Wednesday, March 7, 2012



GEOTHERMAL ENERGY – พลังงานความร้อนใต้พิภพ

aquatherm มอบโซลูชั่นสำหรับโครงการนำร่องในยุโรป
เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน 2005 สาธารณูปโภคในเขตเทศบาลเมือง Arnsberg (North Rhine-Westphalia ประเทศเยอรมัน) เริ่มต้นโครงงานวิศวกรรมที่ท้าทายความสามารถของการขุดเจาะลึกความร้อนใต้พิภพ ในช่วงเวลาของการวางแผน การขุดเจาะลึกทั่วประเทศเยอรมันนั้นควรนำมาถึงผลตอบแทนที่สูงสุดในการใช้พลังงาน โดยการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ จึงทำให้ Arnsberg เปรียบเสมือนประภาคารทางเศรษฐกิจพลังงานในเขตเทศบาล จุดมุ่งหมายของการขุดเจาะคือ เพื่อผลิตพลังงาน 2.1 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี ซึ่งจะครอบคลุมความต้องการความร้อนส่วนใหญ่ของสระว่ายน้ำ

หลักการทำงานที่ค่อนข้างง่าย: น้ำเย็นจะถูกลำเลียงลงไปในความลึกด้วยระบบปิด (ในกรณีนี้คือ: สระว่ายน้ำ) ระหว่างทางลงความร้อนจะถูกดูดซับโดยรอบจากหิน นักธรณีวิทยาสันนิษฐานว่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจาก ประมาณ 3°K ต่อ 100 ม. อุณหภูมิด้านล่างถูกวัดได้ 83°C ที่การขุดเจาะลึก 2,835 เมตรในเขตเทศบาล Arnsberg น้ำที่อุ่นขึ้นแล้วจะถูกส่งกลับไปยังพื้นผิวได้โดยไม่สูญเสียความร้อนใด ๆ ความร้อนที่หายไปจากการอุปโภคจะถูกลำเลียงกลับลงสู่ความลึกในสภาพที่เย็นอีกครั้ง

หลังจากที่มีการเริ่มขุดเจาะ รูปแบบการผลิตพลังงานนี้ไม่เพียงประหยัด แต่ก็ยังคงรักษาสภาพภูมิอากาศไว้ได้อย่างดี และยังครอบคลุมถึงความต้องการพลังงานขั้นพื้นฐานโดยการดำเนินการผลิตพลังงานอย่างต่อเนื่อง ซึ่งแตกต่างจากการผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม

แผนการเจาะลึกความร้อนใต้พิภพของเขตเทศบาล Arnsberg ได้วางไว้ตั้งแต่ มีนาคม 2008 อย่างไรก็ตามความพยายามของการสกัดพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงนี้ ล้มเหลวเนื่องจากความร้อนใต้พิภพลึก ไม่สามารถสำเร็จด้วยท่อลำเลียงน้ำกลับที่ทำจากใยแก้วเสริม duroplastic(GFK) ที่วางแผนไว้ในเวลานั้น ซึ่งท่อ GFK ผนังหนาสองชั้น โดยทางวิศวกรรมแล้วไม่สามารถต้านทานอุณหภูมิพลังงานได้ การมองหาทางเลือกและนวัตกรรมใหม่จึงถูกได้ค้นหาไปทั่วทุกมุมโลก สำหรับโครงการความร้อนใต้พิภพนี้ถือว่าเป็นโครงการแห่งศักดิ์ศรีต้องได้รับการพัฒนาที่สามารถนำมาพิสูจน์ ว่าการขุดเจาะที่ความลึก 2,835 เมตรจะแสดงค่าความร้อนที่ดีที่สุดเพื่อการปฏิบัติการในภายหลัง

ในโครงการเปรียบเทียบ "Super C" การเจาะลึกของ RWTH Aachen / ประเทศเยอรมนี (มหาวิทยาลัยด้านเทคนิคที่มีชื่อเสียงมากระดับนานาชาติ) ได้ทำการทดสอบโครงการนำร่องกับท่อโพลีพร๊อพโพลีน (Polypropylene) ซึ่งได้ดำเนินการหลายปีที่ผ่านมา ในขณะที่การทดสอบล้มเหลวเนื่องจากทนแรงดึง และแรงดันที่สูงมากระหว่างการติดตั้ง ซึ่งวัสดุ PP ไม่สามารถรับแรงดังกล่าวได้  แม้จะมีคุณสมบัติทางวิทยาศาสตร์ที่ดี สภาพหน้างานระหว่างการขุดเจาะลึกไม่ได้เป็นไปตามแผนงานที่วางไว้แบบทั่วๆไป เจ้าหน้าที่จึงเริ่มตระหนักถึงปัญหาที่เกิดขึ้นใน Arnsberg จากสื่อและการติดต่อโดยตรงไปยังหน่วยงานท้องถิ่น และบริษัท Daldrup & SOHNE ซึ่งทำการขุดเจาะที่มักจะเชื่อมั่นว่าจะหาวิธีการแก้ปัญหาได้ด้วยประสบการณ์และความคิดค้นด้านเทคนิคอย่างแน่นอน

