Projekty využitia tepla suchých hornín vo svete

Similar documents
SPATIAL AND TEMPORAL DISTRBUTION OF LARGER SEISMIC EVENTS AT EUROPEAN AND AUSTRALIAN HDR SITES

3. Horninové prostredie / Rocks

HDR PROJECT SOULTZ: HYDRAULIC AND SEISMIC OBSERVATIONS DURING STIMULATION OF THE 3 DEEP WELLS BY MASSIVE WATER INJECTIONS

Analysis of Microseismic Events from a Stimulation at Basel, Switzerland

Interpretation of Microseismic Events of Large Magnitudes Collected at Cooper Basin, Australia and at Basel, Switzerland

COUPLED HYDRO-MECHANICAL MODELLING OF THE GPK3 RESERVOIR STIMULATION AT THE EUROPEAN EGS SITE SOULTZ-SOUS-FORÊTS

Hijiori HDR Reservoir Evaluation by Micro-Earthquake Observation

FAULTING MECHANISMS AND STRESS TENSOR AT THE EUROPEAN HDR SITE OF SOULTZ-SOUS-FORÊTS

Electricity Production from Hot Rocks

GEOCHEMISTRY CHANGE DURING CIRCULATION TEST OF EGS SYSTEM

MEASUREMENT OF HYDRAULICALLY ACTIVATED SUBSURFACE FRACTURE SYSTEM IN GEOTHERMAL RESERVOIR BY USING ACOUSTIC EMISSION MULTIPLET-CLUSTERING ANALYSIS

Microseismic Activity Induced Under Circulation Conditions at the EGS Project of Soultz-Sous-Forêts (France)

EXTREME SEVERAL-DAY PRECIPITATION TOTALS AT HURBANOVO DURING THE TWENTIETH CENTURY

Faulting mechanisms and stress regime at the European HDR site of Soultz-sous-Forêts, France

CONNECTIVITY ANALYSIS OF THE HABANERO ENHANCED GEOTHERMAL SYSTEM

PREDICTIVE MODELING OF INDUCED SEISMICITY: NUMERICAL APPROACHES, APPLICATIONS, AND CHALLENGES

ESTIMATION OF DEEP SUBSURFACE STRUCTURE IN EUROPEAN HOT DRY ROCK TEST SITE, SOULTZ-SOUS-FORÊTS, FRANCE, BY USE OF THE AE REFLECTION METHOD

WÍ"íŕVií PRACE HHWI1 ISSN B HHl v BHH' HH. I 1 I -1 *"'' 111 M HI 1I Hl. HH Hl HH9HI EH HHVI. H Hl H Hl ISTAV DIONÝZ) Hl.

FLUID-ROCK INTERACTIONS IN HOT DRY ROCK RESERVOIRS. A REVIEW OF THE HDR SITES AND DETAILED INVESTIGATIONS OF THE SOULTZ-SOUS-FORETS SYSTEM.

Electricity Production from Hot Rocks

ELECTRICITY PRODUCTION FROM HOT ROCKS

Creation and Mapping of 5000 m deep HDR/HFR Reservoir to Produce Electricity

Microseismic Activity Induced During Recent Circulation Tests at the Soultz-sous-Forêts EGS Power Plant

Simulation of Mineral Precipitation and Dissolution in the 5-km Deep Enhanced Geothermal Reservoir at Soultz-sous-Forêts, France

Od zmiešavacieho kalorimetra k ultra citlivej modulovanej kalorimetrii. Jozef Kačmarčík

Coupling between deformation and fluid flow: impacts on ore genesis in fracture-controlled hydrothermal systems

Multiplet-clustering Analysis Reveals Structural Details within Seismic Cloud at the Soultz Geothermal Field, France

Monitoring obsahu vody v masíve skalných obydlí v Brhlovciach na základe merania termofyzikálnych parametrov

PRELIMINARY KINETIC STUDY ON ROCK-FLUID INTERACTION OF THE ENHANCED GEOTHERMAL SYSTEMS IN COOPER BASIN, SOUTH AUSTRALIA

Kapitola S5. Skrutkovica na rotačnej ploche

We are IntechOpen, the world s leading publisher of Open Access books Built by scientists, for scientists. International authors and editors

Numerical Simulation of Hydraulic Shearing in Fractured Reservoir

Seismotectonic state of reservoirs inferred from magnitude distributions of fluid-induced seismicity

Computer Applications in Hydraulic Engineering

A THREE-DIMENSIONAL STOCHASTIC FRACTURE NETWORK MODEL FOR GEOTHERMAL RESERVOIR STIMULATION

THERMAL THERMAL AND AND RHEOLOGIC SIGNATURES OF

OVERVIEW OF THE CURRENT ACTIVITIES OF THE EUROPEAN EGS SOULTZ PROJECT: FROM EXPLORATION TO ELECTRICITY PRODUCTION

ANN ROBERTSON TAIT PRESENT POSITION. Business Development Manager / Senior Geologist EXPERTISE

