ΓΔΩΘΔΡΜΗΑ ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ ΑΒΡΑΜΗΓΟΤ ΝΗΚΖ «ΓΔΩΘΔΡΜΗΑ» ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ ΑΒΡΑΜΗΓΟΤ ΝΗΚΖ ΘΔΑΛΟΝΗΚΖ ΦΔΒΡΟΤΑΡΗΟ 2011 ΑΛΔΞΑΝΓΡΔΗΟ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΟ ΔΚΠΑΗΓΔΤΣΗΚΟ ΗΓΡΤΜΑ ΥΟΛΖ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΩΝ ΔΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΜΖΜΑ ΠΟΛΗΣΗΚΩΝ ΔΡΓΩΝ ΤΠΟΓΟΜΖ ΜΑΘΖΜΑ: ΔΓΑΦΟΜΖΥΑΝΗΚΖ ΔΠΗΒΛΔΠΩΝ ΚΑΘΖΓΖΣΖ: ΚΟΝΗΣΟΠΟΤΛΟ ΓΔΩΡΓΗΟ
ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΑ ειίδα ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 Ο : ΓΔΝΗΚΑ-ΘΔΩΡΗΑ ΓΗΑ ΓΔΩΘΔΡΜΗA 1.1 : Γεληθά 6 1.2 : Σν ελεξγεηαθφ κέιινλ θαη ε γεσζεξκία 7 1.3 : Ζ αλάπηπμε ηεο γεσζεξκίαο Ηζηνξηθή αλαδξνκή 9 1.4 : Σα γεσζεξκηθά πεδία 10 1.5 : Γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα 12 1.6 : Γεσζεξκηθνί πφξνη 13 1.7 : Θεξκά μεξά πεηξψκαηα 14 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 Ο : ΜΟΡΦΔ ΓΔΩΘΔΡΜΗΑ-ΠΩ ΤΝΑΝΣΑΣΑΗ 2.1 : Σαμηλφκεζε γεσζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ 16 2.2 : Οκαιή ή αβαζήο γεσζεξκηθή ελέξγεηα 18 2.3 : Τδξνζεξκηθή ελέξγεηα Τδξνζεξκηθέο πεγέο 19 2.4 : Γεσπεπηεζκέλεο πεγέο 20 2.5 : Μάγκα 20 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 Ο : ΤΠΑΡΞΖ ΓΔΩΘΔΡΜΗΚΩΝ ΠΔΓΗΩΝ ΣΖΝ ΔΛΛΑΓΑ 3.1 : Γεληθά 21 3.2 : Σα γεσζεξκηθά πεδία ζηελ Διιάδα 21 3.3 : Γεσζεξκηθφ πεδίν Μήινπ 24 3.4 : Γεσζεξκηθφ πεδίν Νηζχξνπ 26 3.5 : Γεσζεξκηθφ πεδίν ιεθάλεο Θεζζαινλίθε 28 2
ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 Ο : ΔΦΑΡΜΟΓΔ ΣΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΓΔΩΘΔΡΜΗΑ ΣΖΝ ΚΑΘΖΜΔΡΗΝΖ ΕΩΖ 4.1 : Δηζαγσγή 34 4.2 : Υξήζεηο ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο 36 4.3 : Υξήζεηο ησλ γεσζεξκηθψλ ξεπζηψλ πςειήο ελζαιπίαο 37 4.3.1 : Ξεξνχ αηκνχ (ζεξκνθξαζία ξεπζηψλ >180 C) 37 4.3.2 : ηξφβηινη πγξνχ αηκνχ (ζεξκνθξαζία ξεπζηψλ >150 C) 38 4.3.3 : Γπαδηθφο θχθινο κε πηεηηθφ ξεπζηφ ή θχθινο Rankine κε 38 νξγαληθφ ξεπζηφ (ζεξκνθξαζία ξεπζηψλ >90 C) 4.4 : Υξήζεηο ησλ γεσζεξκηθψλ ξεπζηψλ ρακειήο ελζαιπίαο 39 4.4.1 : Άκεζε ζέξκαλζε ρψξσλ 39 4.4.2 : Γεσζεξκηθέο αληιίεο ζεξκφηεηαο 40 4.4.2.1 : πζηήκαηα κε ζσιήλεο θιεηζηνχ θπθιψκαηνο 42 4.4.2.2 : Οξηδφληην θχθισκα 43 4.4.2.3 : πεηξνεηδέο θχθισκα 44 4.4.2.4 : Κάζεην θχθισκα 45 4.4.2.5 : Καηαβπζηδφκελν θχθισκα 45 4.4.2.6 : πζηήκαηα κε ζσιήλεο αλνηθηνχ θπθιψκαηνο 46 4.4.3 : Σειεζέξκαλζε 47 4.4.4 : Θέξκαλζε ζεξκνθεπίσλ 48 4.4.5 : Γεσξγία Κηελνηξνθία 49 4.4.6 : Τδαηνθαιιηέξγεηεο Ηρζπνθαιιηέξγεηεο 50 4.4.7 : Βηνκεραληθέο εθαξκνγέο 51 4.4.8 : Θέξκαλζε πηζίλσλ Ηαηξηθέο εθαξκνγέο 52 4.4.9 : Αθαιάησζε ζαιαζζηλνχ λεξνχ 53 4.5 : Αβαζήο γεσζεξκία 53 4.5.1 : Νεξφ 54 4.5.2 : Έδαθνο 55 4.6 : Παξαδείγκαηα ρξήζεο αληιηψλ ζεξκφηεηαο ζηελ Διιάδα 56 3
ΚΔΦΑΛΑΗΟ 5 Ο : ΠΛΔΟΝΔΚΣΖΜΑΣΑ ΚΑΗ ΜΔΗΟΝΔΚΣΖΜΑΣΑ ΣΖ ΓΔΩΘΔΡΜΗΑ 5.1 : Αληαγσληζηηθφηεηα ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο 58 5.2 : Πιενλεθηήκαηα Μεηνλεθηήκαηα 59 5.3 : Πξνβιήκαηα παξαγσγήο θαη ξχπαλζεο 61 5.3.1: Απνζέζεηο κεηάιισλ 61 5.3.2 : Τδξνινγηθέο αιιαγέο 61 5.3.3 : Γηάβξσζε 62 5.3.4 : Ρχπαλζε 62 5.3.5 : Δπαλέγρπζε 63 5.4 : Πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα Γ.Α.Θ. 64 5.5 : Πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο θαηά ην ζηάδην αλάπηπμεο 65 ησλ γεσζεξκηθψλ πεδίσλ 5.5.1 : Γεσηξήζεηο έξεπλαο, παξαγσγήο θαη επαλεηζαγσγήο 66 5.5.2 : Θφξπβνο 66 5.5.3 : Δγθαηάζηαζε δηθηχνπ κεηαθνξάο 67 5.5.4 : Πξφθιεζε θαζηδήζεσλ 67 5.5.5 : Γεκηνπξγία κηθξνζεηζκηθφηεηαο 68 5.5.6 : Τδξνζεξκηθέο εθξήμεηο 68 5.6 : Πιενλεθηήκαηα Μεηνλεθηήκαηα γεσζεξκηθψλ ελαιιαθηψλ 68 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 6 Ο : ΚΟΣΟΛΟΓΖΖ ΣΟΠΟΘΔΣΖΖ ΔΓΚΑΣΑΣΑΔΩΝ ΔΚΜΔΣΑΛΛΔΤΖ ΓΔΩΘΔΡΜΗΚΖ ΔΝΔΡΓΔΗΑ 6.1 : Οηθνλνκηθή αλάιπζε Δηζαγσγή 70 6.1.1 : Κφζηνο θχξηαο επέλδπζεο 70 6.1.1.1 : Δμεξεχλεζε 71 6.1.1.2 : Δπηβεβαίσζε 72 6.1.2 : Έξγα αλάπηπμεο 72 6.2 : Κφζηνο παξαγσγήο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο 74 4
6.3 : Οηθνλνκηθά πιενλεθηήκαηα αληιηψλ ζεξκφηεηαο 74 6.4 : Κφζηνο γεσζεξκηθψλ εγθαηαζηάζεσλ ειεθηξνπαξαγσγήο 75 6.5 : Κφζηνο αγνξάο θαη εγθαηάζηαζεο αληιηψλ ζεξκφηεηαο κε 77 γεσελαιιάθηε ΚΔΦΑΛΑΗΟ 7 Ο : ΓΔΩΘΔΡΜΗΑ ΚΑΗ ΠΟΛΗΣΗΚΟ ΜΖΥΑΝΗΚΟ 7.1 : Γεληθά 79 5
ΠΡΟΛΟΓΟ Ζ κφιπλζε ηνπ πεξηβάιινληνο, ε αχμεζε ηεο ελεξγεηαθήο δήηεζεο ηα ηειεπηαία ρξφληα, θαζψο θαη ηα κεηνλεθηήκαηα ησλ νξπθηψλ θαπζίκσλ, ηα νπνία ρξεζηκνπνηνχληαη θαηά θφξνλ απφ ηηο αξρέο ηνπ 20 νπ αηψλα, έρνπλ νδεγήζεη ηελ αλζξσπφηεηα ζηελ αλαδήηεζε λέσλ κνξθψλ ελέξγεηαο. Όπσο είλαη πξνθαλέο, ε εηζαγσγή ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ζην παγθφζκην ελεξγεηαθφ ηζνδχγην απνηειεί κηα απφ ηηο ζεκαληηθφηεξεο ιχζεηο ζηα παξαπάλσ πξνβιήκαηα. Έηζη ινηπφλ, ηελ ηειεπηαία εηθνζαεηία έρεη ζεκεησζεί ηεξάζηηα αλάπηπμε ησλ ηερλνινγηψλ θαη ησλ δηαηάμεσλ αμηνπνίεζεο ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ γηα ηελ παξαγσγή ελέξγεηαο. Ζ παξνχζα πηπρηαθή εξγαζία κειεηά ηε γεσζεξκηθή ελέξγεηα θαη ηηο εθαξκνγέο ηεο ζηελ θαζεκεξηλή δσή. Αξρηθά ζην πξψην θεθάιαην, δίλεηαη ν νξηζκφο ηεο γεσζεξκίαο θαη θάπνηεο γεληθέο πιεξνθνξίεο γηα απηήλ ηελ αλαλεψζηκε πεγή. Δπίζεο παξνπζηάδεηαη κηα ηζηνξηθή αλαδξνκή γηα ηελ γεσζεξκηθή ελέξγεηα, πφηε ρξεζηκνπνηήζεθε γηα πξψηε θνξά θαη πσο εμειίρζεθε ε ηερλνινγία γχξσ απφ απηήλ σο ηηο κέξεο καο. ην δεχηεξν θεθάιαην, αλαιχνληαη νη κνξθέο κε ηηο νπνίεο ζπλαληάηαη ε γεσζεξκία ζηε γε θαη αλαιχεηαη ε θάζε κνξθή ηεο μερσξηζηά, ζηηο επηκέξνπο ηδηφηεηεο ηεο θαη ηα ζηνηρεία πνπ ηελ ραξαθηεξίδνπλ. ην ηξίην θεθάιαην, αλαθέξνληαη φια ηα γεσζεξκηθά πεδία ηεο Διιάδαο, ελψ γίλεηαη ηδηαίηεξε αλαθνξά ζηα πεδία ηεο Μήινπ θαη ηεο Νηζχξνπ ηα νπνία είλαη ηα κνλαδηθά πεδία πςειήο ελζαιπίαο ζηε ρψξα. Αθφκε γίλεηαη ζχληνκε αλάιπζε ηνπ γεσζεξκηθνχ πεδίνπ ηεο πεξηνρήο ηεο Θεζζαινλίθεο θαη παξνπζηάδνληαη πίλαθεο κε ηα γεσζεξκηθά ραξαθηεξηζηηθά φισλ ησλ ελεξγεηαθψλ πεδίσλ ρακειήο ελζαιπίαο ηεο ρψξαο αλαιπηηθά. ην ηέηαξην θεθάιαην, πεξηγξάθνληαη αλαιπηηθά νη ρξήζεηο θαη νη εθαξκνγέο ηεο θάζε κνξθήο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο μερσξηζηά. Πεξηγξάθνληαη ιεπηνκεξψο φιεο νη ηερλνινγίεο νη νπνίεο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο γεσζεξκίαο γηα ειεθηξνπαξαγσγή θαη γηα άκεζε ρξήζε. Σέινο αλαθέξνληαη ραξαθηεξηζηηθά παξαδείγκαηα ρξήζεο ηεο γεσζεξκίαο ζηελ Διιάδα θαη ην εμσηεξηθφ. ην πέκπην θεθάιαην, παξνπζηάδνληαη ηα πιενλεθηήκαηα θαη ηα κεηνλεθηήκαηα ηεο γεσζεξκίαο θαη ησλ εθαξκνγψλ ηεο, θαζψο επίζεο θαη ηηο επηπηψζεηο ηεο ρξήζεο γεσζεξκίαο ζην πεξηβάιινλ. ην έθην θεθάιαην, παξαηίζεληαη ηα ζηνηρεία γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηνπ θφζηνπο θχξηαο επέλδπζεο γηα δεκηνπξγία εγθαηαζηάζεσλ, ελψ δίλεηαη θαη έλα ελδεηθηηθφ θνζηνιφγην γηα ηελ ηνπνζέηεζε εγθαηαζηάζεσλ ρξήζεο θαη εθκεηάιιεπζεο ηεο γεσζεξκίαο. Σέινο ζην έβδνκν θεθάιαην, πεξηγξάθεηαη ε ζρέζε ηεο γεσζεξκίαο ζε φ,ηη αθνξά ηνλ πνιηηηθφ κεραληθφ. Δπίζεο παξαηίζεληαη θαη ηα ηειηθά ζπκπεξάζκαηα ηεο πηπρηαθήο εξγαζίαο. 6
ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 Ο 1.1 Γεληθά Ζ ελέξγεηα είλαη άκεζα ζπλδεδεκέλε κε θάζε πηπρή ηεο δσήο ηνπ αλζξψπνπ. Δίλαη απαξαίηεηε γηα ηε ζέξκαλζε, ηνλ θιηκαηηζκφ, ην θσηηζκφ ησλ ρψξσλ δηαβίσζεο θαη γηα ην καγείξεκα θαη ηελ ζπληήξεζε ησλ ηξνθίκσλ. Καιχπηεη αθφκα ηηο αλάγθεο ησλ κέζσλ κεηαθίλεζεο, ηηο βηνκεραλίεο, ηνπ θάζε είδνπο εξγαζηαθνχο ρψξνπο θαη γεληθά φινπο ηνπο ηνκείο ηεο αλζξψπηλεο δξαζηεξηφηεηαο. ηε ζεκεξηλή επνρή, ην κεγαιχηεξν κέξνο ηεο ελέξγεηαο πξνέξρεηαη απφ ηελ εθκεηάιιεπζε ησλ νξπθηψλ θαπζίκσλ, φπσο ν ιηγλίηεο, ην πεηξέιαην, θαη ην θπζηθφ αέξην. Όκσο απφ ην ηέινο ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1960 άξρηζαλ λα αλαγλσξίδνληαη νη πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο ηεο βηνκεραληθήο αλάπηπμεο θαη ηδηαίηεξα ηεο θαχζεο ησλ νξπθηψλ θαπζίκσλ θαη ν άλζξσπνο άξρηζε λα επαηζζεηνπνηείηαη ζην ζέκα ηεο πξνζηαζίαο ηνπ πεξηβάιινληνο. Ζ επαηζζεηνπνίεζε απηή ζε ζπλδπαζκφ κε ηηο ελεξγεηαθέο θξίζεηο ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1970 νδήγεζαλ ζηελ αλάπηπμε ηερλνινγηψλ παξαγσγήο ελέξγεηαο κέζσ ηεο εθκεηάιιεπζεο ελεξγεηαθά αλαλεψζηκσλ πεγψλ. Ζ πηψζε φκσο ησλ ηηκψλ ηνπ πεηξειαίνπ ηε δεθαεηία ηνπ 1980 θαη ηνπ 1990 ιεηηνχξγεζε αλαζηαιηηθά ζηελ αλάπηπμε ησλ ηερλνινγηψλ απηψλ, θαζψο ζπλέρηζε λα πξνσζείηαη γηα νηθνλνκηθνχο ιφγνπο ε εθκεηάιιεπζε ησλ ζπκβαηηθψλ πεγψλ ελέξγεηαο. ηε ζεκεξηλή επνρή, ηα νξπθηά θαχζηκα θαιχπηνπλ πεξίπνπ ην 81% ηεο παγθφζκηαο ελεξγεηαθήο δήηεζεο. Μεηαμχ απηψλ ην πεηξέιαην θαηέρεη ην κεγαιχηεξν πνζνζηφ (35%) θαη αθνινπζεί ν άλζξαθαο (25%) θαη ην θπζηθφ αέξην(21%). Σν ππφινηπν κεξίδην αληηζηνηρεί ζηηο αλαλεψζηκεο πεγέο (ΑΠΔ) θαη ηελ ππξεληθή ελέξγεηα κε πνζνζηά 13% θαη 6% αληίζηνηρα. Ζ παγθφζκηα ελεξγεηαθή θαηαλάισζε εηθνζαπιαζηάζηεθε απφ ην 1850 σο ζήκεξα θαη ηεηξαπιαζηάζηεθε απφ ην 1950. Να ζεκεησζεί βέβαηα, φηη ην κεγαιχηεξν κέξνο ηεο αχμεζεο ηεο ελεξγεηαθήο θαηαλάισζεο, ηνλ ηειεπηαίν αηψλα, έγηλε ζηηο αλαπηπγκέλεο βηνκεραληθά ρψξεο, πνπ απνηεινχλ ην 20% ηνπ παγθφζκηνπ πιεζπζκνχ. Ζ ελεξγεηαθή δήηεζε ζπλερίδεη λα απμάλεηαη κε πςεινχο ξπζκνχο, θαζψο φιν θαη κεγαιχηεξν ηκήκα ηνπ πιεζπζκνχ ηεο γεο βειηηψλεη ην βηνηηθφ ηνπ επίπεδν. Υαξαθηεξηζηηθφ παξάδεηγκα είλαη ην γεγνλφο φηη ην 2008, δελ είραλ πξφζβαζε ζηελ ειεθηξηθή ελέξγεηα 1,5 δηο άλζξσπνη, ελψ ν αληίζηνηρνο αξηζκφο γηα ην 2030 ππνινγίδεηαη ζε 1,3 δηο. 7
1.2 Σν ελεξγεηαθό κέιινλ θαη ε γεσζεξκία Έρνληαο σο δεδνκέλν ηνπο πςεινχο ξπζκνχο αλάπηπμεο ησλ ρσξψλ θαη ηελ νινέλα απμαλφκελε ελεξγεηαθή δήηεζε, πξνβιέπεηαη λα παξνπζηαζηνχλ κηα ζεηξά απφ πξνθιήζεηο θαη πξνβιήκαηα γηα ηελ αλζξσπφηεηα, αλ ζπλερίζεη λα ζηεξίδεη ην ελεξγεηαθφ κέιινλ ηεο ζηελ εληαηηθή εθκεηάιιεπζε ησλ νξπθηψλ θαπζίκσλ. Σα θπξηφηεξα απφ απηά, είλαη ην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ, ε αηκνζθαηξηθή ξχπαλζε, νη θίλδπλνη αζθαιείαο, ηα πςειά θφζηε, ε κείσζε ησλ απνζεκάησλ θαη ε άληζε θαηαλνκή ησλ νξπθηψλ θαπζίκσλ. Ζ ιχζε ζηα παξαπάλσ πξνβιήκαηα είλαη ε εμνηθνλφκεζε ελέξγεηαο, ε απνθέληξσζε ηεο παξαγσγήο θαη ην ζεκαληηθφηεξν, ε εηζαγσγή ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο ζην ελεξγεηαθφ ηζνδχγην ηνπ πιαλήηε κε φζν ην δπλαηφλ πςειφηεξν πνζνζηφ. Οη αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο απνηεινχληαη απφ ηελ ειηαθή, ηελ αηνιηθή, ηελ πδξνδπλακηθή, ηε βηνκάδα θαη ηε γεσζεξκία. Ζ γεσζεξκηθή ελέξγεηα είλαη κία ήπηα θαη πξαθηηθά αλεμάληιεηε, ζπλεπψο αλαλεψζηκε, κνξθή ελέξγεηαο, ε νπνία απνηειεί θπζηθφ εγρψξην πινχην πνπ κε ηα ζεκεξηλά ηερλνινγηθά δεδνκέλα κπνξεί λα θαιχςεη ζεκαληηθφ πνζνζηφ απφ ηηο ελεξγεηαθέο αλάγθεο ησλ θξαηψλ. Ζ αμηνπνίεζε ηεο ινηπφλ γηα ηελ παξαγσγή ελέξγεηαο, αληηθείκελν κε ην νπνίν ζα αζρνιεζνχκε εθηελέζηεξα ζην παξφλ πφλεκα, παξνπζηάδεη νξηζκέλεο ελδηαθέξνπζεο ηδηαηηεξφηεηεο θαη πιενλεθηήκαηα. Αξρηθά, ρξήζηκν είλαη λα δνζνχλ νη νξηζκνί θαη νη ζεκαζίεο θάπνησλ βαζηθψλ ελλνηψλ. 1) Γεσζεξκία ή Γεσζεξκηθή ελέξγεηα νλνκάδεηαη ε ελέξγεηα πνπ πξνέξρεηαη απφ ην εζσηεξηθφ ηεο γεο κε κνξθή λεξψλ, αηκψλ, αεξίσλ ή κεηγκάησλ απηψλ ή αθφκε θαη σο ελέξγεηα απφ ηα πεηξψκαηα θαη απνηειεί κία ζεκαληηθή Αλαλεψζηκε Πεγή Δλέξγεηαο (Α.Π.Δ.) Δίλαη ε θπζηθή ελέξγεηα ηεο γεο πνπ δηαξξέεη ην ζεξκφ εζσηεξηθφ ηνπ πιαλήηε πξνο ηελ επηθάλεηα. 2) Γεσζεξκηθό δπλακηθό είλαη ην ζχλνιν ησλ γεγελψλ θπζηθψλ αηκψλ, ησλ ζεξκψλ λεξψλ, επηθαλεηαθψλ ή ππφγεησλ, θαη ηεο ζεξκφηεηαο ησλ γεσινγηθψλ ζρεκαηηζκψλ, πνπ ππεξβαίλνπλ ηνπο είθνζη πέληε βαζκνχο Κειζίνπ (25ºC). 3) Γεσζεξκηθό πεδίν είλαη ν εληαίνο κεηαιιεπηηθφο ρψξνο κέζα ζηνλ νπνίν εληνπίδεηαη απηνηειέο γεσζεξκηθφ δπλακηθφ. Σα γεσζεξκηθά πεδία αλάινγα κε ην ζεξκνθξαζηαθφ επίπεδφ ηνπο δηαθξίλνληαη ζηηο εμήο θαηεγνξίεο: Α) Τςειήο Δλζαιπίαο (>150 C) πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζπλήζσο γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ Σα ξεπζηά απηά απνηεινχληαη ζηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο απφ κίγκα πγξνχ αηκνχ θαη ζεξκνχ λεξνχ. 8
Β) Μέζεο Δλζαιπίαο (80 έσο 150 C) πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ζέξκαλζε ή θαη μήξαλζε μπιείαο θαη αγξνηηθψλ πξντφλησλ θαζψο θαη κεξηθέο θνξέο θαη γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηζκνχ (π.ρ. κε θιεηζηφ θχθισκα θξένλ πνπ έρεη ρακειφ ζεκείν δέζεσο). Γ) Υακειήο Δλζαιπίαο (25 έσο 80 C) πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ζέξκαλζε ρψξσλ, γηα ζέξκαλζε ζεξκνθεπίσλ, γηα ηρζπνθαιιηέξγεηεο, γηα παξαγσγή γιπθνχ λεξνχ. Γ) Πεξηβαιινληηθή (ή πνιχ ρακειήο ελζαιπίαο κε ζεξκνθξαζίεο αληίζηνηρεο ησλ κέζσλ εηεζίσλ ηνπ αέξα πεξηβάιινληνο ζπλήζσο κηθξφηεξεο ησλ 25 ν C, θαλνληθή, νκαιή ή αβαζήο), πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο γηα ζέξκαλζε θαη ςχμε θηηξίσλ θαη παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ. Ζ ελζαιπία, ε νπνία ζε γεληθέο γξακκέο ζεσξείηαη φηη είλαη αλάινγε ηεο ζεξκνθξαζίαο, ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα εθθξάζεη ηελ πεξηερφκελε ζεξκηθή ελέξγεηα ησλ ξεπζηψλ θαη δίλεη κηα γεληθή εηθφλα ηεο ελεξγεηαθήο αμία ηνπο. Ζ κεηάδνζε ζεξκφηεηαο πξαγκαηνπνηείηαη κε δχν ηξφπνπο: Με αγσγή απφ ην εζσηεξηθφ πξνο ηελ επηθάλεηα κε ξπζκφ 0,04-0,06 W/m 2. Με ξεχκαηα κεηαθνξάο πνπ πεξηνξίδνληαη φκσο ζηηο δψλεο θνληά ζηα ζχλνξα ησλ ιηζνζθαηξηθψλ πιαθψλ, ιφγσ εθαηζηεηαθψλ θαη πδξνζεξκηθψλ θαηλνκέλσλ. 4) Πξντόλ ηνπ γεσζεξκηθνχ πεδίνπ ζεσξείηαη ην αμηνπνηήζηκν ζεξκνελεξγεηαθφ ηνπ πεξηερφκελν. 5) Παξαπξντόληα ζεσξνχληαη άιια πξντφληα πνπ ζπκπαξάγνληαη εθηφο απφ ην ζεξκνελεξγεηαθφ πεξηερφκελν ηνπ πεδίνπ. 6) Τπνπξντόλ ζεσξείηαη ην γεσζεξκηθφ ξεπζηφ πνπ απνκέλεη, χζηεξα απφ ηελ απφιεςε ησλ θαηά ηα αλσηέξσ πξντφλησλ θαη παξαπξντφλησλ. 7) Γηαρείξηζε ηνπ γεσζεξκηθνύ πεδίνπ είλαη ην ζχλνιν ησλ δξαζηεξηνηήησλ πνπ απνζθνπνχλ ζηελ παξαγσγηθή εμφξπμε ηνπ γεσζεξκηθνχ ξεπζηνχ, ηελ νξζνινγηθή αμηνπνίεζε πξντφληνο θαη παξαπξντφλησλ, ηε δηαλνκή θαη ειεχζεξε δηάζεζή ηνπ ζε ηξίηνπο γηα θάζε είδνπο εθαξκνγέο θαη ηελ πεξηβαιινληηθά ζπκβαηή δηάζεζε ησλ ππνπξντφλησλ. 9
