הבא: Balancing Energy Recovery and Groundwater Protection

שיטות ההתאוששות הארוכותיות הפכו לאבן הפינה של השינוי הגלובלי לאנרגיה פחמן נמוכה.היכולת לחלץ חום מהמשטח התת-קרקעי של כדור הארץ - בין אם לדור החשמל, חימום ישיר או ייצור דלק מאובן משופר - מזרז דרך מבטיחה להפחית פליטות גזי חממה.אבל, אך אותה היווצרות גיאולוגית שמאחסן אנרגיה תרמית משמש לעתים קרובות כספקת מים חיונית.

מתח זה דורש תשומת לב זהירה.קרקעווטר כבר תחת לחץ מפני זיהום יתר, זיהום, שינויים הנגרמים על ידי אקלים לטעון מחדש.הוספת פעילות התאוששות תרמית תערובת יכול להחמיר את הלחץ או, אם מנוהל היטב, coexist עם שימושים אחרים.הבנת אינטראקציות פיזיות וכימיקליות בין התאוששות תרמית למים קרקעיים חיוני לפיתוח אסטרטגיות ניהול יעילות.

הבנת שיטות ההתאוששות הארוכות

ההתאוששות הארומית כוללת מגוון טכנולוגיות, שכל אחת מהן אינטראקציה עם מי קרקע בדרכים נפרדות.ההיקף, העומק והטמפרטורה של פעולות שונות באופן נרחב, המשפיעות על הפוטנציאל להפרעות אקויפר.

מערכות גאוותרמיות (EGS)

EGS כרוך הזרקת מים לתוך היווצרות סלע חם, נמוך-בינונית בעומקים בדרך כלל בין 2 ל 5 ק"מ.המים המוזרים מחומם על ידי הסלע, ולאחר מכן מיוצר בחזרה אל פני השטח כדי לנהוג טורבינות או רשתות חימום מחוז אספקה. בניגוד מערכות הידרותרמיות קונבנציונליות, אשר מסתמכות על מאגרים חמים טבעי, EGS יוצרת שברים מלאכותיים כדי להגדיל את ההסתברות.

פרויקטים EGS כבר הוצבו בארצות הברית, אוסטרליה, צרפת ויפן, בין מדינות אחרות.ה-FLT:0.U. Gological SurveyofLT:1 מציין כי כל הזרקת נוזלים בקנה מידה גדול לתוך היווצרות עמוק נושאת סיכון של הקטנת הסיסמיות ושינוי נתיבי זרימת מים קרקעיים, מה שהופך את הסיווג וה ניטור קריטי.

אחסון אנרגיה תרמית (ATES ו- BTES)

Aquifer Thermal Storage (ATES) ו-Borehole Thermal Energy Storage (BTES) הם מערכות רדודות, זמניות נמוכות המשמשות לחימום עונתי וקירור. ATES פועל על ידי הוצאת מי קרקע מ"מ"מ" היטב, העוברים אותו דרך מחליף חום, ומזרימים אותו לתוך "קר" חם" - או להיפך, כמו גם פעולות תרמיות של מים, בטווח של טמפרטורות קרות, על פני מים, על פני מים מתוקים, על פני מים חמים, או יותר ממרחק של 10 מטרים, באופן ישיר, או יותר ממרחקים, ממרחקים, ממרחקים, על פני מים חמים, ממרחק של מים חמים, ממרחק של מים חמים, או יותר ממרחק של 200 מטרים, או יותר ממרחקים, או יותר מגובה, או יותר ממרחקים, ממרחק של מים חמים, על פני מים חמים, יכול להשפיע על פני מים חמים, באופן ישיר, באופן ישיר, באופן ישיר, על פני מים חמים, על פני מים חמים, על פני מים חמים, על פני מים חמים, על פני מים חמים, על פני מים חמים, או יותר מתמוססים, על פני מים חמים, על פני מים חמים, על פני מים חמים, או יותר

BTES משתמשת במשמטים סגורים ומלאה בגרלה; היא אינה תמצית מים קרקעיים, אך החלפת החום עדיין יכולה להעלות או להוריד את הטמפרטורות בקוויפר שמסביב. A מחקר של המחלקה לאנרגיה (FLT:0U.S. Department of EnergyFLT:1 מדגיש כי מערכות אחסון תרמיות, כאשר יש כראוי מקום ומופעל, יש טביעת רגל סביבתית נמוכה, אך מצטברת מניתוח מתמשך של מתקנים צפופים.

