Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Possibilities for the industrial use of cooled geothermal brines by borehole salt mines in the Polish Lowlands

Rasała M.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2018

|

T. 34, z. 1

25--40

EN

The paper presents the concept of thedisposal of cooled geothermal brines by re-use in borehole salt mines where they are further saturated with sodium chloride. The target recipients of the brines – saturated to reach industrial brine requirements – would be chemical plants. At present mines produce industrial-quality brine with surface water. Using the model options of cooperation of geothermal plants (a hypothetical plant in Mogilno and one under construction in Toruń) with salt mines (Przyjma and Góra), it follows shown that the payback period for major capital expenditures (drilling, pipeline) would be 10–15 years. The solution would provide tangible benefits for geothermal plants (elimination of costs associated with drilling and maintenance of injection wells). Strategic advantages for salt mines would be extending the lifespan of the salt deposit. As there would be no longer a need for the re-injection of heat-depleted brine, the implementation of the solution would also enable simpler – in technological terms – production of geothermal waters with high level of mineralization. The assessment of geothermal potential in the area of these mines indicates that to achieve maximum energy performance and ecological benefits, it would be advisable to supply the mines with waters with mineralization of >100 g NaCl/L from the Lower Jurassic aquifer in the area of the Mogilno Trough. The geothermal plants could operate in parallel in several towns and, assuming they would be supplying enough brine to fully meet the mines’ demand (1000–1100 m3/h) and the temperature of obtained waters would be >80°C, the total capacity of these geothermal installations, could reach 80–100 MW when cooling to 25° C.

PL

Zaprezentowano koncepcję gospodarczego wykorzystania (utylizacji) wychłodzonych solanek geotermalnych poprzez przekazywanie ich do otworowych kopalń soli, celem dalszego dosycenia chlorkiem sodu. Docelowym odbiorcą wód, już w postaci solanki przemysłowej, byłyby zakłady chemiczne. Aktualnie kopalnie te produkują solankę przemysłową, ługując sole cechsztynu wodami powierzchniowymi. Na przykładzie potencjalnej współpracy zakładów geotermalnych (hipotetycznego w Mogilnie i budowanego w Toruniu) z istniejącymi kopalniami soli (Przyjma i Góra) wykazano, że główne nakłady inwestycyjne (wiercenia, rurociąg), mogłyby zwrócić się w ciągu 10–15 lat. Rozwiązanie to przyniosłoby wymierne korzyści dla zakładu geotermalnego (brak kosztów związanych z wykonaniem i utrzymaniem otworu do zatłaczania wychłodzonych wód). Dla kopalń soli byłyby to co najmniej korzyści strategiczne poprzez wydłużenie okresu eksploatacji złóż. Wobec braku konieczności zatłaczania wychłodzonych solanek wdrożenie rozwiązania umożliwiałoby prostszą technologicznie eksploatację wód geotermalnych o wysokim zasoleniu. Z przeprowadzonej oceny potencjału geotermalnego w rejonie kopalń wynika, że dla uzyskania maksymalnych parametrów energetyczno-ekologicznych, zalecane byłoby zaopatrywanie kopalń wodami o zawartości >100 gNaCl/dm3 ze zbiornika dolnojurajskiego z terenu niecki mogileńskiej. Stacje mogłyby pracować równolegle w kilku pobliskich miejscowościach i przy pełnym zaopatrywaniu kopalń w solankę (1000–1100 m3/h) i temperaturze pozyskiwanych wód >80°C, łączna moc energetyczna instalacji geotermalnych, przy wychłodzeniu do 25°C, mogłaby sięgnąć 80–100 MW.

2

Biomasa i biogaz jako źródło energii w hybrydowych siłowniach geotermalnych

Polak R., Krzykowski A., Dziki D., Rudy S.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 10

1773-1776

PL

Polska jako członek Unii Europejskiej jest zobowiązana do zwiększenia wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych. W pracy podano ogólne wiadomości o biomasie i energii geotermalnej jako odnawialnych źródłach energii oraz przedstawiono koncepcję połączenia ich wykorzystania w systemie hybrydowym. Omówiono również projekty hybrydowych siłowni geotermalnych wspomaganych biomasą i biogazem znajdujące się w fazie realizacji. Rozwiązania tego rodzaju przyczynią się do zrównoważonego rozwoju, zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego Polski i poprawy stanu środowiska naturalnego.

