Traducere din limba germană
Termoficare geotermică în România
Potențial de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin
de Dr. Michael Kraml (Geolog senior/Geochimist)
Termoficare geotermică în România
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 2
Cuprins
Introducere în geologia Bazinului Panonic
Stare actuală a geotermiei în Lovrin
Examinări ale apei termale și a depunerilor
Posibilități de optimizare
Transferul pe alte municipii
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 3
Traducere din limba germană
BAZINUL PANONIC
Sursă: Balázs et. al. ( 2016, modificat)
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 4
SECȚIUNE VERTICALĂ PRIN BAZIN LA LOVRIN
Sursă: (a) Rotár-Szalkai et al 2018, modificat (b) proiect DARLINGe; conf. PANU et al. 2002
kilometri
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 5
STARE ACTUALĂ A GEOTERMIEI ÎN LOVRIN (1)
Factorul 1: Roca-rezervor este
o piatră de nisip argiloasă!
Porii mici din piatra de nisip se
blochează repede cu solidele
suspendate cu granulație fină în
apa termală (încărcătură
suspendată),care împiedică
reinjectarea (chiar la presiuni
mai înalte). De aceea utilizarea de
până acum nu este durabilă,
aceasta înseamnă că doar se va
extrage apă și la creșterea
prelevării rezervorul s-ar epuiza
rapid.
Sursă: GeoT
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 6
STARE ACTUALĂ A GEOTERMIEI ÎN LOVRIN (2)
Factorul 2:
La creșterea apei termale se ajunge la reducerea presiunii și prin aceasta la
degazeificarea asociată cu aceasta (asemănător cu deschiderea unei sticle de
șampanie). La aceasta nu este vorba doar despre metan, ci și despre puțin dioxid de
carbon (CO2 ). Degazeificarea de CO2 conduce la precipitarea calcarului (Ca CO3 ) în
special în conducta dintre capul forat și degazeificator. Înlocuirea anuală a conductelor
necesită un efort de întrținere ridicat (timp și costuri).
Sursă: GeoT
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 7
STARE ACTUALĂ A GEOTERMIEI ÎN LOVRIN (3)
Factorul 3: apa termală curge direct prin caloriferul locuințelor, care conduce de
asemenea la efort de întreținere ridicat (timp și costuri). Din aceasta există până acum o
excepție (ilustrație). Totuși ar fi foarte complex și scump ca toate clădirile conectate la
alimentarea cu apă termală să fie prevăzute cu un schimbător de căldură mic.
Sursă: GeoT
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 8
STARE ACTUALĂ A GEOTERMIEI ÎN LOVRIN (6)
Factorul 4: conducta de apă termală de 1,5 km lungime la centrala de încălzire nu
este izolată prin care se pierde o parte de căldură neutilizată.
Sursă: GeoT
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 9
STARE ACTUALĂ A GEOTERMIEI ÎN LOVRIN (4)
Factorul 4: apa termală va fi condusă prin șanțul de drenaj ( vara cu 62oC
care la 19oC corespunde temperaturii aerului unei energii termice de un megawatt).
Apa termală conține substanțe toxice și temperatura ridicată conduce la o scădere a
conținutului de oxigen în detrimentul viețuitoarelor acvatice. O parte a apei se prelinge
în apa freatică, care va fi utilizată la irigare și ca apă potabilă (acumulare de substanțe
toxice pe termen lung)
Sursă: GeoT
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 10
STARE ACTUALĂ A GEOTERMIEI ÎN LOVRIN (7)
Factorul 7: metanul (1m3 pro m3 apă:) se emană neutilizat din degazeificator.
Proporția de hidrocarburi încă dizolvată în apă ajunge în baia termală și se
degazeifică acolo.
Sursă: GeoT
Probă de apă TH
Probă de apă HB
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 11
STARE ACTUALĂ A GEOTERMIEI ÎN LOVRIN (5)
Factorul 5: apa termală va fi în final utilizată pentru o baie termală, care este în stare
excelentă. Doar substanțele toxice (în special fenolul, care va fi inspirat) conduc la o
restricție de vârstă a musafirilor băilor (de la 7 ani).
