Zakaj in kateri geološki in hidrogeološki podatki so potrebni pri

5.12.2012
EUROPEAN REGIONAL
DEVELOPMENT FUND
Projekt GEO.POWER
Zakaj in kateri geološki in hidrogeološki podatki so
potrebni pri načrtovanju?
Mag. Dušan Rajver, Geološki zavod Slovenije
2. Lokalni forum 4.12.2012
Ciljni deleži (%) OVE za ogrevanje in hlajenje (H&C) do leta
2020 v R. Sloveniji (AN OVE, 2010).
Leto
Delež OVE - v rabi bruto končne energije
Usmeritev iz Direktive 2009/28/ES
2012
18,7
17,8%
2014
20,1
18,7%
2016
21,8
20,1%
2018
23,6
21,9%
2020
25,3
25,0%
Tehnologije OVE za ogrevanje in hlajenje - ocena skupnega prispevka zavezujočim ciljem za leto 2020
in okvirni deleži za obdobje 2010–2020
[ktoe] SI
2010
2012
2014
2016
2018
2020
Geotermalna energija
18
18
19
19
20
20
Sončna energija
5
7
9
12
17
21
Biomasa
415
447
479
501
513
526
Obnovljiva energija iz toplotnih črpalk
8
20
31
41
50
58
SKUPAJ
445
492
538
574
600
625
Aerotermalne TČ
Geotermalna
Hidrotermalna
GTČ
GTČ [%]
1
4
2
6
1,3%
3
13
3
16
3,3%
5
22
4
26
4,8%
8
29
5
34
5,9%
11
34
5
39
6,5%
14
38
5
43
6,9%
1
5.12.2012
Ciljni deleži v bilanci OVE za H&C do leta 2020
- vsi skupaj: 625 ktoe (v 2020) = 30,8% od bruto končne porabe
PRILOGA 1 (k Zapisniku pregleda dokumenta LEK, točka 9.)
http://www.mzip.gov.si/si/delovna_podrocja/energetika/energetika_in_ru
darstvo/
6. Tehnologije za ogrevanje in hlajenje - ocena skupnega prispevka zavezujočim OVE ciljem za
l.2020 in okvirne vrednosti za obd. 2010–2020
(MWh)
Leto LEK
Geotermalna energija
Sončna energija
Biomasa
Trdna
Bioplin
Tekoča biogoriva
Obnov. energija iz toplotnih črpalk
Aerotermalna
Geotermalna
Hidrotermalna
SKUPAJ
Ostali viri
Daljinsko ogrevanje
Daljinsko hlajenje
2010
2012
2014
2016
2018
2020
2
5.12.2012
DIREKTIVA 2009/28/ES o spodbujanju uporabe energije iz obnovljivih
virov
•
„aerotermalna energija“ pomeni energijo, ki je shranjena v obliki toplote v zraku iz
okoljskega zraka;
•
„geotermalna energija“ pomeni energijo, ki je shranjena v obliki toplote pod trdnim
zemeljskim površjem;
•
„hidrotermalna energija“ pomeni energijo, ki je shranjena v obliki toplote v površinski
vodi;
Količina toplote, ki se za namene te direktive šteje kot obnovljiva energija, se
izračuna v skladu z metodologijo iz Priloge VII (5.člen):
ERES = Qusable * (1 – 1/SPF)
Smernice za ocenjevanje vrednosti Qusable in SPF za različne tehnologije in
uporabe toplotnih črpalk
Količina toplote zajete s tehnologijo toplotnih črpalk po Direktivi
2009/28/ES
AeroIzračun
Opis
Prated *HHE =
Qusable
kapaciteta oz. nazivna moč
Prated
toplotne črpalke
ekvivalent polne obremenitve oz. HHE
število obratovalnih ur na leto v
polni obremenitvi (ali po default)
ocenjena skupna uporabljiva
Qusable
toplota iz toplotnih črpalk
ERES = Qusable
*(1-1/SPF)
ocenjeni povprečni faktor
SPF
sezonske učinkovitosti navedenih
toplotnih črpalk
količina geotermalne energije,
ERES
ujete s toplotnimi črpalkami
Geo-
Hidro-
Spremenljivka Enota termalne toplotne črpalke
GW
h
2066
2066
2066
2,7
3,2
3,5
GWh
GWh
3
5.12.2012
Geotermalne toplotne črpalke (zajem toplote iz plitvega podzemlja)
Poizvedba o izkoriščeni geotermalni energiji z GTČ in energiji v hladilnem
načinu
Prispevek geotermalnih toplotnih črpalk v Sloveniji
leto
število enot
1994, dec.
1999, dec.
2004, dec.
2009, dec.