EN

Projects of geothermal hybrid power plants based on biomass and biogas were presented and analyzed from economic point of view.

3

Koncepcja metody zapobiegania powstawaniu osadów w chłonnych otworach geotermalnych

Noga B., Kosma Z., Motyl P.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

7872--7881

PL

Głównym problemem z eksploatacją ciepłowni geotermalnych jest zatykanie się geotermalnych otworów chłonnych. Otwory te zatykane są osadami powstającymi w wyniku schładzania wód termalnych. Rezultatem wieloletnich prac związanych z czyszczeniem otworów chłonnych było opracowanie metody super miękkiego kwasowania. Metoda ta jest obecnie w fazie wdrożenia na instalacji geotermalnej w Pyrzycach. Jej zastosowanie pozwoliło na ustabilizowanie pracy ciepłowni geotermalnej, zwiększenie wykorzystania odnawialnego źródła energii oraz obniżenie emisji CO2.

EN

The main problem occurring during the operation of the geothermal plants is clogging of the geothermal absorbent wells. These wells are plugged with the sludge produced during the process of thermal water cooling. As the result of many years of work related to the cleaning of the absorbent wells, the method of super soft acidizing was developed. This method is currently in the implementation phase of the installation of geothermal plant in Pyrzyce. The use of super soft acidizing method allows to stabilize the work of geothermal heat plant, increasing the use of renewable energy sources and reducing CO2 emissions.

4

Identyfikacja problemów z zatłaczaniem schłodzonej wody termalnej na przykładzie Geotermii Pyrzyce

Noga B., Kosma Z., Motyl P.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

7843--7851

PL

Efektywność pracy ciepłowni geotermalnej zależy głównie od ilości możliwej do zatłoczenia, schłodzonej wody termalnej. Na początku działalności ciepłowni geotermalnej w Pyrzycach wodę termalną można było eksploatować z wydajnością 340 m3/h. Obecnie woda termalna eksploatowana jest z wydajnością około 100 m3/h. Bardzo poważnym problemem niemal wszystkich ciepłowni geotermalnych jest kolmatacja strefy przyodwiertowej związkami chemicznymi wytrącającymi się ze schłodzonej wody termalnej. Osady powstają w wyniku zmian warunków fizyko-chemicznych spowodowanych eksploatacją. Wydaje się, że tego procesu obecnie nie da się całkowicie wyeliminować przy zatłaczaniu wód do kolektorów porowych. Drugim poważnym problemem występującym w ciepłowniach geotermalnych jest postępująca korozja rur okładzinowych. Na podstawie wykonanych pomiarów geofizycznych zjawisko korozji obserwuje się głównie w otworach chłonnych i w napowierzchniowych rurociągach tłocznych. Obecnie istnieje teoretyczna możliwość wyeliminowania albo przynajmniej bardzo poważnego zmarginalizowania wpływu korozji na kolmatację strefy złożowej w otworach chłonnych przez zastosowanie rur z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym lub rur wyłożonych od środka wykładziną polietylenową typu HDPE (High Density PoliEtylen).

EN

The efficiency of geothermal heat plant depends mainly on the amount of cold thermal water which is possible for congestion. At the beginning of activities of the geothermal plant in Pyrzyce, the thermal water could be exploited with efficiency of 340 m3/h. Currently thermal water is operated with efficiency of approximately 100 m3/h. The process of the hole’s clogging with chemical compounds is a serious problem for almost all geothermal plants. These sediments are the result of changes in physico-chemical conditions caused by the water exploitation. It seems that currently the process can not be completely eliminated during the process of pumping the water to collectors. The second major problem occurring in geothermal heating plants, is progressive corrosion of lining tubes. Based on the geophysical measurements, it can be stated that corrosion is observed mainly in the absorbent hole and pipelines. Currently, there is a theoretical possibility of eliminating, or at least marginalizing, the impact of corrosion on layers’ clogging in absorbent hole by using the pipes made of plastic with addition of fiber glass or pipes covered from inside with polyethylene HDPE (High Density Polyethylene).

