향상된 지열 시스템

Enhanced geothermal system
향상된 지열 시스템: 저수지 1개, 펌프 하우스 2개, 열교환기 3개, 터빈 홀 4개, 생산 유정 5개, 주입 유정 6개, 온수 대 지역 난방 7개, 다공질 퇴적물 8개, 관찰 유정 9개, 결정질 암반 10개

향상된 지열 시스템(EGS)은 자연 대류 열수 자원 없이 지열 전기를 생산합니다.전통적으로 지열발전시스템은 자연적으로 발생하는 열, 물, 암석 투과성이 에너지 [1]추출을 가능하게 하는 곳에서만 작동되었습니다.그러나 기존 기술의 범위 내에 있는 대부분의 지열 에너지는 건조하고 불침투성인 [2]암석에 있습니다.EGS 기술은 '유압 자극'과 같은 자극 방법을 통해 지열 자원의 가용성을 확대합니다.

시리즈의 일부(on)
재생에너지

개요

많은 암석층에서 자연적인 균열과 기공은 물이 경제적인 속도로 흐르지 못하게 합니다.수소 전단 작업을 통해 고압의 물을 주입 우물 아래로 자연적으로 파단된 암석으로 펌핑하여 투과성을 향상시킬 수 있습니다.주입은 암석 내의 유체 압력을 증가시켜 기존의 균열을 확장시키고 현장의 투과성을 향상시키는 전단 이벤트를 유발합니다.주입 압력이 유지되는 한 높은 투과성이 필요하지 않으며, 파단을 열린 [3]상태로 유지하기 위해 유압 파단 촉진제가 필요하지 않습니다.

하이드로 전단은 오일 및 가스 산업에서 사용되는 유압식 인장 파단과는 다르며, 이는 기존의 [4]골절을 확장시키는 것 외에도 새로운 골절을 발생시킬 수 있습니다.

물이 균열 부위를 통과하면서 열을 흡수하여 뜨거운 물로 표면에 강제로 공급됩니다.물의 열은 증기터빈 또는 2원 발전소 시스템을 사용하여 전기로 변환되어 [5]물을 냉각시킵니다.이 과정을 반복하기 위해 물은 다시 땅속으로 순환됩니다.

EGS 발전소는 일정한 속도로 전력을 생산하는 기반 부하 자원입니다.열수열과는 달리 EGS는 자원 깊이에 따라 세계 어디서나 실행 가능합니다.좋은 장소는 일반적으로 [6]3-5km(1.9-3.1mi)의 단열 퇴적물로 덮인 깊은 화강암 위입니다.

첨단 시추 기술은 온도가 [7]깊이에 따라 증가함에 따라 더 높은 온도의 암석(400°C 이상)에 접근할 수 있는 15km 이상의 깊이에서 단단한 결정질 암석을 관통합니다.

EGS 공장의 경제 수명은 20-30년으로 [8]예상됩니다.

EGS 시스템은 호주, 프랑스, 독일, 일본, 스위스 및 미국에서 개발 중입니다.세계에서 가장 큰 EGS 프로젝트는 호주 쿠퍼 베이즌(Cooper Basin)에 있는 2,500만 와트 규모의 실증 공장입니다.Cooper Basin은 5,000-10,000 MW의 발전 가능성을 가지고 있습니다.

연구개발

전 세계 64개 EGS 프로젝트 지도

EGS 기술은 다양한 방법을 사용하여 추가적인 유로를 생성합니다.EGS 프로젝트는 수압, 화학, 열 및 폭발 자극 방법을 결합했습니다.일부 EGS 프로젝트는 시추된 유정이 뜨겁지만 불침투성인 저수지 암석과 교차하는 열수열 현장의 가장자리에서 운영됩니다.자극 방법은 그 투과성을 강화합니다.아래 표는 전 [9][10]세계의 EGS 프로젝트를 보여줍니다.