Sursă: GeoT
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 12
STARE ACTUALĂ A GEOTERMIEI ÎN LOVRIN (8)
Factorul 8: unele instalații nu mai sunt în stare bună (corodate). În special centrala de
încălzire este scoasă de mult timp din funcțiune.
Sursă: GeoT
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 13
EXAMINĂRI: APA TERMALĂ ȘI SCALE
Probă
Calcită magneziu, syn = 93,2 %
Carbonat
(Probă TH)
Formulă
chimicăCotă
Calcită-
Magneziu
(Mg 0.06 Ca
0.94)(Co3)
93,2 %
Dolomit CaMg(Co3)2 2,9 %
Albit (temperat) NaAlSi2O3 2,7 %
Silvinp KCl 0,7 %
Cuarț (Cuarț) SiO2 0, 5 %
Sursă: GeoT
Silvină , syn = 0,7 %
Albit (tratat-încălzire) = 2,7 %
Dolomit = 2,9 %
Cuarț scăzut, syn = 0,5 %
Scalare carbonat
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 14
EXAMINĂRI: APA TERMALĂ ȘI SCALE
Temperatură
Legendă
Minerale de fier
Minerale carbonatice
Ind
icel
e d
e sa
tura
ție
Goetit
Hematit
Dolomit
Calcit
Aragonit
Apa termală: la
modelarea geochimica
a compoziției apei se
arată că calcitul
mineral carbonat,
dolomitul precum și
argonitul și mineralele
de fier, hematitul
precum și goetitul sunt
clar saturate pe
întreaga zonă de
temperatură modelată.
Sursă: GeoT
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 15
Traducere din limba germană
EXAMINĂRI: APA TERMALĂ ȘI SCALE
Apa termală:
Măsurarea parametrilor la fața locului și analizele chimice au redat că temperatura,
clorura, conținutul total de săruri, amoniul și fenolul stau la baza valorilor pentru
introducerea în apele naturale (NTPA 001). Dacă se iau valorile limită ale WHO, chiar
și în concentrații mari borul toxic este clar mai sus.
La introducerea într-o canalizare (NTPA 002) doar temperatura ar fi prea ridicată.
Intervalele valorilor luând în considerare analizele anterioare
Sursă: GeoT și analizele anterioare
Cantitate măsurată Unitate 22.05.19 (TH) 22.05.19 (BH) WHO NTPA 001 NTPA 002
Temperatură [o C] 72 66 35 40
Cl- [mg/l] 893 878 500
NH4+ [mg/l] 21 - 30 1, 5 2
Bor [mg/l] 5,2 5,1 2,4
TDS [mg/l] 3050 - 3800 3090 2000
Fenol [mg/l] 2,3 – 4,5 0,3 30
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 16
POSIBILITĂȚI DE OPTIMIZARE (1)
Varianta 1a: circuitul de
apă termală conectat cu
reinjectarea, întreținerea de
presiune maximă,
schimbătorul de căldură
mare central și filtrarea cu
trei filtre. Circuit de căldură
complet separat cu apă de la
robinet deionizată & stația
de transfer în clădiri.
Consumator
Foraj
de producție
Foraj de
injectare
Centrală de
încălzire
geotermică
Sursă: Huenges & Erbas (1999)
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 17
POSIBILITĂȚI DE OPTIMIZARE (1)
Sursă: Ungemach (2003)
Optimizare 1: reinjectare
Înainte: examinarea factorilor (vezi jos), care au condus până acum la împiedicarea
reinjectării => expertiză hidrologică.