Geothermal Systems: Geologic Origins of a Vast Energy Resource

An Enhanced Geothermal System at Coso, California Recent Accomplishments

CORRELATING LABORATORY OBSERVATIONS OF FRACTURE MECHANICAL PROPERTIES TO HYDRAULICALLY-INDUCED MICROSEISMICITY IN GEOTHERMAL RESERVOIRS

Injection Induced Seismicity and Geothermal Energy

The geomechanical significance of clay in geothermal reservoirs

STRUCTURE AND PROPERTIES OF MD SIMULATED Na 2 0.Si0 2 MELT COMPARISON OF THE BORN-MAYER-HUGGINS AND PAULING INTERIONIC POTENTIALS

Chapter 6. Conclusions. 6.1 Conclusions and perspectives

Location uncertainty for a microearhquake cluster

Migration of Shut-in Pressure and its Effect to Occurrence of the Large Events at Basel Hydraulic Stimulation

Geothermal Induced Seismicity : Summary of International Experience IEA-GIA Environmental Mitigation Workshop Taupo, June 2012

Tectonic Seismogenic Index of Geothermal Reservoirs

STIMULATION TECHNIQUES USED IN ENHANCED GEOTHERMAL SYSTEMS: PERSPECTIVES FROM GEOMECHANICS AND ROCK PHYSICS

Ing. Tomasz Kanik. doc. RNDr. Štefan Peško, CSc.

EVALUATION OF GEOTHERMAL RESERVOIR STRUCTURES BY A NEW DOWNHOLE SEISMIC TECHNIQUE. Hiroaki Niitsuma, Motoyuki Sato, Hiroshi Asanuma, and

Permeability in deep-seated granitic rocks: lessons learnt from deep geothermal boreholes in the Upper Rhine Graben (URG)

Typology of potential Hot Fractured Rock resources in Europe

Transactions of the VŠB Technical University of Ostrava, Mechanical Series. article No. 1931

Radiogenic Heat Production of Granites and Potential for Hot Dry Rock Geothermal Resource in Guangdong Province, Southern China

MINERAL PRECIPITATION IN GEOTHERMAL RESERVOIR: THE STUDY CASE OF CALCITE IN THE SOULTZ-SOUS-FORÊTS ENHANCED GEOTHERMAL SYSTEM

GEOELEC Prospective for Geothermal Electricity in Europe

Vplyv fyzikálnych vlastností na rýchlosť prechodu seizmických vĺn horninami

HEC-RAS. River Analysis System systém pre analýzu prúdenia vody v riekach

Theory - SBRC fundamentals

Experimenty na urýchľovači LHC v CERN

MICROSEISMIC MONITORING OF THE WORLD S LARGEST POTENTIAL HDR RESERVOIR

PART I Hot Dry Rock Geothermal Energy: History and Potential of the Newest and Largest Renewable Energy Resource

An Innovative Stimulation Technology for Permeability Enhancement in Enhanced Geothermal System Fully Coupled Thermo-Poroelastic Numerical Approach

CHANGES OF COULOMB FAILURE STRESS DUE TO DISLOCATIONS DURING STIMULATION OF GPK2 AT SOULTZ-SOUS-FORÊTS

NOTICE CONCERNING COPYRIGHT RESTRICTIONS

FLUID STRATIGRAPHY OF THE COSO GEOTHERMAL RESERVOIR

Amélie Neuville (1,2), Renaud Toussaint (2), Eirik Flekkøy (1), Jean Schmittbuhl (2)

THE EUROPEAN HDR PROGRAMME :MAIN TARGETS AND RESULTS OF THE DEEPENING OF THE WELL GPK2 TO 5000 M

Investigation of fracture zone properties using reflected seismic waves from passive microseismicity

Modelling the impact of forced fluid-rock interactions on reservoir properties at Soultz-sous-Forêts EGS geothermal site.

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio CZ.1.07/2.2.00/

Teória grafov. RNDr. Milan Stacho, PhD.

The in situ stress field of the Cooper Basin and its implications for hot dry rock geothermal energy development

PUBLISHED VERSION.

Permeability creation and damage due to massive fluid injections into granite at 3.5 km at Soultz: 1. Borehole observations

The Coso Geothermal Area: A Laboratory for Advanced MEQ Studies for Geothermal Monitoring

REACTIVE CHEMICAL FLOW MODELING APPLIED TO INJECTION IN THE COSO EGS EXPERIMENT

Analýza změn úrovně mořské hladiny z hlediska současných představ o globálním oteplování

Observation and simulation of non-darcian flow transients in fractured rock

Concept of an Integrated Workflow for Geothermal Exploration in Hot Sedimentary Aquifers

Chemical stimulation techniques for geothermal wells: experiments on the three-well EGS system at Soultz-sous-Forêts, France

FIRE PROTECTION & SAFETY Scientific Journal 12(1): 17 32, 2018 ISSN:

Priestorové a časové zmeny pôdnych procesov a parametrov Procesy ovplyvňuj. ujúce funkcie a kvalitu pôdy

doi: /j X x

TERMINOLÓGIA A JEDNOTKY OPTICKÉHO ŽIARENIA

Teplotné polia pri zváraní - vplyv postupu modelovania zvaru a odvodu tepla do okolia

Pure and Applied Geophysics. NICOLAS CUENOT, 1,* Catherine Dorbath, 2 and LOUIS DORBATH Introduction

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE FAKULTA MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY MODELOVANIE VEKU ÁUT V PREVÁDZKE

Modeling and Forecasting Induced Seismicity in Deep Geothermal Energy Projects

Transactions of the VŠB Technical University of Ostrava, Mechanical Series. article No Karel FRYDRÝŠEK *

Nová metóda merania tepelného toku

VYHLÁSENIE O PARAMETROCH. č SK. Predpokladané použitie. stave ý h častí ako o kladov a stropov, pozri prílohu, najmä prílohy B 1 - B 4

GEOELEC Prospective for Geothermal Electricity in Europe Regional Workshop Baltic Countries and Finland

Katedra Informatiky Fakulta Matematiky, Fyziky a Informatiky Univerzita Komenského, Bratislava. Multiparty Communication Complexity (Master thesis)

A New Combinational Terminology for Geothermal Systems

Current Status of Technology Development for Geothermal Reservoir Evaluation and Management

Sustainable Energy Science and Engineering Center GEOTHERMAL ENERGY. Sustainable Energy Sources. Source:

Technology crossover between Engineered Geothermal System (EGS) and hydrothermal technology

Transcription:

Projekty využitia tepla suchých hornín vo svete RNDr. Andrea Vranovská Výskumný ústav vodného hospodárstva Nábr.arm.gen.L.Svobodu 5 812 49 Bratislava Abstrakt: Pomerne novou technológiou v rámci využívania alternatívnych zdrojov energie je využitie tepla suchých hornín (HDR - Hot Dry Rock). Ide o technológiu získania tepla hornín uložených do 5 km pod povrchom, kde sa nenachádzajú kolektory vôd a kde je teplota vysoká. Umelým hydraulickým štiepením je vytvorený umelý geotermálny rezervoár, ktorý po vháňaní média (vody) a po jej prechode celým systémom, je schopný dodávať teplo na povrch. Prvýkrát bola uvedená technológia vyvinutá vo Fenton Hill, Los Alamos, USA v roku 1974. Následne, na základe skúseností z Fenton Hill, boli vo svete realizované výskumné a demonštračné projekty ako napríklad vo Francúzsku v Soultz-sous- Forets je najväčší projekt tepla suchých hornín v rámci Európskej únie, v Japonsku na lokalitách Hijiori a Ogachi, v USA v Coso a Desert Peak; a v Austrálii v Cooper Basin. V rámci uvedených projektov boli komplexne riešené problémy vŕtania hlbokých vrtov, hydraulického štiepenia hornín a vzájomného prepojenia vrtov, vytvorenia geotermálneho okruhu, tlakov na vháňanie studeného média, technologických vlastností vody, indukovanej seizmicity územia, apod. Z hľadiska efektívneho využitia alternatívnych zdrojov má uvedená technológia veľkú budúcnosť. Kľúčové slová: HDR (Hot Dry Rock), EGS (Enhanced Geothermal Systems), HFR (Hot Fractured Rocks), Soultz-sous-Forets, Hijiori, Ogachi, Cooper Basin, Desert Peak, Coso 1. Úvod V Los Alamos, Nové Mexiko, USA bol od roku 1974 prvýkrát vyvíjaný nový spôsob získavania geotermálnej energie z kompaktných hornín bez prenosného média vody. V rámci tohto projektu bolo do roku 1993 získavaných 3,9 MWt. Tento koncept je známy pod názvom HDR (Hot Dry Rock) a sľubuje veľké energetické možnosti bez potreby spaľovania fosílnych palív. Podobné projekty sa začali rozvíjať aj vo Veľkej Británii (Cornwall), Japonsku (Hijiori, Ogachi), Francúzsku (Soultz-sous- Forets), Austrália (Cooper Basin), USA (Desert Peak, Coso), Švajčiarsko (Basel), Nemecko (Bad Urach) a El Salvador (Berlin Field), pričom posledné tri sú len v začiatočnom štádiu. Väčšina projektov bola vybudovaná v granitoch s prirodzeným puklinovým systémom. V princípe ide o vybudovanie jedného alebo viacerých injektážnych vrtov, do ktorých je pod veľkým tlakom zatláčané médium, čím sa zvyšuje priepustnosť horninového komplexu a vybuduje sa tzv. podzemný výmenník tepla. Produkčným vrtom alebo vrtmi sa ohriate médium čerpá na povrch, kde sa potom získané teplo využíva. Pri realizácii každého projektu boli pozorované seizmické otrasy indukované vysokotlakovou injektážou vody. Pokiaľ je voda v podzemnom výmenníku zohrievaná výlučne konduktívnym prenosom tepla, ide o HDR (Hot Dry Rock teplo suchých hornín). Pokiaľ ide naviac aj o konvektívny prenos tepla používame termín HFR (Hot Fractured Rock teplo puklinových systémov) alebo EGS (Enhanced Geothermal System hydraulicky stimulované geotermálne systémy). V prehľade sú uvedené najväčšie projekty, množstvo menších a pilotných v štátoch po celom svete nebolo možné z priestorového hľadiska spomenúť. Ako zdroj údajov boli použité články publikované v zborníku zo Svetového geotermálneho kongresu z roku 2005 v Turecku. 2. Cooper Basin, Austrália Kapitola je spracovaná na základe údajov z článkov Wyborn D. et al. (2005), Beardsmore G.R. (2005) a Asanuma et al. (2005). V roku 2001 začala spoločnosť Geodynamics Limited skúmať geotermálne zdroje v Južnej Austrálii a Queenslande (Obr.1). Územie Cooper Basin bolo preskúmané radou seizmických profilov a vrtov. Granitické podložie sa v tejto oblasti nachádza v hĺbke 3,5 4,5 km, 1

