‘it was a dark and stormy night..’ - dansk fjernvarme...2019/12/12 · ‘it was a dark and...
TRANSCRIPT
‘It was a dark and stormy night..’
Så eransøgningen
på vej
Med tak til Snoopy og Charles M. Schulz
Morgendagens fjernvarmeteknologier 1
GEOTHERMGeothermal energy from sedimentary reservoirs -Removing obstacles for large scale utilization
Morgendagens fjernvarmeteknologier 2
12.12.2019Morgendagens
fjernvarmeteknologier
Geotermisk energi fra sedimentærereservoirs –Fjernelse af hindringer for storskalaudnyttelse
Medfinansieret af
Thisted Varmeforsyning
Projekt partnere
Internationale partnere
Frankrig Tyskland Sverige
Morgendagens fjernvarmeteknologier 3
GEOTHERM projektet (2017-2019) ermedfinansieret af Innovationsfonden.
Projektkode: 6154-00011B
Geotermi?• Geotermi udnytter, at jorden har et varmeflux, som opvarmer
saltholdige reservoirer i 800 – 3000m dybde. I Danmark stiger den termiske gradient med 2,7oC/100m (34oC i 1 km dybde).
• To typer• Vandop, Vandned (Thisted, Margretheholm, Sønderborg)• Vandned, Vandop (EGS)
• Brug• Fjernvarme• Elektricitet (ved over ~120oC)
• VarmestrømΦ = 𝑐𝑐𝑝𝑝 × �̇�𝑚 × ∆𝑡𝑡
Mere flow
Større delta temp
Morgendagens fjernvarmeteknologier 4
Klip fra problemformuleringen• Danmarks undergrund indeholder enorme mængder geotermisk
energi, der i betydeligt omfang kan bidrage til omstillingen fra fossilebrændsler til grøn bæredygtig energi
• GEOTHERM vil i et stærkt konsortium adressere tilbageværendekritiske geologiske, teknologiske og økonomiske problemfelter.
• Projektet vil fjerne barrierer, så teknologien videreudvikles tilimplementering i varmeforsyningen. Det gælder generelt og med særlig vægt på store markeder som Storkøbenhavn og andre større byer.
Morgendagens fjernvarmeteknologier 5
Energi-, Forsynings-og Klimaudvalget, Spm 112• [Red] Med forbehold for forsimpling viser et hurtigt konservativt overslag
over den geotermiske ressource (fordelt på fire reservoirer i forskellige dybder og beregnet for hele det danske og kystnære område) et resultat på 7,5 x 1010GJ, svarende til varmeenergien fra ca. 2 x 109tons olieækvivalenter. De forventede oliereserver i Nordsøen (producerede og forventede) udgjorde i 2012 ca. 5 x 108tons olieækvivalenter (Energistyrelsens tal fra 2012). Det geotermiske varmeenergipotentiale svarer derfor til mere end 3 gange den energimængde, Danmark forventer at producere fra olien i den danske del af Nordsøen. Den samlede teknisk tilgængelige geotermiske varmeressource vil kunne dække Danmarks varmeforbrug i mange hundrede år.
• [Red] Ovenstående resultat er et forsimplet regnestykke, hvor der ikke erinkluderet betragtninger om rentabilitet, alternative omkostninger mm
Derfor blevGEOTHERM projektetsat i søen
Morgendagens fjernvarmeteknologier 6
Hvordan gjorde vi?
Morgendagens fjernvarmeteknologier 7
WP2Quantitative seismic interpretation(Kvantitativ seismisk reservoirkarakterisering)
Morgendagens fjernvarmeteknologier 8
Målet er at sikre det bedst mulige beslutningsgrundlag ved at levere værktøjer til at reducereusikkerheden ved valg af borelokaliteter forud for en kostbar geotermisk boring.
Kvantitativ seismisk reservoirkarakterisering er fuldt ud og med succes anvendt indenforolie/gas industrien. I denne arbejdspakke bliver metoden tilpasset og efterprøvet i engeotermisk kontekst.
Metoden er testet i området omkring Hillerød-Farum, hvor 5 moderne 2D seismiske linjer erbrugt til prædiktion af porøsitet samt sand/ler fordeling. Resultaterne fra studiet demonstrerer,hvordan en pålidelig reservoirkarakterisering kan bidrage til at reducere risikoen ved engeotermisk boring.
En succesfuld anvendt metode indenfor olie/gas industrien er i dette forskningsprojekt blevettilpasset den geotermiske industri. Den benyttede metode kan medvirke til at styrkevurderingen af det geotermiske potentiale både til gavn for beslutningstagere og operatører.
Olie/gas industri Geotermisk industri
Olie/gas industri Geotermisk industri
WP3 Reservoir properties – diagenetic and geochemical modelling
Morgendagens fjernvarmeteknologier 9
Teoretisk viden er omsat til praksis (i geotermi sammenhæng) -
Hvilket bl.a. omfatter at kunne prædiktere reservoiregenskaber og vandkemi i nye interesseområder, så man på forhånd kan vurdere ydelse og tage højde for valg af installations materiale m.m.
Der er opstillet en diagenetisk model for Gassum Formationen. Den beskriver reservoirets cementerende mineral faser, samt porøsitets- og permeabilitets-fordeling i relation til aflejringsmiljø og begravelseshistorie.
Der er etableret en relation mellem fluid permeabilitet og gas permeabilitet for Skagerrak og Gassum formationerne. Gas permeabiliteten måles som standard i laboratoriet, mens fluid permeabilitet beskriver reservoirets egenskaber.
Den kemiske sammensætning af formationsvandet er bestemt for de tre danske geotermiske værker. Data er herefter anvendt til geokemisk modellering for at vurderer risikoen for scaling(mineral udfældning), og især baryt har vist tendens til at udfældes efter afkøling af vandet.
WP4 Resource assessment and energy extraction (1/2)
Morgendagens fjernvarmeteknologier 10
Målsætning; Skabe grundlæggende information om danskegeotermiske reservoirer i form af temperatur og ressourcestørrelse,samt om den termiske langtidsudvikling af reservoiret vedudnyttelse.
Simuleringerne viser, at der ved langtidsudnyttelse hentes megetbetydelige mængder af varmeenergi fra lagene over og underreservoiret. Det er medvirkende til, at der kun ses et meget lilletemperaturfald i produktionen over adskillige årtier.
Afstand mellem boringerne i reservoiret har således væsentligbetydning. Til gengæld betyder reservoirtykkelse markant mindre forden termiske udvikling, end man kunne forvente. Små tykkelser, nedtil omkring 10-20 m, kompenseres i vid udstrækning af størregenopvarmning fra de omgivende lag.
WP4 Resource assessment and energy extraction (2/2)
Morgendagens fjernvarmeteknologier 11
Ny omfattende 3D-temperaturmodel for undergrunden tilstor dybde for hele det danske landområde. Modellen erbaseret på invers termisk modellering med bestemmelseaf termiske egenskaber fra borehulslogs og optimerettilpasning af parametre, så der er overensstemmelse medmålte temperaturer i boringer
Opdatering af den regionale geotermiskeressourceestimering
http://dybgeotermi.geus.dk/
Resultaterne viser, at der regionalt i landet findes enormegeotermiske energiressourcer. Det gælder også ved byermed et betydeligt varmebehov og inden for de dybder ogtemperaturniveauer, der ønskes for en udnyttelse tilopvarmningsformål
Udbredelse af Gassum Fm
Mål: Forstå årsag til injektionsproblem i brønde med fokus på korrosion og belægninger på stål i aggressivt geotermisk vand.
Vigtige resultater og konklusioner• Forståelse af galvanisk korrosion pga. blyudfældning i Margretheholm.
Injektion af korrosionsinhibtor har kun lille effekt. • Iltindtrængen i overfladeanlæg skal overvåges nøje. Høj korrosionshastighed af
stål er set i et anlæg• Rørprøve fra et anlæg efter 30 år viser at korrosion kan forebygges effektivt ved
optimal drift.• Rester af glødeskal i foringsrør kan medføre massiv partikelafgivelse med
risiko for tilstopning af injektionsbrønden. • Standarder er mangelfulde mht. krav til overfladekvalitet af foringsrør. Krav
skal være strengere end i olie/gas branchen. Glødeskal skal fjernes.• Rustfrit stål kan mindske partikelproblem men kræver samtidig streng kontrol
af iltindholdet ned til ppb-niveau.
Morgendagens fjernvarmeteknologier 12
WP5 Aggressive geothermal brines, corrosion, scaling and microbiology(Aggressivt geotermisk vand)
The good and the bad ….
Thisted Varmeforsyning
WP6Geothermal Business Case
Morgendagens fjernvarmeteknologier 13
32
1
4
Thisted Varmeforsyning
Feasibility License application
Field development
plan
Drilling programme
Exploration well Well test Production
wellsConstruction and start-up Production Maintenance End-of-LifeProject
Development
Pre-seed CAPEX OPEX ABEX
Project phase perspective
Feasibilit
y
LA
FDP
EPCI ProductionEnd-of-Life
OPEXCAPEX
1y 4-6y 30y+ ½y
Time domain perspective
Målsætning; at skabe en simuleringsmodel for geotermiske anlæg gennem hele deres levetid frafeasibility og projektering, boring og konstruktion til produktion og nedluk.
Projektet har afsøgt at få empirisk data. Data er opsamlet i delelemeneter som totalt set udgør etgeotermianlæg. Data er blevet analyseret i fire scenariemodeller, for derigennem at vurderer hvorhvilke enkelt input påvirker økonomien i scenarierne.
Morgendagens fjernvarmeteknologier 14
Morgendagens fjernvarmeteknologier 15
1ParametersInput- Doublet- Temperatur- Flow fra brønd- Distribution og retur
temperatur frafjernvarmenettet
Output- Veksler- Varmepumpe
- COP- System flow- Effekt
Deterministiske resultaterAnnual OPEX (MDKK)
Producer Lower Completion DKK 0.4 4%Producer (wellbore) DKK 0.1 1%Production Electrical Submersible Pump (pESP) DKK 2.1 19%Filtration DKK 0.1 1%Heat exchanger DKK 0.3 2%Injection Pump (iP) DKK 1.4 13%Injector (wellbore) DKK 0.0 0%Injector Lower Completion DKK 0.5 5%Heat Pump DKK 4.9 45%Auxiliary systems DKK 1.0 9%Heating Loop (distribution) DKK - 0%
OPEX cost/year DKK 10.9 100%
Number of produced MWh/year 48904
OPEX cost/MWh DKK 222.9
Morgendagens fjernvarmeteknologier 16
Elektricitet¾ af den total OPEX
206.58 237.01
206.32 232.40
207.60 229.81
227.16
216.35 230.20
223.64
214.87 224.58
216.64 223.45
216.40 222.36
218.19 223.67
205
210
215
220
225
230
235
240
Chemical Inhibitors / Cost
oduction temperature (°C)
tion flowrate (m3/h)
ment / Cost
temperature (°C)
Electricity Cost (DKK/KWh)
ed temperature (°C)
Operational hours per year
Inputs Ranked By Effect on Output Mean
Input High
Input Low
Baseline = 219.641
Probabilistisk resultater
Morgendagens fjernvarmeteknologier 17
5.0% 90.0% 5.0%
193.6 248.1
160
180
200
220
240
260
280
300
0.000
0.005
0.010
0.015
0.020
0.025
0.030
OPEX Cost of Heat (DKK/MWh) / Pmean (Sim#1)
Minimum 167.42
Maximum 285.05
Mean 219.64
Std Dev 16.32
Values 5000
Input = output, dvs at resultaterneer baseret på diskussion afkriterier. Der vil være en rækkelokale forskelle, hvorfor der ikkevil være en entydig konklusion
Operational hours per yearDesired heating feed temperature (°C)
Electricity Cost (DKK/KWh)District heating return temperature (°C)
Unscheduled heat pump maintenance/replacement / Times of recurrence over well life
Unscheduled heat pump maintenance/replacement / CostProduction/Injection flowrate (m3/h)
Production temperature (°C)Chemical Inhibitors / Cost
Scheduled heat exchanger replacement/maintenance / Times of recurrence over well life
Hvordan starter man?
Morgendagens fjernvarmeteknologier 18
Geotermi – første skridt
Morgendagens fjernvarmeteknologier 19
Gennemgåendeelementer
• Organisation • Risiko
• Ansvarsmatrice• Budget
• Tidsplan
Gennemgåendeelementer- Koncept- Well design- Drilling program- Udførelse- Rapportering
Feasibility Development ProductionExploration AbandonmentDG0
DG1
DG2
DG3
Initialisation
Basic design
Challenge design
Detailed design
Design optimisation
Final design
Execution
Learning
Initialisation
Basic design
Challenge design
Detailed design
Design optimisation
Final design
Execution
Learning
Initialisation
Basic design
Challenge design
Detailed design
Design optimisation
Final design
Execution
Learning
Initialisation
Basic design
Challenge design
Detailed design
Design optimisation
Final design
Execution
Learning
Drill exploration
well(s)
Drill production
assets
Workover on production
assets
Abandon well assets
Project clarification
Subsurface data
Geologicaltarget
assessment
Recommendati
on-to-drill
Well and facility design
and cost
Project risk assessment
Environmental
and regulatory
requirements
Geothermal feasibility
study
DG
DG
DG
DG
DG
FD
Hvordan kan og bør man tilgå en vurdering af, om geotermi er relevant? Spørgsmålet er blevet stillet mange gange af forsyningselskaber, ikke bare i Danmark, men også på tværs af Europa.Studiet fokuserer på at skabe en spiral af viden, som kan lede frem til et beslutningsgrundlag.
Rapporter
Morgendagens fjernvarmeteknologier 20
WP2
How to do seismic
exploration
WP3
Challenges with mineralogy
WP4
Long-term energy
exploration
WP5
Facility design
WP6
Feasibility & Business
KonklusionDe vigtigste konklusioner på tværs af projektet;
• Erfaring fra Olie/Gas kan trækkes ind i geotermisk efterforskning. Vi kan med god seismisk data konkludere på lokaliteters beskaffenhed
• Der er dannet et solidt metodegrundlag for, på baggrund af empirisk data fra en efterforskningsbrønd, at kunne eftervise reservoirets gennemstrømningsevne. Mineralogien og reservoirets sammensætning giver et mål for reservoirkvaliteten (por/perm) – eller; hvor meget vand vi kan producere?
• Vi har metodegrundlaget til at simulere hvordan reservoiret vil reagere på de geokemiske ændringer som produktion medfører
• Det er lang levetid på de geotermiske reservoirer. Produktionsbrøndenes kan designes og tilpasses de lokale produktionsforhold
• Webportal ‘Dybgeotermi’ er blevet opdateret med data
• Geotermisk brine påvirker produktionsanlægget – robust design, iltfattigt miljø samt gode rutiner ved vedligehold sikre laverevedligeholdelsesomkostninger
• OPEX (driftsomkostninger) hænger sammen med design valg, struktur i fjernvarmeområdet, komplementærer teknologier samt
• Er der sammenhæng i et projektoplæg mellem geologi, infrastruktur og økonomi? Best-practice guiden anviser en fremgangsmetode
Morgendagens fjernvarmeteknologier 21
8437Kopper kaffe
Morgendagens fjernvarmeteknologier 22
73Personer har haft
større eller mindreopgaver i projektet8
Nationaliteter
22500 Tim
er (i
et
grof
test
imat
)
Fun Facts
Geotermi står styrket på dagsorden
Morgendagens fjernvarmeteknologier 23
Til kalenderen
Dansk Fjernvarme og Geoop indbyder til den 4. årlige geotermikonference i
Fællessalen på Christiansborg den 26. februar 2020, kl. 13-17.00
Tema: 500 MW geotermi i 2030
Til kalenderen
GEOTHERM vil blive præsenteret afalle projektets partnere i
Marts/April 2020 her i huset
Vel mødt!