1.3 Ζ αλάπηπμε ηεο γεσζεξκίαο Ηζηνξηθή αλαδξνκή ε πνιινχο ηνκείο ηεο αλζξψπηλεο δσήο νη πξαθηηθέο εθαξκνγέο πξνεγνχληαη ηεο επηζηεκνληθήο έξεπλαο θαη ηεο ηερλνινγηθήο αλάπηπμεο. Ζ γεσζεξκία απνηειεί ραξαθηεξηζηηθφ παξάδεηγκα ηνπ θαηλνκέλνπ απηνχ. Αμηνπνίεζε ηνπ ελεξγεηαθνχ πεξηερφκελνπ ησλ γεσζεξκηθψλ ξεπζηψλ γηλφηαλ ήδε απφ ηηο αξρέο ηνπ 19νπ αηψλα. Δθείλε ηελ πεξίνδν, ζηελ Σνζθάλε ηεο Ηηαιίαο, θαη ζπγθεθξηκέλα ζηελ πεξηνρή ηνπ Larderello, ιεηηνπξγνχζε κηα ρεκηθή βηνκεραλία γηα ηελ παξαγσγή βνξηθνχ νμένο απφ ηα βνξηνχρα ζεξκά λεξά πνπ αλέβιπδαλ απφ θπζηθέο πεγέο ή αληινχληαλ απφ ξερέο γεσηξήζεηο. Ζ παξαγσγή ηνπ βνξηθνχ νμένο γηλφηαλ κε εμάηκηζε ησλ βνξηνχρσλ λεξψλ κέζα ζε ζηδεξέληνπο ιέβεηεο, ρξεζηκνπνηψληαο σο θαχζηκε χιε μχια απφ ηα θνληηλά δάζε. Σν 1827, ν Francesco Larderel, ηδξπηήο ηεο βηνκεραλίαο απηήο πξνηίκεζε αληί λα θαίγνληαη μχια απφ ηα δηαξθψο απνςηισλφκελα δάζε ηεο πεξηνρήο λα αλαπηχμεη έλα ζχζηεκα γηα ηε ρξήζε ηεο ζεξκφηεηαο ησλ βνξηνχρσλ ξεπζηψλ ζηε δηαδηθαζία εμάηκηζεο. Ζ εθκεηάιιεπζε ηεο κεραληθήο ελέξγεηαο ηνπ θπζηθνχ αηκνχ μεθίλεζε πεξίπνπ ηελ ίδηα πεξίνδν. Ο γεσζεξκηθφο αηκφο ρξεζηκνπνηήζεθε γηα ηελ αλέιθπζε ησλ ξεπζηψλ, αξρηθά κε θάπνηνπο πξσηφγνλνπο αέξηνπο αλπςσηήξεο θαη ζηε ζπλέρεηα κε παιηλδξνκηθέο θαη θπγνθεληξηθέο αληιίεο θαη βαξνχιθα. Σν 1892, ην πξψην γεσζεξκηθφ ζχζηεκα ηειεζέξκαλζεο ηέζεθε ζε ιεηηνπξγία ζην Boise ηνπ Ατληάρν ησλ Ζ.Π.Α. Σν 1928, κηα άιιε πξσηνπφξνο ρψξα ζηελ εθκεηάιιεπζε ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο, ε Ηζιαλδία, μεθίλεζε επίζεο ηελ εθκεηάιιεπζε ησλ γεσζεξκηθψλ ξεπζηψλ (θπξίσο ζεξκψλ λεξψλ) γηα ηε ζέξκαλζε θαηνηθηψλ. Σν 1904, έγηλε ε πξψηε απφπεηξα παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ γεσζεξκηθφ αηκφ, θαη πάιη ζην Larderello ηεο Ηηαιίαο. Σν 1942, ε εγθαηεζηεκέλε γεσζεξκνειεθηξηθή ηζρχο αλεξρφηαλ ζηα 127.650 kwe. Σν 1919 θαηαζθεπάζηεθαλ νη πξψηεο γεσζεξκηθέο γεσηξήζεηο ζην Beppu ηεο Ηαπσλίαο, ελψ ην 1921 αθνινχζεζαλ εθείλεο ζην The Geysers ηεο Καιηθφξληαο ησλ ΖΠΑ. Σν 1958 έλα κηθξφ εξγνζηάζην παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ηέζεθε ζε ιεηηνπξγία ζηε Νέα Εειαλδία, έλα άιιν ζην Μεμηθφ ην 1959, ζηηο ΖΠΑ ην 1960 θαη αθνινχζεζαλ πνιιά άιια ζε δηάθνξεο ρψξεο. Μεηά ην 2ν Παγθφζκην Πφιεκν, ε αμηνπνίεζε ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο έγηλε ειθπζηηθή ζε πνιιέο ρψξεο, επεηδή ήηαλ αληαγσληζηηθή σο πξνο άιιεο κνξθέο ελέξγεηαο. Δπηπιένλ, ε ελέξγεηα απηή δε ρξεηαδφηαλ λα εηζαρζεί απφ άιιεο ρψξεο, φπσο ζπκβαίλεη κε ηα νξπθηά θαχζηκα ελψ ζε πνιιέο πεξηπηψζεηο απνηεινχζε ηνλ κνλαδηθφ δηαζέζηκν εγρψξην ελεξγεηαθφ πφξν. ηε δεθαεηία ηνπ 1970, ιφγσ ηεο πεηξειατθήο θξίζεο, δφζεθε ζεκαληηθή ψζεζε ζηελ αλάπηπμε ηεο γεσζεξκίαο, αθφκα θαη ζε πεξηνρέο κε ζρεηηθά ρακειή γεσζεξκηθή βαζκίδα, φπσο είλαη ε ιεθάλε ηνπ Παξηζηνχ. 10
Ζ παξνπζία ζεξκνχ λεξνχ ζηνπο γεσινγηθνχο ζρεκαηηζκνχο ηεο ιεθάλεο ηνπ Παξηζηνχ είρε αλαθαιπθζεί ήδε απφ ηε δεθαεηία ηνπ 1950 ελψ δηεμάγνληαλ έξεπλεο γηα πεηξέιαην, αιιά ε πξψηε γεσζεξκηθή γεψηξεζε έγηλε κφιηο ην 1962 ζην Carrίerssπrseine. Οη αβεβαηφηεηεο θαη ηα ζπλαθή επελδπηηθά ξίζθα πνπ ζπλδένληαη κε ηνλ πξνζδηνξηζκφ θαη ηε ζσζηή εθηίκεζε ηεο ππφγεηαο ελεξγεηαθήο πεγήο (γεσζεξκηθφο ηακηεπηήξαο), απνηεινχλ δχζθνια πξνβιήκαηα πνπ μεπεξληνχληαη φκσο δηαξθψο επθνιφηεξα ράξε ζηελ πξφνδν ηεο ηερλνινγίαο θαη ζηε ζπζζψξεπζε γλψζεσλ. Ζ εθκεηάιιεπζε ηεο γεσζεξκίαο παγθνζκίσο αλαπηχρζεθε ζεκαληηθά ηα ηειεπηαία ρξφληα, ελψ νη πξννπηηθέο γηα πεξαηηέξσ αλάπηπμε είλαη ηδηαίηεξα κεγάιεο, αθφκα θαη κε ηηο ζεκεξηλέο ρακειέο ηηκέο ηνπ πεηξειαίνπ. Σν κεγαιχηεξν γεσζεξκηθφ έξγν παγθφζκηα σζηφζν επξίζθεηαη ζηα Geysers ζηε Β.Καιηθφξληα. Ζ εγθαηεζηεκέλε ηζρχο ππεξβαίλεη ηα 1300MW θαη αλακέλεηαη λα δηπιαζηαζηεί ζην ηέινο ηνπ αηψλα. Ήδε ε παξαγσγή θαιχπηεη ην 6% ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ηεο B.Καιηθφξληαο. Oη έξεπλεο γηα ηελ αλαδήηεζε γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο ζηελ Διιάδα άξρηζαλ ην 1970 θαη κέρξη ην 1980 αθνξνχζαλ κφλν ζηηο πεξηνρέο πνπ είραλ θαηαξρήλ ελδηαθέξνλ γηα ηελ πςειή ελζαιπία. Δληνπίζζεθαλ ηα γεσζεξκηθά πεδία ζηε Μήιν θαη ζηε Νίζπξν θαη πξνέθπςαλ πνιιά ή ιηγφηεξα ζηνηρεία γηα πηζαλά πεδία ζηελ Κίκσιν, Πνιχαηγν, αληνξίλε, Κσ θαη Λέζβν. Μεξηθέο απφ ηηο παξαπάλσ πεξηνρέο ίζσο απνδεηρζεί φηη δελ έρνπλ ζε νηθνλνκηθά βάζε, γεσζεξκηθά ξεπζηά πςειήο αιιά κφλν κέζεο ελζαιπίαο, φπνπ ε παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο κπνξεί λα απνδεηρζεί ζπκθέξνπζα ζε κεξηθέο πεξηπηψζεηο. 1.4 Σα γεσζεξκηθά πεδία ε πεξηνρέο κε ζρεηηθά πξφζθαηε εθαηζηεηφηεηα, παξνπζηάδεηαη ην θαηλφκελν δηάππξν πιηθφ απφ ην εζσηεξηθφ ηεο γεο λα έρεη θηλεζεί πξνο ηελ επηθάλεηα θαη ην ππέδαθνο λα έρεη ζεξκαλζεί. Ζ ζεξκφηεηα απηή κεηαθέξεηαη ζε ηπρφλ πδξνθφξνπο ζρεκαηηζκνχο ηεο πεξηνρήο. Σα λεξά ζεξκαίλνληαη θαη θπθινθνξνχλ κέζα ζηα πεηξψκαηα θζάλνληαο ζε πνιιέο πεξηπηψζεηο κέρξη ηελ επηθάλεηα, αθνχ πξνεγνπκέλσο έρνπλ εκπινπηηζηεί απφ άιαηα ησλ πεηξσκάησλ (ζεξκέο πεγέο, αηκίδεο), ελψ θάπνηεο άιιεο θνξέο ηα λεξά εγθισβίδνληαη ζε κε πδξνπεξαηά πεηξψκαηα θαη απνθηνχλ ζεξκνθξαζίεο πνπ μεπεξλνχλ ηνπο 350 C. 11
Ζ ζεξκηθή ξνή εκθαλίδεηαη: 1. Καηά ηε βχζηζε ιηζνζθαηξηθψλ πιαθψλ. 2. ηα επεηξσηηθά βπζίζκαηα. 3. ηηο επεηξσηηθέο πεξηνρέο δηφγθσζεο. Ζ Γεσζεξκηθή ελέξγεηα απνηειεί έλα θπζηθφ εγρψξην πινχην θαη σο εθ ηνχηνπ ε εληαηηθή ηεο έξεπλα θαη αμηνπνίεζε είλαη πνιιαπιά σθέιηκε θαη ζα πξέπεη λα αληηκεησπίδεηαη κε ηδηαίηεξν αλαπηπμηαθφ ραξαθηήξα ζε ηνπηθφ θαη ζε εζληθφ επίπεδν. Ζ απαηηνχκελε ηερλνινγία γηα ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο γεσζεξκίαο πνπ εκπεξηέρεηαη ζε ξεπζηά είλαη πιένλ δνθηκαζκέλε ζε επξεία θιίκαθα. Σν θάζε γεσζεξκηθφ πεδίν φκσο παξνπζηάδεη ηδηαηηεξφηεηεο θαη απαηηεί εμεηδηθεπκέλεο κειέηεο γηα ηε βέιηηζηε ηερληθά θαη νηθνλνκηθά εθκεηάιιεπζή ηνπ. Όζνλ αθνξά φκσο ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο γεσζεξκίαο πνπ εκπεξηέρεηαη ζηα ζεξκά μεξά πεηξψκαηα θαη ησλ ζε εμέιημε εθαηζηείσλ ε ηερλνινγία δελ έδσζε αθφκα πξαθηηθά απνδεθηέο ιχζεηο. Ωζηφζν, ην γεσζεξκηθφ δπλακηθφ πςειήο ελζαιπίαο ζα κπνξνχζε λα εμαζθαιίζεη κεξηθέο εθαηνληάδεο MWe θαη κάιηζηα ζε επαίζζεηνπο λεζησηηθνχο ρψξνπο, φπνπ ε παξαγσγή θαη δηάζεζε ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο κπνξεί λα επηηεπρζεί κε αξθεηά ρακειφηεξν θφζηνο αλά KWh. ηελ Διιάδα ππάξρνπλ πνιιά γεσζεξκηθά πεδία ρακειήο ζεξκνθξαζίαο, φπνπ είλαη έηνηκεο πνιιέο δεθάδεο γεσηξήζεσλ παξαγσγήο, κε εμαηξεηηθά κεγάιν δπλακηθφ. Απφ απηφ ην δπλακηθφ, κηθξφ κφλν κέξνο (πεξίπνπ ηα 3/20) ρξεζηκνπνηείηαη ζήκεξα γηα ζέξκαλζε ρψξσλ, ινπηξνζεξαπεία, ζέξκαλζε ζεξκνθεπίσλ θη ηρζπνθαιιηέξγεηεο. Ζ εγθαηεζηεκέλε ζεξκηθή ηζρχο ηεο ρψξαο ην 2005 αλήιζε ζε 74,8 MWth. Σα γεσζεξκηθά πεδία πεξηέρνπλ κεξηθέο θνξέο, ρξήζηκα άιαηα, ή αέξηα. Μεηαμχ ησλ πξψησλ, ζεκεηψλνπκε ηε ρξεζηκνπνίεζε ησλ αιάησλ ηνπ θαιίνπ θαη καγλεζίνπ πνπ παξάγνληαη απφ γεσζεξκηθέο ελέξγεηεο. Παξφκνηα ξεπζηά, πνιχ πινχζηα ζε ζεηηθφ θάιην βξέζεθαλ ηειεπηαία ζην θαηλνχξγην γεσζεξκηθφ πεδίν Cesano Ηηαιίαο. Έλα αέξην πνπ έρεη ηεξάζηηα ζεκαζία γηα ηα ζεξκνθήπηα είλαη ην CO 2 πνπ παξάγεηαη ζπλήζσο ζε αθζνλία ζηα γεσζεξκηθά πεδία. 12
