4 η Εβδομάδα Ενέργειας ΙΕΝΕ, 22-27 Νοεμβρίου 2010, Αθήνα Επιχειρηµατική Συνάντηση «ΕΝΕΡΓΕΙΑ Β2Β» - Workshop J «ΓΕΩΘΕΡΜΙΑ» Μ. ΦΥΤΙΚΑΣ-Μ. ΠΑΠΑΧΡΗΣΤΟΥ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ
Περιοχές γεωθερμικού 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 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 Ελλάδα ΑρίστινοΕβρου: 86,8 ο C (340m) ΑκροπόταμοςΚαβάλας: 83 ο C (270m) 90 ο C (515m)και λεκάνη Στρυµόνα (75οC στα 350m) Ν.Κεσσάνη Ξάνθης: 82 ο C (400m) Ερατεινό Νέστου: 122οC (1377m)
Χίος Σαμοθράκη - Λέσβος ΝΑ Χίος (Νένητα): ερευνητικές-παραγωγικές γεωτρήσεις βρήκαν ρευστά µέχρι 88 ο Cσε βάθος 400m Σαμοθράκη: 3 ρηχές ερευνητικές γεωτρήσεις (<120m): 80-100 C, 150m 3 /h) Λέσβος: γ/θ πεδίο Πολιχνίτου: 67-92 ο C γ/θ πεδίο Άργεννου: 86 ο C γ/θ πεδίο Στύψης-Νάπης: 42-110 ο C Μήλος-Νίσυρος 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: 350 ο C, 1800m : >400oC Nis-2: 370-470m : 150 ο C, 1100-1300m και 1500-1550m: 300-350 ο 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, SaltonSea-ΗΠΑ, Latera-Ιταλία, Μήλος Ελλάδα) Δυαδικός τύπος (binary fluid cycle) ή κύκλος Rankine οργανικού ρευστού (Οrganic Rankine Cycle) ή κύκλος Kalina. Χρησιμοποιεί ρευστά μέσης ενθαλπίας (Τ=85-175 C). Απολύτως κλειστό σύστημα κυκλοφορίας του γεωθερμικού ρευστού (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 Combined Cycle-Hawaii Binary Cycle-Mammoth Pacific
Γεωθερµικό πρόγραµµα στη Utah (ΗΠΑ) µε µικρές µονάδες (250kW e ) αρθρωτές δυαδικού τύπου εντελώς κλειστού κυκλώµατος 238 MWe από γεωθερμικά ρευστά μπορούν να παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια στο 1/3 των κατοικιών όταν βρίσκονται σε πλήρη λειτουργία
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 Spaολοκληρώνουν τις συνδυαστικές διαδοχικές γεωθερμικές χρήσεις Nesjavellir : παροχή ηλεκτρικής ενέργειας και θέρμανσης στο Reykjavik Larderello (Ιταλία): ηλεκτροπαραγωγή (800ΜWe συνολικά) σε συνδυασμό με τηλεθέρμανση στο Pomarance, Montecerboli, Serrazzano, Lugistano, κ.α. Bad Blummau (Αυστρία):γ/θ ρευστά 110 ο Cχρησιμοποιούνται σε μονάδα δυαδικού κύκλου για παραγωγή ηλεκτρισμού. Στη συνέχεια οδηγούνται σε σύστημα τηλεθέρμανσηςκαισε εγκαταστάσεις Spa(Ronger Bad Blummau) Altheim (Αυστρία): Η μισή ποσότητα από τα ρευστά (106 ο C) οδηγείται στο σύστημα τηλεθέρμανσηςτης πόλης (80% στιςκατοικίες 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=110m 3 /h, T=98 o C). Εξοικονομούνται περίπου 1,7 εκ.m3φυσικού αερίου ετησίως και οι εκπομπές CO 2 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, τηλεθέρµανση, spa) από 4 γεωτρήσεις που παράγουν ρευστά 85-98οC
Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ρευστά μέσης ενθαλπίας στην Ταϊλάνδη(δυαδικός κύκλος) Εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από γεωθερμία στο Wairakei (Νέα Ζηλανδία), όπου το ζεστό νερό, μετά τη χρήση του, τροφοδοτεί δεξαμενές εκτροφής γαρίδων
Reykjavik 1932: Χρήση συμβατικών καυσίμων για θέρμανση Reykjavik 2010: Utilization of συμπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας για τηλεθέρμανση
Παραγωγή βιοκαυσίµων από γεωθερµική ενέργεια Γεωθερµικά θερµοκήπια δίπλα σε µονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στο Gufudalur, Hveragerði (Ισλανδία)
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 θέρµανση στo N.Eράσµιο Ξάνθης (ρευστά 35-50οC)
Aγροτο-βιοµηχανικές εφαρµογές της γεωθερµίας στις ΗΠΑ Μονάδα ξήρανσης λαχανικών στη Νεβάδα: από µια γεώτρηση µε ρευστά 132 C, αφυδατώνονται 113τ./ηµέρα κρεµµύδια και σκόρδα (Μάιος-Οκτ.), σέληνα (Μάρτ.-Απρ.) και καρότα (Νοέµβρ.-Ιανουάρ.). 75 θέσεις εργασίας για όλο το χρόνο.
