Geotermija 

 
image

Osnovni namen

Geotermalna energija je povsod dostopen obnovljiv vir energije, ki ga izkoriščamo z uporabo termalne vode ali z geotermalnimi toplotnimi črpalkami. Poleg energetske izrabe se termalna voda uporablja tudi kot naravno zdravilno sredstvo. Geotermalna energija je predmet geotermičnih raziskav.

Geotermija

Ekipa strokovnjakov GeoZS za geotermijo združuje specialiste s področij hidrogeologije, regionalne geologije, hidrogeokemije, geotermičnih meritev in matematičnega modeliranja. Poleg bazičnih geotermičnih raziskav, vodenja podatkovne baze in energetske bilance rabe geotermalne energije v Sloveniji ter načrtovanja trajnostne rabe geotermalne energije v okviru številnih nacionalnih in evropskih projektov izvajamo tudi izrazito aplikativne projekte za izvedbo in monitoring vrtin za rabo termalne vode ter vrtin za geotermalne toplotne črpalke, kakor tudi dimenzioniranje polj geosond za izkoriščanje plitve geotermalne energije.

  • Oskrba s termalno in termomineralno vodo

Pridobivanje toplote iz termalne vode ter njena zdraviliška in rekreacijska raba imata v Sloveniji dolgo tradicijo. Uporaba termalne vode z veliko raztopljenimi snovmi, organskimi spojinami ali prostimi plini, na primer CO2, je običajno tehnično zelo zahtevna, a specifična kemijska sestava pomembno opredeljuje njene zdravilne učinke. Zaradi vse številčnejših uporabnikov in potrebe po zagotavljanju podzemne vode s točno določeno fizikalno-kemijsko sestavo, je načrtovanje izrabe takšnih "posebnih" tipov podzemne vode velik izziv.

GeoZS Vam nudi strokovno in tehnično podporo pri naslednjih dejavnostih:

  • Raziskave podzemne vode
    • Izdelava hidrogeoloških strokovnih osnov za lociranje in izgradnjo vrtin,
    • Izdelava raziskovalnih vrtin, geološka in hidrogeološka spremljava vrtanja,
    • Izvedba črpalnih in nalivalnih poskusov,
    • Karotažne meritve v vrtini,
    • Hidrogeokemične raziskave (izvor, kakovost in starost podzemne vode, plini v vodi),
    • Določanje uporabnosti vode (primernost vode za različne kategorije rabe),
    • Poročilo o izvedenih raziskavah s hidrogeološko in geotermično interpretacijo.
  • Pridobivanje vodnega dovoljenja za podzemne vode za ogrevanje s pomočjo geotermalne toplotne črpalke
    • Izdelava hidrogeološkega poročila za pridobitev vodnega dovoljenja
  • Pridobivanje koncesije za rabo termalne vode in geotermičnega energetskega vira:
    • Izdelava hidrogeološkega poročila za pridobitev koncesije
    • Izdelava načrta monitoringa za koncesije za rabo vode
    • Vzpostavitev in izvajanje obratovalnega monitoringa geotermalnih vrtin (količina odvzema, gladina, temperatura in električna prevodnost vode)
    • Izdelava letnega poročila o monitoringu stanja vrtin in vodonosnika
  • Strokovne študije, ekspertize, mnenja
    • Ugotavljanje potenciala za izkoriščanje termalne, termomineralne in naravne mineralne vode
    • Primerjalna analiza učinkovitosti rabe termalne vode (benchmarking)
    • 2D in 3D matematično modeliranje toka podzemne vode in toplote za načrtovanje postavitve vrtin in optimizacijo odvzema termalne vode
    • Opredelitev vodovarstvenih območij
    • Ocena tehničnega in hidravličnega stanja vrtin
image

  • Geotermične raziskave (geotermični potencial)

Geotermični potencial ocenjujemo na podlagi kart gostote toplotnega toka in kart temperatur v različnih globinah pod koto tal, ki jih izdelujemo na GeoZS. Geotermične karte lahko izdelamo za poljubno globino, kar velja tudi za prognozni temperaturni profil na poljubni lokaciji v Sloveniji. Za oceno potenciala za geotermalne toplotne črpalke se uporabljajo predvsem karte temperatur do globine 250 m, za potencial rabe termalne vode karte temperatur v globinah med 1.000 in 3.000 m, za oceno potenciala za proizvodnjo geotermalne električne energije pa običajno karte temperatur v globinah med 4.000 in 5.000 m.