rozloha granitov v podloží bola odhadnutá na 1000 km 2, modelovaná hrúbka granitov je 10 km. Geotermálny gradient oblasti je vyšší ako priemer, a to 55 60 C/km. Toto územie je svetovo jedinečné vo výške teplôt v granitoch a v možnosti vybudovať horizontálny podzemný výmenník tepla. Projekt bol rozdelený do niekoľkých štádií: vyvŕtanie injektážneho vrtu do granitického podložia vrt Habanero -1 (rok 2001) do konečnej hĺbky 4421 m, granitické podložie dosiahol v hĺbke 3668 m, teplota v hĺbke 3755 m je 230 C; vytvorenie podzemného rezervoáru stimuláciou prirodzených puklín vysokotlakovou injektážou (rok 2003) - Prvá puklinová zóna sa objavila v hĺbke 4254 m po injektáži cca 1600 m 3 vody a zároveň sa objavili príznaky indukovanej seizmicity. Neskôr bolo do rezervoáru injektovaných ešte 16350 m 3 vody a bol vytvorený podzemný výmenník s objemom cca 0,7 km 3. Umelovytvorený rezervoár je väčší ako vyžadoval ekonomický model. Sledovanie mikroseizmicity územia pozostávalo z 8 vrtov rozmiestnených vo vzdialenosti 5km, 2 km a 450 m od vrtu Habanero 1, kde boli rozmiestnené senzory WA(1,6 V.cm -1.s -1 ) a WM (0,346 v.cm -1.s -1 ). Podľa výsledku monitoringu seizmických udalostí bolo zistené rozšírenie puklín v podzemnom rezervoáre: 1. v SV smere od vrtu v približne horizontálnej polohe v hĺbke 4200 m do vzdialenosti cca 1,5 km od vrtu Habanero-1 2. JZ vetva do vzdialenosti 1,2 km pozostávajúca z niekoľkých paralelných puklín s úklonom 20 na JZ 3. SZ vetva do vzdialenosti cca 1 km s intenzívnou seizmicitou vo vzdialenosti 500 m od vrtu Habanero-1. vyvŕtanie produkčného vrtu na periférii podzemného rezervoáru uskutočnenie cirkulačného testu na preukázanie ekonomickej efektívnosti získavania tepla a produkcie elektrickej energie Posledné dve fázy projektu neboli v čase geotermálneho kongresu dokončené. Obr. 1: Lokalizácia vrtu Habanero-1 a monitorovacích vrtov s mikroseizmickými geofónmi 3. Desert Peak, Nevada, USA Kapitola je spracovaná na základe údajov z článkov Robertson-Tait A. et al. (2005), Sanyal S.K. et al. (2005) a údajov z internetu. Projekt zameraný na výrobu elektrickej energie z EGS (hydraulicky stimulované geotermálne systémy), v Desert Peak, Nevada (Obr. 2) sa začal rozvíjať v roku 2003. V rámci projektu bol využitý existujúci vrt DP 23-1, práce boli rozdelené do niekoľkých fáz. V prvej fáze bola vykonaná analýza geologických dát vrtu DP 23-1 a priľahlého vrtu 35-13 TCH. Zároveň bol preskúmaný technický stav vrtu DP 23-1, aby mohol byť pripravený na hydraulickú stimuláciu. Bol vykonaný injektážny test, postavený konceptuálny model a numerický model produkcie tepla z rezervoáru pre rôzne injektované množstvá a rôzne časové obdobia. Konečná hĺbka vrtu DP 23-1 je 2931 m, teplota na báze terciéru v hĺbke 1000 m je 190 C. V predterciérnom podloží bola zistená maximálna teplota 216 C v hĺbke 1615 m, pod touto zónou teplota mierne klesá na 207 C. Predterciérne metamorfovaná formácia je zložená z dvoch podskupín vo vrchnej podskupine v hĺbke 994 1542 m dominujú morské sedimenty vo fácii zelených bridlíc; spodná podskupina 1542 2140 m je tvorená jurskými-triasovými fylitmi, bridlicami a plutonickými horninami vo vyššom stupni metamorfózy ako vrchná podskupina. Podložie je tvorené granodioritmi, ktorých telesá zároveň tvoria intrúzie vo vyššie uvedených podskupinách. Na základe geologických dát bolo rozhodnuté, že najperspektívnejšou zónou pre hydraulickú stimuláciu je masívna zóna granodioritov pod hĺbkou 2332 m (kde je šmyková zóna); v hĺbke 2740 m bola preukázaná prirodzene priepustná zóna. 2