5

Geologiczne i techniczne uwarunkowania eksploatacji wody termalnej na Niżu Polskim

Noga B., Kosma Z., Motyl P.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

7862--7871

PL

W artykule przedstawiono doświadczenia zdobyte z eksploatacji ciepłowni geotermalnych działających na terenie Niżu Polskim. Na podstawie tych doświadczeń, mogą być oceniana warunki techniczne, które powinny być brane pod uwagę podczas budowy nowych ciepłowni geotermalnych. Przeprowadzone obserwacje dotyczą głównie technologii wykonywania odwiertów, materiałów użytych do ich budowy, materiałów używanych do budowy rurociągów i urządzeń geotermalnych wykorzystywanych w procesie odbioru ciepła.

EN

The article presents the experience gained from the exploitation of geothermal plants operating on Polish Lowland. Based on this experience, the technical conditions, that should be taken into account during the construction of new geothermal plants, can be assessed. The observation concerns the technologies of performing the wells, the materials used for their construction, materials used for construction of pipe-lines and the geothermal devices used in the process.

6

Analiza porównawcza metod usuwania osadów w otworach chłonnych stosowane w Geotermii Pyrzyce

Noga B., Kosma Z., Motyl P.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

7882--7891

PL

W artykule przedstawiono metody czyszczenia chłonnych otworów geotermalnych. Do niedawna w Geotermii Pyrzyce stosowano znane na świecie metody mechanicznego i chemicznego czyszczenia zatykających się otworów. Polegały one na wtłaczaniu do otworu dużych ilości kwasu solnego. Metody te przynosiły bardzo dobre efekty w postaci zwiększenia chłonności i zmniejszenia ciśnienia zatłaczania. Efekty te jednak były krótkotrwałe. Obecnie w Geotermii Pyrzyce opracowano nowatorską technologię zapobiegania kolmatacji otworów chłonnych. Polega ona na ciągłym dozowaniu kwasu solnego i dyspergatora do instalacji geotermalnej i okresowym czyszczeniu otworów za pomocą miękkiego kwasowania. Zastosowanie super miękkiego kwasowania w połączeniu z miękkim kwasowaniem spowodowało zdecydowane ustabilizowanie pracy ciepłowni geotermalnej oraz zwiększenie udziału ciepła pochodzącego z geotermii.

EN

The article presents the methods of geothermal absorbent wells’ cleaning. Until recently, in geothermal plant in Pyrzyce, the world-known methods were used for mechanical and chemical cleaning of clogging holes. These methods were using a large amount of hydrochloric acids that were injected to the wells. It brought a good results in terms of absorption increase and pressure reduction. These effects, however, were short-term. Currently, in geothermal plant in Pyrzyce, the innovative technology for prevention of clogging in the absorbent wells, was developed. This innovative method involves a continuous dosage of hydrochloric acid and dispersant for the geothermal installation. Additionally it involves the periodic cleaning of wells with a soft acidizing. The usage of super soft acidizing method combined with the soft acidizing method resulted in strong stabilization of installation work in the geothermal plant and increase of heat acquired from geothermal energy.

7

Problem korozji mikrobiologicznej w instalacjach geotermalnych

Banaś J., Mazurkiewicz B., Solarski W.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 3

76-81

PL

W toku badań korozyjnych prowadzonych w instalacjach geotermalnych stwierdzono występowanie bakterii redukujących siarczany SRB. Na podstawie badań mikrobiologicznych bakterie SRB zostały stwierdzone w średniozmineralizowanej wodzie Geotermii Podhalańskiej oraz w wodzie solankowej (11% NaCl) Geotermii Stargard. Rozwój kolonii bakteryjnych doprowadził do utworzenia biofilmu. Strukturę biofilmu i produktów korozji badano metodami FTIR, SEM, EDX, dyfrakcji rentgenowskiej i analizy elementarnej. Warunki korozji stali w polisacharydowej warstwie biofilmu są odmienne i przebiegają w stężeniach siarkowodoru wystarczających do utworzenia makinawitu FeS1-x. Zastosowanie stali chromowych ogranicza korozję i tworzenie się biofilmu. Tworzenie się tej struktury występuje do zawartości chromu w stali około 9%. Szybkość korozji stali kwasoodpornych chromowo-niklowych jest mniejsza niż 0,02 mm/rok, a warstwa biofilmu nie jest obserwowana.