이름. 나라 주/지역 연도 시작 자극법 참고문헌
모스펠스비트 아이슬란드 1970 열 및 유압 [11]
펜턴 힐 미국 뉴멕시코 주 1973 유압 및 화학 [12]
배드 우라흐 독일. 1977 유압식 [13]
팔켄베르크 독일. 1977 유압식 [14]
로즈마노우즈 영국 1977 유압식 및 폭발식 [15]
르 마예 프랑스. 1978 유압식 ,[16][17]
동메사 주 미국 캘리포니아 1980 유압식 [18]
크라플라 아이슬란드 1980 보온성 [19]
바카 미국 뉴멕시코 주 1981 유압식 [18]
가이저스 언로컬 미국 캘리포니아 1981 폭발. [18]
버어웨 미국 네바다 주 1983 유압식 [18]
브루찰 독일. 1983 유압식 [20]
피엘바카 스웨덴 1984 유압 및 화학 [21]
노이슈타트글뢰[데] 독일. 1984 [20]
히죠오리 일본 1985 유압식 [22]
솔츠 프랑스. 1986 유압 및 화학 [23]
알테임 오스트리아 1989 화학의 [24]
하치만타이 일본 1989 유압식 [25]
오가치 일본 1989 유압식 [26]
스미카와 일본 1989 보온성 [27]
티르냐우즈 러시아 ` 1991 유압식 ,[28][29]
백맨 필리핀 1993 화학의 [30]
셀트야르나르네스 아이슬란드 1994 유압식 [31]
민다나오 필리핀 1995 화학의 [32]
부일랑 프랑스. 1996 보온성 [33]
레이테 필리핀 1996 화학의 [34]
헌터밸리 호주. 1999 [8]
그로슈네벡 독일. 2000 유압 및 화학 [35]
티위 필리핀 2000 화학의 [36]
베를린 엘살바도르 2001 화학의 [37]
쿠퍼 분지: 하바네로 호주. 2002 유압식 [38]
쿠퍼 분지: 졸로키아 1 호주. 2002 유압식 [38]
코소 미국 캘리포니아 1993, 2005 유압 및 화학 [39]
헬리셰이디 아이슬란드 1993 보온성 [40]
Genesys:호르스트베르크 독일. 2003 유압식 [41]
란다우[데] 독일. 2003 유압식 [42]
언터해킹 독일. 2004 화학의 [43]
살락 인도네시아 2004 화학, 열, 유압 및 주기적 압력 부하 [44]
올림픽 댐 호주. 2005 유압식 [45]
파라라나 호주. 2005 유압 및 화학 [46]
로스아즈프레스 멕시코 2005 화학의 [47]
바젤[데] 스위스 2006 유압식 [48]
라다렐로 이탈리아 1983, 2006 유압 및 화학 [49]
인스하임 독일. 2007 유압식 [50]
사막봉 미국 네바다 주 2008 유압 및 화학 [51]
브래디 온천 미국 네바다 주 2008 유압식 [52]
남동가이스터즈 미국 캘리포니아 2008 유압식 [53]
Genesys:하노버 독일. 2009 유압식 [54]
세인트갤런 스위스 2009 유압 및 화학 [55]
뉴욕 캐년 미국 네바다 주 2009 유압식 [56]
노스웨스트가이어스 미국 캘리포니아 2009 보온성 [57]
뉴베리 미국 오리건 주 2010 유압식 [58]
마우어슈테텐 독일. 2011 유압 및 화학 [59]
소다호 미국 네바다 주 2011 폭발. [60]
뗏목강 미국 아이다호 주 1979, 2012 유압 및 서멀 [61]
블루 마운틴 미국 네바다 주 2012 유압식 [62]
리터스호펜 프랑스. 2013 열, 유압 및 화학 물질 [63]
클라이페다 리투아니아 2015 제트팅 [64]
오타니에미 핀란드 2016 유압식 [65]
남헝가리 EGS 데모 헝가리 2016 유압식 [66]
포항 대한민국. 2016 유압식 [67]
FORGE 유타주 미국 유타주 2016 유압식 [68]
레이캬네스 아이슬란드 2006, 2017 보온성 [69]
로터 캄 (슈니베르크) 독일. 2018 유압식 [70]
유나이티드 다운스 심지열 파워 (레드루스) 영국 2018 유압식 [71]
에덴 (세인트오스텔) 영국 2018 유압식 [72]
치아부키아 중국 2018 열 및 유압 [73]
벤덴하임 프랑스. 2019 [74]

호주.