1.5 Γεσζεξκηθό ζύζηεκα Ωο γεσζεξκηθφ ζχζηεκα νξίδεηαη έλαο γεσινγηθφο ζρεκαηηζκφο κε ζπγθεθξηκέλα ραξαθηεξηζηηθά, κέζα ζηνλ νπνίν είλαη απνζεθεπκέλε ε γεσζεξκηθή ελέξγεηα. Σα γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα εληνπίδνληαη ζε πεξηνρέο κε θαλνληθή ή κε ιίγν κεγαιχηεξε απφ ηε κέζε γήηλε γεσζεξκηθή βαζκίδα θαη θπξίσο γχξσ απφ ηα φξηα ησλ ηεθηνληθψλ πιαθψλ, φπνπ ε βαζκίδα κπνξεί λα είλαη ζεκαληηθά πςειφηεξε ηεο κέζεο ηηκήο. ηελ πξψηε πεξίπησζε ηα γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα ραξαθηεξίδνληαη απφ ρακειέο ζεξκνθξαζίεο πνπ ζπλήζσο δελ μεπεξλνχλ ηνπο 100 C, ελψ ζηε δεχηεξε πεξίπησζε νη ζεξκνθξαζίεο κπνξεί λα θαιχπηνπλ έλα επξχ θάζκα, απφ ζρεηηθά ρακειέο κέρξη θαη κεγαιχηεξεο, ηεο ηάμεσο ησλ 400 C. Σν γεσζεξκηθφ ζχζηεκα κπνξεί λα πεξηγξαθεί σο έλα ζχζηεκα πνπ βξίζθεηαη ζε πεξηνξηζκέλν ρψξν ζηνλ αλψηεξν θινηφ ηεο γεο. ην εζσηεξηθφ ηνπ ππάξρεη θηλνχκελν λεξφ, ην νπνίν κεηαθέξεη ζεξκφηεηα απφ κία πεγή ζε κηα δεμακελή ζεξκφηεηαο, ε νπνία ζπλήζσο είλαη κηα ειεχζεξε επηθάλεηα. Έηζη ινηπφλ, έλα γεσζεξκηθφ ζχζηεκα απνηειείηαη απφ ηα εμήο ηξία ζηνηρεία: ηελ εζηία ζεξκφηεηαο, ηνλ ηακηεπηήξα θαη ην γεσζεξκηθφ ξεπζηφ, ην νπνίν ιεηηνπξγεί σο κέζν κεηαθνξάο ηεο ζεξκφηεηαο. Ζ εζηία ζεξκφηεηαο κπνξεί λα είλαη είηε κία πνιχ πςειήο ζεξκνθξαζίαο (>600 C) καγκαηηθή δηείζδπζε πνπ έρεη θηάζεη ζε ζρεηηθά κηθξά βάζε (5-10 Km), είηε -ζηα ρακειήο ζεξκνθξαζίαο ζπζηήκαηα- ε θαλνληθή ζεξκνθξαζία ησλ πεηξσκάησλ ηνπ εζσηεξηθνχ ηεο γεο, ε νπνία φπσο έρεη αλαθεξζεί απμάλεηαη κε ην βάζνο. Ο ηακηεπηήξαο είλαη έλαο ζρεκαηηζκφο απφ ζεξκά πδξνπεξαηά πεηξψκαηα, πνπ επηηξέπνπλ ηελ θπθινθνξία ησλ ξεπζηψλ θαη απφ ηα νπνία ην ξεπζηφ αληιεί ζεξκφηεηα. Πάλσ ζηνλ ηακηεπηήξα βξίζθεηαη ζπλήζσο έλα θάιπκκα αδηαπέξαησλ πεηξσκάησλ. Ο ηακηεπηήξαο πνιιέο θνξέο ζπλδέεηαη ζε κηα επηθαλεηαθή πεξηνρή ηξνθνδνζίαο, δηακέζνπ ηεο νπνίαο βξφρηλν θαη γεληθά επηθαλεηαθφ λεξφ θαηεβαίλεη θαη αληηθαζηζηά κεξηθψο ή νιηθψο ηα ξεπζηά πνπ θεχγνπλ απφ ηνλ ηακηεπηήξα θαη εμέξρνληαη ζηελ επηθάλεηα κε ηε κνξθή ζεξκψλ πεγψλ ή αληινχληαη κέζσ γεσηξήζεσλ. Σν γεσζεξκηθφ ξεπζηφ είλαη λεξφ, ην νπνίν αλάινγα κε ηηο ζπλζήθεο πίεζεο θαη ζεξκνθξαζίαο πνπ επηθξαηνχλ ζηνλ ηακηεπηήξα βξίζθεηαη ζε πγξή ή αέξηα θάζε. πρλά ην ξεπζηφ είλαη εκπινπηηζκέλν κε ρεκηθά ζηνηρεία θαη αέξηα φπσο CO 2, H 2 S θαη άιια. ην ζρήκα 1.5 απνηππψλεηαη ζε πνιχ απινπζηεπκέλε κνξθή έλα πξφηππν γεσζεξκηθφ ζχζηεκα. 13
ρήκα 1.5 1.6 Γεσζεξκηθνί πόξνη Ωο γεσζεξκηθφο πφξνο νξίδεηαη νπζηαζηηθά ε ζεξκηθή ελέξγεηα (δπλακηθφ) πνπ βξίζθεηαη απνζεθεπκέλε θάησ απφ κηα ζπγθεθξηκέλε πεξηνρή, κεηαμχ ηεο επηθάλεηαο ηε γεο θαη ελφο νξηζκέλνπ βάζνπο ζην θινηφ. Ο σθέιηκνο θαη πξνζβάζηκνο γεσζεξκηθφο πφξνο αλαθέξεηαη ζην ηκήκα ηεο ελέξγεηαο πνπ κπνξεί λα αλαθηεζεί κε λφκηκν θαη νηθνλνκηθά ζπκθέξνληα ηξφπν θάπνηα ζηηγκή ζην ζρεηηθά άκεζν κέιινλ, δειαδή κέζα ζε ιηγφηεξν απφ 100 ρξφληα. Ο νηθνλνκηθά επσθειήο γεσζεξκηθφο πφξνο απνηειεί κέξνο ηνπ σθέιηκνπ θαη πξνζβάζηκνπ πφξνπ. Απηνχ ηνπ είδνπο νη γεσζεξκηθνί πφξνη είλαη γλσζηνί θαη σο απνζέκαηα θαη αλαθέξνληαη ζηελ πνζφηεηα ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο κηαο ζπγθεθξηκέλεο πεξηνρήο, ε νπνία κπνξεί λα αμηνπνηεζεί κε αληαγσληζηηθφ θφζηνο ζε ζρέζε κε ηηο άιιεο πεγέο ελέξγεηαο. Οη πφξνη απηνί έρνπλ εμεξεπλεζεί θαη αμηνινγεζεί κε ηε βνήζεηα γεσηξεηηθψλ, γεσρεκηθψλ θαη άιισλ γεσινγηθψλ εξεπλψλ θαη κειεηψλ. ηνλ πίλαθα 1.6, δίλεηαη ε εθηίκεζε ηνπ παγθφζκηνπ γεσζεξκηθνχ δπλακηθνχ. 14
Πίλαθαο 1.6 1.7 Θεξκά Ξεξά Πεηξώκαηα Μηα ηδηαίηεξε θαηεγνξία γεσζεξκηθψλ πφξσλ απνηεινχλ ηα ζεξκά μεξά πεηξψκαηα ηα νπνία κπνξνχλ λα πεξηγξαθνχλ σο έλαο ζεξκφο γεσινγηθφο ζρεκαηηζκφο. Ζ εηδνπνηφο δηαθνξά ηνπο απφ ηνπο ππφινηπνπο γεσζεξκηθνχο πφξνπο θαη απφ ην ηππηθφ γεσζεξκηθφ ζχζηεκα είλαη ε απνπζία γεσζεξκηθνχ κέζνπ θαη ηακηεπηήξα. Γηα ηελ αμηνπνίεζε ησλ ζεξκψλ μεξψλ πεηξσκάησλ γίλεηαη -κέζσ εηδηθψλ γεσηξήζεσληερλεηή εηζαγσγή λεξνχ κε πςειή πίεζε ζε έλα ζεξκφ θαη ζπκπαγέο πέηξσκα, ην νπνίν βξίζθεηαη ζε κεγάιν βάζνο. Ζ πςειή πίεζε ηνπ λεξνχ πξνθαιεί ζην πέηξσκα πδξαπιηθή δηάξξεμε. Σν λεξφ δηαπεξλά ηηο ηερλεηέο δηαξξήμεηο θαη εξρφκελν ζε επαθή κε ηηο κεγάιεο επηθάλεηεο ζεξκνχ πεηξψκαηνο αληιεί ζεξκφηεηα απφ απηφλ ηνλ κεγάιν ζε φγθν ζρεκαηηζκφ, ν νπνίνο ιεηηνπξγεί σο έλαο θπζηθφο ηακηεπηήξαο. ηε ζπλέρεηα, ν ηακηεπηήξαο δηαπεξλάηαη απφ κηα δεχηεξε γεψηξεζε κέζα απφ ηελ νπνία αληιείηαη ην λεξφ πνπ ζεξκάλζεθε. πλνςίδνληαο ινηπφλ ην ζπγθεθξηκέλν γεσζεξκηθφ ζχζηεκα απνηειείηαη απφ ηελ εηδηθή γεψηξεζε πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ πδξαπιηθή δηάξξεμε., ηνλ ηερλεηφ ηακηεπηήξα ν νπνίνο ηξνθνδνηείηαη κε θξχν λεξφ πςειήο πίεζεο θαη απφ ηε γεψηξεζε άληιεζεο ηνπ ζεξκνχ λεξνχ. Όιν απηφ ην ζχζηεκα καδί κε ηηο αληίζηνηρεο εγθαηαζηάζεηο εθκεηάιιεπζεο ζηελ επηθάλεηα, ζρεκαηίδνπλ έλα θιεηζηφ θχθισκα φπσο παξνπζηάδεηαη ζην ζρήκα 1.7. 15
ρήκα 1.7 16
ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 Ο 2.1 Σαμηλόκεζε Γεσζεξκηθώλ πζηεκάησλ Σα γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα, δειαδή νη κνξθέο κε ηηο νπνίεο ζπλαληάηαη ε γεσζεξκηθή ελέξγεηα, κπνξνχλ λα ηαμηλνκεζνχλ κε δηάθνξα θξηηήξηα, φπσο είλαη ην είδνο ησλ γεσζεξκηθψλ πφξσλ, ν ηχπνο θαη ε ζεξκνθξαζία ησλ ξεπζηψλ, ν ηχπνο ηνπ πεηξψκαηνο πνπ θηινμελεί ηα ξεπζηά, ην είδνο ηεο εζηίαο ζεξκφηεηαο, αλ θπθινθνξνχλ ή φρη ξεπζηά ζηνλ ηακηεπηήξα θ.ά. Ζ ηερλνινγία γηα ηελ άληιεζε γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο δηαθνξνπνηείηαη ζε ξερή γεσζεξκηθή ζε ζρεηηθά ρακειέο ζεξκνθξαζίεο, θαη ζε βαζηά γεσζεξκηθή ζηηο πςειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο. Αβαζήο γεσζεξκηθή ελέξγεηα είλαη ε απνζεθεπκέλε ζε κνξθή ζεξκφηεηαο ελέξγεηα ηνπ θινηνχ ηεο γεο, ζε βάζε έσο 150m, κε ζεξκνθξαζίεο ππεδάθνπο έσο 18 C. Ζ άληιεζε ηεο ελέξγεηαο απφ ηα βαζχηεξα ζηξψκαηα ηεο Γεο, ε ιεγφκελε βαζεηά γεσζεξκηθή ελέξγεηα, απαηηεί ηε δηάλνημε πεγαδηψλ ζε κεγάιν βάζνο. Σα πηζαλά ζεξκά ππφγεηα χδαηα κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ απεπζείαο γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο θαη ζεξκφηεηαο. πρλά γίλεηαη δηάθξηζε αλάκεζα ζηα γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα φπνπ ην θπξίαξρν ξεπζηφ είλαη ην λεξφ ζηελ πγξή θάζε θαη ζε εθείλα φπνπ ην θπξίαξρν ξεπζηφ είλαη ν αηκφο. ηα ζπζηήκαηα φπνπ επηθξαηεί ην λεξφ, ε πγξή θάζε είλαη απηή πνπ ειέγρεη ζπλερψο ηελ πίεζε. Μέζα ζηε θάζε απηή κπνξεί λα πεξηέρνληαη θαη θάπνηα αέξηα κε ηε κνξθή κηθξψλ θπζαιίδσλ. Απηά ηα γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα, ησλ νπνίσλ νη ζεξκνθξαζίεο θπκαίλνληαη απφ 125 ν C κέρξη 225 ν C, είλαη ηα πιένλ ζπλεζηζκέλα παγθνζκίσο. Έλαο άιινο δηαρσξηζκφο ησλ γεσζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ είλαη απηφο πνπ βαζίδεηαη ζηελ θαηάζηαζε ηζνξξνπίαο ζηνλ ηακηεπηήξα ζχκθσλα κε ηνλ νπνίν ιακβάλνληαη ππφςε ε θπθινθνξία ησλ ξεπζηψλ ηνπ ηακηεπηήξα θαη ν κεραληζκφο κεηαθνξάο ηεο ζεξκφηεηαο. ηα δπλακηθά ζπζηήκαηα ν ηακηεπηήξαο ηξνθνδνηείηαη ζπλερψο κε λεξφ, ην νπνίν ζεξκαίλεηαη. ηε ζπλέρεηα, ν ηακηεπηήξαο απνθνξηίδεηαη, είηε γηαηί ην ζεξκφ ξεπζηφ αλέβεθε κέρξη ηελ επηθάλεηα είηε γηαηί άξρηζε λα γεκίδεη ηνπο πδαηνπεξαηνχο ππφγεηνπο ζρεκαηηζκνχο. Ζ ζεξκφηεηα κεηαθέξεηαη ζην ζχζηεκα κέζσ ηνπ κεραληζκνχ ηεο ζπλαγσγήο θαη ηεο θπθινθνξίαο ηνπ ξεπζηνχ. Απηή ε θαηεγνξία πεξηιακβάλεη ζπζηήκαηα ηφζν πςειήο (>150 ν C) φζν θαη ρακειήο (<100 ν C) ζεξκνθξαζίαο. ηα ζηαηηθά ζπζηήκαηα, γλσζηά θαη σο ζηάζηκα ή ζπζηήκαηα απνζήθεπζεο, παξαηεξείηαη ειάρηζηε ή θακία ηξνθνδνζία ηνπ ηακηεπηήξα θαη ε κεηαθνξά ζεξκφηεηαο γίλεηαη κφλν κε ηε βνήζεηα ηνπ κεραληζκνχ αγσγήο. 17