EN

The corrosion investigations in geothermal plants of Poland revealed existence of sulphates reducing bacteria SRB. Microbiological tests proved the presence of SRB as well in middle mineralized water in Geotermia Podhalańska plant as in brine (11% NaCl) of Geotermia Stargard plant. Growth of bacteria colonies resulted in formation of biofilm. Structure of biofilm and corrosion products were investigated with use of FTIR, SEM, EDX and X-ray diffraction techniques as well as combustion analysis. Conditions of corrosion processes in polysacharide biofilm are distinct and proceed with hydrogen sulphide concentrations enough for formation of makinvite FeS1-x. Application of chromium steel reduces corrosion and biofilm formation. Biofilm appears at steels with chromium content up to 9%. Passivating chromium-nickel stainless steels under oxygen-free conditions corrode with corrosion rate < 0,02 mm/year and biofilm appearance is not observed.

8

Zwiększanie możliwości chłonnych geotermalnych otworów zatłaczających w wyniku zastosowania miękkiego kwasowania

Biernat H., Kulik S., Noga B., Kosma Z.

Modelowanie Inżynierskie

|

2011

|

T. 11, nr 42

67-74

PL

W artykule zaprezentowano metodę miękkiego kwasowania, która jest modyfikacją standardowego kwasowania otworów zatłaczających. Jej modyfikacja polega na zmniejszeniu ilości zatłaczanego kwasu solnego, co zwalnia z konieczności jego odbioru i utylizacji. Metoda ta jednocześnie jest tańsza w zastosowaniu przemysłowym, ponieważ nie wymaga stosowania urządzenia wiertniczego. Jej przemysłowe zastosowanie w ciepłowni geotermalnej w Pyrzycach przyniosło oczekiwane rezultaty w postaci zmniejszenia ciśnienia i zwiększenia wydajności zatłaczania schłodzonej wody termalnej.

EN

The paper presents a method for soft-acid treatment, which is a modification of the standard acid treatment injection holes. Its modification is to reduce the amount of injected hydrochloric acid which dispenses with the need of acceptance and utilization. This method is also cheaper for industrial use because it requires no drilling equipment. Its industrial use in a geothermal plant in Pyrzyce brought the expected results in a reduction of blood pressure and increase the efficiency of chilled water thermal injection.

9

Próba zapobiegania kolmatacji geotermalnych otworów zatłaczających w wyniku zastosowania supermiękkiego kwasowania

Biernat H., Kulik S., Noga B., Kosma Z.

Modelowanie Inżynierskie

|

2011

|

T. 11, nr 42

59-66

PL

Kolmatacja powoduje trudności eksploatacyjne związane głównie z zatłaczaniem schłodzonej wody termalnej do macierzystych warstw wodonośnych w niemal wszystkich ciepłowniach geotermalnych. Celem obecnie prowadzonych badań jest modyfikacja metody miękkiego kwasowania tak, aby można ją było stosować do eliminowania przyczyn kolmatacji, a nie do usuwania jej skutków. Modyfikacja metody miękkiego kwasowania polega na tym, że pompę dozującą kwas solny zainstalowano tuż za otworem eksploatacyjnym. Kwas zatłaczany jest w trybie ciągłym, bez przerw, tak aby zapewnić stałe stężenie kwasu w zatłaczanej wodzie termalnej.