שמן וגז התאוששות

בתעשיית הנפט, שיטות התאוששות תרמיות כגון ניקוז כוח הכבידה אדים (SAGD) וגירוי קיטור מחזורי (CSS) משמשים כדי לחלץ שמן כבד ו bitumen. תהליכים אלה כרוכים בהזרקת קיטור עתירי זמן גבוה (עד 300 מעלות צלזיוס) לתוך היווצרות שמן נסבלת, אך דליפות סולמות של שמן, לעתים קרובות ניתן לטפל במים תרמיים או שמן צמחיים, אך ורקפת של שמן קפסולת, אך ורקפתן, לעתים קרובות, עם מים חמים, אך ניתן לטפל במים חמים, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, אך ורקפת.

על פי נתוני ה-FLT:0 (פאנל בין-ממשלתי לשינוי האקלים) דו"ח הערכה השישי של ה-IPCC (IPCC) מספר 1, התאוששות שמן תרמי תורמת באופן משמעותי לפליטת גזי חממה, אך צריכת המים וההשפעות האיכותיות של המים היא גם משמעותית.

השפעות על משאבים קרקעיים

האינטראקציה בין התאוששות תרמית למים קרקעיים היא רב-פנים. להלן הן קטגוריות ההשפעה העיקריות, כל אחת מהן נתמך על ידי תצפיות שדה ומחקרים מודלים.

משטרי זרימה של מים קרקעיים

הזריקה והמיצוי של נוזלים במהלך ההתאוששות התרמית יכולים לשנות ⁇ הידראוליות טבעיות.עבור EGS, יצירת שברים יכול לחבר שכבות aquifer מבודדות בעבר, המאפשר זרימת cross-formational.זה עלול לגרום למים טריים יותר מים קרקעיים כדי לעבור לאזורים עמוקים יותר, יותר חבלה - או, לעומת זאת, להביא עמוק יותר עמוק למעלה לתוך aquifers רדום.InES, את "נפח" תרמי של מים זורמים מחדש של מים, עלולים, עלולים, אשר עלולים לתפוס את הסביבה, אשר עלולים לתפוס שינויים עמוקים יותר, אשר עלולים לגרורהמים טבעיים, אשר עלולים, אשר עלולים לתפוס את הסביבה, אשר עלולים לגרור שינויים ממרחק של מים טבעיים, מעל פני השטח, על פני השטח, אשר עלולים לגרום לשינויים עמוקים יותר, אשר עלולים לגרור אותם מחדש של מים טבעיים, על פני השטח, אשר עלולים לגרום לשינויים אלה, אשר עלולים לגרור שינויים עמוקים יותר, אשר עלולים לגרור שינויים עמוקים יותר, אשר עלולים להיות ממרחק של מים טבעיים של מים טבעיים של מים טבעיים, אשר עלולים לגרור אותם, אשר עלולים לגרום לשינויים עמוקים יותר, אשר עלולים לגרור אותם, אשר עלולים להיות ממרחק של מים טבעיים, אשר עלולים להיות

מקרה מחקר מאגן פריז, שבו מערכת חימום מחוזית גדולה של מחוז גיאותרמית פועלת, הראה כי גלגול של מים קרירים ב 40 מעלות צלזיוס לתוך האקפר אבן השד של דוגר הביא לחזית תרמית מתקדמת בכ -10 מטרים בשנה.שינוי הטמפרטורה לא גרם למשקעים כימיים, אבל זה יצר אזור של מוליכות הידראולית מופחתת ליד הזריקה, הדורש גירוי תקופתי.

איכות המים מתדרדר

הלחץ הירומלי יכול להאיץ תגובות כימיות בין מים לסלע.בטמפרטורות גבוהות, פירוק של סיליקה, מינרלים פחמן, ומינרלים חימר עולה, פוטנציאל לשחרר אלמנטים כגון פלואוריד, בורון, מתכות כבדות לפתרון.בכמה שדות גאותרמיים, ריכוזים ארסן בייצור מים מעל 100 ppb - לעתים את ערכת המים של ארגון הבריאות העולמי.אם מים אלה משוחררים בטעות על פני השטח או עוברים לאספקה חמורה.