Druhá fáza je zameraná na prípravu, realizáciu, monitoring a vyhodnotenie hydraulickej stimulácie vrtu DP 23-1. Tretia fáza je zameraná na vybudovanie 2-5 MW samostatných binárnych blokov na výrobu elektrickej energie. Pre tento prípad bol zostavený numerický model zohľadňujúci rôzne rozmiestnenie injektážnych a produkčných vrtov a simulujúci výrobu a návratnosť výroby elektrickej energie. Vo štvrtej fáze bude vyrábaná elektrická energia buď predávaná okolitým spotrebiteľom alebo dodávaná ako doplnková pre existujúcu hydrotermálnu elektráreň v Desert Peak. Obr.2: Lokalizácia Desert Peak, Nevada, USA 4. Coso, Kalifornia, USA Kapitola je spracovaná na základe údajov z článkov Kovac K. et al. (2005), Rose P. et al. (2005) a údajov z internetu. Geotermálne pole Coso, Kalifornia USA (Obr.3) je spojené s vulkanickou aktivitou oblasti a už dnes vyrába 260 MWe elektrickej energie. V snahe rozšíriť produkciu energie bol pripravený projekt EGS hydraulicky stimulovaných geotermálnych systémov, ktorý by mal v blízkej budúcnosti vyrábať ďalších 20 MWe. Východná časť geotermálneho poľa Coso je výbornou lokalitou pre testovanie EGS systémov vzhľadom na to, že teplota prekračujúca 300 C sa nachádza v hĺbke už okolo 3000 m. Obr.3: Lokalizácia hydraulicky stimulovaného geotermálneho systému v Coso, Kalifornia, USA. V rámci pilotného testu bol hydraulicky stimulovaný injektážny vrt 34-9RD2 lokalizovaný na severe geotermálneho poľa. Tento projekt je založený na prehĺbení injektážneho vrtu 34-9RD2 o 152 m do konečnej hĺbky 2470 m; z hĺbky 1021 m až 2317 m bol kvôli hydraulickému štiepeniu odstránený liner. Ďalšími vykonanými operáciami je uskutočnenie malého testu hydraulického štiepenia s cieľom určiť minimálny horizontálny tlak, množstvo karotážnych meraní a odber vrtných jadier. Rezervoárovými horninami sú diority, granodiority a granity. Teplota v konečnej hĺbke vrtu je vyššia ako 275 C. Pri hydraulickej stimulácii je plánované do vrtu vháňať 56 l.s -1 vody pri tlaku na ústí vrtu 0,7 MPa. Cieľom projektu je vytvoriť hydraulické prepojenie medzi nedávno vybudovaným produkčným vrtom 38C-9, ktorý je lokalizovaný južne od 34-9RD2. Po dosiahnutí tohto cieľa sa produkcia elektrickej energie zvýši o 5 MWe. V súčasnosti sa prebieha finálna fáza pre stimuláciu tesných puklín v injektážnom vrte 34-9RD2. Predbežná analýza puklín a tlaku poukázala na fakt, že väčšina puklín je optimálne orientovaná na vytvorenie rezervoáru; predpokladaný tlak na ústí vrtu pri štiepení je 3,5 až 7 MPa. Analýzy ukazujú, že zatiaľ čo injektážny vrt 34-9RD2 zachytáva v pomerne veľkom intervale granity 3

