Γεωθερμία

ΤΕΙ Καβάλας Σχολή ΣΤΕΦ Τμήμα Ηλεκτρολογίας

Πτυχιακή Εργασία

Γεωθερμία

Σπουδαστές

Βάδεν Κωνσταντίνος Καραχοντζίτης Βασίλειος

Καθηγητής

Μπανχέκας Δημήτριος

Καβάλα 2009

Χ . Ε . Ι . Κ Α Β Α Λ Α Σ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

Α. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1. Γενικά...

2. Επιφανειακές εκδηλώσεις θερμότητας της γης κι γεωθερμική ενέργεια ... σελ. 8

Β. ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ δί ΠΕΔΙΑ 1. Γεωθερμικοί πόροι...σελ. 14 2. Ταξινόμηση γεωθερμικών συστημάτων...σελ. 15

Γ. ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΖΗΤΗΣΗΣ, ΕΡΕΥΝΑΣ, ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ δβ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ 1. Εισαγωγή... σελ. 18 2. Στάδια γεωθερμικής ενέργειας... σελ. 19 3. Πρώτσ Στάδισ: Γεωθερμική έρευνα μεγάλης κλίμακας.... σελ. 20 4. Δεύτερο Στάδιο: Λεπτομερής και Συστηματική Έρευνα των πιθανότερων γεωθερμικών περιοχών... σελ. 22 5. Τρίτσ Στάδισ: Εντοπισμός- Περιχάραξη των γεωθερμικών πεδίων με γεωτρήσεις και μελέτη των χαρακτηριστικών τσυς... σελ. 24 ό.Τέταρτο Στάδισ: Ανάπτυξη και Διαχείριση των γεωθερμικών πεδίων ... σελ. 25

. ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ 1. Εισαγωγή...

2. Άμεσες χρήσεις.

..σελ. 27 ..σελ. 28 3.Σύστημα παραγωγής και μεταφσράς γεωθερμικών ρευστών:

(α) Σχήματα γεωτρήσεων... σελ. 30

(β) Αντλίες παραγωγής... σελ. 30 (γ) Σωληνώσεις μεταφοράς των γεωθερμικών νερώ ν...σελ. 33 (δ) Μόνωση και εγκατάσταση των σωληνώσεων...σελ. 35 (ε) Εναλλάκτες θερμότητας...σελ. 36

Ε. Η ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 1. Θέρμανση χώρων... σελ. 40 2. Αγροτικές χρήσεις:

(α) Εισαγωγή... σελ. 42 (β) Θέρμανση Θερμοκηπίων...σελ. 42 (γ) Ξήρανση αγροτικών προϊόντων... σελ. 45 (δ) Υδατοκαλλιέργειες...σελ. 46 (ε) Καλλιέργεια Σπιρουλίνας...σελ. 48 (στ) Ιχθυοκαλλιέργεια... σελ. 48 (ζ) Αουτροθεραπευτικές χρήσεις...σελ. 49 (η)Μαγείρεμα...σελ. 49 3. Αξιοποίηση χημικών συστατικών των ρευστών και άλλες χρήσεις:

(α) Εισαγωγή... σελ. 50 (β) Ανάκτηση διοξειδίου του άνθρακα... σελ. 50 (γ) Αφαλάτωση νερού...σελ. 51 4. Γεωθερμικές αντλίες νερού...σελ. 52 5. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας:

(α) Εισαγωγή... σελ. 54 (β) Τύποι γεωθερμικών μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος ...

... σελ. 55

ΣΤ. ΓΕΩΘΕΡΜΙΑ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

1. Εισαγωγή...σελ. 59 2. Αειφορία και Ανανεωσιμότητα γεωθερμίας...σελ. 60 3. Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις... σελ. 62 (α)Επιπτώσεις από μονάδες χαμηλής ενθαλπίας...σελ. 62 (β)Επιπτώσεις από μονάδες υψηλής ενθαλπίας...σελ. 64 4. Χρήση γης και απόθεση στερεών αποβλήτων... σελ. 64 5. Εκπομπές αερίων...σελ. 65 6. Υδάτινη και θερμική ρύπανση... σελ. 66 7. Θόρυβος... σελ. 70 δ.Δημιουργία μικροσεισμικότητας...σελ. 70 9. Πρόκληση καθιζήσεων... σελ. 71 10. Περιβαλλοντικά οφέλη... σελ. 71

Ζ. ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΓΕ1ΩΘΕΡΜΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ 1. Εισαγωγή... σελ. 74 2. Ηφαιστειότητα της Ελλάδας... σελ. 74 3. Το γεωθερμικό δυναμικό του Ελλαδικού χώρου... σελ. 75

Η. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ & ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ

Βιβλιογραφία .

A. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1. Εχσανωνή

Ο όρος Γεωθερμία ( Geothermics ) αναφέρεται σιη διεθνή βιβλιογραφία σιον εφαρμοσμένο επιστημονικό κλάδο που περιλαμβάνει όλο το φάσμα της έρευνας, από τη μελέτη της γήινης ροής θερμότητας, τις συνθήκες κατανομής των θερμοκρασιών στο υπέδαφος, το μηχανισμό της κυκλοφορίας των υπόγειων θερμών ρευστών σε συνδυασμό με τις γεωλογικές συνθήκες, καθώς και τα φυσικό-χημικά χαρακτηριστικά τους, μέχρι τον εντοπισμό και την αξιολόγηση των γεωθερμικών πεδίων με κατάλληλες παραγωγικές γεωτρήσεις.

Η γεωθερμική ενέργεια είναι μια φυσική, ήπια και σε σημαντικό βαθμό ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, η οποία προέρχεται από το εσωτερικό της γης και εμπεριέχεται σε φυσικούς επιφανειακούς ή υπόγειους ατμούς, με ή χωρίς αέρια σε θερμά νερά ή σε μίγματα των παραπάνω, καθώς και σε θερμά-ξηρά πετρώματα. Η εκμετάλλευση της ενέργειας αυτής είναι εφικτή μόνο υπό την προϋπόθεση ότι η γεωλογικές συνθήκες, σε συνδυασμό με το θερμικό φορτίο, εξασφαλίζουν ένα συγκριτικό οικονομυ<ό αποτέλεσμα. Γεωθερμική ενέργεια περιέχεται και σε ξηρά-θερμά πετρώματα σε μεγάλα βάθη, σε γεωπεπιεσμένους σχηματισμούς και σε λιωμένα πετρώματα ( μάγματα ), αλλά είναι δύσκολη η αξιοποίηση αυτής της ενέργειας με τα σημερινά τεχνικά και οικονομικά δεδομένα. Αντίθετα, αναπτύσσεται συνεχώς η αξιοποίηση της αβαθούς γεωθερμίας, από ρηχά ρευστά ή πετρώματα, έστω και αν έχουν μικρή θερμοκρασία.

Κυριότερσς στόχος της γεωθερμίας είναι ο εντοπισμός και η μελέτη των γεωθερμικών περιοχών, δηλαδή των περιοχών εκείνων που παρουσιάζουν θετικές θερμικές ανωμαλίες και ευνοϊκές γενικά συνθήκες για την εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας. Σε μερικές περιοχές

ΥΘ9 παρατηρούνται ασυνήθιστα υψηλές τιμές της θερμικής ροής, δηλαδή της μετάδοσης της θερμότητας από το εσωτερικό πρσς την επιφάνεια. Αυτές οι περιοχές, με θετική θερμική ανωμαλία, έχουν βεβαίως προτεραιότητα στη γεωθερμική έρευνα και αξιοποίηση. Όμως, με τις σημερινές τεχνολογικές εξελίξεις και σε συνδυασμό με την ολοένα αυξανόμενη τιμή της ενέργειας, την ορατή προοπτική εξάντλησης των συμβατικών καυσίμων και την ανάγκη προστασίας του περιβάλλοντος, γίνονται ενδιαφέρουσες και περιοχές με μικρότερες θερμικές ανωμαλίες ή και χωρίς καμία ανωμαλία. Αρκεί οι περιοχές αυτές να διαθέτουν αξιόλογες ποσότητες ρευστών σε μικρά σχετικά βάθη, μέχρι 3000 m. Το βάθος αυτό θεωρείται γενικά ως το μέγιστο βάθος των γεωτρήσεων Γεωθερμίας με τα σημερινά οικονομικά δεδομένα.

Περιοχές που παρουσιάζουν αυξημένη θερμική ροή είναι συνήθως οι περιοχές ενεργού μαγματισμού, δηλαδή όπου υπάρχουν λιωμένα πετρώματα σε μικρά σχετικά βάθη. Εκμεταλλεύσιμες όμως γεωθερμικές συνθήκες μπορεί να υπάρχουν και σε άλλες περιοχές, αρκεί να είναι ευνοϊκές οι γεωλογικές συνθήκες, σε συνδυασμό με ενδιαφέρσντες κλιματολογικούς και χωροταξικσύς παράγοντες ( π.χ. περιοχές πυκνοκατοικημένες ή βιομηχανικά ανεπτυγμένες, με αυξημένες ανάγκες σε θερμική ενέργεια κ.τ.λ. ). Οι ευνοϊκές γεωλογικές συνθήκες μπσρεί να επιτρέψουν τη δημιουργία υπόγειων ταμιευτήρων θερμών ρευστών σε ικανοποιητικές ποσότητες και θερμοκρασίες.

Τα τελευταία χρόνια, ο ρόλος που διαδραματίζει η Γεωθερμία αυξάνεται συνεχώς, αφού η γεωθερμική ενέργεια αποτελεί μια ουσιαστικά ανεξάντλητη και οικονομική μορφή ενέργειας, με πολλές και χρήσιμες εφαρμογές καθώς και με ήπιες ή σχεδόν μηδενικές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι η εγκατεστημένη ισχύς για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από την εκμετάλλευση γεωθερμικών πεδίων υψηλής θερμοκρασίας ( >150°C ) αυξήθηκε από 3887 MWe το 1980 στα 7974 MWe το 2000 και ξεπέρασε 11000 MWe το 2005.

Βεβαίως, το γεγονός ότι τα γεωθερμικά ρευστά δεν μεταφέρσνται μακριά από τον τόπο παραγωγής τους αποτελεί βασικό περιοριστικό παράγοντα και συντελεί στην απσθάρρυνση των ανεπτυγμένων χωρών να επενδύσουν σε αυτό το χώρο, επειδή τα γεωθερμικά ρευστά πρέπει να αξισποιηθούν επιτόπου, στις περισχές και τις χώρες που τα διαθέτουν.

Οι γνώσεις μας για τον πλανήτη γη είναι ουσιαστικά επιφανειακές και ότι γνωρίζουμε για το εσωτερικό του προέρχεται από έμμεσες πληροφορίες. Η προέλευση της θερμότητας της γης δεν είναι με ακρίβεια γνωστή. Υπάρχουν διάφορες θεωρίες που αναφέρονται στους μηχανισμούς που συμμετέχουν στην παραγωγή της. Επικρατέστερη θεωρείται αυτή που αναφέρεται στη διάσπαση των ραδιενεργών ισοτόπων του ουρανίου, του θορίου, του καλιού και άλλων στοιχείων. Η μάζα της γης είναι πολύ μεγάλη σε σχέση με την επιφάνεια της και καλύπτεται από υλικά χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας, με αποτέλεσμα η θερμότητα της να συγκρατείται στο εσωτερικό της. Άρα προκύπτει βάσιμα ότι η γη είναι θερμή στο εσωτερικό της. Αυτό αποδεικνύεται περίτρανα από τα λιωμένα πετρώματα ( μάγματα ), θερμοκρασίας μέχρι και 1200°C, τα οπαία φθάνσυν στην επιφάνεια με τις ηφαιστειακές εκρήξεις. Λιγότερο εντυπωσιακές, αλλά επίσης ενδεικτικές της θερμότητας του εσωτερικού της γης, είναι οι υδροθερμικές εκρήξεις, οι θερμοπίδακες υπέρθερμου νερού ( geysers ), οι ατμίδες, τα θερμά εδάφη, οι θερμές πηγές και οι λεκάνες ιλύος.

Είναι εδώ και αιώνες γνωστό ότι η θερμοκρασία σε μεταλλευτικές στοές, βαθιά πηγάδια κ.λ.π. είναι υψηλότερη της επιφανειακής και παραμένει σταθερή στο χρόνο. Η πρώτη φορά που μετρήθηκε με θερμόμετρο η θερμοκρασία στο εσωτερικό της γης ήταν το 1740, σε ένα ορυχείο κοντά στο Belfort της Γαλλίας. Εμείς σήμερα μετράμε τη θερμοκρασία της γης κυρίως μέσα σε γεωτρήσεις και γνωρίζουμε ότι η θερμοκρασία αυξάνει με το βάθος, με μέσο ρυθμό 30°C/km δηλαδή για κάθε χιλιόμετρο βάθους η θερμοκρασία αυξάνεται κατά 30°C. Ο ρυθμός αυτός αύξησης της θερμοκρασίας της γης με το βάθος καλείται γεω θερμική βαθμίδα. Η γεωθερμική βαθμίδα δεν είναι βέβαια σταθερή σε όλα τα σημεία του πλανήτη, επειδή επηρεάζεται από διάφορους γεωλογικούς παράγοντες που θα αναλυθούν αργότερα. Στις περιοχές, όπου η γεωθερμική βαθμίδα είναι μεγαλύτερη από τη μέση γήινη, έχουμε θετική γεωθερμική ανωμαλία και οι περιοχές αυτές παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την αναζήτηση και αξιοποίηση της Γεωθερμίας.

2. Επιφανειακές εκδηλώσειο θεουότητας της vnc και νεωθεουικπ ενέονεια

Οι σεισμοί και τα ρήγματα που δημιουργούνται διευκολύνουν την κυκλοφορία του μάγματος προς τα πάνω και κυρίως των γεωθερμικών ρευστών και την άνοδο τους προς την επιφάνεια της γης, μεταφέροντας έτσι μεγάλες ποσότητες θερμικής ενέργειας και κάνοντας την ενέργεια αυτή περισσότερο διαθέσιμη στον άνθρωπο.

Τα γεωθερμικά ρευστά με την βοήθεια των τεκτονικών κινήσεων στις σεισμικά ενεργές περιοχές, φθάνουν πολλές φορές μέχρι την επιφάνεια του εδάφους, δημιουργώντας και άλλα εντυπωσιακά φυσικά φαινόμενα ή εκδηλώσεις, τα κυριότερα των οποίων είναι:

• Οι υδροθερμικοί ή φρεατικοί κρατήρες

Οι υδροθερμικοί ή φρεατικοί κρατήρες, οι οποίοι σχηματίζονται ύστερα από «έκρηξη» υπέρθερμων γεωθερμικών ρευστών που βρίσκονται εγκλωβισμένα σε μικρό βάθος υπό πίεση και τα οποία ανατινάζουν τα υπερκείμενα πετρώματα. Έχουν σχήμα που θυμίζει καμινάδα από τις οποίες αναβλύζει καυτό νερό μεδιαλυμένα μεταλλικά στοιχεία. Η θερμοκρασία του νερού 220°C.