EN

Clogging causes operational difficulties mainly related to the pumping of cold water to stem the thermal aquifers in almost all geothermal plants. The aim of current research is a modified method of soft acidizing so that it can be used to eliminate the causes of clogging, rather than to remove its effects. Modified method of soft acidizing lies in the fact that hydrochloric acid dosing pump is installed just behind the production well. Acid is injected continuously without interruption in order to ensure the continued concentration of acid.

10

Możliwości pozyskania i wykorzystania energii geotermalnej i trójgeneracji w planowanej hydrociepłowni w Piasecznie

Noga B., Karnowski K., Biernat H.

Logistyka

|

2011

|

nr 6

PL

W artykule przedstawione zostały oszacowane parametry wody termalnej spodziewanej w okolicach Piaseczna. Parametry, takie jak temperatura i wydajność, oszacowane zostały na podstawie analizy otworów archiwalnych znajdujących się w okolicy prowadzonych badań. Na tej podstawie opracowano równieżwstępną koncepcję wykorzystania wody termalnej występującej w rejonie Piaseczna. Wstępna koncepcja zakłada budowę instalacji geotermalnej oraz instalacji skojarzonej produkcji prądu, ciepła i chłodu. Wszystkie zało?one parametry zostaną zweryfikowane badaniami geologicznymi na otworze geotermalnym Piaseczno GT-1. Planowane badania geologiczne zostaną rozpoczęte w połowie października 2011 r., a ich zakończenie przewidziane jest na początek 2012 r. Uruchomienie ciepłowni geotermalnej w Piasecznie przewidziane jest na koniec 2013 r.

EN

The article presents the expected parameters of the thermal water in Piaseczno. Parameters such as temperature and productivity have been estimated by analyzing archival wells located in the area of research. Based on the analysis there was created the initial conception of utilization of the thermal water in Piaseczno. This concept includes the construction and installation assumption for the geothermal plant which is expected to produces electricity, heat and cold. All parameters will be verified by geological surveys made on the geothermal well called Piaseczno GT-1. Geological surveys will be launched in mid-October 2011, and their completion is scheduled for the beginning of 2012. The start of geothermal heat in Piaseczno is scheduled for the end of 2013.

11

Korozja materiałów polietylenowych w instalacjach geotermalnych

Banaś J., Mazurkiewicz B., Solarski W.

Ochrona przed Korozją

|

2010

|

nr 11

542-543

PL

Materiały polimerowe są używane jako alternatywne, odporne na korozję materiały w instalacjach geotermii niskiej entalpii. Polietylen jako HDPE i PEX z barierą antydyfuzyjną zabezpieczającą przed przenikaniem tlenu i pary wodnej znalazł szerokie zastosowanie. Badania przeprowadzono w instalacji geotermalnej w wodach solankowych nasyconych CO2 i H2S. W warunkach przemysłowych badano wyłożenie z HDPE rur stalowych i rury z HDPE wzmacniane pokryciem epoksydowym z włóknem szklanym. Chemiczną destrukcję polimeru zaobserwowano po sześciomiesięcznej ekspozycji w wodzie geotermalnej w warunkach przemysłowych (temp. 80°C, ciśnienie 15 bar, szybkość przepływu 1-1,5 m/s) bez dostępu tlenu atmosferycznego. Czas indukcji utleniania (OIT) HDPE obniżył się do poziomu poniżej akceptowalnego przez normy ASTM. W oparciu o badania FTIR wykazano chemiczną destrukcję powierzchni HDPE polegającą na depolimeryzacji, hydroksylacji powierzchni i tworzeniu się grup karbonylowych.

EN

Polymer materials are used as alternative corrosion resistant materials in geothermal low enthalpy plants. Polyethylene as HDPE and PEX with anti-diffusion barrier against oxygen and water vapour found wide application. Investigation were carried out in geothermal plant in saline environment saturated with CO2 and H2S. HDPE lined steel pipe and HDPE pipe coated by glass reinforced epoxy were tested in the industrial experiments. After six month of exposition in geothermal water (temp. 80°C, pressure 15 bar, flow rate 1-1,5 m/s) without contact with atmospheric oxygen the chemical decomposition took place. Oxidation induction time (OIT) diminished in the case of HDPE to the level below acceptable by ASTM standards. Based on the FTIR examination there were indicated chemical destruction of HDPE surface in direction of depolimerization, surface hydroxilation and formation of carbonyl group.