ε ζρέζε κε ην είδνο ησλ γεσζεξκηθψλ πφξσλ δηαθξίλνληαη πέληε θαηεγνξίεο ζπζηεκάησλ (ρήκα 2.1), πνπ πεξηγξάθνληαη ζπλνπηηθά σο εμήο: ρήκα 2.1. Μνξθέο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο θαηά ζεηξά ελδηαθέξνληνο ρξήζεσλ ζήκεξα θαη πξννπηηθήο ζην εγγύο κέινο, από αξηζηεξά πξνο ηα δεμηά. α) Σα πδξνζεξκηθά ζπζηήκαηα ή πφξνη, δει. ηα θπζηθά ππφγεηα ζεξκά ξεπζηά πνπ βξίζθνληαη ζε έλαλ ή πεξηζζφηεξνπο ηακηεπηήξεο, ζεξκαίλνληαη απφ κία εζηία ζεξκφηεηαο θαη ζπρλά εκθαλίδνληαη ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο κε ηε κνξθή ζεξκψλ εθδειψζεσλ. Σα ζπζηήκαηα απηά ζπρλά ηαπηίδνληαη κε ην ζχλνιν ζρεδφλ ησλ γεσζεξκηθψλ πεδίσλ, αθνχ ζήκεξα νπζηαζηηθά είλαη ηα κφλα ζπζηήκαηα πνπ αμηνπνηνχληαη. β) Αβαζήο γεσζεξκία (earth energy), θαηά ηελ νπνία ιακβάλνληαη (ή θαη απνξξίπηνληαη) πνζφηεηεο ελέξγεηαο απφ κηθξά βάζε κε ηελ αλαθπθινθνξία λεξνχ ζηα πξψηα 100 m απφ ηελ επηθάλεηα ηεο γεο ή κε ηελ θπθινθνξία ππφγεησλ λεξψλ ή λεξψλ απφ ιίκλεο, πνηάκηα θαη ηε ζάιαζζα. Απνηειεί ηελ ηαρχηεξα αλαπηπζζφκελε κνξθή ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο. γ) Σα πξνρσξεκέλα γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα (enhanced geothermal systems) αλαθέξνληαη ζηα ζεξκά πεηξψκαηα ζε βάζνο απφ 2 κέρξη 10 km, απφ ηα νπνία κπνξεί λα αλαθηεζεί ελέξγεηα ρξεζηκνπνηψληαο λεξφ πνπ δηνρεηεχεηαη απφ ηελ επηθάλεηα, κέζσ θαηάιιεισλ γεσηξήζεσλ, θαη αλαθηάηαη αξθεηά ζεξκφηεξν κε ηε κνξθή λεξνχ ή αηκνχ κέζσ άιισλ γεσηξήζεσλ. 18
δ) Σα γεσπεπηεζκέλα ζπζηήκαηα (geopressured systems) απνηεινχληαη απφ ξεπζηά εγθιεηζκέλα ζε κεγάιν βάζνο, βξίζθνληαη πεξηνξηζκέλα απφ κε πεξαηά πεηξψκαηα θαη ε πίεζή ηνπο ππεξβαίλεη ηελ πδξνζηαηηθή. ε) Σα καγκαηηθά ζπζηήκαηα (magma systems) αλαθέξνληαη ζηελ απφιεςε ζεξκφηεηαο κε θαηάιιειεο γεσηξήζεηο ζε καγκαηηθέο δηεηζδχζεηο, πνπ βξίζθνληαη ζε κηθξφ ζρεηηθά βάζνο. Σα θχξηα ηππηθά ηκήκαηα ελφο πδξνζεξκηθνχ ζπζηήκαηνο είλαη ε εζηία ζεξκφηεηαο, ν ηακηεπηήξαο, ην αδηαπέξαην θάιπκκα θαη ε πεξηνρή επαλαθφξηηζεο. Ο ηακηεπηήξαο είλαη ην ζεκαληηθφηεξν ηκήκα ελφο γεσζεξκηθνχ ζπζηήκαηνο απφ ηελ άπνςε ηεο ελεξγεηαθήο αμηνπνίεζεο ησλ πεξηερφκελσλ ξεπζηψλ. Μία πξψηε ηαμηλφκεζε-ηππνπνίεζε ησλ πδξνζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ γίλεηαη ζπλήζσο αλάκεζα ζηα ζπζηήκαηα ζηα νπνία ην θπξίαξρν ξεπζηφ είλαη ν αηκφο (ζπζηήκαηα αηκνχ), θαη ηα νπνία ρξεζηκνπνηνχληαη απνθιεηζηηθά γηα ειεθηξνπαξαγσγή, θαη ζηα ζπζηήκαηα ζηα νπνία θπξίαξρν ξεπζηφ είλαη ην ζεξκφ λεξφ (ζπζηήκαηα ζεξκνχ λεξνχ). Σν ζπλεζέζηεξν θξηηήξην γηα ηελ ηαμηλφκεζε ησλ πδξνζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ λεξνχ βαζίδεηαη ζηελ ελζαιπία ησλ γεσζεξκηθψλ ξεπζηψλ, ηα νπνία είλαη θαη νη θνξείο ηεο ζεξκφηεηαο ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο απφ ηα ζεξκά βαζηά πεηξψκαηα. Ζ ελζαιπία ησλ ξεπζηψλ, ΓΖ, ε νπνία κπνξεί λα ζεσξεζεί αλάινγε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπο, ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα εθθξάζεη ην ζεξκηθφ πεξηερφκελφ ηνπο. 2.2 Οκαιή ή αβαζήο γεσζεξκηθή ελέξγεηα Καιείηαη ε ελέξγεηα πνπ πξνέξρεηαη απφ ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο ζεξκφηεηαο ησλ γεσινγηθψλ ζρεκαηηζκψλ θαη ησλ λεξψλ, επηθαλεηαθψλ θαη ππφγεησλ, πνπ δελ ραξαθηεξίδνληαη γεσζεξκηθφ δπλακηθφ θαη βξίζθνληαη ζε κηθξφ βάζνο. Οη ζεξκνθξαζίεο ησλ πεηξσκάησλ θαη ππφγεησλ λεξψλ, πνπ αλαπηχζζεη ε νκαιή γεσζεξκηθή ελέξγεηα ζε βάζε 0-200m, είλαη θαηά ην πιείζηνλ θαηψηεξεο απφ 25 C. Αυτι θ ενζργεια προζρχεται από τθν απορρόφθςθ τθσ θλιακισ ακτινοβολίασ (ςχεδόν το 50% από τθ ςυνολικι ποςότθτα που φκάνει ςτθ Γθ) από τθ γιινθ επιφάνεια και που ςτα γεωγραφικά πλάτθ τθσ εφκρατθσ ηϊνθσ κάτω από κάποιο βάκοσ παραμζνει περίπου ςτακερι (10-18 ο C) κακ όλθ τθ διάρκεια του ζτουσ. H ςτακερι και μόνιμθ αυτι ενζργεια μπορεί να χρθςιμοποιθκεί, το χειμϊνα για κζρμανςθ νεροφ κεντρικισ κζρμανςθσ ζωσ 50 ο C, το καλοκαίρι για ψφξθ νεροφ κλιματιςμοφ ζωσ 10 ο C, όπωσ επίςθσ και για ηεςτό νερό χριςθσ κακ όλθ τθ διάρκεια του ζτουσ. 19
2.3 Τδξνζεξκηθή ελέξγεηα πδξνζεξκηθέο πεγέο Όινη νη ηακηεπηήξεο πνπ έρνπλ αλαπηπρζεί κέρξη ζήκεξα γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ νλνκάδνληαη πδξνζεξκηθά ζπζηήκαηα ζπλαγσγήο θαη ηα ραξαθηεξίδεη ε θπθινθνξία επηθαλεηαθνχ λεξνχ ζε κηθξά έσο κέζα βάζε (100m-4,5km). Ζ θηλεηήξηα δχλακε ησλ ζπζηεκάησλ απηψλ είλαη ε βαξχηεηα, δξψζα ιφγσ ηεο δηαθνξάο ππθλφηεηαο κεηαμχ ηνπ θξχνπ λεξνχ αλαπιήξσζεο πνπ θηλείηαη πξνο ηα θάησ θαη ηνπ δεζηνχ ζεξκηθνχ λεξνχ πνπ θηλείηαη πξνο ηα πάλσ. Σα πδξνζεξκηθά ζπζηήκαηα κπνξεί λα νδεγνχληαη είηε απφ έλα ππνθείκελν λέν ππξηγελέο έγθιεηζκα, είηε απιά απφ ηελ θπθινθνξία ηνπ λεξνχ ζε βάζνο κέζσ ξσγκψλ θαη θαηαγκάησλ. Οη πδξνζεξκηθέο πεγέο απαηηνχλ ηξία βαζηθά ζπζηαηηθά: Α) Μηα ζεξκηθή πεγή (π.ρ. θξπζηαιισκέλν κάγκα) Β) Έλα πδξνθφξν νξίδνληα πνπ πεξηέρεη πξνζπειάζηκν λεξφ Γ) Καη έλα ζηεγαλφ πέηξσκα πνπ λα ζθξαγίδεη ηνλ πδξνθφξν νξίδνληα (ζρήκα 2.2) Ζ γεσζεξκηθή ελέξγεηα αληιείηαη κε ηε δηάηξεζε ηνπ πδξνθφξνπ νξίδνληα θαη ηελ εμαγσγή ηνπ ζεξκνχ λεξνχ ή αηκνχ. Οη πςειήο ζεξκνθξαζίαο πδξνζεξκηθέο πεγέο (κε ζεξκνθξαζίεο απφ 180 C έσο πάλσ απφ 350 C) ζπλήζσο ζεξκαίλνληαη απφ ζεξκφ ηεγκέλν πέηξσκα, ελψ νη ρακειήο ζεξκνθξαζίαο πεγέο (απφ 100 C έσο 180 C) κπνξνχλ λα δεκηνπξγεζνχλ κε νπνηαδήπνηε δηαδηθαζία. ρήκα 2.2 Αλαπαξάζηαζε ησλ θύξησλ ραξαθηεξηζηηθώλ κηαο γεσζεξκηθήο πεξηνρήο 20
