Ocena systemów wykorzystania energii geotermalnej w dwuotworowych układach wydobywczo-zatłaczających

• Autorzy: Nowak W. , Stachel A. A.

Warianty tytułu

EN

Estimation of the geothermal energy utilisation systems in the two bore-hole extraction-injection systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W zależności od temperatury wydobywanej wody geotermalnej oraz temperatury wody sieciowej powrotnej w dwuotworowych systemach geotermalnych są stosowane dwa podstawowe rozwiązania instalacji, a mianowicie: z użyciem wyłącznie wymienników ciepła współpracujących z kotłami szczytowymi lub z zastosowaniem wymienników ciepła i pomp grzejnych oraz kotłów szczytowych. W niniejszej pracy przedstawiono rozważania dotyczące pierwszego wariantu instalacji współpracującej z pojedynczym dubletem wydobywczym. W ciepłowni geotermalnej jednostkowy koszt pozyskiwania ciepła oraz jednostkowy koszt uzyskanych efektów ekologicznych są tym mniejsze, im większa jest ilość ciepła odebranego od wody geotermalnej, w stosunku do możliwej do uzyskania teoretycznej wartości maksymalnej. W związku z tym, w pracy przedstawiono nowy sposób oceny wykorzystania energii geotermalnej za pomocą dwóch współczynników, tj. współczynnika obciążenia systemu geotermalnego Φ oraz współczynnika efektów ekologicznych Ψ. Analizę prowadzono pod kątem efektywności i opłacalności wykorzystania wody geotermalnej dla różnych warunków, tj. dla różnych objętościowych strumieni wydobywanej wody oraz różnych jej temperatur na wypływie z otworu wydobywczego. Na wydajność cieplną systemu dwuotworowego ma wpływ zarówno objętościowa wydajność wody geotermalnej, jak i jej temperatury w otworze wydobywczym i zatłaczającym. Wyprodukowane w centralnym źródle ciepło na potrzeby tylko centralnego ogrzewania rozprowadzane jest za pomocą sieci ciepłowniczej do odbiorników ciepła. Do sieci ciepłowniczej włączone są budynki z ogrzewaniem grzejnikowym oraz budynki z ogrzewaniem podłogowym. Takie połączenie wpływa korzystnie na obniżenie temperatury wody sieciowej powrotnej oraz na obniżenie temperatury zatłaczanej wody geotermalnej, co umożliwia zwiększenie pozyskiwanej energii geotermalnej. Uzupełnieniem przedstawionej metody oceny systemów wykorzystania energii geotermalnej są przytoczone przykładowe wartości współczynników Φ i Ψ, obliczone dla wybranej instalacji geotermalnej.

EN

Depending on the temperature of extracted geothermal-water as well as return water of the heat distribution network, two basic heating plants are used on the geothermal-water side and for two bore-hole systems, namely: plants with heat exchangers solely which act simultaneously with the peak-demand water heaters, or plants with heat exchangers and heat pumps as well as the peak-demand water heaters. In this work only the former variant, that interacts with a single extractive-doublet, is presented. In a geothermal heat plant the unit cost of exploitation of heat and the unit cost of obtained ecological effects decrease when the amount of acquired heat from the geothermal water increases in comparison to the possible maximum value. In this connection in the paper there is presented the new way of estimation the utilisation of geothermal energy with the help of two coefficients - the geothermal system load factor Φ and the ecological effect coefficient Ψ. Analysis has been made from the point of view of efficiency and profitability to make use of geothermal water in diverse exploitation conditions, i.e. for various volumetric flow rates and temperatures of water flowing out from the producing well. Both volumetric performance and temperature of geothermal water in producing as well as injection bore-holes influence on calorific effect of the two bore-hole system. As an appendix of the presented method of estimation, the values of coefficients Φ and Ψ obtained as the results of calculations conducted for the chosen geothermal installation were presented.

Słowa kluczowe

PL

energia geotermalna; wykorzystanie energii geotermalnej

EN

geothermal energy; utilisation of geothermal energy

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 6, nr 3/4
• Strony: 425--439
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz.

Twórcy

autor

Nowak W.

• Politechnika Szczecińska, Katedra Techniki Cieplnej, al. Piastów 17, 70-310 Szczecin

autor

Stachel A. A.

• Politechnika Szczecińska, Katedra Techniki Cieplnej, al. Piastów 17, 70-310 Szczecin

