G7261 Geoenergie a obnovitelné zdroje podzim 2022 Wotl; MIK1 II a 1 1 Tmiwantura watt les Jí 1 i \ v 1 š d! K L.„» ■ > \ :l - ! l ■ i --— i V L I ! t Liurolůgy Legarid: '.".'dl Tfista X ".........- 0 40 6 0 85 120 mW m'2 180 240 350 Juraj Franců iuraj.francu@geology.cz Geoenergie a obnovitelné zdroje Osnova 1. Tradiční a netradiční, fosilní a obnovitelné zdroje energie v horninovém prostředí 2. Geotermie 3. Vylepšené fosilní zdroje energie (EOR) 4. Záchyt a ukládání skleníkových plynů v horninovém prostředí (CCS) 5. Řízená mikrobiální metanogeneze 6. Ukládání vodíku v horninovém prostředí la. Tradiční zdroje energie 1. Uhlí-spalování hnědého uhlí -výroba koksu z černého uhlí pro železárny -výroba dehtu z ču pro chemický průmysl 2. Ropa - výroba pohonných hmot v rafineriích 1.3. Plyn - „čisté topení budov", doprava Geotermální elektrárna v islandské 4. Uran-jaderné elektrárny Krafle, kde má stát první funkční vrt 5. Zemské teplo - geotermální zdroje uzpůsobený pro zisk energie z magmatu lb. Netradiční zdroje energie ze země 6. CBM - coal bed methane = metan z štěpených uhelných slojí 7. Shale Gas - „břidličný" (jílovcový) plyn - hydraulické štěpení 8. Řízená mikrobiální metanogeneze v uzavřených ložiskách uhlí 1.9 EOR - enhanced oil recovery - sekundární a terciemi metody těžby ropy lc. Obnovitelné zdroje energie Směr vývoje - kombinace tradičních a nových technologií Jednou z nosných myšlenek je vrácení uhlíku z fosilních paliv do země a tím také snížení hromadění skleníkových plynů v atmosféře a zpomalení globálního oteplování Řešení: CCS ukládání C02 do akviferů a dotazovaných ložisek ropy a plynu CCS = carbon capture and storage Neobnovitelné zdroje - jednoho dne se vytěží a nebudou Obnovitelné - budou fungovat na cyklickém principu -hlavní naděje = podzemní zásobníky plynu UGS - Ukládání vodíku UHS vyrobeného slunečními panely a větrníky -Řízená metanogeneze v uhelných dolech a zásobnících plynu 2. Geotermální energie 2.1 Rozložení teploty v Zemi a litosféře 2.2 Tepelný tok a teplotní gradient 2.3 Tepelná vodivost, porozita, permeabilita, transmisivita 2.4 Těžba geotermální energie, energetický potenciál, ekonomika Geotermální energie - Tepelný tok na Zemi Tepelný tok 0 40 60 85 120 180 240 350 _ mW m"2 _ Okrajové podmínky - klimatická teplota a T na rozhraní Litosféra/ Astenosféra Data from Allen & Alien (1990) Geotermický gradient grad(T)= dT/ dZ (mK/ m) TEMPERATURE 200 400 600 800 1000 1200 *C Peridotite solidus Tepelná vodivost = thermal conductivity (W/ m s °C) DUNÍTE DIABASE GRANITE QUARTZ ITE DOLOMITE LIMESTONE SANDSTONE SHALE COAL CLAY DEEP-SEA SEDIMENTS (PISTON CORES) ANHYDRITE HALITE SYLVANITE GYPSUM ANHYDRITE 55% + WATER 45% (DEHYDRATED GYPSUM) ICE - WATER 0|L GAS Copper -900 mcal/cm s°C ~380W/m°C Thermal Conductivity (mcal/cm sec°C) 0 5 10 15 20 n i i r n i i r n i i i i i i i r -o -o o -o -o --Ô W/m°C Tepelná vodivost a teplota v závislosti na litologii Thermal Conductivity: Vertical [W/nn/K] 1.00 2.00 3.00 Temperature [Celsius] 0 50 100 150 AT=22.7K 39.8°C 62.5°C TepeI ný tO k heat flow q = 48 mW/m2 m- m-K 700m heat thermal Grad T flow cond. 10 Geotermie Mapa tepelného toku Severní Ameriky a Grónska Heat Flow Map of North America Blackwell, D. D., and Richards, M. 2004. Geothermal Map of North America. American Assoc. Petroleum Geologist (AAPG), 1 sheet, scale 1:6,500,000. Všimněte si vysokého tepelného toku na pacifické desce ve srovnání s atlantickou. Proč má západ Ameriky tak červené barvy? íi Mapa tepelného toku České republiky Šafanda et al. 2008 12 Teplota v hloubce 100 m pod zemským povrchem 5650000H 560000(H 555000ÍH 550000(H 5450000H 540000IH Mapa teplot v hloubce 100 m pod zemským povrchem -M S e, Safanda et al. 2008 Geotermální potenciál pavlovského bloku jižní Moravy a přilehlého území dolního Rakouska 54350C0 5430X0 - 54250C0 H 5415000 5410000 H 54050C0 5400000 Pro moravskou část byly zpracovány průzkumné vrty na ropu a plyn a tři geotermální vrty (Pasohlávky a Mušov) 575000 580000 585000 T I I I f I T 590000 585000 600000 505000 610000 615000 620000 625000 X (S-42) t+T Well: IVAN1 ID GDO: 526S32 Litho- .2 stratigraphy S X S42A: 614895,42 Elevation (m SSL): 174,08 Year of drilling: 1984 YS42A: 5424687,97 Total depth (m): 1250 Locality: Ivan §1 TO Well logs CALI SP [mm) (mV) 150 450 -30 D 3 RAG2 (Qm) 100 RLLD 1000 GKP sea level Poysdorf [rT^ S*t>enhinen -100 -200 -300 -10 O -500 ■600 -700 -800 -900 -1000 -1100 1200 -1300 -1400 -1500 1600 -1700 -1&00 1900 -2000 -2100 -2200 -2300 VVe)>1f,rľ. 26.2.1990 Z 20.3.1990 -6 30.3.1990 ■ 11.4.1990 • 19.9.1990 A 3.10.1990 Ififf&'j Diorite F* JL 1 Limestone cherty Lithology Legend: Limestone sandy Shale / Sandstone Marlstone Sandstone & Shale Well Tests: Inflow of water No inflow Geotermální potenciál pavlovského bloku jižní Moravy Stratigrafický, litostratigrafický a litologický profil vrtu Mikulov-1: jádra, perforace, přítoky a teplota s hloubkou Teplota na úrovni povrchu svrchní jury: 20-75 ° 5430000H Enclosure 8 Temperature at the Top of Upper Jurassic Units (CZ) Pohořelice ■5425000H 5420000H 415000H 6410000H 540SO00H ■54OO0O0H 15395000- Hoalüiacice Homl □ unaiovica r.'iri r. FruainEh^B * CZ OsFůsůtfic* - **** ——-——y 1 AUT Í.3-C- t-:ni::lľ Laa an der Thaya LiJ Teplota na úrovni báze svrchní jury: 20-110 °C 5430000H ■5425000- ■5420000- E415000- E410000- 5405000- ■5400000- Enclosure 9 Temperature at the Base of Upper Jurassic Units (CZ) Pohořelice Hostů iac ice- Homl □unaiovica 5395000- 3585000 3590000 3595000 3600000 3605000 3610000 3615000 3620000 3625000 Teplota na úrovni báze jury: 20-110 °C 3D model rozložení teplot na úrovni báze jurských souvrství.