4η Εβδομάδα Ενέργειας ΙΕΝΕ, 22-27 Νοεμβρίου 2010, Αθήνα

Επιχειρηµατική Συνάντηση «ΕΝΕΡΓΕΙΑ Β2Β» - Workshop J – «ΓΕΩΘΕΡΜΙΑ»

Μ. ΦΥΤΙΚΑΣ-Μ. ΠΑΠΑΧΡΗΣΤΟΥΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

Περιοχές

γεωθερμικού

ενδιαφέροντος ενδιαφέροντος

στην Ελλάδα

Ρευστά κατάλληλα για παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας

Υψηλής θερμοκρασίας (>150°°°°C):

- Σημαντικό βεβαιωμένο δυναμικό στη Μήλο και Νίσυρο

- Εκτιμώμενο δυναμικό έως 200 MWe στη Mήλο και 60 MWe στη Νίσυρο

Μέσης θερμοκρασίας (90-150°°°°C):

- σχετικά περιορισμένο βεβαιωµένο δυναμικό, μπορεί σίγουρα να αυξηθεί- σχετικά περιορισμένο βεβαιωµένο δυναμικό, μπορεί σίγουρα να αυξηθεί

σηµαντικά με βαθιές ερευνητικές-παραγωγικές γεωτρήσεις

- πολλές ιζηματογενείς λεκάνες της Βόρειας Ελλάδας και νησιά του Βόρειου

και Κεντρικού Αιγαίου (Σαμοθράκη, Λέσβος, Χίος)

- παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος, με εφαρμογή τεχνολογίας δυαδικού κύκλου, σε

συνδυασμό με άμεσες χρήσεις

Βόρεια ΕλλάδαΒόρεια Ελλάδα

Αρίστινο Εβρου: 86,8οC (340m)

Ακροπόταμος Καβάλας: 83οC (270m)

90οC (515m) και λεκάνη Στρυµόνα

(75οC στα 350m)

Ν.Κεσσάνη Ξάνθης: 82οC (400m)

Ερατεινό Νέστου: 122οC (1377m)

Χίος Χίος –– ΣαμοθράκηΣαμοθράκη -- ΛέσβοςΛέσβος

ΝΑ Χίος (Νένητα): ερευνητικές-παραγωγικές γεωτρήσεις βρήκαν ρευστά µέχρι 88 οC σε βάθος 400m

Σαμοθράκη: 3 ρηχές ερευνητικές γεωτρήσεις (<120m): 80-100°°°°C, 150m3/h)

Λέσβος: γ/θ πεδίο Πολιχνίτου: 67-92οC

γ/θ πεδίο Άργεννου: 86οC

γ/θ πεδίο Στύψης-Νάπης: 42-110οC

ΜήλοςΜήλος--ΝίσυροςΝίσυροςΜήλοςΜήλος--ΝίσυροςΝίσυρος

Μήλος: (πεδία Ζεφυρίας-Αδάµαντα) 325 ο C (1000-1380m)

Θειάφες : 138 ο C (72m)

Βουνάλια : 82-100 ο C (100m)

Νίσυρος: Nis-1: 100-400m : 100 ο C, 1500m : 350οC, 1800m : >400oC

Nis-2: 370-470m : 150 ο C, 1100-1300m και 1500-1550m: 300-350ο C

Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

Μονάδες Ξηρού Ατμού (The Geysers-USA, Larderello-Italy)

Κύκλος εκτόνωσης διφασικού ρευστού (flash condensing type):

Χρησιμοποιεί διφασικό ρευστό υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας (>150°C),

με διαχωρισμό της αέριας και της υγρής φάσης (Wairakei – Ν.Ζηλανδία,

Salton Sea - ΗΠΑ, Latera - Ιταλία, Μήλος – Ελλάδα)

ΔυαδικόςΔυαδικός τύποςτύπος ((binarybinary fluidfluid cyclecycle)) ήή κύκλοςκύκλος RankineRankine οργανικούοργανικού ρευστούρευστού ΔυαδικόςΔυαδικός τύποςτύπος ((binarybinary fluidfluid cyclecycle)) ήή κύκλοςκύκλος RankineRankine οργανικούοργανικού ρευστούρευστού

(Ο(Οrganicrganic RankineRankine CycleCycle)) ήή κύκλοςκύκλος KalinaKalina.. ΧρησιμοποιείΧρησιμοποιεί ρευστάρευστά μέσηςμέσης

ενθαλπίαςενθαλπίας (Τ=(Τ=8585--175175°°CC)).. ΑπολύτωςΑπολύτως κλειστόκλειστό σύστημασύστημα κυκλοφορίαςκυκλοφορίας τουτου

γεωθερμικούγεωθερμικού ρευστούρευστού (ΗΠΑ, Γερμανία, Πορτογαλία, Φιλιππίνες, Χαβάη

κ.α.)