주요 기사:오스트레일리아의 지열발전

호주 정부는 Hot Dry Rock 기술 개발을 위해 연구비를 지원했습니다.프로젝트에는 Hunter Valley(1999), Cooper Basin: Habanero(2002), Cooper Basin: Jolokia 1(2002), Olympic Dam(2005)[75] 등이 있습니다.

유럽 연합

프랑스 Soultz-sous-Forets에 있는 EU의 EGS R&D 프로젝트는 1.5 MW 규모의 실증 공장과 그리드를 연결합니다.Soultz 프로젝트는 여러 자극 구역의 연결과 삼중항 우물 구성(1개의 주입기/2개의 생산기)의 성능을 조사했습니다.솔츠는 알자스에 있습니다.

바젤에서 발생한 지진으로 인해 [citation needed]EGS 프로젝트가 취소되었습니다.

포르투갈 정부는 2008년 12월 포르투갈 대륙에서 가장 우수한 지역 중 하나인 지오비타(Geovita Ltd.)에 지열 에너지 탐사 및 탐사를 위한 독점 라이선스를 수여했습니다.지오비타는 코임브라 대학의 과학기술부 [citation needed]지구과학과와 함께 약 500 평방 킬로미터의 지역을 연구하고 있습니다.

대한민국.

포항 EGS 사업은 2010년 12월 착공하여 1MW [76]생산을 목표로 하고 있습니다.

2017년 포항 지진은 포항 EGS 프로젝트의 활동과 관련이 있을 수 있습니다.2018년에는 모든 연구 활동을 중단했습니다.

영국

이 섹션은 유나이티드 다운스 딥 지열 파워에서 발췌한 것입니다.[편집]
유나이티드 다운스 심지열 발전은 영국 최초의 지열 전기 프로젝트입니다.이것은 영국 콘월의 레드루스 근처에 위치하고 있습니다.영국 민간기업인 지열엔지니어링(GEL)이 소유하고 운영하고 있습니다.시추 장소는 유나이티드 다운스 산업단지에 있으며 지질학적, 기존의 그리드 연결, 진입로와의 근접성, [77]지역사회에 미치는 영향이 제한적이라는 이유로 선정되었습니다.에너지는 물을 순환시켜 자연 고온의 저장소를 통과시키고 가열된 물을 이용해 터빈을 구동시켜 전기를 생산하고 직접 가열함으로써 추출됩니다.2024년부터 전력(2MMe) 및 난방(<10MWth) 공급을 시작할 계획입니다.우물 [78]안에서 리튬 자원이 발견되었습니다.

미국

초창기 — 펜턴 힐

그 후 핫 드라이 록(Hot Dry Rock)이라고 불리는 첫 번째 EGS 노력은 연방 로스앨러모스 [79]연구소가 운영하는 프로젝트로 뉴멕시코주 펜턴 힐에서 이루어졌습니다.그것은 깊고, 완전한 규모의 EGS 저수지를 만드는 최초의 시도였습니다.

펜턴 힐의 EGS 저수지는 1977년에 약 2.6 km 깊이에서 185 °C의 암석 온도를 이용하여 완공되었습니다.1979년에 추가적인 유압 자극으로 저수지가 확장되어 약 1년간 운영되었습니다.이 결과는 저투과성 고온 결정성 암석의 유압 자극 영역에서 합리적인 속도로 열을 추출할 수 있음을 보여주었습니다.1986년, 초기 유압 순환과 열 추출 시험을 위해 두 번째 저장소가 준비되었습니다.20 °C의 일정한 재분사 온도를 갖는 30 일간의 유동 시험에서 생산 온도는 약 190 °C로 꾸준히 증가하여 약 10 MW의 화력 수준에 상응하였습니다. 예산 삭감으로 연구는 종료되었습니다.

2000-2010

2009년 미국 에너지부(USDOE)는 향상된 지열 시스템과 관련된 두 가지 자금조달 기회 발표(FOA)를 발표했습니다.두 FOA는 6년간 8천 4백만 달러를 제공했습니다.

