This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No [818242 — GEOENVI]
Jeotermal tesislerinin çevresel
etkilerini değerlendirmek için
geliştirilmiş basitleştirilmiş
modeller
/
GeoenviTesisler Hakkında 2
• Elektrik Üreten Tekli Flaş Jeotermal Tesisi-Bagnore: Bagnore sahası Toskana, İtalya'dadır. Enel Green Power tarafından işletilen 2 JES bulunmaktadır (Bagnore 3 ve Bagnore 4). Bagnore 3, ek 1 MWe Organik Rankin Döngüsü (ORC) ünitesi ile 20 MWe kurulu güce sahip bir flaş santralidir. Bagnore 4, iki 20 MWe grup tarafından desteklenmektedir. Nihai kullanıcılara dağıtılan toplam ısı yaklaşık 32 GWh / y'dir.
Santralde, sahadan Hg ve H2S emisyonlarını etkili bir şekilde azaltmak için Cıva ve Hidrojen Sülfür tutma sistemi (AMIS) sistemi kullanılmaktadır.
• Isı Üreten ORC Jeotermal Tesisi-Balmatt: Proje 209'da Mol, Belçika'da VITO bünyesinde başlamıştır. Isı talebi 25.000 MWh / yıl, sıcaklık rejimi: 95-70 ° C dir.
Kurulu elektrik kapasitesi 0,25 MWe, kurulu termal kapasite: 6,6 MWth dir. Rezervuar derinliği: 3200-3600m dir. Kuyu tabanı sıcaklığı: 139 ° C dir. Üretim için öngörülen 2 operasyonel kuyu + 1 kuyu bulunmaktadır. NCG ‘nin hacimce %75i CO2 geri kalanı CH4 dır.
• Isı Üreten Gelişmiş Jeotermal Sistemi (EGS)- Rittershofen: Fransız Yukarı Ren Grabeni'nde bulunan proje 2005'te başlamıştır. Isı kullanıcısı Fransa'da Roquette Frères nişasta fabrikasıdır. Fabrikanın toplam ısı ihtiyacı 80 MWth dir. 24 MW'lık ısısını ve 180 GWh / yıl'ı sağlamak için yerel jeotermal enerjinin kullanılması hedeflenmiştir.
• Elektrik ve Isı Üreten Hellisheiði: Reykjavik'in 18 km dışında Tekli ve Çiftli flaş jeotermal enerji santralidir. Elektrik kapasitesi 303 MW, termal kapasite 133 MW tır.
Yeni CarbFix yöntemi entegre edilmiştir, jeolojik depolama yoluyla CO2 ve H2S
emisyonu azaltılmaktadır.
Referans LCA modelinin tanımı 3 / • Mavi ile vurgulanan parametrelendirme için kullanılan ana değişkenlerdir.
Geoenvi
Elektrik Üreten Tekli Flaş Jeotermal Tesisi-Bagnore
Isı Üreten ORC Jeotermal
Tesisi-Balmatt
/
Referans LCA modelinin tanımı
4 Isı Sistemi - Rittershofen: Üreten Gelişmiş Jeotermal
47 sabit ve 35 değişken parametreye
dayalı «parametrik model»
/
Elektrik ve Isı Üreten Hellisheiði
5 Referans LCA modelinin tanımı
/ Referans parametreleştirilmiş LCA modeli için değişkenlerin tanımı
Bagnore-23 parametre
6
Parameter Label min max unit
Average length for one well l 586 4,727 meters
Average yearly operating hours OperatingHours 7,600 8,760 hours
Yearly out of service hours of the AMIS abatement system AMISOutOfServiceHours 17 457 hours
Abatement efficiency for Hg HgAbatementRatio 0.7 0.99 ratio
Abatement efficiency for H2S H2SAbatementRatio 0.7 0.99 ratio
Abatement efficiency for CO2 CO2AbatementRatio 0 0.25 ratio
Previsioned lifetime of the system LifeTime 20 40 years
Maintenance interval time for periodic maintenance operations MaintenancePeriod 2 6 years
Average load of the power plant AVGLoad 0.8 1.1 ratio
Percentage of energy absorption from auxiliaries AuxNeed 0.01 0.1 ratio
Ratio of make-up wells drilled yearly MakeUpWellsRatio 0 0.76 items
Flow rate of the geofluid at the power plant inlet FlowRate 110,000 1 ∗ 106 kg/h
Electric power installed ElecCapacity 20,000 120,000 kWe
Heat power installed HeatCapacity 0 21,100 kWth
Average load for heat production HeatLoad 0 0.25 ratio
Numbers of wells drilled in the commissioning phase WellsNumber 4 26 items
Mass fraction of NCGs in the geofluid fNCG 0.006 0.12 ratio
Relative fraction of CO2in the geofluid fCO2 0.58 0.92 ratio
Relative fraction of CO in the geofluid fCO 0.0003 0.0004 ratio
Relative fraction of CH4in the geofluid fCH4 0.002 0.02 ratio
Relative fraction of H2S in the geofluid fH2S 0.0013 0.054 ratio
Relative fraction of NH3in the geofluid fNH3 0.0012 0.032 ratio
Relative fraction of Hg in the geofluid fHg 9 ∗ 10−6 3 ∗ 10−5 ratio
/ Referans parametreleştirilmiş LCA modeli için değişkenlerin tanımı
Balmatt- 20 parametre
Geoenvi
7
Phase Label Variable parameter Default Min. Max. Unit
General Flow rate Flow_rate_tph 108 72 144 t/h
General Electric power MWe 0.25 0 1 MW
General Operating hours Operating_hours 8,000 5,000 8,500 h
General Lifetime LT_years 30 20 40 y
General Thermal power MWth 6.6 6.6 25 MW
Power plant Length geothermal fluid pipe L_gw_pipe_m 200 100 300 m
Power plant Power ESP pump power_ESP_kW 600 200 1,200 kW
Power plant Power reinjection pump power_pump_kW 350 0 500 kW
Power plant Mass Balmatt heat exchanger M_heatexchanger_Balmatt_kg 57,679.2 23,070 92,280 kg
Power plant Area of the power plant A_powerplant_m2 800.05 400 1,200 m2
Stimulation Volume stimulated fluid (chemical) V_stimulated_m3 240 40 250 m3
Drilling Length well well_length 3,725 1,300 5,500 m
Drilling Ratio meters drilled and well length Ratio_MD_well_length 1.25 1 1.5 -
Drilling Number injection wells N_well_injection 1 1 2 -
Drilling Number production wells N_well_production 1 1 2 -
Transport Distance for the cuttings km_cuttings 275 50 500 km
Transport Transport operation and maitenance km_passenger_OM_pday 0 10 50 km
OM Mass scaling M_scaling_kgpyear 0 200 500 kg
End of life Energy for well abandonment E_abd_diesel_MJ 570,000 38,600 750,000 MJ End of life Mass cement for well abandonment M_cement_abd_kg 18,750 12,500 25,000 kg
/
Referans parametreleştirilmiş LCA modeli için değişkenlerin tanımı 8
Parameter Description of factors Unit default min max distrib.
Number_of_production_wells Number of production wells required (wide
and narrow) number of 47 28.2 65.8 linear
Number_of_injection_wells Number of injection wells required number of 17 10.2 23.8 linear Number_of_makeup_wells Number of make-up wells required number of 23 16 30 linear
Well_depth Depth of each well meter 2242 1394 3323 linear
Steel_in_casing Steel amount in casing kg/m well depth 90.4 81 118 linear Diesel_use_during_drilling Diesel use during drilling MJ/m well depth 2270.1 1022 3632 linear
Length_of_pipelines Length of collection pipelines from
boreholes to power plant meter 36000 21600 50400 linear Steel_in_pipelines Steel use in pipelines kg/meter 197 118.2 275.8 linear Steel_in_building Steel use in buildings kg/MW 35115 21069 49161 linear
Steel_in_machinery Steel use in machinery kg/MW 9850 5910 13790 linear
CO2_in_geofluid CO2 in geofluid g/kg geofluid 0.0014 0.0012 0.0023 linear
Capacity_factor Power generation capacity factor - 0.87 0.6 1 linear
Power_output Electrical output MW 303 400 500 linear
Lifetime Lifetime of the power plant Years 30 20 40 linear
Hellisheiði-14 parametre
9 /
Tam LCA
Parametrik Model
/
A simplified model for Single Flash geothermal plant for electricity productionf(23 değişkenden) => ϕ (3 değişkene) :
10
o 3 değişkenli model, referans modeldeki stokastik senaryolardan çıkan İD etki kategorisi değişkenliğinin% 79'unu açıklamaktadır.
o 3 değişkenli sadeleştirilmiş modelin detaylı model ile yakınlığı 𝑅𝑅
2= 0.90
2.51 ⋅ 10
−7∗ 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝐸𝐸𝑘𝑘𝑘𝑘
2+ 0.00331 ∗ 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝐸𝐸𝑘𝑘𝑘𝑘 +1.17 ∗ 𝐴𝐴𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴 𝐷𝐷𝐸𝐸𝐷𝐷𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 ∗ 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 + 6.26 ⋅ 10
−5∗ 𝐴𝐴𝑘𝑘𝐴𝐴𝐴 𝐷𝐷𝐸𝐸𝐷𝐷𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 + 4.21 ⋅ 10
3𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝐸𝐸𝑘𝑘𝑘𝑘
Basitleştirilmiş model (3-değişken):
Basitleştirilmiş model /detaylı model uygunluğu
İklim Değişikliği için Basitleştirilmiş Model-Bagnore
/
Basitleştirilmiş model (4-değişken):
f(20 değişkenden) => ϕ(4 değişkene) :
Referans model ile 4 değişkenli basitleştirilmiş model arasındaki yakınlık R
2= 0.889
(referans tahminleri ile basitleştirilmiş model arasında örtüşme)
İklim Değişikliği için Basitleştirilmiş Model-Balmatt
Referans modeldeki stokastik senaryolardan çıkan SGE değişkenliğinin % 89'unu açıklamaktadır.
Basitleştirilmiş model
Referans
YDD modeli
/
Basitleştirilmiş model (14-değişken):
f(35 değişkenden) => ϕ(14 değişkene) :
İklim Değişikliği için Basitleştirilmiş Model-Rittershoffen
Basitleştirilmiş model
Referans YDD modeli
Referans model ile 14 değişkenli basitleştirilmiş model arasındaki yakınlık
R
2= 0.98
(referans tahminleri ile basitleştirilmiş model arasında örtüşme)
Referans modeldeki stokastik senaryolardan çıkan SGE
değişkenliğinin % 82'unu açıklamaktadır.
13 /
/
Geoenvi14 Sonuç olarak, krulan parametrik modeller:
Her örnek vakaya özgü basitleştirilmiş modeller yalnızca aşağıdaki temel koşullar için geçerlidir:
o Yüksek entalpili kaynaktan yararlanan flaş veya kuru buhar santrallerinde
o Elektrik veya endüstriyel amaçlı elektrik ve ısı üreten santrallerde (Isı, üretilen elektriğin% 50'sinden az olmalıdır)
o Kendi iç tüketimini ORC ile elektrik üreterek karşılayan ısıtma tesisleri o Isı üretimi için geliştirilmiş jeotermal sistemlerde (EGS)
• Modeller düşük veya yüksek NGC içeriği gösteren jeotermal kaynaklarda
• Dizel motorlu sondaj kulesi kullanımı durumunda
• İç tüketimin kendi üretimi ile karşılayan JES’ler için uygundur,
This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No [818242 — GEOENVI]