relatívne neporušené puklinami ani zvetrávaním uložené nad otvoreným úsekom, produkčný vrt 38C-9 zachytáva najmä diority, preukázané aj v ostatných vrtoch tejto oblasti. 5. Ogachi, Japonsko Kapitola je spracovaná na základe údajov z článku Kaieda H. et al. (2005) a údajov z internetu. Projekt získavania tepla suchých hornín v lokalite Ogachi (Obr. 4) bol realizovaný v rokoch 1989 až 2002, avšak prípravné práce boli vykonávané už od roku 1981. Za toto obdobie terénnych skúšok boli vyvinuté nové technológie ako napríklad monitoring teploty pomocou optických vlákien. Vzhľadom na fakt, že územie Japonska je v tektonicky aktívnej zóne, v pomerne malých hĺbkach s pomerne veľkou priepustnosťou je možné dosiahnuť pomerne vysokých teplôt. Pôvodne bol vytvorený rezervoár so štyrmi produkčnými vrtmi situovanými do štvorca okolo jedného injektážneho vrtu. Medzi týmito vrtmi boli vytvorené prepojenia pre rôzne hĺbkové úrovne (Obr. 5). V prvej, prípravnej fáze, bol v roku 1986 realizovaný injektážny vrt do hĺbky 400 m do lapilového tufu. V roku 1988 bol vo vzdialenosti 40 m odvŕtaný produkčný vrt a hydraulickým štiepením boli vrty prepojené v 3 hĺbkových úrovniach (362, 374 a 400 m). V druhej fáze bol po úspechu 1. fázy realizovaný veľkorozpočtový program s vybudovaním vrtov do hĺbky 1000 m s teplotou na počve vrtu viac ako 200 C. V roku 1990 bol do hĺbky 1000 m odvŕtaný injektážny vrt OGC-1. Rezervoárovými horninami sú granodiority a teplota na počve vrtu je 228 C. Počas hydraulického štiepenia bolo do vrtu zatlačených 10140 m 3 vody s priemerným prietokom 11,5 l.s -1 a tlakom na ústí vrtu 19 MPa. Podarilo sa vytvoriť spodný rezervoár približne 200 m hrubý, okolo 500 m široký a tiahnuci sa približne 1000 m SSV smerom. Po vytvorení rezervoáru boli odstránené pažnice z hĺbky 711 719 m a v roku 1992 bol vytvorený vrchný rezervoár s celkovým injektovaným množstvom 5440 m 3 vody s priemerným prietokom 8,3 l.s -1 a tlakom na ústí vrtu 22 MPa. Podarilo sa vytvoriť vrchný rezervoár približne 200 m hrubý, okolo 400 m široký smeru VJV. Produkčný vrt OGC-2 bol vybudovaný tak, aby pretínal obidva rezervoáre. V tretej fáze prác bol realizovaný 22 dňový injektážny test s prietokom 6,6 až 20 l.s -1 a tlakom na ústí vrtu 19 MPa. Teplota získavanej vody bola 100 C, ale návratnosť cca 3%. V roku 1994 bol uskutočnený ďalší 5-mesačný injektážny test s prietokom 11,6 l.s -1 a tlakom na ústí vrtu 15 MPa. Návratnosť injektovanej vody dosiahla 10%. V roku 1995 bol uskutočnený ďalší injektážny test s prietokom 37,5 l.s -1 a tlakom na ústí vrtu 18 MPa, návratnosť injektovanej vody bola 25 až 32%. V roku 1997 bolo zistené, že efektívnejší je spodný rezervoár, kde bola produkovaná para s teplotou 160 C. Obr.4: Lokalizácia projektov Ogachi a Hijiori Obr.5: Koncept projektu v Ogachi Štvrtá fáza pozostávala z detailnej analýzy rezervoáru a aplikácie geofyzikálnych metód. V roku 1999 bol odvŕtaný tretí vrt OGC-3 Keďže návratnosť vody pri testoch bola pomerne nízka (25 35 %), bol modelovaný predpoklad, že pri 4 produkčných vrtoch a použití hlbinného čerpadla, by návratnosť vody bola až 80%. 4