Αλάινγα κε ηε θπζηθή θαηάζηαζε ηνπ ξεπζηνχ ησλ πφξσλ, δχν είδε πδξνζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ ζπλαγσγήο κπνξνχλ λα δηαθξηζνχλ : α) ππεξίζρπζεο πγξνχ, ζηα νπνία φινη νη πφξνη θαη νη ξσγκέο γεκίδνπλ κε πγξφ λεξφ πνπ βξίζθεηαη ζε ζεξκνθξαζίεο αξθεηά πςειφηεξεο απφ απηή ηνπ βξαζκνχ ππφ αηκνζθαηξηθή πίεζε, εμαηηίαο ηεο πίεζεο ηνπ ππεξθείκελνπ λεξνχ β) ππεξίζρπζεο αηκνχ, φπνπ νη κεγαιχηεξνη πφξνη θαη ξσγκέο είλαη πιήξεηο αηκνχ. Οη ηακηεπηήξεο ππεξίζρπζεο πγξνχ παξάγνπλ είηε λεξφ, είηε κίγκα λεξνχ θαη αηκνχ, ελψ νη ηακηεπηήξεο ππεξίζρπζεο αηκνχ παξάγνπλ κφλν αηκφ, σο επί ην πιείζηνλ ππέξζεξκν. Οη θπζηθνί γεσζεξκηθνί ηακηεπηήξεο εκθαλίδνληαη θαη σο πεξηθεξεηαθνί πδξνθφξνη νξίδνληεο, φπσο ν αζβεζηφιηζνο Dogger ηεο ιεθάλεο ηνπ Παξηζηνχ ζηε Γαιιία θαη νη ςακκίηεο ηεο νξνζεηξάο Pannonian ηεο θεληξηθήο Οπγγαξίαο. 2.4 Γεσπεπηεζκέλεο πεγέο ε κεξηθέο ηαρέσο θαζηδάλνπζεο λέεο ηδεκαηνγελείο ιεθάλεο, φπσο ε βφξεηα ιεθάλε ηνπ Κφιπνπ ηνπ Μεμηθνχ, νη πνξψδεηο ςακκίηεο ησλ ηακηεπηήξσλ δηαηξνχληαη απφ επεθηάζεηο ξεγκάησλ ζε κεκνλσκέλνπο ηακηεπηήξεο ζε βάζνο πεξίπνπ 3-6 km, φπνπ κπνξεί ε πίεζε ηνπ ξεπζηνχ λα ππεξβαίλεη απηήλ ηεο ζηήιεο χδαηνο, πιεζηάδνληαο απηήλ ηνπ ππεξθείκελνπ πεηξψκαηνο. Ο ζηεγαλφο ζρηζηφιηζνο πνπ πεξηβάιιεη ηνλ δηαηξεκέλν ςακκίηε εκπνδίδεη ηελ δηαθπγή ηνπ λεξνχ ησλ πφξσλ θαη ε ζεξκνθξαζία ηνπ θπκαίλεηαη κεηαμχ ησλ 90 θαη 200 C. ηνπο πεπηεζκέλνπο ηακηεπηήξεο ε ελέξγεηα δελ είλαη κφλν ζεξκηθή, αιιά πεξηιακβάλεη έλα ίζν πνζφ ελέξγεηαο ιφγσ ηνπ δηαιπκέλνπ ζην λεξφ κεζαλίνπ (ρεκηθή ελέξγεηα), ζπλ έλα κηθξφ πνζφ κεραληθήο/πδξαπιηθήο ελέξγεηαο ιφγσ ησλ πςειψλ πηέζεσλ ησλ ξεπζηψλ. 2.5 Μάγκα Σν κάγκα, ε κεγαιχηεξε γεσζεξκηθή πεγή, είλαη ηεγκέλν πέηξσκα πνπ βξίζθεηαη ζε βάζε 3-10 km θαη παξαπάλσ, θαη επνκέλσο δελ είλαη πξνζπειάζηκν. Ζ ζεξκνθξαζία ηνπ θπκαίλεηαη απφ 700 έσο 1200 C. Ζ πεγή απηή δελ έρεη εξεπλεζεί θαιά κέρξη ζήκεξα. 21
ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 Ο 3.1 Γεληθά Ζ ρψξα καο ιφγσ ησλ εηδηθψλ γεσινγηθψλ ζπλζεθψλ ηεο είλαη πινχζηα ζε γεσζεξκηθή ελέξγεηα. Μέρξη ην 1980, νη έξεπλεο ζηε ρψξα πεξηνξίδνληαλ ζηνλ εληνπηζκφ γεσζεξκηθψλ ξεπζηψλ ρακειήο ελζαιπίαο, κε ζθνπφ ηελ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Σν γεσζεξκηθφ δπλακηθφ πςειήο ελζαιπίαο εληνπίζηεθε θπξίσο θαηά κήθνο ηνπ εθαηζηεηαθνχ ηφμνπ ηνπ Ννηίνπ Αηγαίνπ (Μήινο, Νίζπξνο θ.ιπ.). Παξάιιεια φκσο, είρακε θαη ηνλ εληνπηζκφ ξεπζηψλ κέζεο θαη ρακειήο ελζαιπίαο. ηε ρψξα καο, ην 1985, εγθαηαζηάζεθε κηα κνλάδα πςειήο ελζαιπίαο ηζρχνο 2 ΜWe ζηε Μήιν, πνπ ιεηηνχξγεζε γηα θάπνην δηάζηεκα κέρξη ην 1989. Απφ ην 1980 θαη κεηά πξνρψξεζε ζηε ρψξα καο ε έξεπλα γηα ηνλ εληνπηζκφ αμηνπνηήζηκσλ γεσζεξκηθψλ ξεπζηψλ ρακειήο ελζαιπίαο. Σα γεσζεξκηθά ξεπζηά ρακειήο ελζαιπίαο είλαη δηάζπαξηα ζε νιφθιεξε ηε ρψξα θαη εληνπίδνληαη θπξίσο ζε αγξνηηθέο πεξηνρέο. ηνλ πίλαθα δίλνληαη ηα θπξηφηεξα ραξαθηεξηζηηθά ησλ γεσζεξκηθψλ πεδίσλ ρακειήο ελζαιπίαο θαη νη πεξηνρέο γεσζεξκηθνχ ελδηαθέξνληνο αληίζηνηρα. Σν πηζαλφ γεσζεξκηθφ δπλακηθφ ησλ πεδίσλ ρακειήο ελζαιπίαο αλέξρεηαη πεξίπνπ ζε 700 ΜW θαη ην βεβαησκέλν, πεξίπνπ ζε 300 ΜW(1ΜW κπνξεί λα θαιχςεη ηηο ζεξκηθέο απψιεηεο πεξίπνπ 6 ζηξεκκάησλ γπάιηλσλ ζεξκνθεπίσλ ζηελ πεξηνρή Κνξηλζίαο). 3.2 Σα γεσζεξκηθά πεδία ζηελ Διιάδα ην γεσζεξκηθφ πεδίν Μήινπ, κεηά απφ πνιχπιεπξεο έξεπλεο ηνπ ΗΓΜΔ πξνζδηνξίζηεθαλ ην 1973 ζπγθεθξηκέλεο ζέζεηο γηα βαζηέο γεσηξήζεηο. Ζ ΓΔΖ έθαλε (1975-1981) 5 ζπλνιηθά γεσηξήζεηο ζε βάζνο 1000-1400m, πνπ παξάγνπλ ζπλνιηθά 350 t/h (κίγκα ξεπζηψλ, λεξνχ θαη αηκνχ ζε ζρέζε 1:1 πεξίπνπ). Δγθαηέζηεζε (1985) κηα πεηξακαηηθή γεσζεξκνειεθηξηθή κνλάδα ηζρχνο 2ΜW ε νπνία έδεημε φηη ην λεξφ ηνπ κίγκαηνο πνπ δηαρσξίδεηαη έρεη κεγάιε πεξηεθηηθφηεηα ζε άιαηα πνπ δεκηνπξγνχλ ζνβαξά, αιιά φρη αλππέξβιεηα πξνβιήκαηα δηάβξσζεο θαη πεξηιίζσζεο. 22
Σν γεσζεξκηθφ δπλακηθφ ηεο Μήινπ ζε ξεπζηά πςειήο ελζαιπίαο θαηά κία πξψηε εθηίκεζε αλέξρεηαη ζε 120 MWe ηνπιάρηζηνλ. Γελ απνθιείνπλ φκσο νη εηδηθνί λα ππεξβεί θαη ηα 200 ΜWe. ην Γεσζεξκηθφ πεδίν Νηζχξνπ, χζηεξα απφ πνιχπιεπξεο έξεπλεο ζηελ πεξίνδν 1972-81, εληνπίζηεθαλ νη ζέζεηο γηα ηηο δχν πξψηεο γεσηξήζεηο έξεπλαο - παξαγσγήο. Οη γεσηξήζεηο απηέο εθηειέζζεθαλ θαηά ην 1982-83. Ζ πξψηε, παξφιν πνπ ζπλάληεζε πνιχ κεγάιεο ζεξκνθξαζίεο (400 C) αιιά θαη πνιχ δχζθνιεο ζπλζήθεο ξεπζηψλ παξάγεη ζήκεξα κηθξέο κφλν πνζφηεηεο κίγκαηνο αηκψλ θαη λεξνχ απφ ην Ρερφηεξν ξεδεξβoπάξ ησλ 1500m. (Σo βαζχηεξν ξεδεξβνπάξ ζηα 1800m έρεη εγθαηαιεηθζεί ιφγσ αλππέξβιεησλ ηερληθψλ πξνβιεκάησλ θαηά ηελ θαηαζθεπή ηεο γεψηξεζεο). Ζ δεχηεξε γεψηξεζε παξάγεη απφ βάζνο 1500m(φπνπ ε ζεξκνθξαζία είλαη πεξίπνπ 350 C) κίγκα αηκνχ θαη λεξνχ. Ζ παξαγσγή αηκνχ αλέξρεηαη πεξίπνπ ζηνπο 23 t/h θαη ηζνδπλακεί κε 3Mwe. Σν ζπλνιηθφ γεσζεξκηθφ δπλακηθφ ηεο Νηζχξνπ θαηά κία πξψηε εθηίκεζε αλέξρεηαη ζε 40 MWe πεξίπνπ. Πηζαλά πεδία πςειήο ελζαιπίαο βξίζθνληαη ζηα λεζηά Κίκσινο, Πνιχαηγνο, αληνξίλε, Κσο θαη Λέζβνο. Οη πηζαλφηεηεο είλαη πνιχ κεγάιεο ζηα δχν πξψηα λεζηά θαη κηθξφηεξεο ζηα άιια, γηα ηα νπνία αιινχ ππάξρνπλ εληειψο ειιηπή ζηνηρεία (Κσο) θαη αιινχ πνιιά, αιιά κε κηθξέο πηζαλφηεηεο (Λέζβνο). Πεξηνρέο πςειήο ελζαιπίαο κε ειάρηζηεο πηζαλφηεηεο είλαη απηέο ηνπ νπζαθίνπ Κνξηλζίαο θαη ησλ Μεζάλσλ Σξνηδελίαο. ηα λεζηά Κίκσινο θαη Πνιχαηγνο, νη γεσζεξκηθέο έξεπλεο θαηαιήγνπλ ζην ζπκπέξαζκα φηη νη ζπλζήθεο ζε απηά είλαη εληειψο παξφκνηεο κε απηέο ηεο Μήινπ. Πξφθεηηαη γηα πνιχ πηζαλά πεδία πςειήο ελζαιπίαο. Παξφκνην γεσζεξκηθφ ελδηαθέξνλ παξνπζηάδεη θαη ν αβαζήο ππνζαιάζζηνο ρψξνο κεηαμχ ησλ ηξηψλ λεζηψλ φπσο επίζεο θαη απηφο ηνπ Όξκνπ Μήινπ. Μειινληηθά ζ' απηνχο ηνπο ρψξνπο κπνξεί λα γίλνπλ θεθιηκέλεο γεσηξήζεηο απφ ηελ παξαιία ή θαη αθφκα ζηε ζάιαζζα. ηε Λέζβν, απφ ηηο κέρξη ηψξα πνιχπιεπξεο θαη εθηεηακέλεο γεσινγηθέο-γεσζεξκηθέο έξεπλεο θαη ηε ζπλζεηηθή εξκελεία ησλ απνηειεζκάησλ εληνπίζζεθαλ ηξεηο θχξηεο πεξηνρέο ελδηαθέξνληνο: Πέηξαο-Αξγέλνπ, Καιινλήο- ηχςεο θαη Πνιηρλίηνπ. Οη πηζαλέο ζεξκνθξαζίεο ησλ ξεπζηψλ ζηνλ ηακηεπηήξα αλακέλνληαη λα είλαη ηεο ηάμεο ησλ 100-140 C, ρσξίο λα απνθιείνληαη εληειψο θαη πςειφηεξεο. Ζ πεξηνρή πνπ πξνηάζεθε γηα ηηο πξψηεο βαζηέο γεσηξήζεηο έξεπλαοπαξαγσγήο βξίζθεηαη λφηηα ηνπ ρψξνπ ηχςε. 23
ηε αληνξίλε ε γεσζεξκηθή έξεπλα πξνζδηφξηζε ζαλ ελδηαθέξνπζα ηελ πεξηνρή πνπ βξίζθεηαη κεηαμχ ησλ νηθηζκψλ Μεγαινρσξίνπ, Δκπνξίνπ θαη Αθξσηεξίνπ. Μεξηθέο ζπκπιεξσκαηηθέο βαζηέο γεσθπζηθέο έξεπλεο ζα βνεζήζνπλ νπζηαζηηθά ζηελ επηινγή ηεο θαιχηεξεο ζέζεο γηα ηελ πξψηε βαζηά γεψηξεζε έξεπλαο-παξαγσγήο, ε νπνία ζα δψζεη θαη ηελ νξηζηηθή απάληεζε ζρεηηθά κε ηελ θαηεγνξία ησλ ξεπζηψλ (πςειήο ή κέζεο ελζαιπίαο). ηελ Κσ ε εληειψο πξνθαηαξθηηθή δηεξεχλεζε έδσζε ελζαξξπληηθά ζηνηρεία. Ζ δπηηθή πεξηνρή ηνπ λεζηνχ ρξεηάδεηαη ζπζηεκαηηθή θαη πνιχπιεπξε γεσζεξκηθή έξεπλα. Αθφκε ζηηο Πεγέο Καβαζίισλ θνληά ζηνλ πνηακφ αξαληάπνξν, κε ζεξκνθξαζία λεξνχ 28,1 o C, ζηηο Πεγέο Ακάξαληνπ ζηα βφξεηα ηεο Κφληηζαο, ζηελ νξνζεηξά ηεο Πίλδνπ, κε ζεξκνθξαζία αηκνχ ζηελ έμνδφ ηνπο 32 o C. Δπίζεο ζηελ Πεξηνρή πθηψλ ζηελ Άξηα, φπνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ ηέζζεξηο εξεπλεηηθέο θαη κία παξαγσγηθή γεψηξεζε βάζνπο 320 κέηξσλ, πνπ έδεημε δπλαηφηεηα άληιεζεο λεξνχ, έσο θαη 100 θπβηθψλ κέηξσλ αλά ψξα, ζεξκνθξαζίαο 55 o C πεξίπνπ. Αμίδεη λα ζεκεησζεί φηη ε θαλνληθή γεσζεξκηθή βαζκίδα είλαη 3,3 o C /100 m, ελψ ζηελ πεξηνρή ελδηαθέξνληνο ε ηηκή ηεο ππνινγίδεηαη ζηνπο 17 o C /100 m πεξίπνπ. ηε Βφξεηα Διιάδα εληνπίζηεθαλ ζεκαληηθά γεσζεξκηθά πεδία Σ 95 ν C, ζηηο πεξηνρέο: 1) ηεο Γπηηθήο Μαθεδνλίαο (Φιψξηλα Πηνιεκαΐδα), 2) ηεο Λεθάλεο Θεζζαινλίθεο (Ννκνί Πέιιαο, Ζκαζίαο, Πηεξίαο, Θεζ/λίθεο), 3) ηεο Λεθάλεο Αλζεκνχληα, 4) ηεο Λεθάλεο Μπγδνλίαο (γεσζεξκηθά πεδία Λαγθαδά, Νπκθφπεηξαο, Νέαο Απνιισλίαο) 5) ηνπ Γήκνπ Σξίγιηαο θαη ηεο Υεξζνλήζνπ Καζζάλδξαο Ν. Υαιθηδηθήο, 6) ηεο Λεθάλεο ηξπκφλα (γεσζεξκηθά πεδία Νηγξίηαο, ηδεξνθάζηξνπ, Ζξάθιεηαο, Αγθίζηξνπ, Αρηλνχ Ηβήξσλ ηνπ Ν. εξξψλ), 7) ηνπ ηξπκνληθνχ Κφιπνπ (πεδίν Αθξνπνηάκνπ Ν. Καβάιαο), 8) ηνπ Γέιηα ηνπ Νέζηνπ (γεσζεξκηθά πεδία Δξαηεηλνχ Υξπζνχπνιεο θαη Ν. Δξάζκηνπ, Ν. Ξάλζεο), 9) ηεο Λεθάλεο Ξάλζεο Κνκνηελήο (γεσζεξκηθά πεδία Ν. Κεζζάλεο, Λίκλεο Μεηξηθνχ θαη αππψλ) 10) ηεο Λεθάλε Αιεμαλδξνχπνιεο-Έβξνπ (γεσζεξκηθά πεδία Αξίζηελνπ θαη Σπρεξνχ). 24