• Οι θερμές πηγές ( Hot Springs )

Οι θερμές πηγές είναι φυσικές έξοδοι ζεστού νερού, κάτω απά ευνοϊκές γεωλογικές συνθήκες, με θερμοκρασία που προσεγγίζει το σημείο ζέσεως του νερού. Σε λίγες περιπτώσεις έχουν εντυπωσιακή

παροχή ( ποσότητα νερού στο χρόνο ), συνήθως όμως βγάζσυν λίγο νερό, επειδή το περισσότερο εγκλωβίζεται στο υπέδαφος «περιμένοντας» τις γεωθερμικές γεωτρήσεις. Οι θερμές πηγές χρησιμοπσισύνται και για ιαματικσύς σκσπούς, ενώ τα τεράστια ποσά γεωθερμικής ενέργειας αξιοποισύνται και για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς επιπτώσεις στο περιβάλλον.

• Οι θερμοπίδακες ( Geysers )

Οι θερμοπίδακες αποτελούν ειδικοί περίπτωση ζεουσών θερμών εκδηλώσεων και δημισυργσύνται από την κυκλοφσρία υπέρθερμων υπόγειων νερών σε μικρό βάθσς. Αυτά τα νερά κάθε τόσα αποκτούν ικανή πίεση ώστε να δημισυργηθεί μια σχεδόν περιοδική και εντυπωσιακή μερικές φορές έκρηξη νερού και υδρατμών, τα οποία εκτινάσσονται σε αρκετές δεκάδες μέτρα πάνω από την επιφάνεια ταυ εδάφσυς. Οι θερμοπίδακες είναι ιδιαίτερα σπάνιο φαινόμενο και παρατηρούνται σε ενεργειακές ηφαιστειακά περιοχές. Σε μερικές

περιοχές της Ισλανδίας και μέσα σε λεβητοειδή κοιλάδα υπάρχουν διάφορα χάσματα από τα οποία αναφυσσώνται με μεγάλη ορμή, περιοδικά και σε κανονικά διαστήματα, σύννεψα υδρατμών και βρασμένου νερού σε μεγάλο ή μικρό ύψος. Οι αναφυσσήσεις αυτές συνοδεύονται και από υπόγειους κρότους. Οι πηγές αυτές είναι διαλειπούσες και λέγονται θερμοπίδακες "Geyser”. Το νερό αυτό φτάνει στους 100°C και περιέχει διαλυμένο σε μεγάλες ποσότητες πυριτικό οξύ.

Το πυριτικό οξύ, όταν το νερό κρυώσει κατακάθεται γύρω από την οπή του χάσματος, με αποτέλεσμα να σχηματίζει κωνοειδή τοιχώματα, τα οποία αποτελούν τον κρατήρα. Ο μεγαλύτερος θερμοπίδακας της Ισλανδίας έχει ύψος 10m. και διάμετρο 70m. Οι θερμοπίδακες συναντιώνται σε περισχές που έχουν ή είχαν ηφαιστειακή δραστηριότητα, όπου υπάρχει έντονη ροή θερμότητας από ένα ηφαιστειακό κέντρο. Στην κορυφή έχει διάμετρο 20m και στη μέση σπή από την οπαία ξεπηδά το νερό. Θερμοπίδακες υπάρχουν: Νέα Ζηλανδία, Β.Αμερική, Κίνα, Ρωσία, Ισλανδία, Ιαπωνία.

• Οι ατμίδες ( Fumaroles )

Οι ατμίδες είναι αναδύσεις υπέρθερμων ατμών και αερίων, που βγαίνουν από ρωγμές ή τρύπες του εδάφους χωρίς πίεση αλλά με εντυπωσιακή σταθερότητα. Είναι συχνά οξειδωμένες και ενίοτε εμπλουτισμένες με σημαντικά μεταλλεύματα που κρυσταλλώθηκαν.

Σχηματίζονται όταν η παροχή του νερού είναι περιορισμένη και το νερό εξατμίζεται προτού φτάσει στην επιφάνεια της γης. Γύρω από τις ατμίδες αποτίθενται διάφορα άλατα και ορυκτά, που περιέχονται στα φυσικά θερμά ρευστά. Σε εξαιρετικές περιπτώσεις η θερμοκρασία των αερίων φτάνει τους 600°C, αν και συνήθως τα αέρια έχουν θερμοκρασία γύρω στους 100°C. Τα αέρια που εξέρχονται μαζί με τον ατμό είναι κυρίως το διοξείδιο του άνθρακα και δευτερεύοντος το διοξείδιο του θείου, το υδρόθειο και μικρές ποσότητες άλλων ηφαιστειακών και μη αερίων. Οι ατμίδες που εκπέμπουν σημαντικές ποσότητες υδρόθειου ονομάζονται θ ειω νίες ( solfataras ), ενώ οι ατμίδες που περιέχουν μόνο διοξείδιο του άνθρακα καλούνται μοφέχες ( mofettes ).

• Οι λεκάνες ιλύος ( Mud Pools )

Οι λεκάνες ιλύος σχημαιίζονται όταν δεν υπάρχει μεγάλη ροή και πίεση του νερού μιας θερμής πηγής, ώστε να μεταφέρει μακριά τα αργιλοπυρητικά σωματίδια που συμπαρασύρονται από το νερό. Αυτά συσσωρεύονται στη έξοδο ή τη «λεκάνη» της θερμικής εκδήλωσης, ενώ οι υδρατμοί, μαζί με τα μη συμπυκνώσιμα αέρια, συσσωρεύονται στην επιφάνεια της πηκτής ιλύος και «σκάνε» με χαρακτηριστικό ήχο. Οι θερμικοί αυτοί σχηματισμοί αποτελούν ενδιάμεσο τύπο μεταξύ ζέουσας θερμής πηγής και ατμίδας.

• Τα θερμά εδάφη ( Hot Grounds )

Τα θερμά εδάφη σχηματίζονται συνήθως από τη θερμική αγωγή των πετρωμάτων ( μη περατών γεωλογικών σχηματισμών ), που παρεμβάλλονται μεταξύ μερικών σημείων της επιφάνειας της γης και των υποκείμενων αβαθών και πολύ θερμών ρευστών. Έχουν θερμοκρασίες που φτάνουν μέχρι και 100°C στην επιφάνεια του εδάφους.

Η γεωθερμική βαθμίδα της γης, τουλάχιστον στα πρώτα 10 km που μπορούμε να ελέγξουμε άμεσα, κυμαίνεται από 5 μέχρι 90°C/km, με μέση τιμή τους 30°C/km. Οι περιοχές που διαθέτουν γεωθερμική βαθμίδα μεγαλύτερη από την μέση γήινη είναι πολλές στον πλανήτη μας και οι περισσότερες βρίσκονται στις ζώνες κοντά στα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών.

Ένα συνηθισμένο γεωθερμικό πεδίο αποτελείται από τρία κύρια μέρη: μία πηγή θερμότητας, έναν ταμιευτήρα και τα ρευστά, τα οποία είναι οι φορείς της θερμότητας. Η πηγή θερμότητας μπορεί να είναι είτε μια μαγματική διείσδυση ( με θερμοκρασίες 600- 1200°C ), η οποία έφθασε σε σχετικά μικρά βάθη (3 -1 0 km ), ή είτε η κανονική θερμική ροή της γης, που δημιουργεί όλο και θερμότερους σχηματισμούς όσο πηγαίνουμε στο βάθος. Ο ταμιευτήρας ( reservoir ) αποτελείται ουσιαστικά από ένα σύστημα θερμών διαπερατών πετρωμάτων, που επιτρέπουν την εύκολη κυκλοφορία ή τον εγκλωβισμό των κυκλοφορούντων ρευστών, τα οποία απάγουν θερμότητα. Τα γεωθερμικά ρευστά είναι νερά μετεωρικής ή επιφανειακής προέλευσης ( και σπάνια μαγματικής ), σε υγρή ή αέρια φάση και συχνά περιέχουν σημαντικές ποσότητες διαλυμένων στερεών ουσιών και αερίων. Η κατάσταση των γεωθερμικών ρευστών εξαρτάται προφανώς από την πίεση και την θερμοκρασία τους.