Omenjene karte izdelujemo na podlagi meritev termičnih lastnosti tal (sedimentov in kamnin) v vrtinah. Meritve toplotne prevodnosti kamnin in drugih slabo prevodnih materialov (na primer gradbenih materialov) izvajamo z novim merilnikom TCS, ki deluje na principu skeniranja površine vzorca s fokusiranim, gibljivim in kontinuirano delujočim virom toplote v kombinaciji z infrardečimi temperaturnimi senzorji. Njegov merilni obseg je od 0,2 do 25 W/(m x K). Nevezane in slabo vezane zemljine merimo z merilnikoma MTP-1 in MTP-4, ki delujeta po nestacionarni metodi grelne žice. Njun merilni obseg je od 0,5 do 10 W/(m x K).

image

 

  • Geotermalne toplotne črpalke, GTČ (načrtovanje, obratovanje, monitoring)

Storitve načrtovanja sistemov plitve geotermalne energije (analiza in vrednotenje lokalnih geotermičnih parametrov, študije izvedljivosti - preveritev tehničnih in pravnih omejitev, tveganja in primerjava možnih variant, simulacije in dimenzioniranje sistemov - EED, FEFLOW, kot osnova za podrobno načrtovanje in podpora pri odločanju, monitoring in spremljanje učinkovitosti za namen optimizacije).

Kadar imamo sočasne zahteve po sanitarni topli vodi, ogrevanju in hlajenju objekta, je GTČ edinstvena tehnologija, ki omogoča pokrivanje teh potreb. Kakšen tip GTČ bomo izbrali, je odvisno od potreb po ogrevanju in hlajenju, geoloških in hidrogeoloških lastnostih območja na mestu postavitve GTČ in od pravne ureditve. Geološka situacija je tisti del načrta GTČ, ki ga načrtovalec ne more spremeniti, saj mora načrt prilagoditi naravnim danostim, ki jih je potrebno temeljito poznati. Med te podatke sodijo:

  • Tip kamnin in njihova trdota (za vrtanje)
  • talne termične značilnosti (za delovanje GTČ)
  • situacija podzemne vode (za vrtanje in delovanje GTČ).

Pri odločanju za vir energije za ogrevanje in hlajenje je potrebno poznati LEK občine in se posvetovati s področnim energetskim svetovalcem (ENSVET). Dober načrt mora upoštevati celoten sistem s prilagajanjem komponent, saj se s tem doseže najbolj učinkovito delovanje in najvišje udobje. Obratovanje GTČ je smiselno spremljati z ustreznim opazovalnim sistemom.

  • Analiza lokalnih geotermalnih danosti

Z analizo lokalnih geotermalnih danosti že v zgodnji fazi načrtovanja zagotovimo informacije o splošnih geoloških pogojih za GTČ. Za ta namen se pridobi in uporabi že obstoječe podatke in na podlagi tega izvede dimenzioniranje in ocena investicije z optimalnimi stroški.

Za večje, bolj zapletene sisteme se opravi predhodna preiskava s pomočjo obstoječih podatkov in dopolnilnih terenskih preiskav. Na podlagi teh ugotovitev se v naslednjem koraku izdela predinvesticijska analiza ter študija izvedljivosti.

  • študije izvedljivosti / ekonomika

Na podlagi ugotovljenih lokalnih geotermalnih danosti in ocene projektne mesečne potrebe po energiji za ogrevanje in hlajenje, trajanja konične dnevne potrebe v posameznih mesecih ter viškov toplotne energije po mesecih zaradi možnosti shranjevanja toplote v tleh, se izdela študija izvedljivosti in v ugodnem primeru izvedba investicije. Analiza vključuje primerjavo različnih variant z optimiranjem stroškov in koristi. Tu so vključene tudi tehnične in pravne omejitve. Za izračun ekonomskih kazalcev in izračun interne stopnje donosnosti investicije uporabljamo model po švicarskem standardu SIA 480.

  • Simulacija / dimenzioniranje

Strokovno načrtovanje in simulacije na področju plitve geotermalne energije (za pravilno lociranje sond in vodnjakov) so pomembna osnova za gradnjo sistemov in podporo pri odločanju. Simulacije geotermičnih sond se izvajajo za celotno življenjsko dobo delovanja sistema. Za ugotavljanje obnašanja sistema v življenjski dobi, preverbo konfiguracije in oceno stroškov geotermalnega sistema uporabljamo programsko opremo Earth Energy Designer (EED).

Za bolj kompleksne probleme, kot so visok tok podzemne vode, sezonsko shranjevanje, vračanje vode, energetski piloti... uporabljamo programsko opremo FEFLOW in MODFLOW.

image

Na GeoZS vrednotimo prispevek tehnologije GTČ s koraki:

  • Vodenje evidence prispevka GTČ (število naprav, energija, zmanjšanje CO2)
  • Lokalni energetski koncepti - podpora in navodila občinam za doseganje skupnega nacionalnega cilja 7% geoenergije v OVE za ogrevanje in hlajenje
  • Informacijski sistem (GIS) za izmenjavo informacij z vključitvijo podatkov o rabi GTČ v kataster nepremičnin
  • Vzpostavitev geotermalne GIS baze s posodabljanjem niza kart in s priporočili za razširjeno rabo geotermalnih virov uporabnikom
  Spoznaj ekipo Ta e-poštni naslov je zaščiten proti smetenju. Za ogled potrebujete Javascript, da si jo ogledate.