3.3 Γεσζεξκηθό πεδίν Μήινπ Πξφθεηηαη γηα ην πινπζηφηεξν Γ/Θ πεδίν ζηε ρψξα καο κε ζεξκνθξαζία ξεπζηνχ 350 C θαη πίεζε αηκνχ πεξί ηα 20 bars. Ζ Μήινο βξίζθεηαη ζην εθαηζηεηαθφ ηφμν ηνπ λνηίνπ Αηγαίνπ θαη έρεη δχν κεγάια αιιά αλελεξγά εθαίζηεηα. Σν έλα είλαη ην εθαίζηεην ηεο Φπξίπιαθαο θαη ην δεχηεξν ηνπ Σξάρεια πνπ βξίζθεηαη ζην βνξεηνδπηηθφ ηκήκα ηνπ λεζηνχ. Μπνξεί βέβαηα ηα εθαίζηεηα απηά λα είλαη αλελεξγά, ιακβάλνπλ ρψξα φκσο δηάθνξεο εθδειψζεηο πνπ δείρλνπλ φηη, αθφκα θαη ζήκεξα, ππάξρεη επηθνηλσλία αλάκεζα ζηελ επηθάλεηα ηνπ λεζηνχ θαη ην εζσηεξηθφ ηεο γεο. ηε Μήιν ινηπφλ, ζπλαληνχληαη αηκίδεο (πεγέο αεξίσλ) θπξίσο ζηελ αλαηνιηθή θαη λνηηναλαηνιηθή πεξηνρή ηνπ λεζηνχ. Δίλαη πεξηνρέο απφ φπνπ, αέξηα πξνεξρφκελα απφ ην εζσηεξηθφ ηεο γεο (αηκνί, CO 2, πδξφζεην θ.α) δηαθεχγνπλ θαη απειεπζεξψλνληαη ζηελ αηκφζθαηξα. ηηο πεξηνρέο απηέο, είλαη ραξαθηεξηζηηθφ ην θίηξηλν ρξψκα ηνπ ζείνπ θαη ε νζκή ηνπ, ελψ ε ζεξκνθξαζία ηνπ εδάθνπο είλαη πνιχ πςειή. Σέηνηα κέξε είλαη ε Αγηά Κπξηαθή (102 C), νη Ππξσκέλεο (100 C), ην Παιηνρψξη (101 C), ηα Βνπλάιηα (54 C), ν Καζηαλάο (86 C), θαη ν Αδάκαληαο (100 C). Αηκίδεο φκσο παξαηεξνχληαη θαη ζε ππνζαιάζζηεο πεξηνρέο (Αγία Κπξηαθή, Παιηνρψξη, Κάλαβα, Ρηβάξη), φπνπ θαη πάιη ην θίηξηλν ρξψκα ηνπ ζείνπ είλαη εκθαλέο θαη ηα αέξηα βγαίλνπλ ζηελ επηθάλεηα ηνπ λεξνχ κε ηε κνξθή θπζαιίδσλ. ηε Μήιν ππάξρνπλ επίζεο θαη ζεξκέο πεγέο, νη νπνίεο βξίζθνληαη ζε δηάθνξα κέξε ηνπ λεζηνχ θαη θνληά ζηελ επηθάλεηα ηεο ζάιαζζαο. Κάπνηεο απφ απηέο είλαη θαη ηακαηηθέο, ρσξίο σζηφζν λα έρνπλ αμηνπνηεζεί θαηάιιεια. Οη πεγέο απηέο βξίζθνληαη ζηνλ Αδάκαληα (33,3 C), ζηηο Αιπθέο (22 C), ζηα Μαληξάθηα (54 C) θαη ζε άιια ζεκεία. Οη έξεπλεο ηνπ Η.Γ.Μ.Δ. πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ ζηε Μήιν ηε δεθαεηία ηνπ 1970 εληφπηζαλ ην πξψην ειιεληθφ γεσζεξκηθφ πεδίν πςειήο ελζαιπίαο. Γηα ηελ πεξαηηέξσ δηεξεχλεζε ηνπ πεδίνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ δηάθνξεο ηερληθέο θαη κέζνδνη επηθαλείαο, κεηαμχ ησλ νπνίσλ θαη ε δηάλνημε 48 αβαζψλ γεσηξήζεσλ (250m) γεσζεξκηθήο βαζκίδαο. 25
ε δεχηεξε θάζε ε ΓΔΖ πξαγκαηνπνίεζε ζπλνιηθά 5 βαζηέο γεσηξήζεηο έξεπλαοπαξαγσγήο ζε βάζνο 1000-1400m. Σα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ βεβαησκέλνπ απηνχ γεσζεξκηθνχ πεδίνπ, φπσο πξνέθπςαλ απφ ηηο έξεπλεο είλαη ηα εμήο : Έθηαζε : 50m 2 Θεξκνθξαζία : 280-320 C (ππζκέλα γεσηξήζεσλ) Βάζνο ηακηεπηήξα: 1000-1380m Παξαγσγή : 339 ton/h (200 tn/h θεθνξεζκέλνο αηκφο θαη 139 tn/h ζεξκφ λεξφ) Πίεζε : 11-19 atm Μία πξψηε κνλάδα παξαγσγήο ξεχκαηνο ηζρχνο 2MW εγθαηεζηάζε απφ ηε ΓΔΖ ην 1986 θαη επί 2εηία ιεηηνπξγνχζε θαλνληθά θαη θάιπςε ζρεδφλ ην ζχλνιν ηεο ειεθηξηθήο θαηαλάισζεο ηνπ λεζηνχ. ηε ζπλέρεηα ιφγσ θάπνησλ αζηνρηψλ απνθαζίζηεθε ην ζηακάηεκα ιεηηνπξγίαο ηεο κνλάδαο. Δθηηκάηαη φηη ην Γ/Θ πεδίν ηεο Μήινπ ζηελ πιήξε αλάπηπμε ηνπ, ζα κπνξεί λα θαιχπηεη ην κεγαιχηεξν κέξνο ηεο ειεθηξηθήο θαηαλάισζεο ησλ Κπθιάδσλ. ρήκα 3.3 (α) : Γηαθύκαλζε ηεο γεσζεξκηθήο βαζκίδαο ζην λεζί Μήινο 26
ρήκα 3.3 (β) Υσξνζέηεζε ηνπ βεβαησκέλνπ Γ/Θ πεδίνπ πςειήο ελζαιπίαο ηεο Μήινπ θαη ηα ζεκεία ησλ γεσηξήζεσλ παξαγσγήο 27
3.4 Γεσζεξκηθό πεδίν Νηζύξνπ Ζ Νίζπξνο είλαη έλα απφ ηα λεζηά πνπ βξίζθεηαη ζην εθαηζηεηαθφ ηφμν ηνπ Αηγαίνπ, γεγνλφο ην νπνίν επηβεβαηψλεηαη θαη απφ ηε ζεκαληηθή εθαηζηεηαθή ηεο δξαζηεξηφηεηα θαη ηνπο θξαηήξεο πνπ ππάξρνπλ ζην εζσηεξηθφ ηεο. Ο κεγαιχηεξνο θαη επηβιεηηθφηεξνο θξαηήξαο ηνπ λεζηνχ νλνκάδεηαη «ηέθαλνο» θαη κνλνπσιεί ην ελδηαθέξνλ δηφηη είλαη έλαο απφ ηνπο θαιχηεξα δηαηεξεκέλνπο πδξνζεξκηθνχο θξαηήξεο ζηνλ θφζκν. Ζ ηειεπηαία πδξνζεξκηθή έθξεμε πνχ έρεη θαηαγξαθεί ζηε Νίζπξν έγηλε ην 1887 θαη είρε σο απνηέιεζκα ηε δεκηνπξγία ελφο αθφκε θξαηήξα πνπ νλνκάζηεθε «Μηθξφο Πνιπβηψηεο». Οη άθζνλεο πεγέο ηνπ λεζηνχ είλαη αθφκε κηα απφδεημε ηεο γεσζεξκηθήο δξαζηεξηφηεηαο ηνπ. ε πνιιά ζεκεία θαηά κήθνο ησλ αθηψλ αλαβιχδεη ζεξκφ λεξφ ζεξκνθξαζίαο 30-60 C, ην νπνίν απνηειείηαη απφ ζαιαζζηλφ θαη βξφρηλν λεξφ αλακεκεηγκέλν κε γεσζεξκηθά ξεπζηά ηνπ αλψηεξνπ ζεξκηθνχ νξίδνληα. Οη πην γλσζηέο ζεξκέο πεγέο είλαη απηέο ησλ Λνπηξψλ, ηεο Θεξκηάλεο θαη ηνπ Απιαθηνχ. Ζ Νίζπξνο ζχκθσλα κε ηηο έξεπλεο ηνπ Η.Γ.Μ.Δ. ην 1970 είλαη ην δεχηεξν Γ/Θ πεδίν πςειήο ελζαιπίαο ηεο ρψξαο. ηηο έξεπλεο αθνινπζήζεθε ε ίδηα κεζνδνινγία κε ηηο αληίζηνηρεο ζηε Μήιν, πνπ είραλ ιάβεη ρψξα ιίγα ρξφληα λσξίηεξα. Δθηειέζηεθαλ, ινηπφλ κεγάινπ εχξνπο εξεπλεηηθέο εξγαζίεο επηθαλείαο θαη δηαλνίρζεθαλ 9 αβαζείο γεσηξήζεηο κε ζθνπφ ηε κέηξεζε ηεο γεσζεξκηθήο βαζκίδαο. Λίγν αξγφηεξα, ηε δεθαεηία ηνπ 1980, ε ΓΔΖ, βαζηδφκελε ζηα απνηειέζκαηα ησλ πξνεγνχκελσλ εξεπλψλ, πξνρψξεζε ζε δηάλνημε δχν βαζηψλ γεσηξήζεσλ έξεπλαο-παξαγσγήο βάζνπο κέρξη 1820m πεξίπνπ. Σα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ βεβαησκέλνπ απηνχ Γ/Θ πεδίνπ, φπσο πξνέθπςαλ απφ ηηο έξεπλεο είλαη ηα εμήο: Έθηαζε : 3,5m 2 Θεξκνθξαζία : >350 C (ππζκέλα γεσηξήζεσλ) Βάζνο ηακηεπηήξα : 1400-1900m Παξαγσγή : 75 tn/h (21 tn/h θεθνξεζκέλνο αηκφο θαη 54 tn/h ζεξκφ λεξφ) Πίεζε : 12atm 28
ρήκα 3.4 : Υσξνζέηεζε ηνπ βεβαησκέλνπ Γ/Θ πεδίνπ πςειήο ελζαιπίαο ηεο Νηζύξνπ θαη ηα ζεκεία ησλ γεσηξήζεσλ παξαγσγήο 3.5 Γεσζεξκηθό πεδίν ιεθάλεο Θεζζαινλίθεο Ζ ιεθάλε ηεο Θεζζαινλίθεο θαηαιακβάλεη γεσγξαθηθά ηελ ρεξζαία πεξηνρή ηεο πεδηάδαο Θεζζαινλίθεο-Καηεξίλεο, δπηηθά ηεο πφιεο ηεο Θεζζαινλίθεο θαη εθηείλεηαη πξνο βνξξά σο ηελ F.Y.R.O.M., πξνο λφην επηθνηλσλεί κε ηνλ Θεξκατθφ θφιπν, δπηηθά πεξηνξίδεηαη απφ ηα Πηέξηα Όξε θαη ην Βέξκην θαη αλαηνιηθά απφ ηνλ Υνξηηάηε. Πξφθεηηαη γηα έλαλ ηεξάζηην ηδεκαηνγελή ρψξν έθηαζεο 4200 km 2 ζηελ μεξά θαη 4000 km 2 ζε ζαιάζζην πεξηβάιινλ. Οη πνηακνί Αμηφο, Αιηάθκνλαο, Λνπδίαο θαη Γαιιηθφο ξένπλ κέζα ζε απηή ηε ιεθάλε. 29