Projekt v Ogachi bol ukončený v roku 2002. Experti z Ogachi využili svoje skúsenosti na realizácii projektu v Austrálii, v Cooper Basin. 6. Hijiori, Japonsko Kapitola je spracovaná na základe údajov z článkov Matsunaga I. et al. (2005) a Yanagisawa N. et al. (2005).Po úspechu projektu získavania tepla suchých hornín vo Fenton Hill, USA, bol v Japonsku v roku 1985 začatý HDR projekt na lokalite Hijiori (obr. 4), ktorý bol ukončený v roku 2002. Lokalita Hijiori je situovaná v kaldere s priemerom 2 km, kde sa rezervoárové horniny granodiority - nachádzajú v hĺbke 1500 m. Projekt bol vybudovaný v dvoch fázach. V prvej fáze bol vytvorený malý extrakčný systém, tzv. vrchný rezervoár, kvôli preskúmaniu možnosti hydraulického prepojenia injektážneho a produkčného vrtu. Vzdialenosť medzi injektážnym a produkčným vrtom je len niekoľko desiatok m, teplota v hĺbke 1800 m je 250 C. Prieskumný vrt, SKG-2, bol modifikovaný na injektážny. V rámci projektu boli realizované 3 produkčné vrty HDR-1 až 3 do hĺbky 1800 m. Vzdialenosť medzi produkčnými a injektážnym vrtom je 38, 33 a 63 m. Prvá fáza bola v roku 1991 ukončená 90 dňovým cirkulačným testom. Druhá fáza bola realizovaná od roku 1992 do hlbšej časti rezervoáru, do hĺbky 2200 m s teplotou 270 C. Všetky vrty prvej fázy boli využité aj v druhej fáze, pričom vrt HDR-1 bol prehĺbený do hĺbky 2200 m a bolo doň injektovaných 2100 m 3 vody s prietokom 70 l.s -1, jeho funkcia sa zmenila na injektážny. Vrt HDR-3 bol prehĺbený do hĺbky 2300 m. Vrt HDR-2 bol odklonený, prehĺbený do hĺbky 2300 m a premenovaný na HDR-2a. Obidva vrty boli využívané ako produkčné. Vrt SKG-2 zostal injektážnym, ale do plytšieho rezervoáru. Schéma extrakcie rezervoáru je na Obr. 6. V roku 1995 a 1996 bol uskutočnený 1 mesačný cirkulačný test, ktorý bol prípravnou fázou dlhodobej skúšky. Po 3 rokoch príprav bol uskutočnený dlhodobý test počas celkovej doby trvania 550 dní. V prvej časti testu bola využitá spodná časť rezervoáru, v druhej časti testu boli využité obidve hĺbkové úrovne rezervoáru, počas posledných troch mesiacov boli zapojené aj binárne bloky produkujúce elektrickú energiu. Pôvodná návratnosť média okolo 50% bola technickým riešením zlepšená až na 80%. Počas testu bola v produkčných vrtoch pozorovaná inkrustácia CaCO 3 (kalcit a aragonit), ktorá bola zmenená z pôvodného amorfného kremíka; pomer inkrustácie SiO 2 a CaCO 3 závisí od teploty a chemického zloženia. V Hijiori ide o prechodný typ HDR rezervoáru vyšší injektážny tlak pomerne ľahko zvýši kapacitu rezervoáru, čo vedie k nízkej návratnosti vody; nižší injektážny tlak taktiež vedie k nízkej návratnosti cirkulujúcej vody. Zo získaných údajov bol vytvorený model na predpovedanie správania sa rezervoáru. Lokalita Hijiori má svetové prvenstvo, kedy bol vytvorený duálny rezervoár 1 injektážny, 2 produkčné vrty v dvoch rôznych hĺbkových úrovniach. Testom bola preukázaná schopnosť umelovytvoreného rezervoáru produkovať tepelnú a elektrickú energiu. Obr. 6: Schéma HDR systému v Hijiori, Japonsko 7. Soultz-sous-Forets, Francúzsko Kapitola je spracovaná na základe údajov z článkov Baria R. et al. (2005), Baumgärtner J. et al. (2005) a Kohl T. et al. (2005). Projekt využitia tepla suchých sa v Soultz-sous- Forets začal rozvíjať v roku 1987 (Obr.7). Lokalita je situovaná v Rýnskom grabene, granitické podložie tu leží v hĺbke 1400 m. V hĺbke 5000 m, kde teploty presahujú 200 C, bol hydraulickým štiepením vytvorený rezervoár. Pôvodne tu bolo situovaných 5 starých naftových vrtov v hĺbke 1420-2850 m. Prvým vrtom odvŕtaným pre systém využitia tepla suchých hornín bol vrt GPK-1, ktorý bol v roku 1993 prehĺbený z 2000 na 3590 m, pričom 780 m zostalo nezapažených. Tento vrt bol použitý ako injektážny na hydraulické štiepenie v rokoch 1993-94, v súčasnosti sa využíva ako pozorovací na seizmické merania. GPK-2, odvŕtaný v roku 1994, je situovaný 450 m južne od GPK-1 do hĺbky 3890 m 5