12

Analiza pracy ciepłowni geotermalnej wykorzystującej niskotemperaturowe źródło ciepła

Nitkiewicz A., Sekret R.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Konferencje

|

2009

|

z. 26

265-273

PL

W artykule przedstawiono koncepcję ciepłowni geotermalnej wykorzystującej wody niskotemperaturowe zaopatrującej w ciepło pobliskie budynki użyteczności publicznej. Do celów analizy wybrany został otwór badawczy w gminie Poczesna (woj. śląskie) o samoczynnym wypływie 24 m3/h i średniej temperaturze wody równej 19,5 °C. Dla istniejącego otworu zaproponowano dwa układy ciepłowni z pompą grzejną: monowalnentny biwalentny. Analiza kosztów eksploatacyjnych wykazała, że proponowana ciepłownia geotermalna może stanowić alternatywę dla konwencjonalnych ciepłowni w przypadku gdy system ciepłowniczy zostanie skojarzony z systemem wodociągowym.

EN

In this paper the concept of low temperature goethermal heat-generating plant and its utilization for heating buildings was presented. For the analytical purposes the authors have chosen existing drilled well located in Poczesna community with average geothermal water temperature at 19,5 °C and 24 m3/h spontaneous outflow volume flux. For existing well the monovalent and the bivalent low temperature geothermal heating system with heat pump was taken into consideration. The operating cost analysis has shown that proposed geothermal heating plant could be an alternative for fossil fuel fired heating plant only in a case of combining heating system with water supply.

13

The technological design of geothermal plant for producing energy from mine waters

Solik-Heliasz E., Skrzypczak M.

Archives of Mining Sciences

|

2009

|

Vol. 54, no 3

563-572

EN

The results of the analysis on extracting heat from mine waters have been presented. The abandonem underground Katowice coal mine has been used as an example. The result is a technological design for 3,000 kW thermal plant producing 600 kW of electric power. The proposed configuration has been adapter to specific conditions of mine waters pumping system: mainly to changes of water flow, possible break in pumping and the system of carrying mine waters to the environment. Our research show that extracting heat from low-temperature sources like mine waters can be economically and ecologically efficient, if appropriate technology is used and local geological and mining conditions are taken into consideration.

PL

W obszarze Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW) z 53 kopalń węgla kamiennego odprowadzane jest około 600000 m3 wód na dobę o temperaturze od 13 C do 23 C. Określony dla nich potencjał cieplny (moc cieplna) wynosi łącznie około 220 MW (Solik-Heliasz, 2007b). Potencjał ten zmienia się w poszczególnych kopalniach od 0,3 do ponad 10 MW - w wielu z nich jest więc duży i warty wykorzystania. W Europie istnieją już kopalniane instalacje geotermalne opierające się na pompach i wymiennikach ciepła, jak choćby w Anglii, Holandii, na Słowacji, jednak w Polsce brak było dotąd tego typu rozwiązań. Wcześniejsze, polskie prace wskazywały na możliwe ograniczenia w pozyskaniu energii z wód kopalń w GZW (Kubski 2002, Solik-Heliasz i Małolepszy, 2002, Solik-Heliasz i Skrzypczak, 2005). Ograniczenia te nie zostały wcześniej szczegółowo zweryfikowane w toku prac aplikacyjnych. Dopiero projekt technologiczny siłowni geotermalnej pozwolił zmierzyć się z konkretnymi problemami oraz zaproponować odpowiednie rozwiązania. Celem projektu było opracowanie ekonomicznie efektywnego układu do pozyskania energii cieplnej z wód kopalnianych i do produkcji prądu elektrycznego oraz uzyskanie znaczącego efektu ekologicznego w postaci obniżenia emisji zanieczyszczeń do atmosfery. Przedmiotem zainteresowana były wody zlikwidowanej kopalni Katowice wypompowywane w ilości średnio 5,4-6,2 m3/min, a odbiorcą energii, projektowany obiekt muzeum śląskiego w Katowicach. Wody kopalniane na wylocie z szybu wykazują temperaturę 19,3 C - 19,8 C. Ich mineralizacja wynosi około 4 g/l, a zawartość zawiesiny, 10-30 mg/l. Po wypompowaniu na powierzchnię są odprowadzane kanałem zrzutowym do rzeki Rawy. Określony dla wód kopalni Katowice całkowity potencjał energii cieplnej wynosi, w zależności od natężenia pompowania, 3,7-6,9 MW. Możliwości odbioru energii wynikają w odniesieniu do tej kopalni ze zbiegu kilku korzystnych czynników: a) znacznej ilości wód i ich zadawalającej temperatury (powyżej 19 C), b) małej odległości od szybu do przyszłego odbiorcy energii (150 m) c) potrzeby pompowania wód, celem zapewnienia bezpieczeństwa prowadzenia eksploatacji innym kopalniom, wreszcie c) ponoszenia przez Państwo jednej ze znaczących pozycji kosztów instalacji geotermalnej, jaką jest koszt pompowania wód na powierzchnię terenu. W fazie badawczej przeanalizowano różne warianty ogrzewania projektowanego obiektu. Przeanalizowano wykorzystanie: sprężarkowych pomp ciepła, absorpcyjnych pomp ciepła, sprężarkowych pomp współpracujących z agregatem kogeneracyjnym wytwarzającym energię elektryczną do napędu pomp ciepła, jak również klasycznego węzła ciepłowniczego bazującego na węglu kamiennym lub kotłowni gazowej. Z punktu widzenia potrzeb i efektów najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem okazało się wykorzystanie sprężarkowych pomp ciepła wraz z agregatami kogeneracyjnymi. Mając na uwadze potrzeby cieplne przyszłego obiektu, w skład instalacji geotermalnej weszły 3 pompy ciepła i 1 rezerwowa oraz 2 agregaty kogeneracyjne zasilane gazem ziemnym (Rys. 1). Całkowita moc cieplna instalacji wyniesie wówczas 3035 kW, co w całości pokryje potrzeby grzewcze budowanego obiektu. W układzie tym uzyska się wodę o parametrach 60 C/45 C. Ponadto w agregatach kogeneracyjnych wytworzona zostanie energia elektryczna w ilości 600 kW, która będzie wykorzystana do napędu pomp ciepła, a jej nadwyżka zostanie przeznaczona na cele własne projektowanego obiektu i w dalszej kolejności może być odsprzedana operatorowi systemu dystrybucyjnego. Rezerwowym źródłem ciepła na okres przestojów w pompowaniu będzie kotłownia gazowo-olejowa. Instalacja siłowni geotermalnej została zaprojektowana elastycznie, co wynika z potrzeb energetycznych oraz z charakteru dostawy wód kopalnianych. Największe wyzwanie stanowiły okresy przerw w pompowaniu, związane z: 1) pompowaniem wód głównie nocą oraz z przestojami w ciągu dnia, wynikające z obowiązujących taryf za energię elektryczną 2) potencjalnymi awariami pomp, ich naprawami lub przerwami w dostawie energii elektrycznej zasilającej pompy, bądź z czynnikami natury górniczej. W toku prac zaproponowano system pozyskania energii cieplnej nie ingerujący w obecny system odprowadzana wód do środowiska. Ciepło odbierane jest po wypompowaniu wód na powierzchnię terenu, ze zbiornika retencyjnego posadowionego na kanale zrzutowym wód kopalnianych. Zaprojektowany "by-pass" na kanale umożliwi kierowanie wód w zależności od potrzeb do urządzeń siłowni lub ich ominięcie (Rys. 2). W przypadku kopalni Katowice, ze względu na stosunkowo długie, kilkunastogodzinne przerwy, przewidziano budowę zbiornika akumulacyjnego zlokalizowanego w podziemiach budynku technologicznego, o pojemności 900 m3 (Rys. 2). Zaproponowana kopalniana instalacja siłowni geotermalnej jest w pełni zautomatyzowanym, nowoczesnym układem technologicznym. Wyniki analizy ekonomicznej wykazały, że nakłady inwestycyjne na nową instalację będą większe, niż w układzie tradycyjnym opartym na węglu kamiennym, jednak koszty eksploatacyjne będą wyraźnie mniejsze. Prosty czas zwrotu, SPBT instalacji siłowni w wariancie komercyjnym wyniesie 15,5 lat, przy dofinansowaniu w wysokości 50%, 7,7 lat, a w przypadku dofinansowania 85%, 2,3 lata. Progowa wartość dofinansowania dla zapewnienia opłacalności projektu (NPV > 0) wynosi 28,3%. Dofinansowanie jest realne, zważywszy na wiele możliwości proponowanych przez fundusze unijne i polskie. Bardzo korzystny jest również uzyskany efekt ekologiczny. Urządzenia siłowni geotermalnej są praktycznie bezemisyjne. Wielkość emisji gazów w instalacji siłowni wyniesie zaledwie 76,8 Mg CO2/rok. Dla porównania, dla wytworzenia porównywalnej ilości energii cieplnej i elektrycznej pochodzącej z konwencjonalnego źródła (węgla kamiennego), emisja zanieczyszczeń wyniosłaby 3686,7 Mg CO2/rok. Jak wykazały wyniki badań, siłownia geotermalna bazująca na niskotemperaturowych wodach kopalnianych oraz wysokosprawnej kogeneracji może być interesującą propozycją pozyskania dodatkowej ilości energii, którą można przeznaczyć na cele grzewcze i klimatyzacyjne. W GZW istnieje wiele kopalń o znacznym potencjale cieplnym zawartym w wodach kopalnianych (Solik-Heliasz, red., 2009), i o podobnych warunkach górniczo-środowiskowych, jak w prezentowanym przypadku. Potencjał ten powinien być w większym stopniu wykorzystywany, co pozwoliłoby uzyskać wymierne korzyści ekonomiczne i ekologiczne.

14

Analiza wpływu rodzaju czynnika niskowrzącego i jego temperatury parowania na efektywność wykorzystania wody geotermalnej w elektrowni binarnej na parę nasyconą suchą

Stachel A. A., Wiśniewski S.

Technika Poszukiwań Geologicznych

|

2007

|

R. 46, nr 2

133-140

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń, które umożliwiły przeprowadzenie oceny przyrostu stopnia wykorzystania energii geotermalnej w przypadku zastąpienia siłowni jednoobiegowej siłownią binarną pracującą w porównywalnych warunkach, to jest przy doprowadzaniu ciepła z takiego samego źródła górnego oraz przy odprowadzaniu ciepła przy takiej samej temperaturze skraplania. W analizie przyjęto identyczne strumienie wody krążącej w siłowni jednoobiegowej i w obiegu górnym siłowni binarnej, co jest równoznaczne z doprowadzaniem w obu przypadkach takiego samego strumienia ciepła ze źródła górnego. Energia geotermalna wykorzystywana jest do podgrzewania wody w siłowni jednoobiegowej oraz czynnika organicznego w obiegu dolnym siłowni binarnej (w zakresie takich samych temperatur). W pracy przedstawiono opisy działania siłowni jednoobiegowej oraz binarnej wraz z algorytmami ich obliczeń. Wyniki obliczeń obrazujące wpływ istotnych czynników na sprawność, moc oraz stopień zagospodarowania energii geotermalnej przedstawiono w formie wykresów, które stanowią podstawę do przeprowadzenia analizy problemu i sformułowania wniosków.

EN

The paper presents a mathematical model of a power plant two variants: a water steam power plant using fossil fuel and geothermal energy and a binary power plant with water and organic substance as working media, powered with fossil fuel and co-powered with geothermal energy. Power and efficiency calculations for a binary power plant have been performed, and the results have been compared with power and efficiency values obtained for a conventional power plant with water as working medium. The calculations have been made with an assumption of a constant value of heat flux from fossil fuel and maintaining comparable working conditions of the power plan in all the variants considered.