2010, maj
400
700
1500
3850
4410
tip
nazivna moč ali izkoriščena termalna
W
H
V
kapaciteta, MW energija, TJ/leto
400
6
40
640 60 H in V skupaj
10
60
800
650
50
22
115
1951
1737
162
43,2
215
2201
2012
197
49,9
244
Toplotne črpalke (TČ) večjih moči v termah in zdraviliščih tu niso upoštevane.
Prispevek teh TČ (=pretok skozi te toplotne črpalke) je zajet v direktni rabi
geotermalne energije po posameznih kategorijah rabe:
B - kopanje in plavanje (ogrevanje bazenske vode), H - individualno ogrevanje
prostorov, O - ogrevanje sanitarne vode.
(Primer pretvorbe: 244 TJ=5,83 ktoe)
4
5.12.2012
DIMENZIONIRANJE
… ekonomičnost
EVIDENCA
PODATKOV
PROJEKTNI
PODATKI
POMEN PODATKOV IN EVIDENCE
SPODBUDE
… podatki vsem na
voljo
… usklajevanje
interesov v prostoru
… kakšen je skupni
prispevek energije iz
GTČ
ENERGETSKI PODATKI –
glavni kriteriji za načrt sistema
PARAMETER
Potrebe stavbe v ogrevanju (=heat demand)
Letna obremenitev za ogrevanje (=annual heat load)
Potrebe stavbe v hlajenju (=cooling demand)
Letna obremenitev za hlajenje (=annual cooling load)
Osnovna (letna) obremenitev (=annual base load) za ogrevanje
in hlajenje
Konična (vršna) obremenitev energije pri pogojih načrta(=peak
energy load)
Temperaturne zahteve sistemov distribucije - v sekund.
tokokrogu, 30-35 ali 50-60 (=heating supply temperature)
ENOTA
kW
kWh
kW
kWh
MWh
kW
°C
Zahteva se poznavanje variacij v letni obremenitvi. Minimalne
zahteve: mesečne in konične obremenitve
5
5.12.2012
ODLOČANJE ZA NAČIN ZAJEMA GEOTERMALNE ENERGIJE
1 Hidrotermalni sistem TČ
Površinska voda
2 Navpični odprt sistem:
Vrtina za črpanje
podzemne vode
VODA - VODA
Ali je v bližini potok / ribnik / jezero
/ morje ?
Ali je pod objektom vodonosnik /
ali so v bližini vodnjaki, ki
omogočajo črpanje želene količine
vode s primerno kakovostjo ?
3 Vodoravni zaprt sistem:
Izkop na globini 1,2 - 2
m
X
4 Navpični zaprt sistem:
Košare globine 5 – 8 m /
piloti globine > 8 m
5 Navpični zaprt sistem:
Vrtina globine > 50 m za
geosondo
X
X
ZEMLJA - VODA
X
X
Ali imamo ob objektu
dovolj veliko površino
(travnik, vrt, …) in
zemljino ugodno za
izkop ?
Ali potrebujemo za
temeljenje objekta
večje izkope / pilote ?
Ali imamo prostor in
dostop za vrtanje
vrtine ?
GEOTERMIČNI PODATKI
PARAMETER
ENOTA
VODORAVNI SISTEM
Temperatura tal v globini 1,5 m (oz. razpon nihanja)
°C
VODA – VODA
Temperatura črpane vode (oz. razpon nihanja)
°C
GEOSONDA, KOŠARE, PILOTI
Toplotna prevodnost (kamnin, zemljin)
W/(m∙K)
Toplotna difuzivnost (kamnin, zemljin)
m2/s
Volumska toplotna kapaciteta
Temperatura podzemlja (okvirno 10 do 200 m)
Gostota toplotnega toka (poprečje za Slovenijo: 0,06 W/m2)
MJ/(m3∙K)
°C
W/m2
6
5.12.2012
Toplotna prevodnost in toplotna difuzivnost
Geosonde postavljene v tleh, kjer prevladuje prenos toplote s prevajanjem
(kondukcijo), →odločilna toplotna prevodnost λ zemljin in kamnin ;
Vrednosti λ: v praksi med 1 in 4 W/(m∙K). – višje λ tal ustvarijo manjšo temp.
razliko med vrtinami in “nemotenimi” tlemi za določen toplotni impulz.
