Доц. д-р инж. Йордан М. Йорданов
РЕЗЮМЕ
В резултат на глобалната потребност от оползотворяване на наличните възобновяеми енергийни източници (ВЕИ), в България е налице повишен интерес към оценка на енергийния потенциал на геотермалните ресурси и тяхната пригодност в частност за електропроизводство. Обичайна практика е тази оценка да се извършва по набор от количествени параметри, изведени от фундаменталните принципи на термодинамиката. Целта на настоящата работа е да представи сравнителен анализ на ексергийния потенциал на по-високо енталпийните геотермални обекти в страната, с оглед тяхната пригодност за изграждане на геотермална електроцентрала (ГТЕЦ).
Практиката оценява ефективността в трансформирането на геотермалната енергия в топло и/или електроенерия със стандартни термодинамични параметри, възприети и от нас за целите на настоящия анализ: енталпия, ентропия, ексергия, специфичен ексергиен индекс (SExI)-безразмерен параметър, изразен чрез отношение на конкретната стойност на ексергията към максималната ѝ стойност от 1192,6 kJ/kg.
Понастоящем практиката използва класификационна схема, базирана на стойностите на ексергията и SExI. На тази основа е прието геотермален ресурс със специфична ексергия > 600 kJ/kg и SЕхI,>0,5 да e ресурс „от висока категория“ или „високо качество; ресурс с показатели по-малки от 60 и 0,05 да се оценява от „ниска категория“ или „ниско качество“. В границите 60 – 600 и 0,05 – 0,55 е ресурс от „средна категория“ или „средно качество“. Авторът въвежда нов клас – „твърде ниско качество“, когато Ех < 15 и SЕхI < 0,013. За по-голямо удобство в работата е въведена и буквена сигнатура, съответно клас: А, B, С и D, отразени в приложена таблица.
Независимо от установените в България повече от 800 водни обекта, с надкритичен ексергиен потенциал са оценени 20 обекта, чийто ресурс може да се утилизира в геотермална инсталация за топло и/или електропроизводство.
От анализа на наличните данни може да се заключи, че преобладават обектите с нисък ексергиен потенциал (Ех <60 kJ/kg), с изключение на Ермореченската геотермална зона, за която е пресметната стойност от 69,40 kJ/kg, респективно SExI > 0.05, характерно за „средно качество“ геотермален ресурс. Останалите 19 обекта са оценени с нисък ексергиен потенциал (Ех =15-60 kJ/kg и SExI =0,013- 0.05), адресирани към клас „С“. Освен ограниченото ниво на ексергия (полезна работа), не се очаква и дебит на топлоносител > 20 l/s, които след корекция за ексергийни загуби, лимитира проектната нетна мощност до 250-300 kW, което трудно ще привлече инвеститорски интерес.
В заключение към раздела ще отбележим, че установените към момента геотермални зони и проявления на територията на България имат най-често нискоентарпиен профил и ограничен ексергиен потенциал. С изключение на геотермалната зона Ерма река, останалите обекти разкриват потенциал за икономически жизнеспособни проекти в сегмента за директна употреба с топлинен товар или когенерация в бинарни инсталации с подходящ органичен работен флуид.
КЛЮЧОВИ ДУМИ
ентропия,енталпия, ексергия, геотермален обект, геотермална централа
ЦЯЛАТА СТАТИЯ В PDF ФОРМАТ
РЕФЕРЕНЦИИ
1. Борисова,А.,Д. Попов. 2015.Технологични особености и параметри на малка бинарна ТЕЦ с нискотемпературен топлинен източник. Сп. Енергетика, 62-67.
2. Гълъбов, М. М., Н. Т. Стоянов. 2011. Термохидродинамика на геотермалните находища. С., Изд. “В. Недков”, 202 с.
3. Динкова, В. 2012.Геотермална енергия – Решения от недрата на Земята, сп. Енергия, брой 6, 2012.
4. Захариев, В.,Б. Денева. 2003. Изследване на режима на минералните води в находище Пчелински бани и актуална оценка на експлоатационните им ресурси, Годишник на МГУ, том 46, свитък I, Геология и геофизика, София, 2003, стр. 257-262.
5. Йорданов,Й.И.Костадинов.2017. Българска геотермална електроенергия – мит или реалност. Сп. Минно дело и геология, 2-3,28-34.
6. Йорданов,Й.2023.Енталпиен профил на хидротермалните природни резервоари в България. Сп. Минно дено и геология, бр. 7-8, 46-52.
7. Пенчев,П.,В.Захариев,Б.Денева.2003.Хидрогеология на Долнобанския термоводоносен басейн. Год. МГУ,т.46, св. 1, Геология и геофизика, 299-306.
8. Пенчев, П.,В.Величков.2011(а).Находищата на минерални води в района на София. Съвместен проект на БАПВ и Столична община, ОП „Туристическо обслужване“
9. Пенчев, П.,В.Величков. 2011(б).Оценка на ресурсите на находище на минерални води „Симитли”- област Благоевград, община Симитли, гр.Симитли, Фирмен доклад на „Геохидродинамика“ ЕООД.
