ΑΝΘΡΩΠΙΝΑ ΙΚΤΥΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΑΝΘΡΩΠΙΝΑ ΙΚΤΥΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ"

Μύρων Αλαβάνος
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΑΝΘΡΩΠΙΝΑ ΙΚΤΥΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ «ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΥΝΑΜΙΚΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΙΩΣΗ ΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΙΟΞΕΙ ΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΩΝ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ» Κίνδυνοι της γεωλογικής αποθήκευσης CO2 ως προς την υγεία, ασφάλεια και περιβάλλον ρ. Ν. Κούκουζας - Φ. Ζιώγου Αθήνα, Ιούλιος 2008

2 Γεωτρήσεις Ρήγµατα Εθνικό Κέντρο Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης / Πέτρωµα - κάλυµµα Σηµεία διαρροής Ανίχνευση Επίδραση Αποκατάσταση Ενέργειες πρόληψης Περιεχόµενα

4 Γεωτρήσεις: Μηχανισµοί διαρροής Αντιπροσωπεύουν το µεγαλύτερο κίνδυνο διαρροών. ιαρροές µέσω ρωγµών: Οι φυσικές ή προκαλούµενες ρωγµές σχετίζονται µε την αρκετά µεγάλη πίεση έγχυσης ή προέρχονται από τη διάλυση του πετρώµατος κάλυµµας λόγω του HCO3 - Μεταφορά µέσω της ροής του τοπικού υδρολογικού συστήµατος: Όταν οι υδροφόροι σχηµατισµοί επικοινωνούν µε επιφανειακούς υδρολογικούς ορίζοντες Σεισµικά γεγονότα: Φυσικά γεγονότα που προήλθαν από ανθροπωγενείς δραστηριότητες στην επιφάνεια

5 Οδοί διαφυγής µέσω γεωτρήσεων Μεταξύ τσιµέντου και θήκης (a,b) Μέσω του τσιµέντου (c) Μέσω της θήκης (d) Μέσω ρωγµών (e) Μεταξύ τσιµέντου και σχηµατισµού (f)

6 ιαρροή µέσω των γεωτρήσεων Ο µεγαλύτερος κίνδυνος που σχετίζεται µε την εισαγωγή είναι να υποστεί βλάβη η κεφαλή της γεώτρησης, εξαιτίας ακατάλληλης κατασκευής/ εκτέλεσης, διαρροές µέσω των συνδέσεων των σωλήνων, ελαττωµατικά υλικά και κατάρρευση της γεώτρησης. Καταστροφή των κεφαλών των γεωτρήσεων µπορεί να επιφέρει αύξηση της παροχής σε φυσικό αέριο της τάξης των µε m 3 /h ~ ,000 ton/d CO 2 Ωστόσο, η παροχή µειώνεται εξαιτίας της µείωσης της πίεσης στο χώρο κοντά στη γεώτρηση.

7 Ρήγµατα: πιθανοί οδοί διαφυγής του CO 2

8 Ρήγµατα Μόνο από τη σεισµικότητα είναι δύσκολο να βγουν συµπεράσµατα για τη στεγανότητα των ρηγµάτων. Ίσως να είναι απαραίτητο να γίνουν δοκιµές σε γεωτρήσεις για να αποσαφηνιστούν οι υδραυλικές ιδιότητες των ρηγµάτων. Τάσεις που προέκυψαν από την εισαγωγή του CO 2 µπορεί να προκαλέσουν επαναδραστηριοποίηση παλαιών στεγανών ρηγµάτων και να δηµιουργήσουν οδούς διαφυγής για το CO 2.

9 Κάλυµµα γεωλογικού σχηµατισµού αποθήκευσης -cap rock µπορεί να ρηγµατωθεί αν τα ρευστά εισαχθούν µε µεγάλη πίεση. Ταµιευτήρες µε µικρή περατότητα απαιτούν περισσότερες γεωτρήσεις εισαγωγής CO 2, µε µικρούς ρυθµούς έγχυσης προκειµένου η πίεση του ρευστού να είναι µικρότερη από την πίεση κερµατισµού του πετρώµατος.