DOE는 2009년에 미국 재투자 및 회수법의 경기 부양 자금을 사용하여 EGS [81]프로젝트에 특별히 목적을 둔 8천만 달러를 포함하여 3억 5천만 달러를 투자하여 또 다른 FOA를 열었습니다.

포지

이 섹션은 지열 에너지 연구를 위한 프론티어 천문대에서 발췌한 것입니다.[편집]
FORGE(Frontier Observatory for Research in Geothermal Energy)는 지열 [82]에너지 연구를 지원하는 미국 정부의 프로그램입니다.FOGE 부지는 유타주 밀포드 근처에 있으며, 최대 1억 4천만 달러를 지원합니다.2023년 현재 수많은 시험정이 뚫렸고, 플럭스 측정이 진행되었지만 에너지 생산은 [83]시작되지 않았습니다.

코넬 대학교 – 이타카, 뉴욕

EGS를 지역 난방 시스템과 함께 개발하는 것은 코넬 대학의 이타카 [84]캠퍼스를 위한 기후 행동 계획의 일부입니다.이 프로젝트는 타당성을 판단하고, 자금을 확보하고, 기준 [85]지진도를 모니터링하기 위해 2018년에 시작되었습니다.이 프로젝트는 USDOE [86]자금으로 720만 달러를 받았습니다.테스트 우물은 2021년 봄에 온도가 85°C를 넘는 암석을 목표로 2.5-5km 깊이에서 시추될 예정이었습니다.이 부지는 캠퍼스 연간 난방 부하량의 20%를 공급할 계획입니다.저수지에 대한 유망한 지질학적 위치는 트렌톤-블랙 리버 층(2.2km) 또는 지하 결정질 암석(3.5km)[87]에서 제안되었습니다.2마일 깊이의 시추공은 [88]2022년에 완공되었습니다.

EGS "지구샷"

2022년 9월, 에너지 효율 및 재생 에너지부 내 지열 기술 사무소는 에너지 어스샷 [89]캠페인의 일환으로 "향상된 지열 샷"을 발표했습니다.EGS의 목표는 2035년까지 [90]EGS의 비용을 90% 절감하여 시간당 45메가와트로 낮추는 것입니다.

기타 연방정부의 자금지원 및 지원

인프라 투자 및 일자리법은 4개의 실증 [91]프로젝트를 통해 EGS 개발을 지원하기 위해 8,400만 달러를 승인했습니다.인플레이션 저감법은 신재생에너지원(지열 포함)에 대한 생산세액공제(PTC)를 2024년까지 연장하고 2024년부터 [92]시작되는 신 청정전기 PTC에 지열에너지를 포함시켰습니다.

유도진폭

주요 기사:유도진폭

유발지진은 인간의 활동에 의해 발생하는 지진입니다.EGS에서는 높은 압력 [93][94]때문에 지진이 흔히 발생합니다.캘리포니아의 가이스 지열장에서 발생한 지진은 주입 [95]활동과 관련이 있습니다.

바젤의 지진으로 인해 그 도시는 그 프로젝트를 중단했고 나중에 [96]그 프로젝트를 취소하게 되었습니다.

호주 정부에 따르면, "수압파쇄 유도 지진은 자연 지진에 비해 낮고, 세심한 관리와 감시에 의해 감소될 수 있다"며 "추가 [97]발전을 방해하는 것으로 간주되어서는 안 된다"고 말했습니다.유발지진은 현장마다 다르며 대규모 유체 주입 전에 평가해야 합니다.

EGS 잠재량

미국

지열 발전 기술.

미국 에너지부가 자금을 지원하는 [8]MIT의 2006년 보고서는 EGS에 대해 지금까지 가장 포괄적인 분석을 실시했습니다.이 보고서는 다음과 같은 몇 가지 중요한 결론을 제시했습니다.