a následne v roku 1999 prehĺbený do hĺbky 5000 m. Vrt GPK-3, odvŕtaný v roku 2002, je hlboký 5000 m s teplotou na počve 200 C, uklonený smerom na juh od GPK-2. Rezervoárová vzdialenosť medzi GPK-2 a GPK-3 je cca 600 m. Hydraulická stimulácia bola vykonávaná súčasne z obidvoch vrtov. V 1.fáze stimulácie bolo do vrtu GPK-3 injektovaných až 60 l.s -1 soľanky; v 2.fáze prebiehala injektáž súčasne do vrtu GPK-2 (20 l.s -1 ) a GPK-3 (50 l.s -1 ); v 3.fáze bol vrt GPK-2 uzatvorený a injektáž pokračovala do vrtu GPK-3 (až 90 l.s -1 ) a vo 4.fáze boli oba vrty uzavreté, neskôr bol GPK-2 otvorený po dobu 5 dní na zníženie tlaku v rezervoári (prietok 10 l.s -1 ). Seizmickým meraním bolo potvrdené vytvorenie rezervoáru celkového objemu až 3 km 3. Ide o najväčší objem horniny stimulovaný hydraulicky vo svete. Teplotný gradient v oblasti môžeme opísať ako 10,5 C/100 m do hĺbky 900 m, potom do 2350 m 9 C/100 m a potom o 3 C vyšší až do konečnej hĺbky 5000 m. Nepravidelný teplotný gradient naznačuje vyvolané prúdenie medzi sedimentárnym nadložím a granitickým podložím. Meraním bolo zistené, že v rezervoári sa nachádzajú 2 preferované puklinové systémy situované SSV a JJV smerom. Počas simulácie bolo registrovaných množstvo seizmických udalostí. Preto, hoci sú simulácie úspešné, vyvolanie množstva seizmických udalostí v okolí si vyžaduje nový prístup, ktorý bude eliminovať tieto javy či už počas stimulácie alebo počas cirkulácie, aby bol projekt prijateľný aj pre urbanistické oblasti. V roku 2004 bol ukončený uklonený vrt GPK-4 s azimutom 172 do konečnej hĺbky 5260 m (vertikálna hĺbka 4982 m). Počas stimulácie vrtu GPK-4 (jeseň 2004) boli zozbierané seizmické údaje použité nielen na lokalizáciu puklinového systému, ale aj určenie pórového tlaku v expandujúcom rezervoári využitím numerického modelu. Druhá fáza projektu na roky 2005 2007 je zameraná na zistenie dlhodobého správania sa podzemného výmenníku tepla a na inštaláciu elektrickej výrobnej jednotky na povrchu (Obr.8). Predpokladá sa, že každý z vrtov GPK-2 a GPK-4 bude produkovať okolo 40 50 l.s -1 180 C teplého média, ktoré bude po tepelnom využití na teplotu 40 C zatláčané do vrtu GPK-3. Výroba elektrickej energie bude skonštruovaná v 2 stupňoch najprv malý blok vyrábajúci 1,5 MWe, neskôr zväčšený na celkovú produkciu 5 6 MWe. Obr.8: Schéma HDR projektu Obr.7: Lokalizácia Soultz-sous-Forets 8. Záver V súčasnosti, keď je každý obnoviteľný druh energie mimoriadne cenený sa využitie geotermálnej energie zo systémov bez prirodzeného média javí ako veľmi zaujímavé. Skúsenosti hovoria, že aj v oblastiach bez intenzívnej vulkanickej činnosti je možné z hĺbok do 5 km získavať energiu použiteľnú ako tepelnú aj elektrickú. Z tohto dôvodu má tento obnoviteľný a bezodpadový druh 6

energie v budúcnosti veľkú perspektívu. Mnohé z uvedených projektov sú v štádiu skúmania, avšak s plánom komerčného využitia. 9.Literatúra Asanuma H., Soma N., Kaieda H., Kumano Y., Izumi T., Tezuka K., Niitsuma H., Wyborn D., 2005: Microseismic Monitoring of Hydraulic Stimulation at the Australian HDR Project in Cooper Basin, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 Baria R., Michelet S., Baumgärtner J., Dyer B., Nicholls J., Hettkamp T., Teza D., Soma N., Asanuma H., Garnish J., Megel T., 2005: Creation and Mapping of 5000 m deep HDR/HFR Reservoir to Produce Electricity, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 Baumgärtner, J., Teza D., Hettkamp T., Homeier G., Baria R., Michelet S., 2005: Electricity production from Hot Rocks, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 Beardsmore G.R., 2005: Thermal Modelling of the Hot Dry Rock geothermal Resource Beneath GEL99 in the Cooper Basin, South Australia, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 Kaieda H., Ito H., Kiho K., Suzuki K., Suenaga H., Shin K., 2005: Review of the Ogachi HDR Project in Japan, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 Kohl T., Megel T., Baria R., Hopkirk R., Rybach L, 2005: Determining the Impact of Massive Hydraulic Stimulation on Local Microseismicity, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 Kovac K., Moore J., McCulloch J., Ekart D., 2005: Geology and Mineral Pargenesis Study within the Coso-EGS Project, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 Matsunaga I., Niitsuma H., Oikawa Y., 2005: Review of the HDR Development at Hijiori Site, Japan, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 Robertson-Tait A., Morris Ch., Schochet D., 2005: The Desert Peak East EGS Project: A Progress Report, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 Rose P., Sheridan J., McCulloch J., Moore J.N., Kovac K., Weidler R., Hickman S., 2005: An Enhanced Geothermal System at Coso, California Recent Accomplishments, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 Sanyal S.K., Buttler S.J., 2005: An Analysis of Power Generation Prospects from Enahanced Geothermal Systems, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 Wyborn D., de Graaf L., Davidson S., Hann S., 2005: Development of Australia s First Hot Fractured Rock (HFR) Underground Heat Exchanger, Cooper Basin, South Australia, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 Yanagisawa N., Matsunaga I., Sugita H., Sato M., Okabe T., 2005: Scale Precipitation During Circulation at the Hijiori HDR Test Field, Yamagata, Japan, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 24-29 April 2005 7