2.5 Jarðhitanýting

2.5 Jarðhitanýting

  • Massataka úr borholum (niðurdráttur) til samanburðar við náttúrulegt innrennsli
  • Um vísi

Massataka úr borholum (niðurdráttur) til samanburðar við náttúrulegt innrennsli

Starfsemi Þeistareykja er nýlega hafin. Gögn verða birt þegar virkjunin hefur starfað í a.m.k. 12 mánuði.

Um vísi

Mikilvægt er að vinnsla jarðhita fari fram með sjálfbærum hætti þannig að hægt sé að viðhalda orkuvinnslu sem lengst án varanlegra áhrifa. Jarðvarmavinnsla þarf að vera minni en eða jöfn hámarksvinnslustigi jarðhitasvæðis svo vinnslan sé sjálfbær, að jarðvarmavinnsla á jarðhitasvæðunum Þeistareykjum, Kröflu og Bjarnarflagi sé minni en eða jöfn E0, sem er hámarksvinnslustig jarðhitasvæðis, og vinnslan þar með sjálfbær. Það er að þrýstingur sé stöðugur og massataka minni en eða jöfn innrennsli í jarðhitakerfið.

Rennsli inn í jarðhitakerfi eykst með þrýstilækkun í kerfinu. Þar af leiðandi er mikilvægt að finna jafnvægi á vinnslu (extracion) og innrennsli (recharge). Þegar búið er að finna viðunandi jafnvægi er talað um sjálfbæra vinnslu eða hægt verður að segja til um sjálfbærni svæðisins. Lengsta vinnslusaga sem til er frá einu jarðhitasvæði á Íslandi er frá Bjarnarflagi eða rúmlega 50 ára saga. Á þeim tíma hefur ekki orðið niðurdráttur sem veldur breytingu á yfirborðsvirkni eða í afrennsli frá svæðinu.

Í vísinum verða birtar upplýsingar um massatöku í kg/s (ktonn/ári), þrýsting í börum/tími og þrýstifall á svæði í börum.

Massi: Massataka úr jarðhitasvæði er hluti af framleiðsluferli virkjunar þar sem tilgreint er magn gufu inn á hverfla og magn skiljuvökva sem er dælt niður aftur í jarðhitakerfið eða losað á annan hátt. Mynd 1 hér að neðan sýnir einn af birtingarþáttum eftirlits með massa- og orkutöku úr einu af vinnslusvæðum Kröflustöðvar, þar sem sýndir eru mæliferlar fyrir massatöku, vermi og niðurdælingu. Hægt er að aðskilja massann niður í gufu og vatn. Einnig er hægt að brjóta þetta frekar niður og sýna yfir eitt ár í senn.

Árleg vinnsla í Kröflu

Mynd 1. Dæmi um árlega vinnslu úr neðri hluta Leirbotna í Kröflu.

Auk þess að nota beinar afkastamælingar úr borholum til að meta massatöku úr jarðhitasvæðum þá er stuðst við þyngdarmælingar. Þær byggja á samanburði á milli mælinga frá einu tímabili til annars. Grunnmælingar (0-staða) eru gerðar áður en vinnsla hefst og síðan eru mælingar framkvæmdar á 3-5 ára millibili og er þá metið út frá mæliniðurstöðum hvort massabreytingar hafi átt sér stað undir mælistöðvunum og þá hvernig þær breytingar líta út. 

Þrýstingur: Fylgst er reglulega með rekstrarþrýstingi hverrar holu (Po ~ holutoppur) og er mælingin bar-g. Á þann hátt er lagt reglubundið mat á flæði úr holu miðað við ákveðinn holutoppsþrýsting. Auk þess er ástæða til að hafa eftirlitsholur sem eru ekki blásandi (í framleiðslu). Þær sýna nokkuð ótruflaðan þrýsting og hita vegna vinnslu í jarðhitakerfinu og hægt um vik að meta áhrif vinnslunnar á jarðhitakerfið með reglubundnum mælingum. Mynd 2 sýnir þrýstingsmælingar í holu KJ-18 í suðurhlíðum Kröflu á 1000 og 2000 m dýpi, ásamt upphafsþrýstingi þegar holan var boruð og dýpi niður á vatnsborð mælt frá holutoppi. Til samanburðar er heildarvinnsla á svæðinu.