  • 리소스 크기:이 보고서는 미국의 총 EGS 자원을 수심 3-10km에서 13,000개 이상의 제타줄로 계산했으며, 그 중 200개 이상의 ZJ를 추출할 수 있으며, 이를 [8]더 나은 기술로 2,000개 이상의 ZJ로 늘릴 수 있는 가능성이 있습니다.열수자원과 지압자원을 포함한 지열자원은 14,000 ZJ에 해당하며, 이는 2005년 미국 1차 에너지 사용량의 약 140,000배에 해당한다고 보고했습니다.
  • 개발 잠재력:15년간 10억 달러의 R&D 투자로, 이 보고서는 미국에서 2050년까지 100GWh(기가와트) 이상의 전력을 사용할 수 있을 것으로 추정했습니다.이 보고서는 또한 "복구 가능한" 리소스(오늘날의 기술로 액세스 가능)가 보수적인 시나리오와 중간 수준의 시나리오에서 각각 1.2~12.2TW인 것으로 나타났습니다.
  • 비용: 보고서는 EGS가 kWh당 3.9센트의 낮은 가격으로 전기를 생산할 수 있다고 주장했습니다. EGS 비용은 다음의 네 가지 주요 요인에 민감한 것으로 나타났습니다.
    1. 리소스의 온도
    2. 시스템을 통한 유체 흐름
    3. 시추비용
    4. 전력변환효율

핫 드라이 록(HDR)

고온 건조 암석(HDR)은 지열 에너지의 풍부한 공급원이지만, 일반적으로 접근하기 어렵습니다.뜨겁고 건조한 결정질의 지하 암석들은 표면 [98]아래에 충분히 멀리 있는 거의 모든 곳에서 발견됩니다.1970년 로스앨러모스 국립 연구소에서 한가지 추출 방법이 시작되었습니다.실험실 연구원들은 [99]이를 다루는 미국 특허를 받았습니다.HDR은 가압된 HDR 저장소, 보어홀, 주입 펌프 및 관련 배관으로 구성됩니다.관련 발전소는 뜨거운 물을 전기로 바꿉니다.

이 기술은 미국, 일본, 호주, 프랑스, 영국 [100]등 전 세계에 여러 개의 깊은 우물을 뚫어 시험해 왔습니다.

현재 및 계획 중인 초열암 에너지 프로젝트 지도

HDR은 다양한 연구 연구의 초점입니다.열 에너지는 수년에 걸쳐 합리적으로 지속 가능한 테스트를 통해 회수되었으며 경우에 따라서는 전기 발전도 달성했습니다.고온 건조 암석 [101]시스템에서 EGS 기술을 더욱 개발하고 테스트하기 위한 지속적인 노력이 진행 중입니다.고온 건조 암석에서의 EGS는 상용화되지 않았지만, 한 추정치는 충분한 [102]경험을 감안할 때 MWh당 $20-35의 가격을 제시합니다.

수열 에너지 생산이 이미 존재하는 뜨거운 유체를 이용할 수 있는 반면, HDR은 가압 유체의 폐루프 순환을 통해 건조한 암석으로부터 열을 회수합니다.높은 압력으로 지표에서 주입된 이 유체는 암석 내에 존재하는 기존의 관절을 확장시켜 세제곱 킬로미터나 되는 크기의 저장소를 만듭니다.

역사

콘스탄틴 치올코브스키(1898), 찰스 파슨스(1904), 블라디미르 오브루체프(1920)[103]는 심온건조암열광에 대한 개념을 설명했습니다.

1963년 파리에서는 자연적으로 부서진 바위의 열을 이용한 지열 난방 시스템이 [103]세워졌습니다.

펜턴 힐 프로젝트는 1977년에 [103]개발된 인공적으로 형성된 저수지에서 HDR 지열 에너지를 추출하는 최초의 시스템입니다.

테크놀러지

기획통제

리저버가 접합부의 압력 팽창에 의해 형성되기 때문에 주변 암석 질량의 탄성 응답으로 인해 주변부에 단단히 압축되고 밀봉된 암석 영역이 생성되어 HDR 리저버가 완전히 구속되고 억제됩니다.따라서 이러한 저장소는 물리적 특성(크기, 생성되는 깊이)뿐만 아니라 작동 파라미터(주입 및 생산 압력, 생산 온도 등)를 사전에 계획하고 면밀하게 제어할 수 있다는 점에서 완전히 설계되었습니다.반면, 저수지의 압축과 제한된 특성은 에너지를 추출할 수 있는 양과 속도를 심각하게 제한합니다.

