Analiza geoenergetyczna – prawidłowe zaprojektowanie dolnego źródła ciepła

Wstęp

Prawidłowe zaprojektowanie dolnego źródła ciepła w postaci otworowych wymienników ciepła jest uzależnione jest od szeregu informacji związanych z samym górotworem jak i przyszłym odbiorcą ciepła/chłodu (Śliwa i Gonet, 2011). Korzystając z zaawansowanych symulatorów numerycznych oraz nabytej wiedzy firma GeoTec Energy Sp. z o.o. wykonuje opracowanie pod tytułem „Analiza Geoenergetyczna”.

Co to jest analiza geoenergetyczna?

Analiza geoenergetyczna pozwala na określenie koncepcji dolnego źródła ciepła pracującego na otworowych wymiennikach ciepła (BTES – Borehole Thermal Energy Storage) na podstawie własności termicznych skał (parametrów górotworu), parametrów konstrukcyjnych wymiennika otworowego oraz informacji o przyszłym odbiorcy ciepła/chłodu.

Opracowanie te określa:

• potencjalne osiągi energetyczne dolnego źródła ciepła z otworowymi wymiennikami ciepła (tj. mocy grzewczych/chłodniczych i ilości wymienianego ciepła),
• możliwe warianty sezonowego obciążania otworowych wymienników ciepła,
• dobór źródeł dodatkowych przy niedoborach ciepła/chłodu dla obciążeń chwilowych albo do magazynowania energii w górotworze (ciepła/chłodu),
• własności termiczne skał lub parametrów otworu badawczego (efektywnej przewodności cieplnej w otworze i oporności termicznej wymiennika otworowego na bazie wykonanych testów reakcji termicznej lub dostarczonych wyników testów reakcji termicznej)
• liczbę otworów, wymaganą głębokość, odległość pomiędzy nimi, konstrukcję, trajektorię osi otworów oraz ich rozmieszczenie,
• parametry eksploatacyjne pojedynczego otworowego wymiennika ciepła albo całego pola otworów.

Jakie dane potrzebne są do wykonania opracowania?

Najdokładniejszą formą określenia wydajności energetycznej otworowych wymienników ciepła ,oporności termicznej wymiennika otworowego i efektywnej przewodności cieplnej skał jest Test Reakcji Termicznej. Jakość analizy geoenergetycznej będzie wyższa, w przypadku użycia danych z przeprowadzonego wcześniej TRT (Gonet i in., 2011).

Dane, które potrzebne są do wykonania opracowania:

• lokalizacja:
  • mapa terenu dostępnego pod wymienniki otworowe z wymiarami,
  • sugerowany obszar pod wiercenia,
• profil litologiczny,
• dane z TRT:
  • efektywna wartość przewodnictwa cieplnego skał profilu,
  • oporność termiczna wymiennika otworowego,
  • średnia temperatura skał,
• dane konstrukcyjne otworowego wymiennika ciepła:
  • konstrukcja (pojedyncza U-rurka, podwójna U-rurka, itp.),
  • średnica otworu wiertniczego,
  • głębokość otworu,
  • głębokość zapuszczenia rur wymiennika,
  • odległość między osiami rur wymiennika,
  • rodzaj materiału zastosowanego do uszczelnienia rur wymiennika,
  • średnica zewnętrzna rur wymiennika,
  • grubość ściany rur wymiennika,
  • materiał rur wymiennika,
• dane nośnika ciepła (rodzaj, stężenie),
• dane na temat zapotrzebowania na ciepło/chłód,
• dane na temat pracy systemu (ogrzewanie, ogrzewanie+chłodzenie, chłodzenie).

Literatura

• Gonet, A. i inni, 2011. Metodyka identyfikacji potencjału cieplnego górotworu wraz z technologią wykonywania i eksploatacji otworowych wymienników ciepła. Kraków: Wydawnictwa AGH.
• Śliwa, T. i Gonet, A., 2011. Otworowe wymienniki ciepła jako źródła ciepła lub chłodu na przykładzie Geoenergetics Laboratory WWNiG AGH (Borehole heat exchangers heat or cool source on the basis of Laboratory of Geothermics of Drilling, Oil and Gas Faculty in AGH University of Krakow). Wiertnictwo, Nafta, Gaz, 28(1-2), pp. 419-430.