Σήμερα αξιοποιείται ένα μόνο μικρό μέρος της γεωθερμικής ενέργειας, η λεγάμενη «ενέργεια της γης» ή υδροθερμική ενέργεια, με την μορφή θερμών ρευστών. Μια κατηγορία γεωθερμικής ενέργειας που

βρίσκεται ακόμη σε ερευνητικό στάδισ, είναι η λεγόμενη ενέργεια των θερμών ξηρών πετρωμάτων. Νερό σδηγείται τεχνητά από την επιφάνεια της γης μέσα γεώτρησης εισαγωγής μέχρι τα θερμά, ξηρά και χωρίς νερά πετρώματα, σε βάθσς που μπορεί να υπερβαίνει τα 5000 m.

Μετά την θέρμανση του εκεί, το νερό επιστρέφει στην επιφάνεια μέσο άλλης ή άλλων παραγωγικών γεωτρήσεων. Η τεχνική βιωσιμότητα τέτοιων συστημάτων έχει αποδειχτεί πειραματικά, το κόστος τους όμως είναι αρκετά υψηλό με τα σημερινά τεχνολογικά και οικονομικά δεδομένα.

Υπάρχουν βέβαια και άλλες μορφές γεωθερμικής ενέργειας, η οποία αυτή τη στιγμή, με τα τεχνικά και τα οικονομικά μέσα που διαθέτει η ανθρωπότητα, δεν είναι δυνατόν να αξιοποιηθούν. Η μορφές αυτές είναι η γεωπεπιεσμένη ενέργεια, δηλ. η ενέργεια από το νερό υψηλής αλατότητας που βρίσκεται σε σχετικά μεγάλα βάθη σε υψηλή πίεση και θερμοκρασία και περιέχει σημαντικές ποσότητες διαλυμένου μεθανίου, και η ενέργεια του μάγματος.

Τελευταία, έχει διαδοθεί σε πολλές ανεπτυγμένες χώρες η τεχνική της εκμετάλλευσης της θερμότητας των πετρωμάτων σε πολύ μικρά βάθη ( 1 - 100 m ), με τη βοήθεια είτε των αβαθών γεωτρήσεων ή μικρών εκσκαφών στην «αυλή» του καταναλωτή και τη χρήση αντλιών θερμότητας. Η μέθοδος αυτή της αξιοποίησης της αβαθούς γεωθερμίας μπορεί να εφαρμοσθεί οπουδήποτε υπάρχει ανάγκη τόσο για θέρμανση το χειμώνα, όσο και κλιματισμό το καλοκαίρι, επειδή πρακτικά ακόμα σε πολύ μικρό βάθος, η θερμοκρασία του εδάφους είναι σταθερή σχεδόν όλη τη διάρκεια του έτους.

Β. ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΠΕΔΙΑ 1. Γεωθεουικοί πόροι

Ως γεωθερμικοί πόροι ( geothermal resources ) ορίζονται οι ποσότητες της θερμικής ενέργειας που βρίσκεται αποθηκευμένη ανάμεσα στην επιφάνεια της γης και σε κάπσισ πρσσβάσιμσ βάθσς και μπσρεί να ανακτηθεί με ανταγωνιστικό κόστος σε σχέση με τις άλλες μσρφές ενέργειας. Τσ γεωθερμικά δυναμικό απστελείται από τσ σύναλσ των φυσικών ατμών και θερμών νερών ( επιφανειακών ή υπόγειων ) και της θερμότητας των γεωλογικών σχηματισμών, των σπσίων η θερμσκρασία υπερβαίνει την μέση ετήσια θερμσκρασία της κάθε περισχής. Η γεωθερμική ενέργεια αποτελεί μια φυσική πηγή ενέργειας με γήινη προέλευση, η οπσία βρίσκεται σε ένα γεωλογικό χώρο που σχηματίζει στο σύνολο του ένα γεωθερμικό σύστημα.

Η εκμετάλλευση τσυ γεωθερμικσύ δυναμικσύ είναι πσλύ πιθανή σε εκείνες τις περιοχές της γης όπου μάζες ρευστών ( νερό, ατμός και διάφσρα άλλα αέρια ) ανεβαίνσυν πρσς την επιφάνεια μέσα απά ρήγματα ή ρωγμές, από βαθύτερα και θερμότερα σημεία ταυ φλσιαύ και μεταφέρσυν έτσι σημαντικές ποσότητες θερμότητας. Τέτσιες περισχές συνδέονται πολύ συχνά με γεωλσγικά πσλύ πρόσφατη ή και ενεργό ηφαιστειότητα και ενεργό τεκτονική. Ευνοϊκές γεωθερμικές περιοχές είναι θεωρητικά όμως και εκείνες που για διαφορετικές αιτίες διαθέτουν θερμική ροή και, επομένως, γεωθερμική βαθμίδα ανώτερη από τις μέσες τιμές. Όπως έχει αναφερθεί στα πρσηγσύμενσ κεφάλαια, η μέση θερμική ρσή στον ηπειρωτικό φλοιό είναι περίπου 60mW/m^ και η μέση γεωθερμική βαθμίδα 30°C/km. Οι καλύτερες από τις παραπάνω περισχές βρίσκονται κοντά στα άρια των λιθσσφαιρικών πλακών, με τιμές ροής και βαθμίδας μεγαλύτερες της μέσης τιμής, όπου απαντώνται και πολλές γεωθερμικές εκδηλώσεις

Δεν αρκεί όμως μόνον η θερμική ανωμαλία για τη δημιουργία γεωθερμικών συστημάτων. Χρειάζονται και άλλες ευνοϊκές γεωλογικές συνθήκες, ώστε να έχσυμε γεωθερμικά ρευστά σε όχι πσλύ μεγάλα βάθη, με ικανσποιητική θερμσκρασία, με απσδεκτά φυσικό-χημικά χαρακτηριστικά κτλ., και, οπωσδήπστε, σε αξιόλογες ποσότητες ( χρειαζόμαστε δηλ. σχετική συγκέντρωση τσυς ). Η θερμική ενέργεια των φυσικών ρευστών εξαρτάται ως γνωστό από την ποσότητα και την θερμσκρασία τους, ενώ η οικονομικότητά της είναι συνάρτηση των φυσικό-χημικών χαρακτηριστικών των ρευστών και τσυ βάθσυς, αφού οι γεωτρήσεις ανόρυξης των ρευστών είναι ιδιαίτερα δαπανηρές και τσ κόστσς τσυς ανεβαίνει σχεδόν γεωμετρικά με τσ βάθος.

Όιαν μιλάμε για γεωθερμικούς πόρους, συνήθως αναφερόμασχε στους τψοσβάαιμους πόρους ( accessible resources ) και στους μη- προσβάσιμους πόρους ( undiscovered resources ). Οι προσβάσιμοι πόροι, δηλαδή οι χρήσιμοι πόροι που μπορούν να ανακτηθούν σήμερα με οικσναμικά ανταγωνιστικό τρόπσ και στσυς πόρους που σήμερα δεν είναι οικσνσμικοί, αλλά θα μπσρούσαν να γίνσυν στα μέλλσν.

Η έννοια των γεωθερμικών ενεργειακών πόρων έχει ευρύτερη σημασία. Αναφέρεται στις συνολικές ποσότητες της γεωθερμικής ενέργειας πσυ είναι γνωστές ή υποπτευόμαστε ότι υπάρχουν, ανεξάρτητα από το κόστος και το επίπεδο τεχνολογίας που απαιτείται για την αξιοποίησή τους. Για παράδειγμα, διάφοροι πόροι «υπό όρους» είναι γνωστοί ( σε βάθος μέχρι και 10 km ), αλλά το σημερινό κόστος απόληψής τους είναι απαγορευτικό. Τις περισσότερες φορές είναι δύσκολο να γίνουν αξιόπιστες εκτιμήσεις των ενεργειακών πόρων ( γενικά, αλλά και ειδικότερα των γεωθερμικών ), και οι εκτιμήσεις αυτές αυξάνονται ή μειώνονται ανάλογα με τις πληροφορίες που αποκτούμε με την έρευνα και με τον καιρό.

