‘it was a dark and stormy night..’ - dansk fjernvarme...2019/12/12 · ‘it was a dark and...

‘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


12.12.2019Morgendagens

fjernvarmeteknologier

Geotermisk energi fra sedimentærereservoirs –Fjernelse af hindringer for storskalaudnyttelse

Medfinansieret af

Thisted Varmeforsyning

Projekt partnere

Internationale partnere

Frankrig Tyskland Sverige


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


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.


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


Hvordan gjorde vi?


WP2Quantitative seismic interpretation(Kvantitativ seismisk reservoirkarakterisering)


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


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)


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)


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

http://dybgeotermi.geus.dk/

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.


WP5 Aggressive geothermal brines, corrosion, scaling and microbiology(Aggressivt geotermisk vand)

The good and the bad ….


WP6Geothermal Business Case


32

1

4


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.


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


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


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?


Geotermi – første skridt


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


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


8437Kopper kaffe


73Personer har haft

større eller mindreopgaver i projektet8

Nationaliteter

22500 Tim

er (i

et

grof

test

imat

)

Fun Facts

Geotermi står styrket på dagsorden


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!

‘it was a dark and stormy night..’ - dansk fjernvarme...2019/12/12 · ‘it was a dark and...

Documents