10 Σηµεία διαρροής Η κατανοµή, το πάχος και η ποιότητα του καλύµµατος ποικίλει. Προηγούµενη διάβρωση ή µεταβολή των φάσεων µπορούν να προκαλέσουν κενά στο κάλυµµα. Υπάρχοντα σηµεία που συνδέουν κλειστές δοµές µε τους περιβάλλοντες σχηµατισµούς. Η πιθανότητα διαρροών αυξάνεται αν τα σηµεία διαρροής: - δεν µπορούν να αναγνωριστούν - δεν µπορούν να εντοπιστούν επακριβώς Ο εντοπισµός εξαρτάται από την πυκνότητα των δεδοµένων, την ποιότητα και την ερµηνεία τους.

11 Πιθανές συνέπειες από τη γεωλογική αποθήκευση

12 Οι κίνδυνοι από τη γεωλογική αποθήκευση CO 2 5 κατηγορίες: χωρίζονται σε ιαρροή CO 2 : το CO 2 µετακινείται υπογείως εκτός του ταµιευτήρα και τελικά εκλύεται στην ατµόσφαιρα. ιαρροή CH 4 : Η εισαγωγή του CO 2 µπορεί να προκαλέσει µετακίνηση του CH 4 που υπάρχει στον ταµιευτήρα και διαφυγή του στην επιφάνεια. Σεισµικότητα: εµφάνιση µικροσεισµών εξαιτίας της εισαγωγής του CO 2 στο υπέδαφος Εδαφική κίνηση: καθίζηση ή ανύψωση της επιφάνειας του εδάφους ως αποτέλεσµα της αλλαγής της πίεσης από την εισαγωγή του CO 2 Μετακίνηση της άλµης: ως αποτέλεσµα της εισαγωγής CO 2. Το αλατούχο νερό στους σχηµατισµούς αποθήκευσης ή σε γειτονικούς µπορεί να µετακινηθεί σε άλλους γεγονός που µπορεί να προκαλέσει ανεπιθύµητα αποτελέσµατα, όπως αύξηση της επιφάνειας του υδροφορέα και αύξηση της αλµυρότητας του πόσιµου νερού.

13 Αυξηµένες συγκεντρώσεις CO 2 σε περιορισµένες περιοχές Προκαλούνται τραυµατισµοί ή θάνατοι από αυξηµένες συγκεντρώσεις CO 2 σε περιορισµένους χώρους. Παρόλο που το αέριο CO 2 διαλύεται γρήγορα στην ατµόσφαιρα, το CO 2 είναι πυκνότερο από τον αέρα και θα συγκεντρωθεί σε περιορισµένα περιβάλλοντα συµπεριλαµβανοµένου υπόγεια, σκηνές ή κοιλότητες στο έδαφος Οι άνθρωποι θα υποστούν απώλεια των αισθήσεων ακόµα και θάνατο, αν η συγκέντρωση του CO 2 είναι πάνω από 10%. Το CO 2 προκαλεί επίσης σοβαρά αναπνευστικά και ψυχολογικά προβλήµατα στους ανθρώπους σε συγκεντρώσεις πάνω από 2%. εν έχουν παρατηρηθεί προβλήµατα για συγκεντρώσεις CO2 µικρότερες από 1%.