Γεωθερμικά πεδία είναι οι περιοχές στις οποίες οι συνθήκες για την εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας είναι ευνοϊκές. Κύρια χαρακτηριστικά των πεδίων είναι τα ακόλουθα;

Α) Αυξημένη θερμική ροή. Αυτή συνδέεται με την ύπαρξη μαγματικού όγκου σε μικρό βάθος.

Β) Ύπαρξη υπόγειου υδροφορέα σε βάθος μικρότερο των 3Km., ο οποίος θερμαίνεται από τον μαγματυτό όγκο.

Γ) Ύπαρξη πρακτικά αδιαπέραστου, θερμικά και υδραυλικά, στρώματος πάνω από τον υδροφορέα για την προστασία του θερμικού περιεχομένου του.

Τα γεωθερμικά πεδία διακρίνονται όπως και οι γεωθερμικές ενεργειακές πηγές σε υψηλής, μέσης και χαμηλής ενθαλπίας. Είναι φανερό ότι τα πεδία υψηλής ενθαλπίας είναι πολύ πιο αποδοτικά από οικονομική και τεχνική άποψη, τα χαμηλής όμως είναι περισσότερα.

2. Ταδινόυηση νεωθεουικών συστηυάτων

Τα γεωθερμικά συστήματα μπορούν να ταξινομηθούν με διάφορα κριτήρια, όπως είναι το είδος των γεωθερμικών πόρων, ο τύπος και η θερμοκρασία των ρευστών, ο τύπος του πετρώματος που φιλοξενεί τα ρευστά, το είδος της εστίας θερμότητας, αν κυκλοφορούν ή όχι ρευστά στον ταμιευτήρα κ.α. Σε σχέση με το είδος των γεωθερμικών πόρων διακρίνονται πέντε κατηγορίες συστημάτων:

Τα υδροθερμικά συστήματα ή πόροι ( hydrothermal systems or resources ), δηλαδή τα φυσικά υπόγεια θερμά ρευστά, τα οπαία βρίσκονται σε έναν ή περισσότερους ταμιευτήρες, θερμαίνονται από μια εστία θερμότητας και συχνά εμφανίζονται στην επιφάνεια της γης με τη μορφή θερμών εκδηλώσεων. Τα συστήματα αυτά συχνά ταυτίζονται με το σύνολο σχεδόν των γεωθερμικών πεδίων, αφού σήμερα ουσιαστικά είναι τα μόνα συστήματα που αξιοποιούνται. Μια άλλη ονομασία που δίνεται σε αυτά τα συστήματα είναι συστήματα συναγωγής ( convective systems ) ή δυναμικά συστήματα, επειδή η θερμότητα μεταδίδεται κυρίως με τον μηχανισμό της συναγωγής. Υπάρχουν βεβαίως και ορισμένα συστήματα αγωγής ( conductive systems ) ή στατικά συστήματα, που αποτελούνται συνήθως από νερά υψηλής αλατότητας, με θερμοκρασία 50 - 150°C και σε κανονική πίεση, παγιδευμένα σε βάθος 2 - 4 km, και τα οποία έχουν θερμανθεί με τον μηχανισμό της αγωγής.

Μια πολλά υποσχόμενη κατηγορία γεωθερμικής ενέργειας μπορεί να θεωρηθεί η λεγάμενη αβαθής γεωθερμία ( earth energy ), κατά την οποία λαμβάνονται ποσότητες ενέργειας από μικρά βάθη με την ανακυκλοφορία νερού σε κλειστές υδροφόρες ή «ξηρές»

γεωτρήσεις ή σε ρηχές επιφάνειες εδάφους / πετρωμάτων.

Τα γεωπεπιεσμένα συστήματα ( geopressured systems ), τα οποία αποτελούνται από ρευστά εγκλεισμένα σε μεγάλο βάθος, βρίσκονται περιορισμένα από μη περατά πετρώματα και η πίεση τους υπερβαίνει την υδροστατική. Συγκαταλέγονται στα στατικά συστήματα και συνυπάρχουν με υδρογονάνθρακες ( κυρίως αέριου).

Τα συστήματα βαθιών θερμών - ξηρών - πετρωμάτων ( hot dry rock systems ), δηλ. τα θερμά πετρώματα σε βάθος από 3 - 1 0 km χωρίς φυσική κυκλοφορία ρευστών, από τα οποία μπορεί να ανακτηθεί ενέργεια χρησιμοποιώντας νερό που διοχετεύεται από την επιφάνεια μέσω κατάλληλων γεωτρήσεων, και ανακτάται θερμότερο με τη μορφή νερού ή ατμού μέσω άλλων γεωτρήσεων.

Τα μαγματικά συστήματα ( magma systems ) αναφέρονται στην απόληψή θερμότητας με κατάλληλες γεωτρήσεις σε μαγματικές διεισδύσεις, που βρίσκονται σε μικρό σχετικά βάθος.

To συνηθέστερο κριτήριο για την ταξινόμηση των υδροθερμικών συστημάτων νερού βασίζεται στην ενθαλπία των γεωθερμικών ρευστών, τα οποία είναι και οι φορείς της θερμότητας στην επιφάνεια της γης από τα θερμά βαθιά πετρώματα. Η ενθαλπία των ρευστών, ΔΗ, η σπσία μπσρεί να θεωρηθεί ανάλογη της θερμοκρασίας τσυς, χρησιμοποιείται για να εκφράσει το θερμικό περιεχόμενο τους. Οι γεωθερμικοί πόροι ταξινομούνται συνήθως για λόγους ευκολίας σε ρευστά χαμηλής, μέσης και υψηλής ενθαλπίας ή θερμοκρασίας.

Η γεωθερμική ενέργεια υψηλής ενθαλπίας που παρέχεται απά τα αντίστοιχα πεδία χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η εκμετάλευση άρχισε από γεωθερμικά πεδία που παράγουν ξηρά ατμό. Η πρώτη μονάδα λειτούργησε το 1913 και είχε ισχύ 250 KW.

Σήμερα η εκμετάλευση έχει επεκταθεί και σε πεδία τα οποία παράγουν θερμά νερό ενώ η συνολική εγκατεστημένη ισχύ έχει φθάσει τα 8000MW. Υψηλής ενθαλπίας ορίζονται τα ρευστά με θερμοκρασία μεγαλύτερη από 150°C, μέσης ενθαλπίας τα ρευστά με θερμοκρασία απά 90°C μέχρι 150°C, και χαμηλής ενθαλπίας τα νερά με θερμοκρασία μικρότερη από 90°C. Ο λόγος αυτής της ταξινόμησης είναι ότι η παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος δεν είναι πάντα οικονομικά αποδεκτή για θερμοκρασίες ρευστών μικρότερες από 150°C.

Η γεωθερμική ενέργεια χαμηλής ενθαλπίας έχει πολλές εφαρμογές κυριότερες εκ των οποίων είναι η θέρμανση χώρων και η θέρμανση νερού για οικιακή χρήση. Παρεμφερή είναι η χρήση της γεωθερμικής ενέργειας χαμηλής ενθαλπίας στον πρωτογενή τομέα για θέρμανση θερμοκηπίων, ιχθυοκαλλιέργειας και άλλων. Επομένως η αξιοποίηση των γεωθερμικών πηγών χαμηλής ενθαλπίας μπσρσύν να συμβάλλουν σημαντικά στην αντιμετώπιση του ενεργειακού προβλήματος. Οι συνθήκες εκμετάλλευσης είναι ευνοϊκές στα πεδία της χαμηλής ενθαλπίας λόγω του μικρού βάθους άντλησης.

Γ. ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΖΗΤΗΣΗΣ, ΕΡΕΥΝΑΣ, ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ

1. Εισανωνη

Η γεωθερμική ενέργεια, όπως έχει ΐονισιεί επανειλημμένα, είναι τεράστια και διάσπαρτη στα εσωτερικό της γης, με συνεχή θερμική ρση από το κέντρο προς την επιφάνεια. Για την αξιολόγηση της οικονομικότητας των γεωθερμικών χρήσεων και της «αξίας» του ενεργειακού προϊόντος θα πρέπει να ληφθούν υπόψη αρκετοί τεχνικό- οικονομικοί παράγοντες, κυρίως το κόστος των γεωτρήσεων, καθώς και η θερμοκρασία, η παροχή και η ποιότητα των ρευστών. Η αξία του γεωθερμικού προϊόντος εξαρτάται με τη σειρά της από διάφορους άλλους, πολλές φορές αστάθμητους παράγοντες, οι οποίοι επιβάλλονται απ’ τους κανόνες της ελεύθερης οικονομίας. Με τα σημερινά δεδομένα, οικονομικά και τεχνολογικά, είναι πρακτικά ασύμφορη η εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας από βάθη μεγαλύτερα των 3000 m. Σε πολλές μάλιστα περιπτώσεις τα μέγιστα βάθη πρέπει να είναι οπωσδήποτε μικρότερα.

Η τεχνολογία εξόρυξης και εκμετάλλευσης της γεωθερμίας είναι γενικά διαθέσιμη για κάθε εφαρμογή. Όμως οι οικονομικές συνθήκες για την εκμετάλλευση απαιτούν η γεωθερμική ενέργεια να είναι όσο γίνεται περισσότερο συγκεντρωμένη, κοντά στην επιφάνεια και κατά το δυνατόν ανανεώσιμη. Αυτό συμβαίνει, όταν η γεωθερμική ενέργεια είναι διαθέσιμη με τη μορφή θερμών ρευστών υπό πίεση και σε καλούς υδατοπερατούς γεωλογικούς σχηματισμούς, οι οποίοι επανατροφοδοτούνται επαρκώς από την επιφάνεια και είναι καλά καλυμμένοι με στεγανούς γεωλογικούς σχηματισμούς. Χρειάζονται δηλαδή ευνοϊκές γεωλογικές συνθήκες για τη δημιουργία των εκμεταλλεύσιμων γεωθερμικών πεδίων. Οι παράγοντες που επηρεάζουν αυτή τη δημιουργία είναι πολλοί και διαφορετικοί σε κάθε περίπτωση και για τον λόγο αυτό το αποτέλεσμα διαφέρει κάθε φορά. Τα γεωθερμικά πεδία είναι μερικές φορές πολύ καλά κρυμμένα στο υπέδαφος, εξαιτίας ενός σχεδόν άριστα στεγανού καλύμματος. Η διεθνής εμπειρία διδάσκει ότι αρκετά αξιόλογα πεδία δεν παρουσιάζουν σχεδόν καθόλου επιφανειακές ενδείξεις, για αυτό και η αναζήτηση, ο εντοπισμός και η έρευνα τους είναι ιδιαίτερα δύσκολη και δαπανηρή.

Ύστερα από όλα τα παραπάνω, γίνεται σαφές ότι η αναζήτηση των γεωθερμικών περιοχών με ρευστά που να σχηματίζουν ένα

εκμεταλλεύσιμο “κοίτασμα”, γίνεται με κατάλληλη γεωθερμική έρευνα, η οποία θα πρέπει να πραγματοποιηθεί στην επιφάνεια με τις μικρότερες κατά το δυνατόν δαπάνες. Οι γεωτρήσεις, και ιδιαίτερα οι παραγωγικές.

που θα πρέπει να φτάσουν και να διατρήσουν τον ταμιευτήρα των γεωθερμικών ρευστών σ σχετικά σημαντικό βάθος, είναι ιδιαίτερα δαπανηρές. Η γεωτρήσεις όμως είναι τσ τελευταία και μοναδικό

«εργαλείο» που παρέχει άμεσο και μη αμφισβητήσιμο αποτέλεσμα, ενώ συγχρόνως αποτελεί το μέσο για την μεταφορά της γεωθερμικής ενέργειας στην επιφάνεια, άρα είναι εντελώς απαραίτητες.

Το γεωλογικό-μεταλλευτικό ρίσκο στη Γεωθερμία, δηλαδή ο κίνδυνος να αποτύχει μερικώς ή ολικώς μια βαθιά γεώτρηση, είναι σημαντικό, με δεδομένο τη χαμηλή ενεργειακή αξία του προϊόντος.

Χρειάζεται λοιπόν να μειωθεί όσο γίνεται πιο πολύ αυτό το γεωλογικό- μεταλλευτικό ρίσκο. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται ποικίλες μέθοδοι έρευνας από την επιφάνεια, στην οπσία εμπλέκονται γεω- επιστήμονες ( κυρίως γεωλόγοι) διαφόρων ειδικοτήτων που εφαρμόζουν κατά περίπτωση κατάλληλες τεχνικές, οι οποίες έχουν αναπτυχθεί με βάση τη μέχρι τώρα γεωθερμική εμπειρία.

Οι επιφανειακές έρευνες που χρησιμοποιούν διάφορες γεω- επιστημονυτές μεθόδους, αν και χρονοβόρες, είναι πολλαπλάσια φθηνότερες από τις βαθιές γεωτρητικές εργασίες. Προσφέρουν συνήθως έμμεσες πληροφορίες, οι οποίες όμως όσο πιο πολλές και διασταυρωμένες είναι, τόσα περισσότερο μειώνουν την πιθανότητα αποτυχίας των γεωτρήσεων. Για το σκοπό αυτό εφαρμόζονται συστηματικά σε μεγάλη ή μικρότερη κλίμακα, ανάλσγα με τη δυσκολία των προβλημάτων που θα πρέπει να επιλύσουν και με τις γεωλογικές συνθήκες της κάθε υποψήφιας γεωθερμικής περιοχής.

Η συστηματική γεωθερμική έρευνα, εκτός από τον εντοπισμό των κατάλληλων περιοχών και σημείων για βαθιές γεωτρήσεις, έχει ιδιαίτερα επιστημονικό και πρακτικό ενδιαφέρον, αφού προσεγγίζει τις πραγματικές συνθήκες του γεωθερμικού πεδίου. Η γνώση των συνθηκών του πεδίου αποτελεί απαραίτητο εργαλείο στη κατανόηση του γεωθερμικού μοντέλου, το οποίο με τη σειρά του είναι απαραίτητο για το σχεδίασμά και υλσποίηση της εκμετάλλευσης και της σωστής διαχείρισης του κάθε πεδίου.

Υπάρχει μεγάλος όγκος υπαίθριας και εργαστηριακής γεω- επιστημονικής έρευνας, που συμβάλλει ουσιαστικά στον εντοπισμό και την αποτίμηση των υποθετικών αρχικά συνθηκών κάθε γεωθερμικσύ πεδίου. Η εξειδίκευση, η εμπειρία και η πληρότητα της έρευνας οδηγεί φυσικά στσ καλύτερσ δυνατό αποτέλεσμα.

2. Στάδια νεωθεοπικπο έοευναο

Η γεωθερμική έρευνα διακρίνεται σε τέσσερα κύρια στάδια:

Γενική επισκόπηση μεγάλης κλίμακας

Λεπχσμερής και συστηματική έρευνα των πιθανότερων γεωθερμικών περιοχών

Εντοπισμός-περιχάραξη των γεωθερμικών πεδίων και μελέτη των χαρακτηριστικών

Ανάπτυξη και διαχείριση των γεωθερμικών πεδίων.

