за счет увеличения продуктивности коллектора. Повышение продуктивности может быть достигнуто за счет улучшения естественной проницаемости коллектора и / или предоставления дополнительных жидкостей для переноса тепла.

В 2002 финансовом году были завершены предварительные проекты для пяти проектов с использованием технологии EGS и геотермального месторождения Косо-Хот-Спрингс на территории Военно-морского флота США Авиационная станция в Чайна-Лейк, Калифорния, была выбрана для полномасштабного строительства. Два дополнительных проекта были отобраны для предварительного анализа на Дезерт-Пик в Неваде и Гласс-Маунтин в Калифорнии. Финансирование этой работы составило 1,5 миллиона долларов. Работа была продолжена в 2003 году с дополнительными 3,5 млн долларов.

В 2009 году Министерство энергетики США (USDOE ) выпустило два Объявления о возможностях финансирования (FOA), связанных с усовершенствованными геотермальными системами. Вместе два FOA предложили до 84 миллионов долларов в течение шести лет.

Министерство энергетики провело в 2009 году еще одно FOA о стимулирующем финансировании из Закона США о реинвестировании и восстановлении на 350 миллионов долларов, в том числе 80 миллионов долларов, предназначенных специально для проектов EGS,

FORGE

В феврале 2014 года Министерство энергетики объявило о намерении создать «специальную подземную лабораторию под названием Пограничная обсерватория для исследований в области геотермальной энергии (FORGE)» для исследования и разработки усовершенствованных геотермальных технологий. В августе 2016 года было объявлено, что количество предлагаемых площадок было сужено до двух (в Юте и Неваде), а в следующем году ожидается их сокращение до одного. В июне 2018 года Министерство энергетики объявило, что для размещения лаборатории FORGE было выбрано место за пределами Милфорда, штат Юта. В течение пяти лет Университет штата Юта получит до 140 миллионов долларов на передовые геотермальные исследования и разработки.

Южная Корея

Проект Pohang EGS был начат в декабре 2010 года с целью выработки 1 МВт.

Опыт глубокого бурения, полученный при бурении первой из двух скважин проекта, был представлен на конференции в 2015 году.

Землетрясение 2017 г. в Пхохане могли быть связаны с деятельностью проекта Pohang EGS. Вся исследовательская деятельность на сайте была остановлена ​​в 2018 году.

Сводка проектов EGS по всему миру

Карта 64 проектов EGS по всему миру

Технологии EGS используют различные методы для создания дополнительных путей потока внутри пород-коллекторов. В прошлых проектах EGS по всему миру использовались комбинации гидравлических, химических, термических и взрывных методов воздействия. Проекты EGS также включают в себя те, которые находятся на окраинах существующих гидротермальных геотермальных участков, где пробуренные скважины пересекают горячие, но непроницаемые породы-коллекторы, и для повышения проницаемости использовались методы стимуляции. В таблице ниже показаны как большие, так и маленькие проекты EGS по всему миру.

.

ИмяСтранаШтат / регионГод НачалоМетод стимуляцииСписок литературы
1MosfellssveitИсландия1970Тепловой и гидравлический
2Fenton HillСШАНовое Мексика1973Гидравлический и химический
3Бад-УрахГермания1977Гидравлический
4ФалькенбергГермания1977Гидравлический
5Rosemanowes UK1977Гидравлический и взрывоопасный
6Le MayetФранция1978Гидравлический,
7Ист-МесаСШАКалифорния1980Гидравлический
8KraflaИсландия1980Thermal
9BacaСШАNew Mexico1981Hydraulic
10Гейзеры UnocalСШАКалифорния1981Explosive
11BeowaweСШАНевада1983Гидравлическое
12БрюхальГермания1983Гидравлическое
13FjällbackaШвеция1984Гидравлический и химический
14[de ]Германия1984
15ХиджиориЯпония1985Гидравлический
16SoultzФранция1986Гидравлический и химический
17AltheimАвстрия1989Химическая промышленность
18ХачимантайЯпония1989Гидравлическая система
19ОгачиЯпония1989Гидравлический
20СумикаваЯпония1989Тепловой
21ТырныаузСССРКабардино-Балкария1991Гидравлический,
22БакманФилиппины1993Химическая промышленность
23СелтьярнарнесИсландия1994Гидравлический
24МинданаоФилиппины1995Химическая промышленность
25БуйантеФранция1996Thermal
26LeyteФилиппины1996Chemical
27Hunter ValleyАвстралия1999
28Groß SchönebeckГермания2000Гидравлические и химические системы
29ТивиФилиппины2000Химическая промышленность
30БерлинСальвадор2001Химическая промышленность
31Бассейн Купера: ХабанероАвстралия2002Гидравлический
32Бассейн Купера: Джолокия 1Австралия2002Гидравлика
33CosoСШАКалифорния1993, 2005Гидравлические и химические
34HellisheidiИсландия1993Thermal
35Genesys: HorstbergГермания2003Гидравлический
36[de ]Германия2003Гидравлический
37UnterhachingГермания2004Химическая промышленность
38СалакИндонезия2004Химическая, термическая, гидравлическая и циклическая нагрузка давлением
39Olympic DamАвстралия2005Гидравлический
40ПараланаАвстралия2005Гидравлическое и химическое оборудование
41Лос-АзуфресМексика2005Химическая промышленность
42[de ]Швейцария2006Гидравлическая система
43ЛардареллоИталия1983, 2006Гидравлический и химический
44Insheim Германия2007Гидравлический
45Пустынный пикСШАНевада2008Гидравлические и химические
46Брэди Хот СпрингсСШАНевада2008Гидравлика
47Юго-восточные гейзерыСШАКалифорния2008Гидравлика
48Genesys: ГанноверГермания2009Гидравлика
49St. ГалленШвейцария2009Гидравлическая и химическая
50Нью-Йорк КаньонСШАНевада2009Гидравлика
51Northwest GeysersСШАКалифорния2009Тепловой
52НьюберриСШАОрегон2010Гидравлический
53МауэрштеттенГермания2011Гидравлические и химические
54Содовое озероСШАНевада2011Explosive
55Raft RiverСШААйдахо1979, 2012Гидравлический и термический
56Blue MountainСШАНевада2012Гидравлический
57РиттерсхоффенФранция2013Тепловой, гидравлический и химический
58КлайпедаЛитва2015Гидравлический насос
59ОтаниемиФинляндия2016Гидравлический
60Южная Хунга ry EGS DemoВенгрия2016Гидравлика
61PohangЮжная Корея2016Гидравлический
62FORGE ЮтаСШАЮта2016Гидравлический
63РейкьянесИсландия2006, 2017Thermal
64Roter Kamm (Schneeberg)Германия2018Гидравлический
65United Downs (Redruth)Великобритания2018Гидравлический
66Eden ( St Austell)UK2018Гидравлика
67QiabuqiaКитай2018Тепловой и гидравлический
68VendenheimФранция2019

Наведенная сейсмичность

Некоторая индуцированная сейсмичность неизбежна и ожидается в EGS, которая включает закачку флюидов на давление для повышения или создания проницаемости за счет использования методов гидроразрыва и гидроразрыва пласта. Методы гидро-сдвигового воздействия направлены на расширение и расширение связности существующих трещин породы, чтобы создать лучшую сеть флюидов для передачи тепла от породы к флюиду. Сейсмичность на геотермальном поле Гейзерс в Калифорнии сильно коррелировала с данными закачки.

Случай индуцированной сейсмичности в Базеле заслуживает особого упоминания; это побудило город (который является партнером) приостановить проект и провести оценку сейсмической опасности, что привело к отмене проекта в декабре 2009 года.

Согласно правительству Австралии, риски, связанные с «гидроразрывом пласта» индуцированная сейсмичность низка по сравнению с сейсмичностью природных землетрясений и может быть снижена путем тщательного управления и мониторинга, «и« не должна рассматриваться как препятствие для дальнейшего развития геотермальных энергетических ресурсов Хот-Рока ». Однако риски наведенной сейсмичности варьируются от участка к участку, и их следует учитывать до начала крупномасштабной закачки жидкости.

CO2EGS

Центр передового опыта в области геотермальной энергии при Университете Квинсленда получил AUD 18,3 миллиона за исследования EGS, большая часть которых будет использована для разработки CO 2 EGS технологии.

Исследования, проведенные в Национальных лабораториях Лос-Аламоса и Национальных лабораториях Лоуренса Беркли, изучали использование сверхкритического CO 2 вместо воды в качестве геотермальной рабочей жидкости с благоприятными результатами. CO 2 имеет множество преимуществ для EGS:

  1. Большая выходная мощность
  2. Минимальные паразитные потери от перекачивания и охлаждения
  3. Связывание углерода
  4. Минимальное потребление воды
  5. CO2имеет много более низкая склонность к растворению минералов и других веществ, чем вода, что значительно снижает образование накипи и коррозии компонентов системы

CO2, однако, намного дороже и несколько сложнее в работе, чем вода.

Потенциал EGS в Соединенных Штатах

Геотермальная энергия технологии.

Отчет за 2006 г., подготовленный MIT и финансируемый США. Министерство энергетики провело наиболее полный на сегодняшний день анализ потенциала и технического состояния EGS. Группа из 18 человек под председательством профессора Джефферсона-испытателя из Массачусетского технологического института пришла к нескольким важным выводам:

  1. Размер ресурсов: в отчете подсчитано, что общие ресурсы EGS в США на глубине 3–10 км составляют более 13000 зеттаджоулей, из которых более 200 ЗДж будет извлекаемым, с потенциалом увеличения этого количества до более чем 2000 ЗДж за счет технологических усовершенствований - этого достаточно для обеспечения всех текущих мировых потребностей в энергии на несколько тысячелетий. В отчете установлено, что общие геотермальные ресурсы, включая гидротермальные ресурсы и ресурсы, подверженные геологическому давлению, равны 14 000 здж - или примерно в 140 000 раз больше общего годового потребления первичной энергии в США в 2005 году.
  2. Потенциал развития: при инвестициях в НИОКР в размере 1 доллар миллиардов за 15 лет, по оценкам отчета, к 2050 году в Соединенных Штатах может быть установлено 100 ГВт (гигаватт электроэнергии) или более. Далее в отчете было обнаружено, что «извлекаемые» ресурсы (доступные с помощью сегодняшних технологий) составляли от 1,2 до 12,2 ТВт для консервативного и умеренного сценариев извлечения соответственно.
  3. Стоимость: Отчет показал, что EGS может производить электроэнергию для всего 3,9 цента / кВтч. Было обнаружено, что затраты EGS чувствительны к четырем основным факторам:
    1. Температура ресурса
    2. Расход жидкости через систему, измеряемый в литрах в секунду
    3. Затраты на бурение
    4. Эффективность преобразования энергии

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

.

Последняя правка сделана 2021-05-19 11:06:22
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте