Geoenergetyka i geotermia - równoległe z pozyskiwaniem ciepła magazynowanie energii w (gór)otworze

• Autorzy: Śliwa Tomasz

Warianty tytułu

EN

Geoenergetics and geothermal energy - storing energy in rock mass and boreholes in parallel with obtaining heat

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono kilka przykładów prac realizowanych ostatnio przez Zespół Laboratorium Geoenergetyki AGH w Krakowie i w Młoszowej. We wstępie przytoczono opis klasycznych systemów pozyskiwania ciepła Ziemi, a także potencjalne możliwości realizacji głębokich otworowych wymienników ciepła. Następnie przestawiona została idea, od pewnego czasu ciesząca się coraz większym zainteresowaniem na świecie i także w Polsce. Polega ona na wykorzystywaniu istniejących otworów wiertniczych, które zostały już wyeksploatowane i zmierzają ku nieraz kosztownej likwidacji. Opisano także możliwość adaptacji otworów poszukiwawczych oraz już zlikwidowanych. Następnie przedstawiono koncepcję wykorzystania szczelnego otworu równocześnie do pozyskiwania ciepła Ziemi oraz do magazynowania energii elektrycznej. W tym celu opisano działanie bezrurowego otworowego wymiennika ciepła. Głębokie wymienniki otworowe są kosztowne z racji konieczności zapuszczenia do otworu drogiej i ciężkiej kolumny wewnętrznej dla uzyskania cyrkulacji nośnika ciepła. Tę niedogodność można zlikwidować przeznaczając cały otwór wiertniczy na parownik, działający podobnie jak otworowe wymienniki ciepła z bezpośrednim parowaniem pracujące na terenie AGH od roku. Równocześnie, zrealizować można w takim otworze instalację grawitacyjnego magazynowania energii elektrycznej. W pracy przedstawiono przykładową charakterystykę geoenergetyczną (głębokiego) otworowego wymiennika ciepła na bazie otworu wiertniczego Sękowa GT-1. Taka charakterystyka pokazuje dynamiczne zachowanie się otworu w dłuższym okresie czasu eksploatacji, przy różnych wartościach temperatury wprowadzanego nośnika ciepła. Określa uzyskiwaną moc grzewczą i temperaturę nośnika wypływającego (także niskotemperaturową)dla założonego (optymalnego) strumienia objętości tego nośnika.

EN

The paper presents several examples of work recently carried out by the AGH Geoenergetics Laboratory Team in Krakow and Młoszowa. The introduction provides a description of classic systems for obtaining the Earth’s heat, as well as potential possibilities for implementing deep borehole heat exchangers. Then, an idea is presented that has been enjoying increasing interest in the world and in Poland for some time now. It consists in reusing existing drill boreholes that have already been exploited and are heading towards sometimes costly liquidation. The possibility of adapting exploratory boreholes and those that have already been liquidated is also described. Then, the concept of using a leak-proof boreholes to simultaneously obtain the Earth’s heat and store electrical energy is presented. For this purpose, the operation of a tubeless borehole heat exchanger is described. Deep borehole exchangers are expensive due to the need to insert an expensive and heavy internal column into the borehole to achieve heat carrier circulation. This inconvenience can be eliminated by allocating the entire borehole for an evaporator, operating similarly to the borehole heat exchangers with direct evaporation that have been working at AGH for a year. At the same time, it is possible to implement a borehole gravitational electricity storage installation. The paper presents an example of a geoenergetics characteristic of a (deep) borehole heat exchanger based on the Sękowa GT-1 borehole Such a characteristic shows the dynamic behavior of the borehole over a longer period of time of operation, at different values of the temperature of the inflowing heat carrier. It determines the obtained heating power and the temperature of the outflowing carrier (also low temperature) for the assumed (optimal) volume flow of this carrier.

Słowa kluczowe

PL

geotermia; ciepło geotermalne; złoża gazu ziemnego; magazyny energii

EN

geothermal areas; geothermal heat; gas deposits; energy storage

• Wydawca: Stowarzyszenie Naukowo-Techniczne Inżynierów i Techników Przemysłu Naftowego i Gazowniczego
• Czasopismo: Wiadomości Naftowe i Gazownicze
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 27, Nr 8 (306)
• Strony: 4--12
• Opis fizyczny: Bibbliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Śliwa Tomasz

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie al. Mickiewicza 30 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Dziadzio Piotr i in., Wieloletni program rozwoju wykorzystania zasobów geotermalnych w Polsce, Ministerstwo Klimatu i Środowiska, Warszawa 2021, s. 52
• 2. Dziadzio Piotr, Tomasz Śliwa, Beata Kępińska, Stanisław Kotyła, Aneta Sapińska-Śliwa, Andrzej Gonet, Głęboki otworowy wymiennik ciepła na bazie otworu wiertniczego Sękowa GT-1,VII ogólnopolski kongres geotermalny, książka rozszerzonych abstraktów / red. Aleksandra Kasztelewicz; Polskie Stowarzyszenie Geotermiczne, Kraków 2021, s. 179-182
• 3. Gawryluk Nikon, Adam Wiśniewski, Tomasz Śliwa, Sieci ciepłownicze piątej generacji w kontekście wyzwań transformacji energetycznej Europy, CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA 55/6 (2024), DOI: 10.15199/9.2024.6.1
• 4. Jaszczur Marek, Tomasz Śliwa, Andrzej Gonet, Numerical analysis of the coaxial borehole heat exchanger construction parameters effect on the heat transfer with soil, HTRSE 2010, Heat Transfer and Renewable Sources of Energy : proceedings of the XIIIth international symposium, red. A. A. Stachel, D. Mikielewicz, Polish Academy of Science, Committee of Thermodynamics and Combustion, West Pomeranian University of Technology, Wydawnictwo Uczelniane ZUT w Szczecinie, Szczecin, 2010, s. 197-206
• 5. Morita Koji, One Possible Way to Utilize Abandoned Deep Wells - the Application of the DCHE, Proceedings Geothermal Energy in Underground Mines, Ustroń, Poland, 2001, s. 129-148
• 6. Morita Koji, Osamu Matsubayashi, Kenichi Kusunoki, Down-Hole Coaxial Heat Exchanger Using Insulated Inner Pipe for Maximum Heat Extraction, Geothermal Resources Council Transactions, TRANSACTIONS, VOL 9 - PART I, August 1985, s. 45-50
• 7. Sapińska-Śliwa Aneta, Marc A. Rosen, Andrzej Gonet, Tomasz Śliwa, Deep borehole heat exchangers – a conceptual and comparative review, International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration, 2016 vol. 24 iss. 1 art. no.1630001, s. 1-15
• 8. Śliwa Tomasz, Andrzej Gołaś, Jerzy Wołoszyn, Andrzej Gonet, Numerical model of borehole heat exchanger in ANSYS CFX software, Archives of Mining Sciences, 2012, vol. 57, no. 2,s. 375–390
• 9.Śliwa Tomasz, Andrzej Gonet, Andrzej Grasela,The wells of the Lipinki oil field in the aspect of borehole heat exchangers retrained, Acta Montanistica Slovaca, 2006, R. 11, s. 178-182
• 10. Śliwa Tomasz, Andrzej Gonet, Aneta Sapińska-Śliwa, Knez Dariusz, Jezuit Zbigniew, Applicability of borehole R-1 as BHE for heating of a gas well, World Geothermal Congress: views from down under – geothermal in perspective, proceedings ed. Roland Horne, Toni Boyd, International Geothermal Association, Australia – New Zealand 2015, s. 1–10
• 11. Śliwa Tomasz, Andrzej Gonet, Aneta Sapińska-Śliwa, Michał Kruszewski, Otworowe wymienniki ciepła - polska specjalność (?) (Borehole heat exchangers - Polish specialty (?)), Wiadomości Naftowe i Gazownicze, 2019, 22 nr 9, s. 28-29
• 12. Śliwa Tomasz, Andrzej Gonet, Koncepcja wykorzystania likwidowanych odwiertów złoża Turaszówka do pozyskiwania ciepła na ogrzewanie krytej pływalni, Wiertnictwo, Nafta, Gaz, Tom 23/1, 2006, s. 469-475
• 13. Śliwa Tomasz, Andrzej Gonet, The idea of utilising old production wells for borehole heat exchangers in the near depleted oil field in Iwonicz Zdrój Poland, Proceedings of the International Geothermal Conference IGC-2003: Multiple integrated uses of geothermal resources: eds. Einar Tjörvi Elíasson, Páll Ingólfsson held to celebrate the 25th anniversary of the United Nations University’s Geothermal Training Programme in Iceland, Reykjavík, Geothermal Association of Iceland, 2003, s. 16-22
• 14. Śliwa Tomasz, Grawitacyjne otworowe magazyny energii - potencjał na przykładzie złoża Przemyśl (Gravity borehole energy storage - potential on the example of the Przemyśl field), Proklimatyczne transformacje, 13 Polski Kongres Naftowców i Gazowników, Bóbrka, 2-3 czerwca 2022,streszczenia referatów (Proclimatic transformations, book of abstracts), Stowarzyszenie Naukowo-Techniczne Inżynierów i Techników Przemysłu Naftowego i Gazowniczego, 2022. s. 61-62
• 15. Śliwa Tomasz, Marek Jaszczur, Andrzej Gonet, Analiza numeryczna wpływu własności górotworu na transport ciepła wokół otworowego wymiennik ciepła (Numerical analysis of the rock properties effect on the heat transport around borehole heat exchanger), SWCIM - 2010, materiały XIV Sympozjum Wymiany Ciepła i Masy, Polska Akademia Nauk, Komitet Termodynamiki i Spalania, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Katedra Techniki Cieplnej, Wydawnictwo Uczelniane ZUT, Szczecin, 2010, s. 551-562
• 16. Śliwa Tomasz, Michał Kruszewski, Alireza Zare, Mohsen Assadi, Aneta Sapińska-Śliwa, Potential application of vacuum insulated tubing for deep borehole heat exchangers, Geothermics, 2018, vol. 75, s. 58–67
• 17. Śliwa Tomasz, Techniczno-ekonomiczne problemy adaptacji wykorzystanych odwiertów na otworowe wymienniki ciepła, rozprawa doktorska, WWNiG AGH, 2002, s. 132
• 18. Sapińska-Śliwa Aneta, Remigiusz Kunasz, Tomasz Śliwa, Analysis of the potential heating of selected student residences at the AGH University of Krakow using the Earth’s heat, Journal of Geotechnology and Energy, vol. 40, no. 4,2023, s. pp. 5-14, https://doi.org/10.7494/jge.2023.40.4.5918, https://journals.agh.edu.pl/jge/article/view/5918/3025
• 19. SATOR - Portfolio firmowe, 2024, s. 32

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).