Τα στάδια αυτά ισχύουν σε όλες τις περιπτώσεις της γεωθερμικής έρευνας, αν και οι επί μέρους γεωλογικές συνθήκες είναι διαφορετικές από πεδίο σε πεδίο. Έτσι ανάλογα με τις γεωλογικές γνώσεις, την ποσότητα και ποιότητα τν υπαρχόντων στοιχείων, τα οικονομικά, κλιματικά, πληθυσμιακά δεδομένα και παράγοντες μιας περιοχής, η ανάπτυξη και η υλοποίηση της γεωθερμικής έρευνας προσαρμόζεται κατά περίπτωση. Μπορεί να αλλάζει η λεπτομερής διάρθρωση και η ανάπτυξη των επί μέρους σταδίων, γενικά όμως οι εργασίες ακολουθούν την προαναφερθείσα σειρά.

Η γεωθερμική έρευνα στοχεύει στα ευνοϊκότερα αποτελέσματα με το λιγότερο δυνατόν κόστος. Θα πρέπει να γίνει σωστός σχεδιασμός και προγραμματισμός παίρνοντας συγχρόνως υπόψη πολλές παραμέτρους και χρησιμοποιώντας τα καλύτερα μέσα: από την πολύπλευρη επιστημονική γνώση και εμπειρία των γεω-επιστημόνων ερευνητών, τα καλύτερα εργαστηριακά εργαλεία, τις πλέον αξιόπιστες συσκευές και όργανα υπαίθρου, τα αποτελεσματικότερα γεωτρύπανα και φυσικά τις πλέον ενδεδειγμένες μεθόδους για την κάθε ιδιαίτερη περίπτωση. Σε κάθε φάση απαιτείται υποχρεωτικά η συνεργασία και ο συντονισμός των διαφόρων επιστημόνων και τεχνικών που εμπλέκονται στην όλη έρευνα.

3. Πρώτο στάδιο: Γεωθεοπικπ έρευνα πενάλης κλίπακαο Η γεωθερμική έρευνα μίας ευρύτερης περιοχής ( π.χ. μίας περιφέρειας ή μίας μεγάλης γεωλογικής ενότητας ) πρέπει να λαμβάνει υπόψη διάφορες παραμέτρους. Κατ’ αρχάς, πρέπει να πάρει υπόψη της όλα τα υπάρχοντα γεωλογικά στοιχεία και να διαπιστώσει εάν και που υπάρχουν ευνοϊκές γεωθερμικές συνθήκες. Έτσι, αποκλείονται μερυτές περιοχές και οι προσπάθειες επικεντρώνονται σε ορισμένες μόνο περιοχές, για τις οποίες γίνετε προσεκτική επεξεργασία των υπαρχόντων στοιχείων.

Χρησιμοποιούνται γεωλογικοί και τεκτονικοί χάρτες μεγάλης και μεσαίας κλίμακας, φωτογεωλογικές εικόνες από αεροπλάνα και δορυφόρους, χάρτες και στοιχεία των θερμών επιφανειακών εκδηλώσεων, καθώς και γενικοί γεωφυσικοί και γεωχημικοί χάρτες. Αναζητούνται

επίσης εκείνα χα βιβλιογραφικά δεδομένα από τα οποία μπορούν να αντληθούν χρήσιμες πληροφορίες.

Ύστερα από τη συγκέντρωση όλων των παραπάνω στοιχείων, τα οποία προσφέρουν μια γενική εικόνα για το γεωθερμικό ενδιαφέρον ενός ή περισσοτέρων τμημάτων της ευρύτερης περιοχής, ακολουθούν αναγνωριστικές επισκέψεις για λήψη δειγμάτων επιφανειακών εκδηλώσεων και ακολουθεί η επαλήθευση των προκαταρκτικών στοιχείων. Τέλος, γίνεται προσπάθεια να παρατηρηθούν και να αναζητηθούν τα κύρια συστατικά ενός πιθανού πεδίου γεωθερμικών ρευστών, δηλ. η ύπαρξη ή όχι εστίας θερμότητας, ταμιευτήρα και αδιαπέρατου καλύμματος. Η αξιολόγηση των στοιχείων αυτών αποκλείει ορισμένες ευρύτερες περιοχές, υποδεικνύει τις ενδιαφέρουσες περιοχές και τις κατατάσσει σε σειρά προτεραιότητας. Έτσι, συντάσσεται μια πρόταση εκτέλεσης ερευνητικών προγραμμάτων για τις ενθαρρυντικές περιοχές, τονίζοντας τα θετικά και λιγότερα θετικά στοιχεία.

Σε αυτό το πρώτο στάδιο απαιτούνται εξειδικευμένες γεωθερμικές γνώσεις και γι’ αυτό προβλέπεται η απασχόληση γεωθερμικών εμπειρογνωμόνων. Αν και η έρευνα αναφέρεται οε εκτεταμένες περιοχές και χρειάζεται αρκετός χρόνος, το συνολικό κόστος είναι σχετικά περιορισμένο, αφού απασχολείται μικρός αριθμός επιστημόνων και τα μέσα που χρηοιμοποιούνται είναι λιγοστά και σχετικά φτηνά.

Το στάδιο έρευνας μεγάλης κλίμακας καταλήγει στην επιλογή και υπάδειξη των περιοχών με τις ευνοϊκότερες συνθήκες, κατά σειρά προτεραιότητας, αφού ληφθούν υπόψη και άλλοι, μη γεωλογικοί, παράγοντες. Η γεωθερμική έρευνα ως γνωστόν, προσβλέπει στην αποκόμιση πολλαπλών ωφελημάτων από την αξιοποίηση της γεωθερμίας ( ενεργειακών, αναπτυξιακών, κοινωνικών και περιβαλλοντικών ) και γι’

αυτό συνεκτιμώνται όλοι αυτοί οι παράγοντες. Η γεωθερμική ενέργεια δε μπορεί να αξιοποιηθεί παρά κοντά στο χώρο όπου έχουν δημιουργηθεί τα γεωθερμικά ουστήματα, και γι’ αυτά πρέπει να λαμβάνονται υπάψη και αρκετοί άλλοι παράγοντες, όπως είναι η τοπογραφική κατάσταση, η πρόσβαση, η οικιστική και οικονομικοί ανάπτυξη και η υπάρχουσα ενεργειακή ζήτηση στην ευρύτερη περιοχή.

4. Δεύτερο στάδιο: Λεπτοπεοής και συστηπατική έρευνα των πιθανάτεοων νεωθεοπικών περιοχών

Το στάδιο αυτό αποτελεί το σημαντικότερο τμήμα της γεωθερμικής έρευνας και μελέτης, αφού επιχειρείται ο καθορισμός και η έρευνα των περιοχών που έχουν τις περισσότερες πιθανότητες ύπαρξης γεωθερμικών πεδίων σε μικρό σχετικά βάθος και ο προσδιορισμάς κατά το δυνατάν των θέσεων εκτέλεσης των βαθιών γεωτρήσεων. Ερευνώνται με λεπτομέρεια όλοι οι παράγοντες ( γεωλογικοί, τεκτονικοί, ηφαιστειολογικοί, στρωματογραφικοί, λιθολογικοί, υδρογεωλογικοί, γεωχημικοί, γεωφυσικοί, θερμοδυναμικοί κτλ. ) που μπορούν να χαρακτηρίσουν μια γεωθερμική περιοχή. Οι λεπτομερειακές έρευνες περιλαμβάνουν συνήθως σειρά εργασιών, ξεκινώντας με τις εργασίες που οδηγούν στη βασική γνώση ( π.χ. τη γεωλογία ), και καταλήγοντας στις σχετικά δαπανηρές εργασίες, άπως είναι σι θερμομετρήσεις ή άλλες μετρήσεις σε ερευνητικές γεωτρήσεις μικρής διαμέτρου. Τελικός στόχος του σταδίου αυτού είναι η προσέγγιση του γεωθερμικού μοντέλου κάθε γεωθερμικού κοιτάσματος-πεδίου και η γνώση της θέσης και κατάστασης στην οποία βρίσκονται τα γεωθερμικά ρευστά ή θερμά πετρώματα.

