maximum energy output of geopressured geothermal reservoirs in croatia
Post on 17-Jan-2016
46 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
MAXIMUM ENERGY OUTPUT OF GEOPRESSURED GEOTHERMAL RESERVOIRS
IN CROATIA
(ENERGETSKI MAKSIMUM GEOTLAČNO GEOTERMALNIHLEŽIŠTA HRVATSKE)
Prof.dr.sc. Miroslav Golub
Tomislav Kurevija dipl.ing.
Rudarsko-Geološko-Naftni fakultet
Zavod za naftno inženjerstvo
Katedra za geotermalnu energiju, termodinamiku i strojarstvo
Mr.sc. Zdravko Pravica
INA SD Naftaplin
POSTOJEĆA GEOTERMALNA LEŽIŠTA REPUBLIKE HRVATSKE
Dosadašnji otkriveni geotermalni resursi bili su najčešće vezani uz prvotno istraživanje nafte i plina
STRATEGIJA GOSPODARENJA MINERALNIM SIROVINAMA REPUBLIKE HRVATSKE 2006.
- diversifikaciju energetskih izvora i tehnologija proizvodnje energije- uključivanje obnovljivih izvora energije u ukupnu potrošnju energije- zaštita okoliša- razvitak novih, čistih i učinkovitijih tehnologija u smislu iskorištavanja energije
Izvođač: Rudarsko-Geološko-Naftni Fakultet
Naručitelj: Ministarstvo gospodarstva
Daljnje povećanje energetskog iskorištavanja geotermalnih voda, kao jedne od mineralnih sirovina obrađenih strategijom, ima za posljedicu:
Promatrano razdoblje od 25 godina (do 2030.)
STRATEGIJA GOSPODARENJA MINERALNIM SIROVINAMA REPUBLIKE HRVATSKE 2006.
Ukupne bilančne rezerve geotermalne vode
STRATEGIJA GOSPODARENJA MINERALNIM SIROVINAMA REPUBLIKE HRVATSKE 2006.
Proizvodnja geotermalne vode u toplinskim jedinicama
STRATEGIJA GOSPODARENJA MINERALNIM SIROVINAMA REPUBLIKE HRVATSKE 2006.
PROJEKCIJA GOSPODARENJA GEOTERMALNOM VODOM
Proizvodnja samo električne energije je dokazano nerentabilna obzirom na veliku internu potrošnju postrojenja. Kogeneracija i kaskadni niz čine geotermalnu energiju profitabilnom.
VARIJANTA 1Pokusna, komercijalna proizvodnja toplinske energije samopreljevom. Trenutna situacija - sedamdesetak geotermalnih bušotina i oko tridesetak bušotina iz okruženja naftnih i plinskih ležišta.
VARIJANTA 2Komercijalizacija na kaskadni način i to u energetskom lancu od proizvodnje električne energije do agrikulture i balneologije, uz znatnu primjenu toplinskih pumpi i aktivne mjere države. Međutim ova varijanta, za pretpostaviti je, mogla bi se ostvariti tek nakon pristupa naše zemlje u EU.
STRATEGIJA GOSPODARENJA MINERALNIM SIROVINAMA REPUBLIKE HRVATSKE 2006.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
2005 2010 2015 2020 2025 2030
Godina
Pre
dvi
đena
inst
alir
ana
to
plin
ska
sna
ga,
MW
t
Predviđena instalirana toplinska snaga pri iskorištavanju geotermalne energije
STRATEGIJA GOSPODARENJA MINERALNIM SIROVINAMA REPUBLIKE HRVATSKE 2006.
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
2005 2010 2015 2020 2025 2030
Godina
Pre
dvi
đe
na
inst
alir
an
a e
lekt
ričn
a s
na
ga
, M
We
0
20
40
60
80
100
120
140
Pre
dvi
đe
na
go
diš
nja
pro
izvo
dn
ja
ele
ktrič
ne
en
erg
ije, G
Wh
/go
d
Predviđena instalirana električna energija iskorištavanjem geotermalnih ležišta
KOMBINIRANO ISKORIŠTAVANJE MEHANIČKE I TOPLINSKE ENERGIJE
GEOTERMALNOG IZVORA► Geotlačna geotermalna ležišta RH nalaze se jedino u obliku zasićene kapljevine.
► Proizvodnja energije može se kombinirano odvijati iskorištavanjem mehaničke energije protoka geotermalne vode u prvom ciklusu i u binarnom Clausius-Rankine postrojenju u drugom ciklusu.