14 ιαρροή CH 4 Ένα σηµαντικό χαρακτηριστικό του CH 4 είναι ότι είναι πιο ευκίνητο από το CO 2 σε υπερκρίσιµη κατάσταση. Μετρήσεις σε εδαφικά αέρια στο πεδίο ανάκτησης πετρελαίου µε CO 2, Rangely Weber, έδειξαν ετήσιες ροές 400 τόννων CH 4 που προέρχεται από βαθιές πηγές, σε µια περιοχή 78km 2. Η διαρροή CH4 µπορεί να έχει επιπτώσεις τόσο σε τοπικό όσο και σε παγκόσµιο επίπεδο Σε τοπική κλίµακα, το CH4 µπορεί να επηρεάσει την ποιότητα των ρηχών νερών και γίνεται θανατηφόρο όταν συγκεντρώνεται σε περιορισµένους χώρους, όπως υπόγεια. Με δεδοµένο ότι η παγκόσµια συνεισφορά του µεθανίου είναι περίπου 23 φορες µεγαλύτερη από αυτή του CO2, η διαρροή του CH4 είναι πολύ σηµαντικός παράγοντας που θα πρέπει να εκτιµηθεί.

15 Τοπικές µετατοπίσεις και σεισµικότητα Ηεισαγωγή του CO2 σε πορώδες πέτρωµα, µε πίεση, µπορεί να προκαλέσει ρωγµές και µετατόπιση των ρηγµάτων. Έτσι µπορεί πιθανόν να προκληθούν καταστρεπτικοί σεισµοί µε αποτέλεσµα τη δηµιουργία επιπρόσθετων οδών διαφυγής του CO2. Υπάρχουν αρκετά παραδείγµατα σεισµών από την εµπειρία της βιοµηχανίας, όπως το 1967 στο Denver και το 1986 και 1987 στο Ohio, που πιστεύεται ότι προκλήθηκαν από την εισαγωγή υγρών αποβλήτων σε βαθιά γεώτρηση.

16 Ρύπανση πόσιµων υδάτων Ηδιάλυση του CO2 στο νερό αυξάνει την οξύτητά του. Αυτό επιδρά έµµεσα στην αυξηµένη κινητικότητα τοξικών µετάλλων, σουλφιδίων ή χλωριδίων, αλλάζει το χρώµα, την οσµή ή τη γεύση του νερού. Το υπόγειο νερό που χρησιµοποιείται για ύδρευση θα µπορούσε επίσης να ρυπανθεί από την άλµη που µετατοπίζεται κατά την εισαγωγή CO2. Η συγκεκριµένη διαδικασία ενδέχεται να καταστήσει το πόσιµο νερό ακατάλληλο. Η διήθηση του αλατούχου νερού σε υπόγεια νερά κοντά στην επιφάνεια, θα µπορούσε να ρυπάνει τα επιφανειακά ύδατα και να απαγορεύσει ή να περιορίσει τη χρήση τους στη γεωργία.

17 Της διαρροής είναι δύσκολη όταν: - Οι ρυθµοί είναι χαµηλοί - Το αέριο διαχέεται - Τα ρηχά νερά δεσµεύουν το CO2 Ανίχνευση και ποσοτικοποίηση - Η πυκνότητα των πληροφοριών είναι µικρή (π.χ. µικρός αριθµός γεωτρήσεων) Συνολική εκτίµηση της ροής του CO2 από σηµειακές µετρήσεις της πυκνότητας ροής

18 Μέτρα αποκατάστασης

19 Μέτρα πρόβλεψης Χαρακτηρισµός και εκτίµηση του χώρου αποθήκευσης: - Γεωλογία - Αριθµητικά µοντέλα - Προσοµοίωση ταµιευτήρα - Εκτίµηση επικινδυνότητας Εισαγωγή και αποθήκευση του CO2 - Σχέδιο παρακολούθησης - Σχέδιο για τον περιορισµό των κινδύνων - Πολύ καλό σχέδιο αποκατάστασης

20 Πιθανότητα διαφυγής από τους γεωλογικούς χώρους αποθήκευσης Βάσει: εδοµένων από φυσικά συστήµατα, συµπεριλαµβανοµένου παγιδευµένων σχηµατισµών φυσικού αερίου, CO2 και πετρελαίου. εδοµένα από µηχανικά συστήµατα, συµπεριλαµβανοµένου της αποθήκευσης φυσικού αερίου, επανεισαγωγή αερίου για διατήρηση της πίεσης, ανάκτηση πετρελαίου µε την εισαγωγή CO2, διάθεση όξινων αερίων ή άλλων ρευστών. Θεµελιώδεις φυσικές, χηµικές και µηχανικές διαδικασίες σχετικά µε το ποσοστό και τη µεταφορά CO2 στο υπέδαφος. Αποτελεσµάτων από διάφορους τύπους µοντελοποίησης µεταφοράς CO2. Αποτελεσµάτων από τρέχοντα έργα γεωλογικής αποθήκευσης.