10. Петров,П.,Св. Мартинов, К.Лимонадов, Ю.Страка.1970. Хидрогеоложки проучвания на минералните води в България, изд. Техника, София, 196 стр.
11. Стоянов,Н.,2015. Математически и филтрационен модел на термоминералното находище „Хасковски минерални бани“. год. МГУ, т.56, св. 1, Геология и геофизика, 184-191.
12. Стоянов, П.2024. Геотермалната енергия в България – много възможности, нула реализация. Еконовини. БГ.
13. Стоянов,Н.,С.Зейнелов.2018. Математически филтрационен модел на термоминералното находище Красново (Южна България). Год. МГУ, Геол. и геофизика, св.61,73-78.
14. Щерев, К.2004. Перспективи и прегради в разработването на потенциала от минерални води и геотермална енергия в България. Сп. Водно дело, София, 2004 г
15. Bett,A.K.,L.K.Langat,E.K.Rop&S.Jalilinasrabady.2021.Optimization of Olkaria Geothermal Brine for a Proposed Binary Unit by Energy and Exergy Analysis. Proceedings World Geothermal Congress 2020+1 Reykjavik, Iceland, April – October 2021.
16. Bojadgieva, K., H. Hristov,V.Hristov and A. Benderev.2000.Status of geothermal energy in Bulgaria. Proceedings World Geothermal Congress 2000 Kyushu – Tohoku, Japan, May 28 – June 10, 2000.93-98.
17. Bojadgieva,K., H. Hristov, V. Hristov, A. Benderev and V. Toshev. 2005. Geothermal Update for Bulgaria (2000-2005). Proceedings World Geothermal Congress 2005 Antalya, Turkey, 24-29 April 2005. 1-11.
18. Bojadgieva,K., V. Hristov and A. Benderev.2010. Aspects of Regional Geothermal Water Use in Bulgaria.Proceedings World Geothermal Congress 2010 Bali, Indonesia, 25-29 April 2010.1-7.
19. Bojadgieva,К.,H.Hristov,A.Berova-Andonova, A.Benderev & V.Hristov.2015.Geothermal Update for Bulgaria (2010-2014).Proceedings World Geothermal Congress 2015. Melbourne, Australia, 19-25 April 2015.
20. Botvarsson,G.,D.Eggers.1972.The exergy of thermal waters. Geothermic I, 93-95.
21. DiPippo,R.2004. Second Law assessment of binary plants generating power from low-temperature geothermal fluids. Geothermics 33 (2004) 565–586.
22. Gosnold, W.,C.Anna, K.Kris et al. Concept for a Distributed Baseload Binary Power Network. GRC Transactions, Vol. 41, 2017.
23. Ivanova Teneva-Georgieva,S. and A.Andreev.2005.The Erma Reka Low-Enthalpy System (S-Bulgaria) – Geothermal Characteristics.Proceedings World Geothermal Congress 2005 Antalya, Turkey, 24-29 April 2005. 1-7.
24. Kuzgunkaya,E.2015. Evaluation of Turkey’s Geothermal Energy Resources in terms of Exergy Analysis. Proceedings World Geothermal Congress 2015 Melbourne, Australia, 19-25 April 2015.
25. Lee.К.С.1996. Classification of the geothermal resources – an engineering approach. PROCEEDINGS, Twenty-First Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University, Stanford, California, January 22-24, 1996 SGP-TR- 151.85-92.
26. Moon,Н.,S. Zarrouk.2012. Efficiency of geothermal power plants: A worldwidw review. New Zealand Geothermal Workshop 2012. Proceedings 19 – 21 November, Auckland, New Zealand.
27. Shterev, K.,I. Zagorchev.1996.Mineral waters and hydrogeothermal resources in Bulgaria; GeoJournal 40.4.
28. Subir K. Sanya.2005.Classification of geothermal systems – a possible scheme. Proceedings, Thirtieth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University, Stanford, California, January 31-February 2, 2005 SGP-TR-176.
Фондови материали и проекти
1. Петров,П.(ред.).1998.Преоценка на ресурсите на геотермална енергия в България. Договор 69/1998, С.,БАН.
2. Щерев,К.2014. Възможности, условия и интереси за пълно разкриване на потенциала от минерална вода и геотермална енергия на хидро-геотермалното находище в гр. Стрелча. (Експертно-аналитично изследване)
3. COWI, EкоПро Консулт (а)– Предварително проучване за изграждане на геотермална отоплителна централа в Сапарева баня, Министерство на Енергетиката и Енергийните ресурси, юни 2005.
4. COWI, EкоПро Консулт (б)– Предварително проучване за изграждане на геотермална отоплителна централа в Златоград на база геотермално находище Ерма река, Министерство на Енергетиката и Енергийните ресурси, юни 2005.