Bibliografia

• [1] Balcer M., Geotermia w Mszczonowie - rozwiązanie na miarę XXI wieku, Czysta Energia 2001, 3,21-22.
• [2] Nowak W., Sobański R., Kabat M., Kujawa T., Systemy pozyskiwania i wykorzystania energii geotermicznej, Wyd. Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2000.
• [3] Sobański R., Kabat M., Nowak W., Jak pozyskać ciepło z Ziemi, COIB, Warszawa 2000.
• [4] Energia dla przyszłości: Odnawialne źródła energii, Biała Księga Komisji Europejskiej z dnia 11.11.1997. (Streszczenie przygotowane przez EC BREC/IBMER), Biuletyn Biura Studiów i Ekspertyz Kancelarii Sejmu nr 2(20) 1999.
• [5] Wiśniewski G., Odnawialne źródła energii, (w:) Wybrane Zagadnienia Energetycznej Polityki Polski, Polski Klub Ekologiczny, Warszawa 1997.
• [6] bound J.W., Sposoby bezpośredniego wykorzystania energii geotermalnej, Technika Poszukiwań Geologicznych, Geosynoptyka i Geotermia 2000, 4.
• [7] Harrison R., Mortimer N.D., Smarson O.B., Geothermal heating: A handbook of engineering economics, Pergamon Press, Oxford 1990.
• [8] Kabat M., Notes on technical and economical indices for a geothermal heat plant operation, Proc. IX International Symposium Heat Transfer and Renewable Sources of Energy, Wyd. Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2002, 437-444.
• [9] Jantsch E., Seibt P., Kabus F., Geothermie in Waren - ein Erfahrungsbericht. Materiały 7. Geothermische Fachtagung: 20 Jahre Tiefe Geothermie in Deutschland, Waren 2002, 94-98.
• [10] Kabus F., Erweiterung des Geothermischen Heizwerkes Neustadt-Glewe um regenerative Stromerzeugung, Proc. 7. Geothermische Fachtagung: 20 Jahre Tiefe Geothermie in Deutschland, Waren 2002, 56-59.
• [11] Kreslins A., Dzelzitis E., Skapare I., Geothermal energy utilization in Eastern Europe, Proc. IX International Symposium: Heat Transfer and Renewable Sources of Energy, Wyd. Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2002, 45-456.
• [12] Schneider H., Wie die Tiefe Geothermie im Osten Deutschlands begann, Proc. 7. Geothermische Fachtagung: 20 Jahre Tiefe Geothermie in Deutschland, Waren 2002, 20-28.
• [13] Górecki W., Kuźniak T., Kozdra T., Geothermal water and energy resources on the Polish Lowlands and possibilities of their commercial utilization, Proc. Conf. Renewable Energy Sources on the Verge of the XXI Century, Wyd. EC BREC-IBMER-WREN, Warszawa 2001, 160-167.
• [14] Kępińska В., Geothermal energy in Poland - state and prospects of use, Proc. Conf. Renewable Energy Sources on the Verge of the XXI Century, Wyd. EC BREC-IBMER-WREN, Warszawa 2001, 168-178.
• [15] Ney R., Sokołowski J., Wody geotermalne Polski i możliwości ich wykorzystania. Nauka Polska 1987, 6.
• [16] Sokołowski J., Polish geothermal resources and their potential utilization in aid of environmental protection, Technika Poszukiwań Geologicznych, Geosynoptyka i Geotermia 1993, 5-6.
• [17] Sokołowski J., Zarys programu działań w zakresie energii geotermalnej, Cieplne Maszyny Przepływowe 2001,120, 7-18.
• [18] Górecki W. i inni, Atlas zasobów energii geotermalnej na Niżu Polskim, Wydawnictwo Towarzystwa Geosynoptyków GEOS, Kraków 1996.
• [19] Sokołowski J., Metodyka oceny zasobów geotermalnych i warunki ich występowania w Polsce, Materiały Polskiej Szkoły Geotermalnej, Kraków-Straszęcin 1997.
• [20] Piatti A., Piemonte C., Szego E., Planning of geothermal district heating systems, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1992.
• [21] Zwarycz K., Snow melting and heating systems based on geothermal heat pumps at Goleniow airport, Reports of the UNU Geothermal Training Program, Reykjavik 2002, 431-464.
• [22] Chodkiewicz R., Hanausek P., Porochnicki J., Pozyskiwanie energii elektrycznej ze źródła geotermalnego (na przykładzie możliwości wykorzystania otworu wiertniczego na terenie Politechniki Łódzkiej), Cieplne Maszyny Przepływowe 2001, 120, 19-38.
• [23] Meyer Z., Kozłowski J., Pyrzyce - first geothermal heating system in Poland, Materiały World Geothermal Congress, Florence 1995.
• [24] Parecki A., Biernat H., Assessment of development of deep geothermics in Poland, based on projects accomplished in the year 1991-2001 farther prospects, Proc. IX International Symposium Heat Transfer and Renewable Sources of Energy, Wyd. Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2002,415-420.
• [25] Nowak W., Stachel A., Influence of parameters of geothermal water on utilization of the water in small heating systems, Acta Mechanica Slovaka 1999, 3, 187-192.
• [26] Nowak W., Stachel A., Ecological estimation of work of a geothermal heating plant, Materiały ASME-ZSITS International Thermal Science Seminar, Bled 2000, 522-528.
• [27] Nowak W., Stachel A., Analysis of the floor-heating influence on the degree of geothermal- energy use in the central heat source, Acta Mechanica Slovaka 2000, 3, 417-422.
• [28] Nowak W., Stachel A., Modelling of thermal-hydraulic processes of geothermal energy extraction and utilization, Trans, of IFFM 2001, 109, 45-57.