Shema kombiniranog kaskadnog iskorištavanja mehaničke i toplinske energije geotermalnog izvora u
(primjer za geotermalno ležište Velika Ciglena)
HIDRAULIČKA SNAGA PROTOKA I EKSERGETSKA SNAGA BINARNOGA
POSTROJENJA
m - Protok geotermalnog fluida, kg/scp - Specifična toplina geotermalne vode, kJ/kg KΔT - Temperaturna razlika geotermalnog fluida na ulazu i izlazu izmjenjivača topline, K Tgfout - Temperatura geotermalnog fluida na izlazu iz izmjenjivača topline,Kηutil - Eksergijski stupanj djelovanja binarnog postrojenja (utilization efficiency),opisuje dio teoretski raspoložive mehaničke energije koja se može pretvoriti u električnu energiju j - Mehanički ekvivalent toplineρ - Gustoća geotermalnog fluida, kg/m3 w - Brzina protoka geotermalnog fluida, m/spwh - Tlak ušća, bar
)kW(T2
Tczg
2
wp
j
1mP eutil
gfout
2p
turb
2wh
net
HIDRAULIČKA SNAGA EKSERGETSKA SNAGA
STUPNJEVI DJELOVANJA
BINARNOG CIKLUSA
ηutil - Eksergijski stupanj djelovanja binarnog ciklusa (direktna mjera stupnja korisnosti izvora)ηcycle- Termodinamički stupanj djelovanja kružnog procesa (mjera učinkovitosti pretvaranja toplinske energije u rad)To - Srednja godišnja temperatura tla u Panonu
o
gfinoogfin
cycleutil
T
TlnTTT
T
1T
T
T2
T
Tcm
T2
Tcm
Q
P
maxcarnot
outgfp
outgf
2p
total
exirrevercycle
NUMERIČKI PRIMJER ZA LEŽIŠTE
VELIKA CIGLENA
(GEOTLAČNO-HIDROTERMALNO LEŽIŠTE)
ULAZNI PODACI:
- Protok (jedna bušotina), m = 84 kg/s
- Temperatura na ušću, Tgfin = 443 K = 160°C
- Izlazna temperatura, Tgfout = 353 K = 80°C (nužan, ekonomski uvjet
za direktno iskorištavanje topline u sekundarnom krugu)
- Srednja godišnja temperatura tla u Panonu, To = 284,6 K = 11,6°C- Gustoća geotermalne vode, ρ = 990 kg/m3 (uvjeti ušća)- Tlak na ušću, pwh = 20 bar = 20×105 Pa - Dubina bušotine ≈ 2,5 km- Statički tlak ≈ 250 bar- GWR 27 m3/m3
Termodinamički stupanj
djelovanja ciklusa:
113,03532
353433
T2
T
gfoutcycle
312,0
285433
ln285285433
113,0)353433(
T
TlnTTT
T
util
o
gfinoogfin
cycleutil
Eksergijski stupanj djelovanja:
Stvarna eksergijska
snaga po bušotini:e
2
utilout
2pw
exkW1000312,0
3532
802,484
T2
TcmP
NUMERIČKI PRIMJER ZA LEŽIŠTE
VELIKA CIGLENA
m3
hidr
2wh
h
kW1539,010990
200000084
zg2
wp
j
1mP
Stvarna hidraulička snaga izvora:
NUMERIČKI PRIMJER ZA LEŽIŠTE
VELIKA CIGLENA
Ukupno instalirana toplinska energija – 28,2 MWt
Stvarna hidraulička snaga - 153 kWh
Godišnje proizvedena energija hidrauličkom turbinom na ušću
(β = 8000 sati) - 1,2 MWhe
Termodinamički stupanj djelovanja - 0,113
Eksergijski stupanj djelovanja - 0,312
Energija za komercijalnu upotrebu - 1000 kWe
Godišnje proizvedena električna energija (β = 8000 sati) – 780 MWhe
NUMERIČKI PRIMJER ZA LEŽIŠTE VELIKA CIGLENA
Ukupno instalitana toplinska snaga po bušotini
28,2 MWt
Maksimalna raspoloživa mehanička (električna) energija po bušotini
3,19 MWe 1,0 MWe
Električna energija za komercijalnu upotrebu po bušotini
(HEP mreža)
× cycle 0,113
util× 0,312
cycleutilo× 0,035
0,2380,107284,7580373,15100453,15180
0,2710,110284,7580363,1590443,15170
0,3120,113284,7580353,1580433,15160
Medium temperature resources (Velika Ciglena, Molve, Kalinovac)
0,2270,085284,7560353,1580413,15140
0,2700,087284,7560343,1570403,15130
0,3270,090284,7560333,1560393,15120
Low temperature resources (Kutnjak-Lunjkovec, Beničanci)
ηutilηcycleTo (K)TTgf out (K)
tgf out (°C)
Tgf in (K)
tgf in (°C)
0,2380,107284,7580373,15100453,15180
0,2710,110284,7580363,1590443,15170
0,3120,113284,7580353,1580433,15160
Medium temperature resources (Velika Ciglena, Molve, Kalinovac)
0,2270,085284,7560353,1580413,15140
0,2700,087284,7560343,1570403,15130
0,3270,090284,7560333,1560393,15120
Low temperature resources (Kutnjak-Lunjkovec, Beničanci)
ηutilηcycleTo (K)TTgf out (K)
tgf out (°C)
Tgf in (K)
tgf in (°C)
STUPNJEVI DJELOVANJA IZRAČUNATI NA BAZI TEMPERATURNE RAZLIKE NA
IZMJENJIVAČU ZA RAZLIČITA GEOTERMALNA LEŽIŠTA RH
ZAKLJUČAK
Proizvodnja električne energije na geotermalnim ležištima kao što su Velika Ciglena i Kutnjak-Lunjkovec te podinskim akviferima geotermalnog značaja kao što su Beničanci, Molve, Kalinovac i Stari Gradac rentabilna je jedino uz kaskadno korištenje toplinske energije u sekundarnom cirkulacijskom krugu (staklenici, sušare, akvakultura, balneologija). Otprilike dvije trećine proizvedene električne energije u binarnoj elektrani trošilo bi se za utiskivanje geotermalne vode natrag u ležište, a energija proizvedena mehaničkom turbinom na ušću, uz pravilno projektiranje sustava, mogla bi biti iskorištena upravo u tu svrhu.
top related