Συνδυασμένος τύπος flash & binary (κλειστό σύστηµα, όπως π.χ. αυτό

στη Χαβάη)

Dry Steam-The Geysers Flash Steam Power plant

Binary Cycle-Mammoth Pacific

Combined Cycle-Hawaii

238 MWe από γεωθερμικά ρευστά

μπορούν να παρέχουν ηλεκτρική

ενέργεια στο 1/3 των κατοικιών όταν

βρίσκονται σε πλήρη λειτουργία

Γεωθερµικό πρόγραµµα στη Utah

(ΗΠΑ) µε µικρές µονάδες (250kWe)

αρθρωτές δυαδικού τύπου εντελώς

κλειστού κυκλώµατος

Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού-θερμότητας και συνδυασμός διαφόρων γεωθερμικών

εφαρμογών

Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού-θερμότητας. Συνδυασμός γεωθερμικών εφαρμογών

•Svartsenghi (Ισλανδία): Η γεωθερμική μονάδα παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε περίπου 25.000

κατοίκους και στη συνέχεια ζεστό νερό για τη θέρμανση άλλης περιοχής. Οι εγκαταστάσεις

Blue Lagoon Spa ολοκληρώνουν τις συνδυαστικές διαδοχικές γεωθερμικές χρήσεις

•Nesjavellir : παροχή ηλεκτρικής ενέργειας και θέρμανσης στο Reykjavik

•Larderello (Ιταλία): ηλεκτροπαραγωγή (800 ΜWe συνολικά) σε συνδυασμό με τηλεθέρμανση

στο Pomarance, Montecerboli, Serrazzano, Lugistano, κ.α.

•Bad Blummau (Αυστρία): γ/θ ρευστά 110οC χρησιμοποιούνται σε μονάδα δυαδικού κύκλου

για παραγωγή ηλεκτρισμού. Στη συνέχεια οδηγούνται σε σύστημα τηλεθέρμανσης και σε

εγκαταστάσεις Spa (Ronger Bad Blummau)εγκαταστάσεις Spa (Ronger Bad Blummau)

•Altheim (Αυστρία): Η μισή ποσότητα από τα ρευστά (106οC) οδηγείται στο σύστημα

τηλεθέρμανσης της πόλης (80% στις κατοικίες και 20% στο σχολείο και το κολυμβητήριο). Η

υπόλοιπη ποσότητα χρησιμοποιείται σε μονάδα ηλεκτρο-παραγωγής δυαδικού κύκλου

συνολικής ισχύος 1,03 ΜWe

•Neustadt-Glewe (Γερμανία): Τηλεθέρμανση και δυαδικό σύστημα ηλεκτροπαραγωγής

210ΚWe (Q=110m3/h, T=98oC). Εξοικονομούνται περίπου 1,7 εκ.m3 φυσικού αερίου ετησίως

και οι εκπομπές CO2 μειώνονται κατά 2700 τόννους

Προτεινόµενο διάγραµµα χρήσεων της γ/θ ενέργειας στα Βουνάλια Μήλου. Συµπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας µε δυαδικό κύκλο, γλυκού νερού µε αφαλάτωση θαλασσινού και άλλες άµεσες χρήσεις (θερµοκήπια, τηλε-θέρµανση, spa) από 4 γεωτρήσεις που παράγουν ρευστά 85-98οC

Εργοστάσιο παραγωγής

ηλεκτρικής ενέργειας από

γεωθερμία στο Wairakei

(Νέα Ζηλανδία), όπου το

ζεστό νερό, μετά τη χρήση

του, τροφοδοτεί δεξαμενές

εκτροφής γαρίδων

Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

από ρευστά μέσης ενθαλπίας στην

Ταϊλάνδη (δυαδικός κύκλος)

Reykjavik 1932: Χρήση

συμβατικών καυσίμων

για θέρμανση

Reykjavik 2010: Utilization of

συμπαραγωγή ηλεκτρικής

ενέργειας και θερμότητας για

τηλεθέρμανση

Γεωθερµικά θερµοκήπια δίπλα σε µονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στο Gufudalur, Hveragerði (Ισλανδία)

Παραγωγή βιοκαυσίµων από γεωθερµική ενέργεια

Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού-θερμότητας και συνδυασμός

γεωθερμικών εφαρμογών (Altheim, Austria)

Θέρμανση 100 στρεμμάτων μοντέρνων υδροπονικών

γυάλινων θερμοκηπίων, με ρευστά 65οC στην Ελλάδα

Πρωίµηση σπαραγγιών µε υπεδαφική γεωθερµική Πρωίµηση σπαραγγιών µε υπεδαφική γεωθερµική

θέρµανση στθέρµανση στo N.Eo N.Eράσµιο Ξάνθης (ρευστά 35ράσµιο Ξάνθης (ρευστά 35--5500οοC)C)

AAγροτογροτο--βιοµηχανικές εφαρµογές της γεωθερµίας στις ΗΠΑβιοµηχανικές εφαρµογές της γεωθερµίας στις ΗΠΑ

Μονάδα ξήρανσης λαχανικών στη ΝεβάδαΜονάδα ξήρανσης λαχανικών στη Νεβάδα: : από µια γεώτρηση µε από µια γεώτρηση µε ρευστά ρευστά 132132°°°°°°°°C, C, αφυδατώνονται αφυδατώνονται 113113 τ./ηµέρα κρεµµύδια και σκόρδα τ./ηµέρα κρεµµύδια και σκόρδα

(Μάιος(Μάιος--Οκτ.), σέληνα (Μάρτ.Οκτ.), σέληνα (Μάρτ.--Απρ.) και καρότα (Νοέµβρ.Απρ.) και καρότα (Νοέµβρ.--Ιανουάρ.). Ιανουάρ.).

75 θέσεις εργασίας για όλο το χρόνο.75 θέσεις εργασίας για όλο το χρόνο.

Παράδειγµα Συµπαραγωγής Ηλεκτρισµού & Θερµότητας από γ/θ ρευστά µέσης ενθαλπίας στο Ερατεινό-Χρυσούπολης Καβάλας

Αναµενόµενη Θερµοκρασία: 150°C σε βάθος 1600-1700 m

Αναµενόµενη Παροχή: 50 kg/s (180 m3/h)

Ισχύς Ενεργειακού Συστήµατος (150-30οC): 23 MWth

Μετατροπή σε Ηλεκτρισµό (150→90°C): 1,5 MWel µε τη µέθοδο Rankine ή Kalina®

Υπολειπόµενη Θερµική Ισχύς (90→30°C): 12,5 MWth

Κόστος Μονάδας Ηλεκτροπαραγωγής: € 4.500.000 (περίπου €3.000/kW)

Ετήσια Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας: 10,5 GWh/έτος (συντελ. χρήσης 80%)

Εισπράξεις από Πώληση Ηλεκτρ. Ενέργειας: (µε 119,34 €/MWh) έσοδα 1.254.000 €/έτος

Θέρµανση Θερµοκηπιακών Καλλιεργειών:

(90→30°C µετά την ηλεκτροπαραγωγή)

12,5 ΜWthX8 στρ.=100 στρέµµατα

Ενεργ.αξία 12,5Χ2000h:8=3.125ΤΙΠ Χ 840= 2.625.000 €/έτος(90→30°C µετά την ηλεκτροπαραγωγή) Ενεργ.αξία 12,5Χ2000h:8=3.125ΤΙΠ Χ 840= 2.625.000 €/έτος

Θέρµανση Φυτειών Σπαραγγιών

(30→10°C, µετά τα θερµοκήπια και µε χρήση αντλιών θερµότητας Α/Θ)

180m3/hX20oC+20%=4320kWX1700h=7344MWh:0,015=490 στρ.