SOLIDE
PIATRĂ DE NISIP
ARGILOASĂLICHID
Îngustarea forajului Umplerea forajului
SOLIDE SOLIDE
Astuparea
perforării
Formare
Invazie
Matrice
Deteriorarea
permeabilității
Gât astupare
pori
TemperaturăPresiuneViteză
SalinitatepH
Coroziunea
conductei Bacterie
Bule de
gaz
Particule
suspendate
în lichid
Precipitarea
speciilor
chimice
Particule
externe
Particule
interne
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 18
EXPERTIZĂ HIDROLOGICĂ (1): SOLIDE SUSPENDATE
Sursă: Wolfgramm et al. (2011)
1. Examinarea tipului, cantității și dimensiunea granulelor solidelor
suspendate în apa termală (la punctul de evacuare prezent).
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 19
EXPERTIZĂ HIDROLOGICĂ (1): TEST-DEBIT
Date, rezultate1. Petrografie
-Examinări microscopice
( de ex. “point-counting”),
-Alegere mostrelor de granule potrivite
Mineralogie, diageneză,
fațetele rocilor (condiții de
depunere)
Compoziția lichidului de
saturație (Tab. 2)
Compoziția fluidului după
flux, permeabilitate
(Tab.2)
4. Petrografie
-exminări microscopice
Fenomenele de dizolvare și
precipitare, rearanjarea
particulelor
Reacțiile dizolvării
Și precipitării
5. Examinările chimice
ale apei
-conductibilitate
-Fe,Mn,Na,Cl,K
3.Fluxurile prin fluidul saturat
Temperatura 25oCValoare pH 5,8
2. Saturația nucleului
48 de ore într-un exsicator cu fluid de saturație artificial
(Tab.1) sedimentat
Test-debit examinarea nucleului forat în laborator (vezi ilustrațiile).
Plus 6. Analiza difracției cu raze X-minerale argiloase ale pietrei de
nisip- argiloasă pentru verificarea dacă sunt conținute minerale
argiloase expandabile.
Apă
Presiune pori
90 MPa
Liniile de semnal
Presiunea
înconjurătoare
300 MPa
Pro
bă
Sursă: Wolfgramm et al. (2004, modificat)
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 20
Traducere din limba germană
EXPERTIZĂ HIDROLOGICĂ (3): ACIDIFICARE SUB PRESIUNE
Inspecția cu acidificarea unui foraj existent pentru pregătirea reinjectării. La aceasta
particulele înfundate vor fi dizolvate și va fi verificată integritatea și învelișul forajului
(casing) precum și capul forajului.
Sursă: GeoT
46321544
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 21
EXPERTIZĂ HIDROLOGICĂ (4): TEST DE INTERFERENȚĂ
Sursă: Plavită & Cohut (1990)
Traducere din limba engleză
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 22
EXPERTIZĂ HIDROLOGICĂ (5): TEST-TRASORExemple de vârfuri ale căilor de curgere:
(a) Dipol un singur puț, gradient intercalat forțat vertical
(b) Monopol gradient forțat într-un sistem cu două faze (cu mai multe puțuri de observare )
puț-inter (sau puț-singur intercalat) vârfuri -> MRT trasor
și RTD, echiv.cu: dimensiunea rezervorului și repartiția stocării -fluxului
permeabilitate egală
ef. transp.inegal porozitate
diafragmă totală egală,
ef.transport egal porozitate, zona
inegală de schimb
Un singur puț injectare-retragere(SWIW) teste - >
subst. dizolvată sau densitatea zonei de schimb de căldură
Principiul unui singur puț injectare-retragere (SWIW) sau testul ‘push-pull’:
trasor BTCs de la testele push-pull puț-singur utilizând subst.dizolvante cu (a) absorbție cu echilibru-
rapid, sau cu (b) schimbul kinetic sau difuzie matrice (căldură sau subst.dizolvante ca trasori); acesta
din urmă suferă de un anumit grad de ambiguitate între parametrii non-/AD
met
od
ele
hid
rau
lice
nu
po
t, î
n t
imp
ce
met
od
ele
de
urm
ărir
e p
ot
dis
cern
e în
tre
ele
temperatură lichid conc. sol.