תוספים כימיים המשמשים EGS (למשל, ביוצידס, מעכבי קורוזיה, ופיזור בקנה מידה) מהווים סיכון נוסף. Spills במהלך תחבורה או פעולות משטח יכול לחדור אדמה רדודה ולהגיע לשולחן המים. השימוש של עקבות כגון פלואורסצ'ין או דהריום הוא בדרך כלל שפיר בריכוזים נמוכים, אבל כימיקלים מיושנים מגירויים היטב עשוי להימשך תת-קרקעי.

בשיקום תרמי של שמן, המים המיוצרים הם התגלמות חמה של שמן, חול, ומתמוסס מינרלים.לאחר טיפול, הוא לעתים קרובות מוחזר לתוך בארות עמוק של סילוק, עם זאת, דליפות משטחים או צינורות יכול להוביל לזיהום של מי קרקע רדודה עם נתרן, כלור, ופחמימנים.

מחיקתו של Aquifers

כמה מערכות התאוששות תרמיות, במיוחד צמחי כוח גאותרמיים גדולים יותר, לפעול על בסיס "על-ידי", תמצית מים חמים וניתוק אותו לתוך גופי מים משטח ללא גלגול.זה יכול להוביל לאובדן נטו של מי קרקע מן האקדוח.גם עם גלגול, החילוץ של כמויות גדולות של מים קרקעיים עבור EGS או ATES, אם לא מנוהל בקפידה, יכול להוריד את המים באזור התחתון של מחסור, כולל אזורים אחרים, כולל לחץ מים מוגבל עבור מים מוגבל, כולל מים מוגבלים עבור אזורים אחרים, כולל אספקת מים מוגבל, כולל אספקת מים מוגבלים עבור מים מוגבלים, כולל אספקת מים מוגבלת, כולל אספקת מים מוגבלת, כולל אספקת מים מוגבלת, כולל אספקת מים מוגבלת, כולל אספקת מים מוגבלת עבור אזורים אחרים.

הסכסוך בין שימוש במים גיאותרמאליים לבין מערכות אקולוגיות תלויות במים היה מודגש באזור אגן הגדול של נבאדה, שבו כמה פרויקטים EGS הציעו חופפים עם גידול קריטי עבור דגי המדבר.

המונחים: seism

אולי ההשפעה הדרמטית ביותר של התאוששות תרמי היא הפוטנציאל לעורר רעידות אדמה.כאשר הזרקת נוזל מחוננת מפחיתה את הלחץ הנורמלי היעיל לאורך תקלות טרום-הסחבת, חלקלק יכול להתרחש.רוב האירועים הסיסמיתים המושרה הם מיקרו-סציאליים (הידוע פחות מ 2) ולהגיע ללא פתור, אבל כמה אירועים גדולים יותר - כגון רעידת האדמה Mw 3.4 בזל, 2006, ו- M5.4 רעידת האדמה בדרום קוריאה, הייתה מחוברת, רעידת האדמה.

פשיזם חטוף יכול לשבור גם את השמיכות, יצירת מסלולים להגירה נוזלית תת-קרקעית.זה יכול גם לפגוע תשתיות, כפי שנראה בפונג שבו רעידת האדמה גרמה נזק בנייה נרחב ואילצה את ההשבתה הקבועה של הפרויקט הגיאוותרמאלי.שינויים במים הקרקעיים נצפו: רמות מים במעקב צמודות צנחו על ידי כמה מטרים, ומקרי מעיינות מקומיים יבשו.

אסטרטגיות ניהול להגנה על מים

בהתחשב בטווח של השפעות פוטנציאליות, מסגרת ניהול פרואקטיבית והתאמה הוא חיוני.האסטרטגיות להלן נמשכות מן השיטות הטובות ביותר על פני אנרגיה גיאותרמית, אחסון תרמי, ונפט & דגימה; מגזרי גז, מותאם להבטיח הגנה על מים קרקעיים.

המונחים: Baseline Monitoring

לפני כל פרויקט התאוששות תרמי מתחיל, בסיס הידרוגולוגי יסודי חייב להיות הוקם.זה כולל מדידת רמות מים קרקעיים, כיוונים זרימה, כימיה מים (צלים גדולים, עקבות, איזוטופים יציבים), פרופילי טמפרטורה הן בקוויפרות רדומות ועמוקות.בסיס נתונים מאפשר למפעילים ורגולטורים לזהות שינויים בריקטורטים כדי לזהות אותם מחוסנות טבעית או תופעות לוואי אחרות של זרימה, כולל גם את דרכי הזריקה.