천공 및 가압

브라운에 [104]의해 설명된 바와 같이, HDR 지열 에너지 시스템은 먼저 깊고 뜨거운 지하 암석의 지역에 접근하기 위해 기존의 시추를 사용함으로써 개발됩니다.선택된 영역에 개방된 고장이나 조인트가 없는 것으로 확인되면(가장 일반적인 상황으로 볼 때), 첫 번째 보어홀의 고립된 섹션은 암석 질량에서 이전에 밀봉된 조인트 몇 세트를 열 수 있을 정도의 높은 수준으로 가압됩니다.지속적인 펌핑(유압 자극)을 통해 매우 큰 영역의 자극된 암석이 생성됩니다(HDR 저장소). 이는 암석 질량 내의 상호 연결된 일련의 관절 유동 경로로 구성됩니다.이러한 유로의 개방은 압력이 활성화된 조인트를 따라 이동하여 지진 신호(미세 지진)를 발생시킵니다.이러한 신호를 분석하면 개발 중인 저장고의 위치와 치수에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.

생산정

일반적으로 HDR 저장소는 타원체 모양으로 형성되며, 가장 긴 축은 최소 주 접지 응력과 직교합니다.그런 다음 이 압력 자극 영역은 두 개의 생산 웰에 의해 접근되며, 자극 영역의 긴 끝 근처에서 HDR 저장소와 교차하도록 천공됩니다.대부분의 경우 초기 보어홀은 3-웰 가압수 순환 시스템의 주입 웰이 됩니다.

작동

작동 중에는 접지 응력에 대해 상호 연결된 조인트 네트워크를 개방하고 HDR 저장소를 통해 유체를 효과적으로 순환시킬 수 있을 만큼 충분히 높은 압력으로 유체가 주입됩니다.일상적인 에너지 생산 중에는 주변 암석 질량의 추가 압력 자극을 유발하는 수준 바로 아래에 주입 압력을 유지하여 에너지 생산을 극대화하는 동시에 추가 저장소 성장을 제한합니다.그러나 제한된 저장소 크기로 인해 저장소 에너지가 제한됩니다.한편, 고압 작동은 배관 및 펌핑 시스템에 상당한 비용을 추가시킵니다.

생산성

HDR 저장소 내에서 새로 생성된 개방 조인트 배열의 부피는 압력 자극 암석 질량의 1% 미만입니다.이 조인트들이 계속 압력을 가하고 냉각-희석화됨에 따라 탱크 전체의 유동 임피던스가 감소하여 높은 열 생산성으로 이어집니다.냉각 과정에서 암석이 더 많이 노출되는 방식으로 냉각 균열이 발생할 경우 시간이 지남에 따라 이러한 저장소가 개선될 수 있습니다.현재까지 저수지 에너지 증가는 값비싼 새로운 고압 우물 자극 노력에서 비롯된다고 보고되고 있습니다.

타당성조사

1978년에서 1995년 사이에 Los Alamos National Laboratory에서 수행한 두 번의 분리된 HDR 저장소 흐름 시연에서 지구 깊은 곳에서 열을 채굴하는 것의 가능성이 입증되었습니다.이 획기적인 실험은 뉴멕시코 중북부의 제메즈 산맥에 있는 연구소의 펜톤 힐 HDR 실험장에서 8,000피트(2,400m) 이상의 깊이와 180°[105]C를 넘는 암석 온도에서 이루어졌습니다.이러한 테스트의 결과는 혁신적인 새로운 HDR 지열 에너지 개념의 엔지니어링 실행 가능성을 결정적으로 보여주었습니다.Fenton Hill에 만들어진 두 개의 분리된 저수지는 여전히 전 세계에서 유일하게 유동 테스트가 완료된 제한된 HDR 지열 에너지 저수지입니다.

펜턴 힐 테스트

1단계

1977년 6월에 Fenton Hill에서 테스트된 첫 번째 HDR 저장소인 Phase I 저장소가 생성되었으며 1978년 1월부터 4월까지 75일 동안 열출력 레벨 4 [106]MW에서 유동 테스트되었습니다. 900psi(6.2 MPa)의 표면 주입 압력에서 최종 물 손실률은 분당 2US 갤런(7.6 L/min)이었습니다(주입률의 2%).이 초기 저장소는 기본적으로 0.5psi/US gal/min(0.91 kPa/L/min)의 소멸할 정도로 작은 유동 임피던스를 가진 단일 압력 희석형 거의 수직 조인트로 구성된 것으로 나타났습니다.