หลังจากผลการพัฒนาเป็นครั้งแรกของโลกนี้ได้ผ่านการทดสอบที่แตกต่างมากมาย จากสถาบันเทคโนโลยีน้ำมันดิบและวิทยาลัยเทคโนโลยีก๊าซธรรมชาติ Clausthal ท่อ composite ดังกล่าวถูกนำไปเสนอต่อหน่วยงานเทศบาลเขต Arnsberg ซึ่งท่อ composite นี้ประกอบด้วยท่อเหล็ก (ท่อด้านนอก) และ aquatherm PP inliner ซึ่งให้ความมั่นใจได้ว่า ทั้งกลไกและความแข็งแรงที่น่าเป็นแบบอย่างของท่อพีพี ได้รับการทดสอบในเครื่องอบความร้อนและอัดแรงดัน (pressure-temperature chamber) ที่อุณหภูมิ 95°C และความดันที่ 320 บาร์ ค่าเหล่านี้คือสภาพที่แท้จริงด้านล้างของการขุดเจาะลึก ทีมงานของโครงการนำร่องนี้ คาดว่าผลงานการติดตั้งจะยังคงดำเนินการเสร็จสิ้นในปีนี้และจากนั้นจะส่งพลังงานความร้อนสำหรับสระว่ายน้ำ "Nass" ใกล้เคียง โครงการนี้ถือเป็นผู้บุกเบิกสำหรับการขุดเจาะลึกใต้พิภพ โครงการอื่นๆ อีกจำนวนมากจะได้รับประโยชน์จากผลการวิจัยจากโครงการ Arnsberg และไม่เพียงแต่ในประเทศเยอรมัน แต่ไปยังทั่วโลกอีกด้วย

aquatherm delivers the right solution for an European pilot project

On 15th June 2005, the Arnsberg (North Rhine-Westphalia/Germany) municipal utilities already started with the ambitious project engineering of a geothermal deep drilling. At the time of planning, the deepest drilling throughout Germany should bring in a maximum return of energy by using energy-efficient components, thus letting Arnsberg appear as a lighthouse of municipal energy economy. It was and is the aim of the drilling to produce 2.1 million kWh per year, which was to cover a large part of the heat load of the local “Nass” pleasure swimming pool. 

The functional principle is relatively simple: Cold water is transported into a big depth in a closed system by the consumer (here: the pleasure swimming pool). On the way down, the medium absorbs the ambient heat of the rocks. Geologists assume an increase of temperature of approx 3°K per 100 m. 83°C were measured at the bottom of the 2,835 m deep drilling in Arnsberg. The heated water is then to be returned to the surface without any heat loss. The heat is there extracted from the water by the consumer which is then conveyed into the depth in a cooled condition again.

After having provided and started the drilling, this form of energy production is not only economical and climate-friendly, but also covers basic loads by the continuous operation, contrary to solar or wind energy. The deep geothermal drilling planned in Arnsberg was already realized in March 2008. However, the efforts of a high energy-efficient extraction failed because of the deep geothermal inliner (return pipe) made of glass fiber reinforced duroplastic (GFK) planned at that time. The GFK double wall pipes intended by the project engineer did not resist the loads, therefore alternatives and innovations were looked for all over the world. For this plan which can be considered to be a prestige project, a deep geothermal probe had to be developed that can be proved to resist the static loads occurring during the installation in a 2,835 m deep drilling and to show optimal thermal properties during later operation.

In a comparable project, the “Super C” deep drilling of RWTH Aachen / Germany (technical university with very high, international reputation), pilot tests with a polypropylene pipe were carried out some years ago. At that time, the tests failed because of the extremely high tensile and pressure forces occurring during installation, which could not be absorbed by the PP used. Despite of the highly scientific competence, the deep drilling is not in the planned condition of operation to this day. We became aware of the problem in Arnsberg by the media and directly got in touch with the local authority and the drilling firm Daldrup & Söhne (Westphalia), always being convinced to find a solution with our experience and technical thinking.

After the result of development, an absolute world first, had positively passed various tests at the institute for crude oil and natural gas technology of the Clausthal technical college, the composite pipe was presented to the Arnsberg municipal authorities. The composite pipe consists of a steel pipe (outer pipe) and an aquatherm PP inliner. By that it will be ensured that both mechanical and energetic requirements will be met. Exemplary, the PP pipe’s behavior was tested in an autoclave (pressure-temperature chamber) at a temperature of 95°C and a pressure of 320 bar. These are real conditions at the bottom of a deep drilling. The project team now assumes that the installation works will still be finished this year and then deliver heat energy for the “Nass” pleasure swimming pool nearby. The project is pioneering for deep geothermics. Numerous other projects will profit from the findings that are gained in Arnsberg; and that not only in Germany, but worldwide.

No comments:

Post a Comment

Note: Only a member of this blog may post a comment.