Παράδειγµα Συµπαραγωγής Ηλεκτρισµού & Θερµότητας από γ/θ ρευστά µέσης ενθαλπίας στο Ερατεινό-Χρυσούπολης Καβάλας Αναµενόµενη Θερµοκρασία: Αναµενόµενη Παροχή: Ισχύς Ενεργειακού Συστήµατος (150-30οC): 150 C σε βάθος 1600-1700 m 50 kg/s (180 m3/h) 23 MW th Μετατροπή σε Ηλεκτρισµό (150 90 C): 1,5 MW el µε τη µέθοδο Rankine ή Kalina Υπολειπόµενη Θερµική Ισχύς (90 30 C): Κόστος Μονάδας Ηλεκτροπαραγωγής: 12,5 MW th 4.500.000 (περίπου 3.000/kW) Ετήσια Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας: 10,5 GWh/έτος (συντελ. χρήσης 80%) Εισπράξεις από Πώληση Ηλεκτρ. Ενέργειας: Θέρµανση Θερµοκηπιακών Καλλιεργειών: (90 30 C µετά την ηλεκτροπαραγωγή) Θέρµανση Φυτειών Σπαραγγιών (30 10 C, µετά τα θερµοκήπια και µε χρήση αντλιών θερµότητας Α/Θ) Αξιοποίηση των θερµικών φορτίων 90-40οCσε Ξηραντήριο ονοµαστικής ισχύος 9.000 kw (το καλοκαίρι, µετά την ηλεκτροπαραγωγή) (µε 119,34 /MWh) έσοδα 1.254.000 /έτος 12,5 ΜWthX8 στρ.=100 στρέµµατα Ενεργ.αξία 12,5Χ2000h:8=3.125ΤΙΠ Χ 840= 2.625.000 /έτος 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 9 MW th -ικανότητα εξάτµισης 187,5tnνερού/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 ενεργειακή επένδυση είναι περίπου 11.000.000. Έτσι, στην περίπτωση συµπαραγωγής ηλεκτρισµού και θερµότητας, η γεωθερµική ενέργεια γίνεται πιο ελκυστική από επιχειρηµατικής πλευράς. ηµιουργούνται ενεργειακά κέντρα, µε άµεση δυνατότητα αξιοποίησης του θερµικού φορτίου σε θερµοκήπια, βιοµηχανίες, spa κλπ.. ίνουν τη δυνατότητα πρωτογενούς παραγωγής π.χ. 5000 τ. τοµάτας, 400 τ. σπαραγγιών, 1000 τ. αποξηραµένης τοµάτας συνολικής αξίας 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 απόσβεσηςτων γ/θ μονάδων και αυξάνει η συνολική αποδοτικότητα παραγωγικότητα των εφαρμογών. Επιπρόσθετα οφέλη: παραγωγή προιόντωνμε 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 MWμε κάλυψη του 20% των αναγκών του νησιού Ακολούθησε επέκταση 8 MW expansionμε 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)
Αφυδάτωση-ξήρανση τοµάτας µε γεωθερµικά ρευστά 60οC στο Νέο Εράσµιο Ξάνθης Geothermal Fluid entry Geothermal Fluid Exit