21 Συµπεράσµατα Οι κίνδυνοι που σχετίζονται µε τις επιφανειακές εγκαταστάσεις είναι ήδη γνωστοί και µπορούν να ελαχιστοποιηθούν µε τεχνολογίες µείωσης του κινδύνου και τα κατάλληλα µέτρα ασφαλείας. Οι κίνδυνοι από την αποθήκευση του CO2 στους γεωλογικούς σχηµατισµούς είναι λιγότερο κατανοητοί. Το ποσοστό CO2 που παραµένει γεωλογικά αποθηκευµένο ποικίλλει ανάλογα µε τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κάθε χώρου αποθήκευσης και εξαρτάται από: - Το σχεδιασµό του συστήµατος αποθήκευσης περιλαµβανοµένων των γεωλογικών χαρακτηριστικών του επιλεγµένου χώρου αποθήκευσης - Το σύστηµα έγχυσης και τη µηχανική του επιλεγµένου ταµιευτήρα -Τις µεθόδους εγκατάλειψης περιλαµβανοµένου και της αποδοτικότητας των τεχνολογιών µόνωσης των γεωτρήσεων.

22 Συµπεράσµατα Για µεγάλης κλίµακας έργα αποθήκευσης CO2 και µε δεδοµένο ότι οι χώροι έχουν επιλεχθεί, σχεδιάζονται, λειτουργούν προσεκτικά και παρακολουθούνται κατάλληλα, έχουν εξαχθεί τα ακόλουθα συµπεράσµατα: Είναι πολύ πιθανό (90-99%) το ποσοστό CO2 που παραµένει γεωλογικά αποθηκευµένο να υπερβαίνει το 99% τα πρώτα 100 χρόνια. Είναι πιθανό (66-90%) το ποσοστό CO2 που παραµένει γεωλογικά αποθηκευµένο να υπερβαίνει το 99% τα πρώτα 1000 χρόνια. Η γνώση των µηχανισµών και των συνεπειών των κινδύνων που σχετίζονται µε την αποθήκευση του CO2 είναι γνωστά, αλλά η πιθανότητα αυτών των κινδύνων και των συνεπειών των διαφόρων µηχανισµών αστοχίας δεν µπορούν γενικά να ποσοτικοποιηθούν.

23 ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ R&D ΑΝΑΓΚΕΣ Καθορισµός του ποσοστού διαρροής για διάφορους ταµιευτήρες Η στεγανότητα του πετρώµατος κάλυµµα και της γεώτρησης Επίδραση στα οικοσυστήµατα και στην ποιότητα του υπόγειου νερού Ενώ οι ταµιευτήρες υδρογονανθράκων είναι πολύ καλά µελετηµένοι, οι υφάλµυροιυδροφόροι σχηµατισµοί µεγάλου βάθους και τα στρώµατα γαιάνθρακα χρειάζονται παραπάνω µελέτη Τεχνικές ελέγχου προκειµένου να εντοπίζονται και να ποσοτικοποιούνται τα µικρά ποσοστά διαφυγών του CO2

Σχετικά έγγραφα

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ «ΑΝΘΡΩΠΙΝΑ ΙΚΤΥΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ-Β ΚΥΚΛΟΣ»

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ «ΑΝΘΡΩΠΙΝΑ ΙΚΤΥΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ-Β ΚΥΚΛΟΣ» ΕΡΓΟ «ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΥΝΑΜΙΚΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΙΩΣΗ ΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΙΟΞΕΙ ΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΩΝ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ»