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