Συγχρόνως προτείνεται η σειρά, το βάθος και τα χαρακτηριστικά των ερευνητικών-παραγωγικών γεωτρήσεων.

Οι βαθιές γεωτρήσεις γεωθερμίας είναι αρκετά δαπανηρές, με κόστος αντίστοιχο των γεωτρήσεων πετρελαίου και σε ορισμένες φορές μεγαλύτερο. Για το λόγο αυτό θα πρέπει να γίνονται με το μικρότερο δυνατό γεωλογικό-μεταλλευτυ<ό ρίσκο. Συνεπώς, οι έρευνες του δεύτερου σταδίου πρέπει να εκτελούνται με όσο γίνεται περισσότερη λεπτομέρεια και αξιοπιστία. Η ορθότητα των αποτελεσμάτων όμως καθορίζεται εν πολλοίς από τις τοπικές συνθήκες, και γι’ αυτό δεν υπάρχει συγκεκριμένος αριθμός, έκταση και είδος των γεω-επιστημονικών μεθόδων που χρησιμοποιούνται.

Το δεύτερο στάδιο ερευνών είναι χρονοβόρο και απαιτεί τη διεξαγωγή πολλών εργασιών στην ύπαιθρο, το εργαστήριο και το γραφείο.

Όμως το συνολικό κόστος όλων αυτών των ερευνών είναι αισθητά μικρότερο από το κόστος των βαθιών γεωτρήσεων έρευνας-παραγωγής, και γι’ αυτό επιβάλλεται να δίνεται ιδιαίτερη βαρύτητα στην έκταση, την ανάπτυξη και το εύρος τους.

Μετά την επιλογή μιας περιοχής για λειπομερή έρευνα δεύτερου σταδίου, ακολουθεί πάντα η αναγνωριστική εξέταση των γεωθερμικών στοιχείων της περιοχής και γίνονται προκαταρκτικές παρατηρήσεις στην ύπαιθρο, αναφορικά με τα στοιχεία που σχετίζονται με τη γεωθερμία.

Εξετάζονται κατ’ αρχάς οι γεωλογικές εμφανίσεις, οι οποίες θα παίξουν ρόλο στο γεωθερμικό μοντέλο του πεδίου, και γίνεται η προκαταρκτική διάκριση των υπό περιοχών με ευνοϊκότερες συνθήκες από τις λιγότερο ευνοϊκές. Αναζητούνται όλες οι επιφανειακές εκδηλώσεις θερμότητας και συντάσσονται οι πρώτοι χάρτες και μερικές πρόχειρες απεικονίσεις.

Στη συνέχεια, πραγματοποιείται σχολαστικός σχεδιασμός των μεθόδων που θα χρησιμοποιηθούν, των τεχνικών χαρακτηριστικών των μεθόδων, των ερευνητικών ομάδων και εργαστηρίων που θα συμμετάσχουν στην έρευνα κτλ. Ο καλός συντονισμός κατά την ανάπτυξη αυτού του σταδίου είναι εκ των ων ουκ άνευ. Οι κυριότερες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται κατά σειρά, αν και όχι όλες αναγκαστικά, αναφέρονται παρακάτω.

Γεωλογική μελέτη και ειδική χαρτογράφηση Ηφαιστειολογική μελέτη εφαρμοζόμενη στη Γεωθερμία Τεκτονική και νεοτεκτονική ανάλυση

Υδρογεωλογική γεωθερμική έρευνα Γεωχημεία εξειδικευμένη στη γεωθερμική έρευνα Γεωφυσικές μέθοδοι στη γεωθερμική έρευνα

5. Τοίτο στάδιο: Εντοπκηιόο - Πεοιχάοα^η των νεωθερνηκών πεδίων ue νεωτρήσειο και πεΛέτη των χαοακιπριστικών τους

Οι ετυστηματικές έρευνες χου προηγούμενου σταδίου και η συνθετική ερμηνεία των αποτελεσμάτων τους, καταλήγει στον προσδιορισμό των πιθανότερων γεωθερμικών περιοχών, αλλά και των θέσεων στις οποίες προτείνεται η εκτέλεση των πρώτων βαθιών γεωτρήσεων έρευνας και παραγωγής μαζί. Στην συνέχεια καταρτίζεται το λεπτομερές πρόγραμμα των γεωτρήσεων στο οποίο προσδιορίζονται, κατά προσέγγιση βέβαια, οι αναμενόμενοι γεωλογικοί σχηματισμοί στην κάθε γεώτρηση, οι θερμοκρασίες, τα πιθανά ρευστά και το βάθος του ή των ταμιευτήρων. Με τη συνεργασία των γεω-επιστημόνων ερευνητών με τους μηχανικούς γεωτρήσεων και άλλους τεχνικούς προσδιορίζεται το λεπτομερές πρόγραμμα, τα μέσα που θα χρησιμοποιηθούν ( γεωτρύπανο, κοπτικά, σωλήνες, πολφός διάτρησης κτλ. ), ο απαιτούμενος χρόνος, ο προϋπολογισμός δαπανών, οι μετρήσεις και σι δοκιμές, κατά και μετά τη διάτρηση.

Για την καλή εκτέλεση των βαθιών και τεχνικά δύσκολων αυτών γεωτρήσεων, συνεργάζονται τεχνικοί διαφόρων ειδικοτήτων. Η συμμετοχή των γεω-επιστημόνων συνίσταται στη παρακολούθηση της κάθε γεώτρησης, τον προσδιορισμό των διατρηθέντων σχηματισμών με πετρογραφικές και παλαιοντολογικές μεθόδους, τον προσδιορισμό του χημισμού των συναντωμένων ρευστών, των θερμοκρασιών τους και των πιέσεων, την ουσιαστική συμμετοχή στις αποφάσεις εκτέλεσης διαφόρων φάσεων της γεώτρησης και, τέλος, την αξιολόγηση των απστελεσμάτων των γεωτρήσεων. Οι μηχανικοί, αντίθετα, είναι υπεύθυνη για την καλή και ασφαλή εκτέλεση της γεώτρησης από τεχνική και σικονομική άποψη, την πραγματοποίηση των σωστών δσκιμών παραγωγής και επανεισαγωγής, και γενικά την εξασφάλιση όλων των πρακτικών λύσεων για την παραπέρα χρήση της γεώτρησης.

Η συστηματική και συνεχής παρακολούθηση των γεωτρήσεων παραγωγής πρσσφέρει σημαντικές υπηρεσίες στη σωστή εκτέλεση τους, την καλύτερη τελική επιτυχία τους και στην εξοικονόμηση χρημάτων.

Σφάλματα από λανθασμένη εκτίμηση της γεωλογικής και θερμικής κατάστασης της γεώτρησης μπσρούν να πρσσθέσουν σημαντικές δαπάνες, να χαθούν αξιόλογες παραγωγικές ζώνες και καμιά φορά ολόκληρη γεώτρηση.

Οι δοκιμές παραγωγής για σχετικά μακρύ χρονικό διάστημα, σε συνδυασμό με τα γεωλογικά και άλλα στοιχεία κάθε γεώτρησης, βοηθσύν στην κατανόηση της βαθιάς κυκλοφορίας, του ρυθμού ανανέωσης των