Reinjection וניהול איזון מים

כדי למנוע פענוח אקוויפר, כל המים מופקים צריך להיות rejected לתוך אותה היווצרות, אידיאלי עם עיצוב שדה היטב כי שומר איזון מים נייטרלי. עבור EGS ומערכות הידרותרמיות, זה אומר להחזיר את הירגן הקרר למאגרי בעומק כי להימנע פריצת דרך תרמית אבל משמר לחץ המאגר.

יש להימנע מאספקת מים על פני השטח של נוזלים גיאותרמאליים, אלא אם כן המים עומדים בכל תקני השחרור, והוא נראה שאין תופעות לוואי על קבלת מים. באזורים עקשניים, כמה פעולות גיאותרמיות השתמשו בתנומוזה הפוכה לטיפול במים המיוצרים לשימוש מועיל, אשר מפחית את הביקוש על מים מתוקים.

כימיקלים משתמשים ב-Reduction and Spill Prevention

צמצום השימוש בתוספים רעילים הוא דרך פשוטה להפחית את הסיכון. המפעילים יכולים להחליף פחות כימיקלים מסוכנים עבור בקרת קורוזיון ובקר, כגון שימוש בפולימרים יציבים תרמיים במקום phosphonates.במקום כימיקלים הם הכרחיים, הם צריכים להיות מאוחסנים בטנקים כפולים עם מברשות משנית, וניתן להשתמש במגשפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטים במהלך פעולות העברה.

מערכות ניטור וסחר-אור

פשיזם מלומד ניתן לנהל באמצעות מערכת תאורה תנועה.תחת אור ירוק, פעולות להמשיך בדרך כלל עם ניטור סיסמי מתמשך. כאשר סיסמיות מגיעה לסף צהוב (למשל, גודל מעל 2.5), שיעורי ההזרקה מופחתים או את הניתוח הפסקות כדי להעריך מחדש. אור אדום דורש השבתה מלאה של הזריקה וחקירה גיאולוגית מפורטת.

אינטגרציה ושילוב בעלי עניין

ניהול יעיל הולך מעבר לצעדים טכניים.התקנות של Permitting חייבות לדרוש הערכות של השפעות סביבתיות כי באופן מפורש מודלים של השפעות מים קרקעיים. השתתפות ציבורית בהערכות אלה יכולה לעלות על ידע מקומי ולבנות אמון בהולנד, מערכות ATES מוסדרות תחת חוק המים, עם היתרים המציינים שינויים טמפרטורה מקסימלית, גלגולי גלגול מחדש, ודרישות ניטור. חברות מים מקומיות מעורבים לעתים קרובות במתן החלטות כדי למנוע תאונות עם אזורי מים מופשטים.

תכנון לשימוש קרקעי המתכנן אזורים בלעדיים לשיקום תרמי הרחק מקוויפר רגישים הוא כלי רב עוצמה נוסף.בקליפורניה, חטיבת משאבי הגותרמי מתאמת עם מועצת בקרת משאבי המים של המדינה כדי להבטיח כי חכירות גיאותרמיות אינן מסכנות את קיימות המים הקרקעיים באגן מעוות יתר.

דחיפות חדשנית וניהול הסתגלות

גם עם התכנון הטוב ביותר, השפעות בלתי צפויות יכולות להתרחש. המפעילים צריכים לשים בצד כספים להפעלה מחדש, כגון התקנת בארות ניטור נוספות או יישום מערכות טיפול משאבה אם זיהום מזוהה.ניהול הסתגלותי - תהליך מחזורי של ניטור, הערכה ותיקון של פעולות - מאפשר שיפור מתמשך.

מחקרים: שיעורים מהשדה

דוגמאות בעולם האמיתי ממחישות את האתגרים ואת יעילות אסטרטגיות ניהול.

הטייס EGS (צרפת)

ממוקם ב RhineGren העליון, פרויקט הטייס הזה מוזרק מים קרים לתוך היווצרות גרניט בעומק של 5 ק"מ. ניטור extensive הראה כי ההשפעות התרמיות והכימיקליות על האקפרים overlying היו מינימליים, אבל הסיסמיות המושרה הייתה משמעותית במהלך שלב הגירוי.הפרויקט ייושם מערכת תאורה תנועה ולהגדיל בהדרגה את קצב ההזרקה.

The ברקלי ATES Demonstration (ארה"ב)

באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, מערכת ATES בקנה מידה קטן הותקנה כדי לקרר בניין מחקר. ניטור של האקוויפר הרדוד חשף טמפרטורת 2C מתקרבת לבאר החמה, אבל זה לא התפשט לבארות הסמוכים.איכות המים נותרה יציבה.הפרויקט הראה כי זהה כי ישיבה ממושכת וצמצום הבדלים טמפרטורה (פחות מ 10 מעלות צלזיוס) יכול למנוע השפעות אקולוגיות.

אלברטה נפט סנדס סלינסיות ניהול (קנדה)

באזור האגם הקר, התאוששות תרמית של bitumen הובילה לעלייה ריכוזים כלוריד במימים קרקעיים רדודים.היועץ לאנרגיה אלברטה הגיב על ידי דרישה מכל המפעילים להגיש תוכניות הגנה על הקרקע מפורטות. מפעיל אחד, שמן אימפריאלי, ייושם תוכנית של ניטור סלקטיבי וספקי זריקות עמוקים.עד 2020, שיעור המהדורות החדשות של רזורציה חדשה ירד, אם כי עדיין חששועני.

כיוונים עתידיים: מחקר וחדשנות

תחום ההתאוששות התרמית וניהול המים הקרקעי מתפתח במהירות.

  • (FLT:0) ניטור גיאופיזיקה מתקדם: FLT:1 Distributed אקוסטית חישה (DAS) וטמפרטורה סיבים אופטיים חישה כעת לאפשר מיפוי בזמן אמת של זרמים תרמיים ומיקרו-פוליטיות ברזולוציה גבוהה, שיפור יכולות התראה מוקדמות.
  • (FLT:0)Geochemical מודלים:FLT:1ve משופר מודלים מחדש-טרנספורט יכול לחזות אינטראקציות ארוכות טווח של סלע מים וגורל של תוספים כימיים, עוזר לעצב נוזלי גירוי שפיר יותר.
  • (ב) ⁇ (ב"ג) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) מערכות גיאותרמיות שללופ: אנדרל 1 (FLT:1) למערכות אלה להפיץ נוזל עבודה בצנרת סגורה ללא מגע עם היווצרות, ביטול חששות באיכות המים לחלוטין, בעוד הם עדיין ניסיוני בקנה מידה, הם מייצגים גבול מבטיח.
  • (FLT:0) תכנון אנרגיה משולבת של אנרגיה: FLT:1 סוכנויות מים ורגולטורים אנרגיה מתחילים ליישב משאבים, המחייבים מפעילי להשיג זכויות מים ואישורי פיצוי אשר מחשיבים השפעות מצטברות.הרעיון של "האנרגיה המים nexus" הוא מבצעי באגן כמו ים סלטון בקליפורניה.

מסקנה: לקראת גישה מאוזנת

התאוששות תרמית מציעה מסלול יקר לאנרגיה נקייה, אמינה, אבל זה לא ללא עלויות סביבתיות.ההשפעות על מי הקרקע - זרם מחוספס, השפלה באיכות המים, מחיקה מהירה, ונפיחות מושרה - הן אמיתיות ויש לטפל באותה רמות הקפדה מוחל על האתגרים הנדסיים של החילוץ אנרגיה.החדשות הטובות הן כי חבילת אסטרטגיות ניהול קיימות: ניטור מקיף, ניטור מים קפדני, לחץ דם כימי, טיפול יעיל, זיהומים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול, טיפול כימי, טיפול פסיכולוגי, טיפול פסיכולוגי, , , , תחליפי, מזערי, טיפול פסיכולוגי, , , , , תחליפיים, תחליפיים, , , תחליפיים, תחליפיים, מזהמים, מזהמים, , , , מזעריים, מזהמים, , , מזהמים, מזהמים באופן שיטתי, , , מזהמים, , , , מזהמים, מזהמים, מזהמים, מזהמים, מזהמים, מזהמים, מזהמים מזהמים, מקיפים, ⁇ מקיפים, מקיפים, ⁇ מזהמים, מקיפים, מזהמים, ⁇ ⁇ מזהמים, מזהמים, ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , ,

אין גישה אחת מתאימה לכל פרויקט.הרמה המתאימה של ניטור והפחתה תלויה בה הידרוגולוגיה המקומית, בקנה המידה של המבצע, ונוכחותם של משתמשים אחרים במים.עם זאת, העיקרון המקוצר: יש להתייחס למים הקרקעיים לא כמרכיב מקרי של התאוששות תרמית, אלא כמשאב בעל חשיבות ראשונית.