repartiții de stocare a
fluxurilor derivate de
la BTC‘s
omogen, izotrop heterogen #1 heterogen # 2
Sursă: Ghergut et. al. (2010)
ACEEAȘI CANTITATE DE POROZITATE
supr. de contact
specifică
SCĂZUTĂ
supr.de contact specifică
RIDICATĂ
ACEEAȘI POROZITATE MARE
supr. de contact
specif. SCĂZUTĂsupr. de contact
specif. RIDICATĂ apăsați
trageți
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 23
POSIBILITĂȚI DE OPTIMIZARE (1)
Optimizare 1:
construirea unei conducte de
reinjectare de 1630 m pentru
forare 4632, întreținerea
presiunii cu încărcare de azot,
schimbătoare de căldură mari
și trei filtre duble.
Sursa hărții: SC FORADEX VEST SA, modificată
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 24
POSIBILITĂȚI DE OPTIMIZARE (2)
Varianta 1a (reinjectare):
Optimizare 2:
Menținere suplimentară a presiunii în forajul de reinjectare pentru
împiedicarea precipitării
Corpul
supapei
Sursa: gec-co (2017)
Nivelul apei
Supapă de menținere a
presiunii
Pompa de alimentare
Schimbător de căldură Învelis conductă
injectare
Activitate
(conductă)
Locul
supapei
Scurgere
Protecție
împotriva căderii
(opțional)
Înveliș
(cimentat)
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 25
POSIBILITĂȚI DE OPTIMIZARE (3)
Sursa: GeoT
Varianta 1b ( reinjectare cu inhibare):
În locul menținerii presiunii maxime, un inhibitor complet biodegradabil
poate fi utilizat pentru a preveni formarea depozitelor de calciu. În orice caz,
este necesară menținerea presiunii minime cu încărcare de azot, printre altele
pentru a împiedica formarea oxizilor metalici/hidroxizilor metalici.
Sursa: www.hydroisotop.de, modifcat
apă termală care
se scurge
Măsurarea debitului
Supapă de reglareRecipient de depozitare
Pompa de injectare
Conducta de injectare
Zona de
precipitare
Zona de amestecare
Inhibitor-apă termală
Doza de injectare
Apă termală
care izvorăște
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 26
POSIBILITĂȚI DE OPTIMIZARE (4)
Varianta 2 (prepararea apei):
Datorită conținutului ridicat de cloruri, nici măcar o instalație de preparare a apei (pe
baza schimbului de ioni) pentru separarea borului nu intră în discuție. Chiar dacă acest
lucru ar merge, acesta ar avea dezavantaje grave (i) o încărcare suplimentară a apei cu
clorură și (ii) relocarea problemei de eliminare prin transferul soluției de regenerare
într-un depozit de deșeuri special .
Sursa: www.hydroisotop.de
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 27
POSIBILITĂȚI DE OPTIMIZARE (5) DILUAREA APEI FREATICE
Varianta 3 (diluarea cu apă freatică):
În locul instalației de prepararea a apei poate fi efectuată o diluare cu apă freatică,
pentru o evita o depășire a valorilor limită. Pentru aceasta sunt necesare 3 fântâni noi
în zona bazinului termal (2 plus 1 pentru redundanță). Testele de pompare trebuie să
clarifice productivitatea puțurilor individuale și să modeleze managementul
resurselor de apă regionale integrate (IWRM)
Sursa: Sarbu & Sebarchievici (2016, modificat) Sursa: Lazăr et al. (2014)
Pompă de apă
PUȚ DE
PRODUCȚIE
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 28
POSIBILITĂȚI DE OPTIMIZARE (6) CANALIZARE
Varianta 4
Apoi temperatura
trebuie scăzută cu
ajutorul unui
schimbător de căldură.
Energia termică a
acestuia poate fi
folosită în plus la
aceasta.