Vatnsborð, vinnsla og þrýstingur í Kröflu KJ-18

Mynd 2. Heildarvinnsla, þrýstingur og vatnsborð í holu KJ-18 í Kröflu.

Massataka úr jarðhitakerfi ræðst af umfangi orkuframleiðslu og stærð jarðhitakerfisins. Þrýstingur/þrýstifall er metið með þrennu móti:

  1. Mælingar í borholum sem ekki eru í vinnslu en í góðri tengingu við svæðið. Mælist þrýstifall þar er líklegt að gengið sé of nærri jarðhitakerfinu.
  2. Með mælingum á upphafsþrýstingi og hita í borholum. Þegar nýjar holur eru boraðar er þrýstingur mældur í þeim og borinn saman við þrýsting eins og hann var í holum þegar þær voru nýjar.
  3. Með endurkomumælingum (recovery) í vinnsluholum.

Við upphaf vinnslu verður þrýstifall sem nær svo jafnvægi eftir ákveðinn vinnslutíma. Þegar jafnvægi er náð er náttúrulegt innrennsli jafnt massatöku. Ef þrýstifall er stöðugt er massataka of mikil og gengið of nærri kerfinu.

„Fyrir sérhvert jarðhitasvæði, og sérhverja vinnsluaðferð, er til ákveðið hámarksvinnslustig, E0, sem er þannig háttað að með lægra vinnslustigi en E0 er unnt að viðhalda óbreyttri orkuvinnslu frá kerfinu í að minnsta kosti 100 ár. Sé vinnsluálag meira en E0, er ekki unnt að viðhalda óbreyttri orkuvinnslu frá kerfinu í að minnsta kosti 100 ár. Sé vinnsluálag meira en E0, er ekki unnt að viðhalda óbreyttri orkuvinnslu svo lengi. Jarðvarmavinnsla minni en eða jöfn E0 er skilgreind sem sjálfbær vinnsla en vinnsla umfram E0 er ekki sjálfbær.“ (Guðni Axelsson, o.fl. 2001). 

Hámarksvinnslustig

Mynd 3. Orkuvinnsla sem fall af tíma. Ef vinnsluálag er minna en eða jafnt og E0 er um sjálfbæra vinnslu að ræða (Mannvit verkfræðistofa 2010).

Tíðni:

Tíðni mælinga ræðst af tilgangi þeirra. Meginhluti þeirra er rekstrarlegs eðlis en nýtist jafnframt sem eftirlitsmælingar. Holutoppsþrýsingur vinnsluholna er mældur einu sinni í viku og stundum tíðar ef nauðsyn þykir. Holur eru afkastamældar að jafnaði einu sinni til tvisvar á ári og eru þá teknar út úr vinnslurásinni á meðan. Þessi háttur hefur verið hafður á undangengna áratugi en breyttar mæliaðferðir, sem eru að ryðja sér til rúms á undanförnum árum, gera kleift að mæla tíðar án þess að taka holur úr rekstri. Auk þess eru afköst aflvéla virkjananna óbeinar mælingar á massatöku úr jarðhitasvæðinu en það eru síritandi mælingar árið um kring. 

Hita- og þrýstingsmælingar í eftirlitsborholum hafa verið framkvæmdar einu sinni á ári (mynd 2) í Kröflu og Bjarnarflagi. Gert er ráð fyrir sambærilegu fyrirkomulagi á Þeistareykjum þegar stöðin er komin í rekstur. Til viðbótar við mælingar í borholum þá er gert ráð fyrir að þyngdarmæla á 5 ára fresti.

Svæði

Miðsvæði: Þeistareykir, Krafla, Bjarnarflag.

Ábyrgð

Verkefnisstjóri ber ábyrgð á að afla gagna og birta þau í samræmi við birtingaráætlun.

Heimildir

Gögn verða sótt til Landsvirkjunar og Orkustofnunar.