Ζ ηδηαίηεξε γεσηεθηνληθή θαηάζηαζε (ξεμηγελήο ηεθηνληθή) πνπ δηακνξθψζεθε ζηνλ Βνξεηνειιαδηθφ ρψξν κεηά ηηο αιπηθέο νξνγελεηηθέο θηλήζεηο, ε ππφζεξκσλ λεξψλ θαη ε έληνλε παξνπζία Πιεηνθαηληθψλ ιαβψλ δεκηνπξγνχλ πξνυπνζέζεηο χπαξμεο γεσζεξκηθνχ ελδηαθέξνληνο θαη ηηο απαξαίηεηεο πξνυπνζέζεηο γηα ηελ εγθαζίδξπζε πδξνζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ θπξίσο ρακειήο ελζαιπίαο. ηελ θεληξηθή Μαθεδνλία νη κεγάιεο ηδεκαηνγελείο ιεθάλεο, απνηέιεζκα θπξίσο εθειθπζηηθήο ηεθηνληθήο, ζπλνδεχηεθαλ απφ ηελ αχμεζε ηεο ξνήο ζεξκφηεηαο θαη επέηξεςαλ ηε ζπγθέληξσζε ζεξκηθήο ελέξγεηαο ζε βαζείο γεσινγηθνχο ζρεκαηηζκνχο. Οη ζρεκαηηζκνί απηνί παξνπζηάδνπλ πςειφ πνξψδεο θαη θηινμελνχλ γεσζεξκηθά ξεπζηά πνπ κπνξνχλ λα αμηνπνηεζνχλ γηα ην πςειφ ζεξκνελεξγεηαθφ ηνπο θνξηίν. ηε ιεθάλε Θεζζαινλίθεο έρνπλ αλνξπρζεί αξθεηέο γεσηξήζεηο έξεπλαο πδξνγνλαλζξάθσλ απφ μέλεο εηαηξείεο, ειιεληθφ δεκφζην θαη Γ.Δ.Π. φπσο γηα παξάδεηγκα: Αιεμάλδξεηα 1, Λνπδίαο, Κιεηδί θ.η.ι. Οη ιφγνη νη νπνίνη νδήγεζαλ ζηελ απφθαζε ηεο θαηαζθεπήο βαζηάο γεσζεξκηθήο γεψηξεζεο έξεπλαο παξαγσγήο ΒΒΓ ηεο Αιεμάλδξεηαο είλαη νη εμήο: α) Ζ κεγαιχηεξε ζεξκηθή αλσκαιία ζηελ πεξηνρή ηεο ιεθάλεο δηαπηζηψζεθε ζηελ πεξηνρή Αιεμάλδξεηαο Ζκαζίαο. β) ε φιε ηελ επξχηεξε πεξηνρή νη ζεξκνθξαζίεο ησλ λεξψλ ζηηο πδξνγεσηξήζεηο έρνπλ ηηκέο κεγαιχηεξεο ησλ 17 ν C. Οη ζεξκνθξαζίεο απηέο είλαη θαηάιιειεο γηα ηελ αμηνπνίεζε ηνπ ζεξκηθνχ θνξηίνπ κέζσ αληιηψλ ζεξκφηεηαο ηφζν ζηνλ νηθηαθφ φζν θαη ζηνλ αγξνηηθφ ηνκέα. γ) Ζ αλακελφκελε παξνπζία Μεηνθαηληθψλ ζρεκαηηζκψλ είλαη ζεκαληηθνχ πάρνπο (~300m) θαη έρνπλ θαιά πδξαπιηθά ραξαθηεξηζηηθά (πνξψδεο, πεξαηφηεηα). 30
31
Πίλαθαο 3.5 : Υαξαθηεξηζηηθά ζηνηρεία γεσζεξκηθώλ πεδίσλ ρακειήο ελζαιπίαο 32
33
Να ζεκεησζεί πσο ηα γεσζεξκηθά πεδία πνπ παξαηίζεληαη ζηελ πξψηε ζειίδα ηνπ πίλαθα 3.5, είλαη ηα ζεκαληηθφηεξα πεδία ρακειήο ελζαιπίαο ηεο ρψξαο θαη απηά πνπ έρνπλ εξεπλεζεί εθηελέζηεξα. 34
4.1 Δηζαγσγή ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 Ο Οη εθαξκνγέο ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο ρσξίδνληαη ζε δχν κεγάιεο θαηεγνξίεο, ζηηο άκεζεο θαη ζηηο ειεθηξνπαξαγσγηθέο. Ζ πξψηε θαηεγνξία πεξηιακβάλεη εθαξκνγέο ζηηο νπνίεο ν άλζξσπνο εθκεηαιιεχεηαη ηε ζεξκφηεηα ηνπ γεσζεξκηθνχ ξεπζηνχ άκεζα θαη ρσξίο πεξίπινθεο δηεξγαζίεο θαη δηαηάμεηο, αμηνπνηψληαο ηε γηα δηάθνξεο ρξήζεηο. ηε δεχηεξε θαηεγνξία αλήθνπλ νη εθαξκνγέο πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ηε γεσζεξκία γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, πξάγκα ην νπνίν επηηπγράλεηαη κε δηαθφξσλ εηδψλ δηαηάμεηο, νη νπνίεο ζα αλαιπζνχλ δηεμνδηθά παξαθάησ. Ο ηξφπνο εθκεηάιιεπζεο ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο εμαξηάηαη άκεζα απφ ηε ζεξκνθξαζία ηνπ γεσζεξκηθνχ ξεπζηνχ. Έηζη ινηπφλ, θάζε εθαξκνγή αμηνπνίεζεο ηεο γεσζεξκίαο αληηζηνηρεί κε έλα ζπγθεθξηκέλν εχξνο ζεξκνθξαζηψλ, γηα ην νπνίν ε εθαξκνγή απηή θαζίζηαηαη ηερληθά εθηθηή θαη νηθνλνκηθά ζπκθέξνπζα. Οη δπλαηφηεηεο αμηνπνίεζεο ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο ινηπφλ, είλαη ζε άκεζε ζπλάξηεζε κε ην ζεξκηθφ πεξηερφκελν (ζεξκνθξαζία) ησλ γεσζεξκηθψλ ξεπζηψλ, ηα νπνία ηαμηλνκνχληαη ζε δχν θαηεγνξίεο : Τςειήο Δλζαιπίαο (ζεξκνθξαζίεο ξεπζηψλ > 90 C) Υακειήο Δλζαιπίαο (25 C < ζεξκνθξαζίεο ξεπζηψλ < 90 C) Ζ αληηζηνηρία κεηαμχ γεσζεξκηθψλ εθαξκνγψλ θαη ζεξκνθξαζηαθνχ εχξνπο ηνπ γεσζεξκηθνχ ξεπζηνχ παξνπζηάδεηαη ζην ζρήκα 4.1 (α) 35
Σχήμα 4.1 (β) Χρήσεις της γεωθερμικής ενέργειας ανάλογα με τη θερμοκρασία των ρευστών 36
4.2 Υξήζεηο ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο Αλ θαη ε γεσζεξκηθή ελέξγεηα βξίζθεηαη παληνχ θάησ απφ ηελ επηθάλεηα ηεο Γεο, ε ρξήζε ηεο είλαη δπλαηή κφλν φηαλ ηθαλνπνηνχληαη ζπγθεθξηκέλεο ζπλζήθεο: H ελέξγεηα πξέπεη λα είλαη πξνζπειάζηκε κέζσ γεσηξήζεσλ, ζπλήζσο ζε βάζε κηθξφηεξα ησλ 3km αιιά ελδερνκέλσο θαη ζε βάζε 6-7km, ζε ηδηαίηεξα επλντθά πεξηβάιινληα (φπσο ζηε βφξεηα ιεθάλε ηνπ Κφιπνπ ηνπ Μεμηθνχ). Δλ αλακνλή επίδεημεο ηεο ηερλνινγίαο θαη ησλ νηθνλνκηθψλ γηα ηε δηάξξεμε θαη ηελ παξαγσγή ελέξγεηαο απφ πεηξψκαηα ρακειήο πεξαηφηεηαο, ην πνξψδεο ησλ ηακηεπηήξσλ θαη ε δηαπεξαηφηεηα πξέπεη λα είλαη αξθεηά πςειά ψζηε λα επηηξέπνπλ ηελ παξαγσγή κεγάισλ πνζνηήησλ ζεξκνχ λεξνχ. Γεδνκέλνπ φηη ζεκαληηθφ κέξνο ηνπ θφζηνπο κηαο γεσζεξκηθήο εγθαηάζηαζεο αθνξά ηε γεψηξεζε θαη θαζψο ην θφζηνο αλά κέηξν απμάλεηαη κε ην βάζνο, φζν πην ξερά βξίζθεηαη ζπζζσξεπκέλε ε γεσζεξκηθή ελέξγεηα ηφζν ην θαιχηεξν. Σα γεσζεξκηθά ξεπζηά κπνξνχλ λα κεηαθεξζνχλ νηθνλνκηθά κε ζσιελψζεηο ζηελ επηθάλεηα ηεο Γεο κφλν γηα κεξηθέο δεθάδεο ρηιηφκεηξα, νπφηε νπνηαδήπνηε εγθαηάζηαζε ειεθηξνπαξαγσγήο ή άκεζεο ρξήζεο πξέπεη λα βξίζθεηαη ζηελ γεσζεξκηθή αλσκαιία ή θνληά ζε απηήλ. ηνλ παξαθάησ πίλαθα θαηαγξάθνληαη νη βαζηθέο ηερλνινγίεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζπλήζσο αλάινγα κε ηε ζεξκνθξαζία ηεο πεγήο. Πίλαθαο 4.2 Σερλνινγίεο πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο γεσζεξκίαο 37
4.3 Υξήζεηο ησλ γεσζεξκηθώλ ξεπζηώλ πςειήο ελζαιπίαο Ζ ρξήζε ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ έρεη δηαδνζεί ιφγσ δηαθφξσλ παξαγφλησλ. Οη ρψξεο φπνπ επηθξαηνχλ νη γεσζεξκηθέο πεγέο επηζπκνχλ λα αλαπηχμνπλ ηνπο ίδηνπο πφξνπο αληί ηνπ λα εηζάγνπλ θαχζηκα γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ. ε ρψξεο φπνπ δηαηίζεληαη πνιιέο ελαιιαθηηθέο πεγέο γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ, πεξηιακβαλνκέλεο ηεο γεσζεξκίαο, απηή πξνηηκάηαη θαζψο δελ κπνξεί λα κεηαθεξζεί πξνο πψιεζε, ελψ κέζσ απηήο επηηξέπεηαη ε ρξήζε ησλ ζπκβαηηθψλ θαπζίκσλ γηα αλψηεξνπο θαη θαιχηεξνπο ζθνπνχο απφ ηελ παξαγσγή ειεθηξηζκνχ. Ο πιένλ ζπλήζεο (θαη ηερληθννηθνλνκηθά ζπκθέξνλ) ηξφπνο αμηνπνίεζεο ησλ γεσζεξκηθψλ ξεπζηψλ πςειήο ελζαιπίαο είλαη ε ρξήζε ηνπο γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Ζ δηεξγαζία πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ ειεθηξνπαξαγσγή πνηθίιιεη αλάινγα κε ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο γεσζεξκηθήο πεγήο. ρεδφλ φιεο νη πεγέο πνπ έρνπλ ήδε εμεξεπλεζεί είλαη ηνπ πδξνζεξκηθνχ ηχπνπ (δεζηφ λεξφ ππφ πίεζε), ε εθκεηάιιεπζε ησλ νπνίσλ κπνξεί λα γίλεη κε δχν ηξφπνπο. Δάλ ε ζεξκνθξαζία ηεο πεγήο είλαη θάησ απφ 204 C, ην γεσζεξκηθφ θξέαξ εμνπιίδεηαη κε αληιία πνπ δεκηνπξγεί ηθαλή πίεζε ζηε γεσζεξκηθή άικε ψζηε λα δηαηεξείηαη σο δεζηφ λεξφ ππφ πίεζε. Γηα ηηο πεγέο άλσ ησλ 204 C, ε θαηαιιειφηεξε κέζνδνο παξαγσγήο είλαη ε θπζηθή ξνή απφ ην θξέαξ, ε νπνία απνθέξεη έλα αθαξηαία αηκνπνηνχκελν κίγκα άικεο θαη αηκνχ. Ο ηχπνο κεηαηξνπήο ηεο γεσζεξκίαο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη, εμαξηάηαη απφ ηελ θαηάζηαζε ηνπ ξεπζηνχ (είηε είλαη αηκφο είηε λεξφ), ηε ζεξκνθξαζία ηνπ, ηελ πίεζε θαη ηελ παξνρή. Οη ηερλνινγίεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη είλαη ηξεηο. 4.3.1 Ξεξνύ αηκνύ (Θεξκνθξαζία ξεπζηώλ >180 C) Ο αηκφο νδεγείηαη ζε ζηξφβηιν, ν νπνίνο ζέηεη ζε ιεηηνπξγία γελλήηξηα πνπ παξάγεη ειεθηξηθή ελέξγεηα. Απηφο είλαη ν παιαηφηεξνο ηχπνο γεσζεξκηθψλ εγθαηαζηάζεσλ παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Υξεζηκνπνηήζεθε αξρηθά ζην Larderello ζηελ Ηηαιία ην 1904 θαη ζπλερίδεη λα είλαη πνιχ απνηειεζκαηηθφο. Ζ ηερλνινγία αηκνχ ρξεζηκνπνηείηαη ζήκεξα ζε γθευδεξ ζηε βφξεηα Καιηθφξληα, πνπ εμαθνινπζεί λα παξακέλεη ην κεγαιχηεξν γεσζεξκηθφ πεδίν παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζηνλ θφζκν. ρήκα 4.3.1: Δγθαηάζηαζε παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο κε μεξό αηκό 38