geothermie prof. dr. manfred koch florian werner 16.09.2010 referat über den geothermics artikel:...
TRANSCRIPT
![Page 1: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/1.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
Referat über den “Geothermics” Artikel:
Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon
Aleks D. Atrens, Hal Gurgenci, Victor Rudolph
Queensland Geothermal Energy Centre of Excellence,
The University of Queensland, Brisbane, QLD, 4067, Australia
Geothermics 39 (2010) 161–169
![Page 2: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/2.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
Gliederung
1. Was sind EGS
2. Gründe für CO2 als Wärmträgerfluid
3. Die Modellierung
4. Referenz Fall
5. Variationen
6. Annahmen
7. Ergebnisse
8. Quellen2
![Page 3: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/3.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
• Engineered geothermal systems (EGS)
• Tiefengeothermie
• Meist ab ca. 4000m
• Temperaturen > 150°C
• Fluid wird vom Gestein erhitzt
• Durchlässigkeit wird mittels Stimulation erhöht
• Reservoir, Produktions- und Injektionsbohrungen
3
1) Was sind EGS
![Page 4: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/4.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.20104
1) Was sind EGS
Produktion
Injektion
Reservoir
![Page 5: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/5.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
• Nichtpolares Fluid verhindert Ablagerungen
• CO2 kann gebunden werden
• CO2 kann direkt in Turbinen genutzt werden
• Starke Auftriebskräfte ermöglichen Thermosiphon
• Bessere Strömungseigenschaften im Reservoir Viskosität und Dichte
• Frühere Untersuchungen zeigten für CO2: Unter idealisierten Bedingungen Einfacheres Equipment Ähnliche Stromproduktion5
2) Gründe für CO2 als Wärmträgerfluid
![Page 6: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/6.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
• Ziel ist die Analyse
der Umstände und Auslegungsparameter
bei denen CO2 nützlich sein könnte
• berechnet mit MATLAB
• injection component
• production component
6
3) Modellierung
![Page 7: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/7.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
Das Injektionsbohrloch:• Charakterisiert durch
Massenstrom und Injektionsdruck
• Abgeleitet von: „ Mechanik bei Rohrströmungen“ für die Bohrlöcher „Darcy-Gesetz“ für das Reservoir
• Numerische Beschreibung auf Grundlage der
Korrelationen der helmholtzschen freien Energie• Iterativ ermittelt• Bis definierter und berechneter Reservoirdruck
übereinstimmen7
3) Modellierung: injection component
![Page 8: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/8.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
8
3) Modellierung: Berechnungen
wellfPzgP ,
22
22
,
8
2 D
zmf
V
D
zfP wellf
2
2Vzgh
211,1
7,4Re
9,6log8,1
D
f
mz 50
Injektions Bohrloch:
610Re inj710Re prod
Reservoir:
HW
m
L
P resf
, mL 10
W,H, κ wurden „iterreativ“ aus der Impedanz (0,2-1MPa/kgs) berechnet
85 101108Re bis
![Page 9: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/9.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
• Selbe Berechnungsweise wie für die Injektionsbohrung
• • Durchströmungsverhalten von Flüssigkeit und
Gas ist unterschiedlich:
9
3) Modellierung: production component
wellfresprod PzgPP ,
![Page 10: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/10.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.201010
3) Modellierung: Berechnungen
• Einfluss der Reservoir breite• Größter Druckverlust im
Bohrlochaustritt am Reservoir• Veränderliche Reservoir breite
wurde bei CO2 berücksichtigt
![Page 11: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/11.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
• Zusammenführung der Modellrechnungen
• Produktionsdruck und Massenstrom aus Injektionsdruck • Direkte Berechnung der Exergie:• Exergie zu Potentialanalyse• Referenzparameter:
11
4) Referenz Fall
injprodinjprod ssThhm 0
![Page 12: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/12.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
• Vergleich CO2 und Wasser:
12
4) Referenz Fall
![Page 13: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/13.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
1. Reservoirs mit hoher Impedanz:
13
5) Variationen:1.Hohe Impedanz
![Page 14: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/14.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
2. Verhältnis von Injektions- zu Produktionsbohrungen• a=1:1, b=1:2, c=1:3
14
5) Variationen:2. Bohrungsanzahlverhältnis
![Page 15: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/15.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
3. Flache EGS:• Bsp:3000m, 150°C• Probleme:
Grundwasser Niedrige Temperatur Weniger Energie
• Vorteile: Geringer Bohrkosten Weniger Reibungsverluste Bessere Viskosität von CO2
bei geringeren Temperaturen
15
5) Variationen:3.Flache EGS
![Page 16: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/16.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
4.Große Bohrungsdurchmesser :• a =23.5cm
b=30.5cm
c=40.6cm• Hohe Kosten• Geringere Druckverluste• Großer Effekt
16
5) Variationen: 4.Bohrungsdurchmesser
![Page 17: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/17.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
• Stady State
• Reservoir wird als homogen angenommen
• Konstante Permeabilität (bzw. Widerstand) im Reservoir• Der Widerstand wurde numerisch aus den Daten für
Wasser ermittelt• Wärmeanfuhr in den Bohrlöchern ist vernachlässigbar
• Vernachlässigbare Fluidverluste (Großes Bohrungsfeld)
• Reservoir druck = Druck an der Produktbohrung
• Temperaturverlauf im Reservoir wird linear angenommen17
6) Annahmen
![Page 18: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/18.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
• Geringe Exergie bei CO2 im Referenzfall Geringere Wärmekapizität benötigt höhere Massenströme Gasnatur des CO2 in der Produktionsbohrung
Höhere Druckverlust in der Produktionsbohrung
• Bessere Ergebnisse bei: Reservoirs mit hohem Widerstand Große Bohrungsdurchmesser
• Wirtschaftlichkeit wurde nicht eingehend betrachtet Möglicherweise wettbewärbsfähiger für Flache EGS Vorteile von CO2 scheinen nicht ausreichend bis größere
Bohrdurchmesser kostengünstiger werden
18
7) Ergebnisse
![Page 19: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/19.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.2010
• Aleks D. Atrens , Hal Gurgenci, Victor Rudolph:∗ Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon, Geothermics 39, 1issue S. 261–169, Elsevier Ltd, 2010.
www.elsevier.com/locate/geothermics
• http://www.geothermie.de/wissenswelt/geothermie/
technologien/petrothermale-systeme.html
19
8) Quellen
![Page 20: Geothermie Prof. Dr. Manfred Koch Florian Werner 16.09.2010 Referat über den Geothermics Artikel: Electricity generation using a carbon-dioxide thermosiphon](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062512/55204d6749795902118bcd3a/html5/thumbnails/20.jpg)
GeothermieProf. Dr. Manfred Koch
Florian Werner
16.09.201020
Noch Fragen ?