Toplotni test odzivnosti (angl. Thermal Response Test) je standardni postopek
za določanje toplotnih parametrov tal (plitvega podzemlja) za projekte z >30 kW
inštalirane toplotne moči.
s TRT se določajo:
navidezna oz. efektivna toplotna prevodnost testiranega odseka (pod vplivom λ
tal, vodnega toka in snovi za zapolnitev)
toplotna upornost vrtine
nemotena temperatura tal (plitvega podzemlja)
TRT uporaben za kontrolo, če se v vrtini še vedno odvija tok vode navzgor (v
primeru, da postopno ovrednotenje in temperaturni profili ne kažejo vpliva
podzemne vode)
GEOLOŠKI IN HIDROGEOLOŠKI PODATKI ZA DZR (ARSO)
DOVOLJENJE ZA RAZISKAVE (DZR):
1. Vodovarstveno območje (VVO I)
2. Globina vrtine > 30 m
VLOGA ZA PRIDOBITEV
DOVOLJENJA
ZA RAZISKAVO PODZEMNIH VODA
Strokovne osnove za izdelavo vrtine
Zemlja – voda in voda - voda
1. Prognozni hidrogeološki prerez
vrtine:
Značilnosti prevrtanih plasti, najbližja
že znana vrtina,
2. Prognozni tehnični prerez vrtine:
načrt vrtanja, cevitve, cementacije,
opreme ustja (jašek),
pričakovane težave pri vrtanju, viseča
voda, arteški tlak, izgube izplake.
3. Pričakovana globina do gladine
podzemne vode:
Voda – voda
4. Načrtovana količina črpanja vode
(Q) in višina dviganja vode (H):
5. Prognoza tehnološke kakovosti in
temperature vode:
6. Kako bomo vračali vodo:
7. Kako bomo izvajali meritve:
Debelina vodonosnika, prepustnost,
zmogljivost vodnjaka (ob suši),
primernost vode za uporabo,
energetska vrednost,
ponikalnica, ponikalni vodnjak,
količina/temperatura vode, znižanje
vode zaradi črpanja, učinkovitost
vodnjaka.
7
5.12.2012
GEOLOŠKI IN HIDROGEOLOŠKI PODATKI ZA VD (ARSO)
VODNO DOVOLJENJE (VD)
1. Črpanje podzemne vode
VLOGA ZA PRIDOBITEV VODNEGA
DOVOLJENJA ZA NEPOSREDNO RABO VODE
ZA PRIDOBIVANJE TOPLOTE (Tvode < 20 °C)
Hidrogeološko poročilo
Črpanje vode < 2 l/s
1. Enako kot za Dovoljenje za
raziskave
Črpanje vode > 2 l/s
1. Geološki prerez preko točke
zajetja
2. Obnavljanje podzemne vode
3. Meje in območja napajanja,
značaj hidrodinamskih mej
4. Vplivni polmer vodnjaka
5. Geokemijske značilnosti zajete
podzemne vode
6. Program monitoringa
Geometrija vodonosnika v bližnji okolici,
razpoložljivost zalog vode,
vplivi na sosednje objekte in obratno,
stalni nadzor nad morebitnimi vplivi (Q,
T, GPV) + stalne meritve (> 1 l/s).
Geološke razmere so tisti dejavnik v načrtovanju na katerega
projektant nima vpliva, z drugimi besedami – načrt se mora prilagoditi
geologiji in hidrogeološkim razmeram:
•
Vrsta kamnin (zemljin) in trdota (vpliv na vrtalna dela)
•
Termične lastnosti tal (vpliv na dimenzioniranje in obratovanje
sistema)
•
Hidrogeološke razmere - položaj podzemne vode (vpliv na
dimenzioniranje in obratovanje sistema; na vrtalna dela)
•
Naravna temperatura tal (vpliv na dimenzioniranje sistema)
Pri načrtovanju sistemov GTČ se ne moremo odločati po principu "One
size fits all" oz. "Ena velikost za vse“ (ne moremo privzeti 50 W/m za vsako
geosondo). Načrti za majhne aplikacije (individualne hiše ipd.) se v praksi
dimenzionirajo s tabelami, empiričnimi vrednostmi in navodili
(obstajajo v Nemčiji in Švici…).
8
5.12.2012
PODATKI ZA PREDSTAVITEV PRIMEROV DOBRE PRAKSE –
Nabor osnovnih podatkov za promocijo
Leto izgradnje stavbe in inštalacije sistema: ...
Namen in površina: ...
Energijsko število: ...
Distribucijski sistem: ...
Projektne lastnosti sistema: ogrevanje / hlajenje ...
GTČ [Št./moč kW]: ...
Učinkovitost sistema (prihranek): ...
Opis zajetja (kolektorja): ...
Dodatni vir, kombiniran sistem: ...
Prihranek emisij [kg CO2/leto]: ...
Doba vračanja: …
Hladivo: ...
Hvala lepa za vašo pozornost!
Kontaktne informacije
[email protected]
Tel. (01) 28 09 700
Geološki zavod Slovenije
Dimičeva ulica 14
p.p. 2552
SI – 1001 Ljubljana
9
`