HeHo - Heat storage in hot aquifers

Danmarks Tekniske Universitet (DTU)

Underjordiske sandstenslag kan udgøre et vigtigt medie for lagring af varmeenergi fra vedvarende energikilder ved nedpumpning af varmt vand. HEHO har til formål at udvikle en integreret model for, hvordan nedpumpning af vand i undergrunden påvirker sandstenslagene fysisk og kemisk for at muliggøre fremtidige varmelagre.

Projektets resultater viser, at varmeenergi kan lagres i dybe sandstenslag i Danmark ,og at sandstenen i Gassumformationen, hvor den ligger i en dybde af 1700 m, er velegnet. Halvdelen af varmeenergien kan genindvindes, og sandstenen er relativt stabil. Påvirkning af meget varmt vand skader ikke sandstenens permeabilitet og styrke væsentligt.

Projektbeskrivelse

Varmelagring i geotermiske reservoirer er formentlig lige det, der mangler, for at vi kan optimere samspillet mellem Danmarks vedvarende energiressourcer, der ikke altid leverer energien lige når den skal bruges. I øjeblikket etableres geotermiske anlæg ved flere større byer, så derfor er emnet særlig aktuelt. Varmelagring indebærer nedpumpning af meget varmt vand i porøse sandstenslag, der indeholder vand, der ikke er helt så varmt. Overfor denne situation står almindelig drift af det geotermiske anlæg, hvor koldere vand pumpes ned i reservoiret. I projektet undersøges, hvordan sandstenen vil reagere kemisk og fysisk på det nedpumpede vand. Hvilke mineraler vil opløses eller udfældes? Hvordan ændres sandstenens styrke. Vil der dannes revner? Hvordan vil det nedpumpede vand fordele sig rumligt? Hvordan spredes varmen og kulden? Hvilken forskel gør det, om det nedpumpede vand er varmt eller koldt? Vi vil undersøge dette dels ved kemiske og mekaniske forsøg understøttet af geologisk information, dels ved matematisk tolkning af seismiske data. Herpå bygger vi en integreret model. (ENMI web 21.12.2010)

Resultater

HeHo projektets formål er at undersøge om varmeenergi kan lagres i dybtliggende sandstenslag i Danmark. Dette er aktuelt, da vedvarende energikilder som sol, vind og affaldsforbrænding producerer energi, også når der ikke er brug for den, så energien skal kunne gemmes. De dybtliggende sandstenslag er gode til formålet fordi deres temperatur allerede er så høj, at der ikke bliver tabt så meget energi ved konvektion i porevandet. Varmelagringen er tænkt som direkte integreret med fjernvarmeforsyningen og udvinding af geotermisk energi og er altså relateret til brug af dybe boringer. Vores undersøgelser viser at sandstenen i Gassumformationen, hvor den ligger i en dybde af 1700 m er velegnet. Vi finder at over halvdelen af varmeenergien kan genindvindes, og at sandstenen er relativt stabil, således at påvirkning af meget varmt vand ikke skader sandstenens permeabilitet og styrke væsentligt. Vores resultater burde have samfundsmæssig betydning, men politiske tiltag har gjort udvinding af geotermisk energi mindre rentabel i Danmark end i andre lande.

5 vigtigste pubikationer

Holmslykke, H.D., Kjøller, C. & Fabricius, I.: Core Flooding Experiments and Reactive Transport Modeling of Seasonal Heat Storage in the Hot Deep Gassum Sandstone Formation. 10 pp, ACS Earth and Space Chemistry, 2017.

Jeon, J.-S., Lee, S.-R. Pasquinelli, L. & Fabricius, I.L. 2015: “Sensitivity analysis of recovery efficiency in high-temperature aquifer thermal energy storage with single well” Energy 90, 1349–1359. (100%)

Orlander, T., Paquinelli, L., Fabricius, I.L. Thermal conductivity of sedimentary rocks. Bliver indsendt til Geophysics senest juli 2017. (75%).

Pasquinelli, L, Felder, M., Molenaar, N., Mosegaard, K., Paci, L., Fabricius, I.L.: Heat storage in Hot Aquifers. Bliver indsendt til Geothermics senest juli 2017.

Rosenbrand, E., Haugwitz, C., Jacobsen P.S.M., Kjøller, C. & Fabricius, I.L.: The Effect of Hot Water Injection on Sandstone Permeability. 12 pp, Geothermics, 2014.

Key figures

Periode:

2011 - 2017

Bevillingsår:

2010

Egen finansiering:

3,07 mio.

Støttebeløb:

11,40 mio.

Støtteprocent:

79 %

Projektbudget:

14,50 mio.

Kategori

Program

Innovationsfonden

Fælles overordnet teknologiområde

Andet

Projekttype

Forskning

Journalnummer

ENMI 10-093934 (IFD - 0603-00428B)

Deltagere

Danmarks Tekniske Universitet (DTU) (Main Responsible)

Partner og Økonomi

Partner	Tilskud	Eget bidrag
Danmarks Tekniske Universitet (DTU)	3.47 mio.	0.68 mio.
Danmarks Tekniske Universitet (DTU)	2.19 mio.	0.86 mio.
De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland	4.70 mio.	0.49 mio.
Vilnius University	0.50 mio.	0.23 mio.
Ørsted A/S		0.36 mio.
SØNDERBORG FJERNVARME AMBA		0.12 mio.
ETH Zurich	0.16 mio.
BRGM	0.37 mio.	0.15 mio.
KE Varme P/S		0.06 mio.
VESTEGNENS KRAFTVARMESELSKAB I/S		0.06 mio.
Centralkommunernes Transmissionsselskab I/S (CTR)

Kontakt

Kontakperson

Fabricius, Ida Lykke

Adresse

Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Vand og Miljøteknologi. (DTU Miljø)
Miljøvej, bygning 113
DK-2800 Kgs. Lyngby
www.env.dtu.dk
Fabricius, Ida Lykke , 45252162, ilf@env.dtu.dk
Øvr. Partnere: Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Informatik og Matematisk Modellering (DTU Informatik); De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS); Vilnius University; DONG Energy A/S; Sønderborg Fjernvarme AMBA; ETH Zürich; BRGM; KE Varme P/S; Vestegnens Kraftvarmeselskab; Centralkommunernes Transmissionsselskab I/S (CTR)

ilfa@byg.dtu.dk