Hvorfor lagre varme der er varme i undergrunden

Transkript

1 Allan Mahler Specialist og tekniksansvarlig Præsentation ved kursus i Ingeniørforeningen: Varmeproduktion og varmelagring ved geotermi, januar 2012 Gengivelse er tilladt med kildeangivelse: Allan Mahler, Dansk Fjernvarmes Geotermiselskab. Hvorfor lagre varme der er varme i undergrunden Temperaturen stiger ca. 30 C / km, men: Permeabilitet kan halveres hver 10 C Saltindhold kan stige 100 g/l pr. km Boreomkostninger øges med dybden. Varmelagring han give høje temperaturer i reservoirer med lave boredybder og pumpeomkostninger, hvor: varme kan produceres uden varmepumper der evt. kan produceres el 1

2 El og varme uden varmepumper i udlandet, men vi bor i geologisk stabilt område, hvor geotermianlæg mange steder kan producerer varme fra jordens indre ved at pumpe varmt vand op fra undergrunden og overføre varmen til fjernvarmenet med varmevekslere og varmepumper. Fjernvarmekedler kan drive absorptionsvarmepumper gratis. Geotermi kan evt. kombineres med lagring af varme, herunder sæsonlagring C magma > 3 x ton olie varme energi Hot spot til elproduktion i udlandet. Varmeudstrømning i Danmark = 2/3 af fjernvarmebehov Geotermisk anlæg i Thisted Varme fra halmkedel og gaskedel og affaldsbaseret kraftvarme driver 2 varmepumper 150 C 130 C 10 MW 72 C 25 kw 42 C Fjernvarme retur 17 MW 80 kw 12 C 44 C 200 m3/h 7 MW N 2 N 2 H2O damp H2O + LiBr H2O Geotermianlæg i Thisted fra 1984 / 1988 / m Gassum sandsten i 1250 m dybde. 44 C, 100 Dm, 15%(w) saltholdigt vand. 12/ , DONG, ama. 290 kw 2

3 Lagring med varmetab eller i ny boring 160C 130C 70-90C Incineration 40C 70C CHP Plant 160C 130C 70-90C Incineration 40C 70C CHP Plant 15C 15-44C 44-72C 15C 44C 77C 77C 80 m 3 /h 190 m 3 /h 190 m 3 /h 44-72C 44C 190 m 3 /h 190 m 3 /h Fra CHP i time : 10 TJ i køletårn og 51 TJ i geotermivand Genvundet i time : 23 TJ Fra CHP i time : 2 TJ i køletårn og 59 TJ i geotermivand Genvundet i time : 50 TJ Lagring uden ekstra boring eller varmetab 3

4 Stort geotermianlæg i københavn? Temperaturer efter 30 års drift, simuleringer udført af Hans Øbro, Dong Energy Inj. well Prod. well Temperaturklasser ved lagring Varme kan som udgangspunkt tænkes lagret ved: Fjernvarmetemperatur, f.eks. 90 C = maks. fremløb fra absorptionsvarmepumper normal boringskonstruktionsgrænse, omkring 180 C = normal drivvarmetemperatur til absorptionsvarmepumper. Dykpumpe grænse omkring 250 C. 4

5 Lagring af varme Lagring ved fjernvarmetemperatur, f.eks. 90 C. Eksempler på kilder: Geotermianlæg mm. med absorptionsvarmepumper eller elvarmepumper Affald CHP uden elbehov / produktionsmulighed og uden varmebehov Industriel spildvarme Solvarme ( plade & vakuumrør ) kraftvarme Elpatoner Eksempler på anvendelser: Øgning af varmeproduktionskapacitet Varmeproduktion uden varmepumper Flytning af varmepumpe drivenergi til overskudsperiode 5

6 Geotermisk varmeproduktion med lagring 90 Elvarmepumper, COP = 4, C C C C 50 C Varmelagring med eller uden samtidig fjernvarmeproduktion. Fjernvarme uden Varmepumpe-el Lagring ved drivvarmetemperatur, f.eks. 180 C. Eksempler på kilder: Affald CHP uden elbehov / produktionsmulighed og uden højtemperaturvarmebehov Geotermianlæg mm. med vindmølle / solcelle etc. drevne elvarmepumper Kraftvarme ved lave elpriser og brændselspriser Industriel spildvarme Solvarme (plade/vakuum med slutopvarmning med koncentratorer) Elpatroner Eksempler på anvendelser: Øgning af varmeproduktionskapacitet Varmeproduktion uden varmepumper Eftervarme og supplerende drivvarme til absorptionsvarmepumper elproduktion 6

7 Lagring og produktion på geotermianlæg Geotermianlæg med en lagerboring kan f.eks. lagre sommer overskudsvarme fra et affaldsforbrændingsanlæg genproduceret uden varmepumper varmeveksler til fjernvarme med varmepumpe støtte varmeveksler til varmelagring og fjernvarme med høj kapacitet uden varmepumper Lagring ved dykpumpetemperaturgrænse, 250 C. Eksempler på kilder: Affald CHP uden elbehov / produktionsmulighed Geotermi mm. med vindmølle / solcelle etc. drevne elvarmepumper Industriel spildvarme Elpatroner Eksempler på anvendelser: Varmeproduktion uden varmepumper Drivvarme til absorptionsvarmepumper Elproduktion Flytning af elproduktion fra overskudsperiode til underskudsperiode 7

8 Samspil med geotermianlæg Geotermianlæg kan bruges til lagring og produktion af lagret varme Lagring i varme lag reducerer varmetab Produktion af mere vand end lagret reducerer varmetab Lagret varme kan bruges til fjernvarme uden varmepumper Lagring i vand, der er varmt før lagring øger energiindhold Lagring i geotermivand kan gøre lagret varme egnet til elproduktion specielt med turbine med kondensering ved temperatur under geotermivandstemperatur, så geotermivarmen kan medlevere energi. Elproduktion med eksisterende + lagret varme 8

9 Varmelagring kan muligvis give problemer Det skal undersøges, om varmelagring giver problemer, f.eks. mobilisering af partikler, svelning af ler eller udfældninger fra geotermivand. Udfælninger kan muligvis undgås, reduceres eller fjernes ved: inhibitor tilsætning Syretilsætning Renblæsning med overtryk fra injektion Renpumpning med dykpumpe Nye perforationer eller side-track mm. Syretilsætning, drag reduction og oprensning Syretilsætning start Syre når reservoir Injektionstryk, BARa Injektionsflow, m3/h Injektionstemperatur, C Syretilsætning stoppes Syretilsætning stop i reservoit

10 HGS, Renpumpning med injektionsovertryk HGS, Flytning af dykpumpe til injektionsboring 10

11 HGS geotermianlæg, designdata HGS, 24 m dykpumpe 11

12 HGS, geotermivandkreds overfladeanlæg HGS, selvrensende filter, tegning fra HECO Ventil med aktuator & kontraventil imellem 22/ DONG, ama. 12

13 HGS, posefiltre 15/ DONG VE. ama. HGS, varmevekslere med titanplader 15/ DONG VE. ama

14 HGS, injektionsfiltre HGS, injektionspumpe 14

15 HGS, strømforsyning 2.5 MW 6 kv til 400 V transformator 15/ DONG VE. ama. Power supply med UPS Doc. info 29 HGS, frekvensomformer 0.4 kv til 4 kv 24 puls frekvens konverter til 900 HP pumpe ESP sensor aflæsning 15/ DONG VE. ama. Doc. info 30 15

16 HGS, varmepumpe HGS, midterste varmepumpe 16