최초의 1단계 저장소는 1979년에 확장되었고 [107]1980년에 거의 1년 동안 추가적으로 유동 시험이 이루어졌습니다.가장 중요한 것은 이번 유량시험에서 확대된 저류조 역시 제한적임을 확인하였으며, 6 gpm의 낮은 수분 손실률을 나타냈습니다.이 저장소는 초기 저장소(위에서 언급한 바와 같이 1978년 초 75일 동안 유동 시험이 수행됨)의 단일 근수직 조인트로 구성되어 있으며, 이는 [citation needed]원래 조인트의 타격에 다소 비스듬한 일련의 새로운 압력 자극 근수직 조인트로 보강되었습니다.

제2단계

1983년 [107]말, 대규모 수압파쇄(MHF) 작업 중에 더 깊고 더 뜨거운 HDR 저장소(Phase II)가 생성되었습니다.1985년 봄, 한 달이 [108]조금 넘게 지속된 초기 폐쇄 루프 흐름 테스트(ICFT)에 의해 처음으로 흐름 테스트가 되었습니다.ICFT로부터 얻은 정보는 1992년부터 1995년까지 수행된 후속 장기 유동 시험(LTFT)의 기초를 제공했습니다.

LTFT는 여러 개의 개별 정상 상태 흐름 실행으로 구성되어 있으며, 수많은 [109]추가 실험이 산재해 있습니다.1992-1993년에는 두 차례의 정상 순환 기간이 시행되었는데, 첫 번째 기간은 112일, 두 번째 기간은 55일이었습니다.두 테스트 동안, 물은 180°C 이상의 온도와 90–100 US gal/min(20–233 m/h)의 속도에서 일상적으로 생산되었으며, 이로 인해 약 4 MW의 열 에너지가 지속적으로 생산되었습니다. 이 기간 동안 저장기 압력은 약 15 MPa 수준으로 유지되었습니다.

1993년 중반부터 거의 2년 동안 저수지가 폐쇄되었고, 인가된 압력은 본질적으로 0으로 떨어지는 것을 허용했습니다.1995년 봄, 시스템이 재압류되어 66일간의 3차 연속 순환 운행이 [110]실시되었습니다.놀랍게도, 이전의 두 테스트에서 관찰된 생산 매개 변수가 빠르게 재설정되었고, 정상 상태 에너지 생산이 이전과 같은 수준으로 재개되었습니다.이러한 모든 유동 시험 기간의 폐쇄 및 작동 단계에서 관찰한 결과, 인공 저수지 경계에 있는 암석이 저수지 영역의 가압 및 이로 인한 확장에 의해 압축되었다는 명확한 증거가 제시되었습니다.

LTFT를 통해 HDR [111]운영에 있어 중요한 문제로 물 손실이 제거되었습니다.LTFT 기간 동안 물 소비량은 주입된 물의 양의 7% 수준으로 떨어졌으며, 데이터에 따르면 정상적인 순환 조건에서 물 소비량이 계속 감소했을 것입니다.생성된 유체의 용해된 고체와 기체는 낮은 농도(해수 염도의 약 10분의 1)에서 빠르게 평형값에 도달했고, 유체는 시험 [112]기간 내내 지구화학적으로 양성을 유지했습니다.자동화된 표면 공장의 일상적인 운영은 다수의 무인 상업용 열수 플랜트가 이미 사용하고 있는 것과 동일한 경제적인 인력 배치 일정을 사용하여 HDR 에너지 시스템을 운영할 수 있음을 보여주었습니다.

시험결과

HDR 저장소의 장점은 제한된 특성으로 인해 부하를 따르는 작업에 매우 적합하다는 점이며,[113] 따라서 에너지 생산 속도가 전력 수요의 다양한 변화에 맞춰 달라지기 때문에 기술의 경제적 경쟁력을 크게 높일 수 있습니다.

