Istarska županija geotermalni potencijal i vrste zemljanih izmjenjivača topline doc.dr.sc.Tomislav Kurevija Rudarsko – Geološko – Naftni Fakultet Zagreb Crno pače OIE - geotermalna energija? Dizalice topline s tlom kao izvorom toplinske energije Prva komercijalna dizalica topline instalirana 1938. U Zurichu, za grijanje gradskog poglavarstva. Mirovina sa 76 navršenih godina? Geotermalna energija vezana uz rudarsku-naftnu praksu Nalazišta geotermalnih ležišta Balneologija – najstariji oblik iskorištavanja GTE Gradinje - Istra SZ Hrvatske Balneologija – najstariji oblik iskorištavanja GTE Plitka geotermalna energija ○ dosadašnja istraživanja geotermalne energije u RH većinom zasnivana na dubokim geotermalnim ležištima i vodonosnicima naftnih i plinskih polja ○ pojam ‘’plitka geotermalna energija’’ - način iskorištavanja toplinske energije pomoću dizalica topline energetskog ○ terminologija GHP, GCHP, GSHP ? ○ modeliranje sustava polja zemnih izmjenjivača topline i korištenje tla kao obnovljivog izvora energije u funkcionalnoj je vezi s pet osnovnih varijabli koje je nužno poznavati: 1) 2) 3) 4) 5) geološke i termodinamičke značajke tla i stijena – ‘’termogeologija’’, hidrogeološke karakteristike, geotermalni gradijenti i toplinski tok, klimatski uvjeti lokacije tehnoekonomski parametri (temperatura distribucije –> COP, EER) Geološke karakteristike - RH Pretežno nekonsolidirani klastiti (pijesci, šljunak, gline) Pojava podzemnih voda, zasićenost tla vodom! Pretežno karbonatne stijene (vapnenci i dolomiti) 9 Izražena sekundarna poroznost (krš) Geološke karakteristike – Istra – Litostratigrafska karta 1:100.000 Geološke karakteristike – Istra – Geomorfološka podjela – Krebs 1907. Kao krajnji dio Jadranske karbonatne platforme, Istra je izgrađena pretežito od plitkomorskih karbonata (gornji doger do eocen), te manjim djelom od paleogenskih klastita (uglavnom fliš) i vapnenačkih breča 1. Bijela Istra -> Kredno-paleogenski karbonatno-klastični pojas ljuskave građe u istočnoj i sjeveroistočnoj Istri. 2. Siva Istra -> Područje središnjeg paleogenskog flišnog bazena (nataloženi sediment nastao od krupnozrnatih i sitnozrnatih stijena različita sastava i veličine zrna, u kojem se lapori ili glineni škriljevci smjenjuju s proslojcima pješčenjaka, konglomerata i vapnenaca ) 3. Crvena Istra -> Jursko-krednopaleogenski karbonatni ravnjak južne i zapadne Istre prekriven tlom crvenicom (terra rosa) Hidrogeološke karakteristike Geotermalni gradijent Statička temperatura tla Temperatura tla, °C 2 4 Prikaz srednjih mjesečnih temperatura tla u zavisnosti o promjeni dubine za lokaciju Zagreb 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 0 100 200 300 400 500 600 700 Siječanj 800 Veljača Ožujak Travanj 900 Svibanj Lipanj Srpanj 1000 Kolovoz Rujan Listopad 1100 Studeni Prosinac 1200 Dubina, cm 0 Statička temperatura tla – panonski dio 30 25 Temperatura, °C 20 y = 0,0466Ln(x) + 12,686 R2 = 0,9845 15 10 5 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Dubina, cm 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Statička temperatura tla - priobalje ZADAR 30,0 35,0 25,0 30,0 y = -0,2335Ln(x) + 15,566 R2 = 0,9602 20,0 Temperatura, °C Temperatura, °C RIJEKA 15,0 10,0 5,0 25,0 y = -0,0478Ln(x) + 17,357 R2 = 0,9547 20,0 15,0 10,0 0,0 5,0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 SPLIT 30 35 40 45 50 DUBROVNIK 35,0 35,0 30,0 30,0 Temperatura, °C 25,0 Temperatura, °C 25 Dubina, cm Dubina, cm y = -0,3469Ln(x) + 17,228 R2 = 0,9516 20,0 15,0 25,0 y = -0,1637Ln(x) + 18,586 R2 = 0,9731 20,0 15,0 10,0 10,0 5,0 5,0 0,0 0 5 10 15 Dubina, cm 20 25 30 0 5 10 15 20 25 Dubina, cm 30 35 40 45 50 Zemni izmjenjivači topline u sustavu s dizalicom topline (a) VERTIKALAN SUSTAV (cca 100 m) iskorištavanje plitkih geotermalnih potencijala “Geotermalne dizalice topline” (b) POVRŠINSKI SUSTAV (1,5-10 m) solarna energija pohranjena u tlu (c) DVIJE BUŠOTINE (PROIZVODNA I UTISNA) većinom solarna energija+geotermalna energija ovisno o dubini vodonosnika i tipu izvora (d) SUSTAV S POVRŠINSKOM VODOM (more, rijeke, jezera) solarna energija pohranjena u površinskim vodama Bušotinski izmjenjivači topline – 1U ili 2U najčešće 100m Bušotinski izmjenjivači topline – 1U ili 2U najčešće 100m Bušotinski izmjenjivači topline – 2U ili 4U najčešće 100m Koaksijalni bušotinski izmjenjivači - do cca 40m dubine Koaksijalni bušotinski izmjenjivači - do cca 40m dubine Horizontalni izmjenjivači ~ 1,5m Energetske košare i spirale – do 5m - Samobor Energetske košare i spirale – do 5m – Opuzen Energetski piloti pri temeljenju – do 10m – Giznik/Samobor Test toplinskog odaziva tla - TRT Test toplinskog odaziva bušotine, (TRT - Thermal Response Test), sastoji se u promatranju brzine promjene temperature radnog fluida pri protjecanju unutar bušotinskog izmjenjivača topline u funkciji narinutog izvora i termogeoloških karakteristika tla i stijena. toplinskog Test toplinskog odaziva tla - TRT 1. Ivanec – slinky horizontalna mreža – obiteljska kuća 2012 2. Pag – 6 bušotinskih izmjenjivača – vila - 2012 3. Banja Luka – 24 bušotinska izmjenjivača – obiteljsko gospodarstvo - 2013 4. Samobor – 9 energetskih pilota – obiteljska kuća 2013 Test toplinskog odaziva tla - TRT 5. Giznik/Samobor – geokošare – obiteljska kuća 2013 6. Labin – 3 bušotinska izmjenjivača – vrtić - 2013 7. Čepin – 12 bušotinskih izmjenjivača – obiteljsko gospodarstvo - 2013 8. Opuzen – 3 geokošare – osnovna škola - 2014 Test toplinskog odaziva tla - TRT 9. Rijeka – 2 bušotinska izmjenjivača – obiteljska kuća - 2014 10.Rijeka – 12 koaksijalnih bušotinskih izmjenjivača – obiteljska kuća - 2014 Test toplinskog odaziva tla - TRT Labin 54 W/m –  1,92 W/mK Test toplinskog odaziva tla - TRT Labin 54 W/m –  1,92 W/mK GLD2009 – Ground Loop Designer Modeliranje bušotinskog polja i potrebne duljine. Rezultati TRT odlično se slažu s mjerenim podacima dizalice topline u probnom radu neprekinutih mjesec dana HVALA NA PAŽNJI !