Sursa: https://banatbusinesspark.ro/de/infrastruktur/
Canalizare ( exemplu parcul de business Banat în Sândrei)
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 29
POSIBILITĂȚI DE OPTIMIZARE (7)
Utilizarea energiei termice a schimbătorului de apă pentru scăderea temperaturii de
inițiere vara. Aceasta se află de ex. la uscare uniformă ca și produsele agricole ca de
ex. ceapă, roșii etc. sau stă la dispoziție pentru funcționarea unei saune-bio.
Sursa: Van Nguyen et al. (2015)
Alimentare
Conveier de
alimentare
Izolație
Secțiunea A-A’
Cureaua
conveierului
Produs
Serpentine de apă caldă
încălzite geotermic Izolație
Grătar
distribuție aer
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 30
POSIBILITĂȚI DE OPTIMIZARE (8)
Separarea de metan pentru obținerea suplimentară de energie prin diluare ( căldură sau
BHKW ( curent și căldură)
Apă termală la
consumator
Supapă
Gaz pentru
consumator
Condens
Sursa: Rosca (2007)
Sursa: Antics & Rosca (2005, modificat)
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 31
POSIBILITĂȚI DE OPTIMIZARE (9)
Separare suplimentară de metanul dizolvat în apa termală
Sursa: Marzovac & Basic (2009)
1 Atmosferă
Met
an
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 32
TRANSMITEREA PE ALTE MUNICIPII (1)
Sursa: GeoT
Sursa: Panu et al. (2002)
Centrală de încălzireă Sânnicolau Mare
Traducere din limba germană
Traducere din limba germană
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 33
TRANSMITEREA PE ALTE MUNICIPII (2)
Adâncul Makó Trog
(MT) pe partea ungară
se continuă pe zona de
lucru din Vestul-
României până în
Serbia (acolo se va
numi Srpska-Crnja-
Trog).
În principiu, conceptul
poate fi implementat în
întregul Bazin Panonic.
Sursa: Balázs et al. (2016, modificat)
Traducere din limba engleză
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 34
GEOTHERMAL ENGINEERING GMBH (GEOT)
Karlsruhe
Companie independentă de consultanță și
inginerie pentru energie geotermală din 2005
Sediul în Karlsruhe, Germania
Misiune
“Furnizarea de soluții individuale, inovatoare și
economice pentru generațiile de căldură și energie,
precum și aplicațiile de răcire cu energie geotermală ”
De la conceptul inițial al proiectului până la
foraj
- Petrotermal (rezervor îmbunătățit)
- Hidrotermal (rezervor natural)
Entalpie scăzută ( < 190oC)
Entalpie crescută (> 190oC)
Operare la un nivel internațional
Rețeaua internațională de expertiză
( foraj, finanțare și operarea centralei electrice)
Traducere din limba engleză
Potențial geotermic de utilizare și strategii de optimizare pentru Lovrin 35
SEGMENTE DE AFACERI GEOT
Explorare
ConsultareCercetare
& dezvoltare
Dezvoltare
proiect
Soluții software GEOT
Strategii de explorare
Geologie & Geofizică de ex. Interpretare
seismică (2D/3D)
Hdrologie & Geochimie
Modele conceptuale
Studii de pre-fezabilitate
Planificarea undelor & geologia așezării
undelor
Studii fezabilitate
Finanțare & consolidare
Atenuarea riscului
Analiză de piață
Asistență economică
Management proiect
Relații publice
Dezvoltarea metodelor de explorare
inovativă ( ex. TRASOR)
Dezvoltarea dispozitivului automat de
eșantionare pentru monitorizare
Redactarea propunerilor de cercetare
Coordonare proiect cercetare
Încorporat în rețeaua internațională
Contact
Geo Thermal Engineering GmbH
Dr. Michael Kraml
Strada Baisch 8
76133 Karlsruhe, Germania
Tel: +49 721 570 446 84
Fax: +49 721 570 446 89
Email:[email protected]
Traducere din limba germană
Top Related