솔츠 테스트

1986년에 프랑스와 독일의 Soultz-sous-Forets의 HDR 시스템 프로젝트가 시작되었습니다.1991년에 우물은 2.2km 깊이까지 파여졌고 자극을 받았습니다.하지만, 높은 물 손실이 [114][8]관찰되면서 저수지를 만드는 시도는 성공적이지 못했습니다.

1995년에는 우물이 3.9km까지 깊이가 깊어져 자극을 받았습니다.1997년 저수지 개발에 성공하여 4개월간 25L/s(6.6USgal/s) 유량의 물 손실 없는 순환시험을 [8]달성하였습니다.

2003년에는 우물이 5.1km까지 깊어져 있었습니다.세 번째 저장소를 만들기 위해 자극을 가했으며, 2005-2008년 순환 테스트에서 물 손실이 적은 약 160 °C의 온도에서 물을 생산했습니다.발전소 건설이 [115]시작되었습니다.발전소는 2016년부터 전기를 생산하기 시작하여 총 용량 1.7MW로e [116]설치되었습니다.

확인되지 않은 시스템

영국 [117]콘월의 로즈마노웨스 채석장, 일본의 히죠리와[118] 오가치[119] 칼데라스, 그리고 [120]호주의 쿠퍼 분지에서 압력 자극을 받은 비제한적인 지열 시스템의 실험에 대한 수많은 보고가 있었습니다.그러나 HDR 기술 조사를 위한 프로그램 하에서 개발된 이 모든 "엔지니어링된" 지열 시스템은 가압 순환 [121]중에 관찰되는 높은 물 손실로 인해 개방된 것으로 입증되었습니다.본질적으로, 이들은 모두 진정한 HDR 저장소가 아닌 EGS 또는 열수 시스템입니다.

관련용어

향상된 지열 시스템

EGS 개념은 1990년 Los Alamos 연구자들이 미국 에너지부(DOE)[122]가 후원한 지열 심포지엄에서 처음으로 설명했습니다. 이는 DOE가 HDR의 고유한 특성이 아닌 열 채굴의 지열적 측면을 강조하기 위해 EGS라는 용어를 만들기 수년 전부터입니다.

HWR 대 HDR

HWR(Hot Wet Rock) 열수 기술은 지하 암석에서 자연적으로 발견되는 뜨거운 유체를 사용하지만,[123] 그러한 HWR 조건은 드문 경우입니다.세계 지열 자원 기반의 대부분(98% 이상)은 뜨겁지만 건조한 지하 암석 형태로 자연적으로 이용할 수 있는 물이 없습니다.이는 HDR 기술이 지구의 거의 모든 곳에 적용 가능하다는 것을 의미합니다(따라서 HDR 지열 에너지는 어디에나 있다는 주장).반면에 비경제적인 자원은 사실 에너지 저장일 뿐 유용하지 않습니다.

일반적으로, 접근이 가능한 결정질 지하 암석의 광대한 영역의 온도는 깊이에 따라 증가합니다.주요 HDR 자원 변수인 이 지열 구배는 위치에 따라 20°C/km 미만에서 60°C/km 이상까지 다양합니다.부수적인 HDR 경제 변수는 적합한 [124]저장소를 개발할 수 있도록 암석 온도가 충분히 높은 깊이까지 시추하는 비용입니다.새로운 PDC(다결정 다이아몬드 콤팩트) 드릴 비트, 드릴링 터빈 또는 유체 구동 퍼커시브 기술(머드해머와 같은)과 같은 단단한 결정질 기반암을 드릴링하는 새로운 기술의 출현은 가까운 [citation needed]미래에 HDR 경제성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

추가열람

Fenton Hill에서의 실험에 대한 전체 설명을 포함한 HDR 개발에 대한 최종적인 책은 2012년 [105]4월 Springer-Verlag에 의해 출판되었습니다.

용어집

  • 미국 에너지부 DOE
  • EGS, 향상된 지열시스템
  • HDR, 핫 드라이 록
  • HWR, Hot wet rock
  • ICFT, 초기 폐루프 유동 시험
  • LTFT, 장기유동시험
  • MHF, 대규모 유압파쇄
  • PDC, 다결정 다이아몬드 콤팩트(드릴 비트)

참고 항목

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