Ενεργ.αξία 4,32kWX1700h:8=918TIΠ X 840=771.100 €/έτος

Μείον αξία ηλεκτρισµού Α/Θ 3600:5X1700X0,04=48.960 €/έτος

Αξιοποίηση των θερµικών φορτίων 90-40οC σε Ξηραντήριο ονοµαστικής ισχύος 9.000 kW (το

καλοκαίρι, µετά την ηλεκτροπαραγωγή)

9 MWth - ικανότητα εξάτµισης 187,5tn νερού/ηµέρα

- Για εξάτµιση νερού απαιτούνται 0,65 kWh/kg

- Εξοικονόµηση πετρ.: 26.250ltΧ90ηµ.Χ0,7=1.653.750 €/έτος

Τα στοιχεία αυτά βασίζονται σε σηµερινές τιµές ρεύµατος και πετρελαίου θέρµανσης. Το κόστος των δύο

γεωτρήσεων (παραγωγής και επανεισαγωγής) είναι ~ 1.000 € /m, δηλ. 2Χ1700Χ1000=3.400.000 €.

Η καθαρή συνολική αξία από τις διαδοχικές γεωθερµικές εφαρµογές είναι 6.582.000 €/έτος. Η ενεργειακήεπένδυση είναι περίπου 11.000.000 €. Έτσι, στην περίπτωση συµπαραγωγής ηλεκτρισµού και θερµότητας, ηγεωθερµική ενέργεια γίνεται πιο ελκυστική από επιχειρηµατικής πλευράς. ∆ηµιουργούνται ενεργειακά κέντρα, µεάµεση δυνατότητα αξιοποίησης του θερµικού φορτίου σε θερµοκήπια, βιοµηχανίες, spa κλπ.. ∆ίνουν τη δυνατότηταπρωτογενούς παραγωγής π.χ. 5000 τ. τοµάτας, 400 τ. σπαραγγιών, 1000 τ. αποξηραµένης τοµάτας συνολικήςαξίας πάνω από 8.000.000 €/έτος και δηµιουργούν τουλάχιστον 120 θέσεις εργασίας για όλο το χρόνο

Έχει αποδειχθεί ότι, στις περιπτώσεις συμπαραγωγής, ιδιαίτερα όταν ο συντελεστής

απόδοσης (load factor) των άμεσων (μη ηλεκτρικών) χρήσεων μεγαλώνει, μειώνεται

σημαντικά η περίοδος απόσβεσης των γ/θ μονάδων και αυξάνει η συνολική

αποδοτικότητα – παραγωγικότητα των εφαρμογών.

Επιπρόσθετα οφέλη : παραγωγή προιόντων με σίγουρη ζήτηση, δημιουργία νέων επιχειρηµατικών δραστηριοτήτων και πολλών νέων θέσεων εργασίας.

Και όλα αυτά με ελάχιστες έως μηδενικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις.

ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ ΠΟΛΥ !

Μονάδα δυαδικού κύκλου στην Puna (Χαβάη)

1990: Η εταιρεία Puna Geothermal Venture

απέκτησε τα δικαιώματα για τη λειτουργία μιας

ηλεκτροπαραγωγικής γ/θ μονάδας 60 MW

1993: λειτουργία μονάδας 30 MW με κάλυψη του

20% των αναγκών του νησιού

Ακολούθησε επέκταση 8 MW expansion με πλήρη Ακολούθησε επέκταση 8 MW expansion με πλήρη

επανεισαγωγή των ρευστών

Οι κάτοικοι ήταν αρχικά αντίθετοι στη λειτουργία

της μονάδας, κυρίως για θρησκευτικούς λόγους

αλλά και λόγω άγνοιας των πραγματικών

περιβαλλοντικών και οικονομικών κερδών

Σήμερα αποτελεί την πλέον αξιόπιστη πηγή

ηλεκτρικής ενέργειας στην περιοχή

Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού-θερμότητας και συνδυασμός γεωθερμικών εφαρμογών

Γεωθερμικό πεδίο υψηλής

ενθαλπίας Svarstengi

(Ισλανδία)

ΑφυδάτωσηΑφυδάτωση--ξήρανση τοµάτας µε γεωθερµικά ρευστά 60οξήρανση τοµάτας µε γεωθερµικά ρευστά 60οC C στοστο

Νέο Εράσµιο ΞάνθηςΝέο Εράσµιο Ξάνθης

Geothermal Fluid entry

Geothermal Fluid Exit