Náttúrufræðingurinn - 2012, Page 66

Náttúrufræðingurinn
66
nýtingar verið metið. Mannington
o.fl.13 hafa metið lækkun varma-
orku í bergi og vökva á Wairakei-
svæðinu með líkanreikningum fyrir
breytilega niðurdælingu (17. mynd)
og metið endingu svæðisins. Niður-
staða þeirra er sú að niðurdæling
í borholusvæði leiði ekki til lengri
endingartíma. Eftir um 100 ára
vinnslu (til 2053; spá 50 ár fram
í tímann frá 2003) er niðurstaða
þeirra sú að orkuforði umfram
180°C hafi minnkað úr 1600 PJ í
500–600 PJ, eða um 63–69%, og að
nýtanleg varmaorka svæðisins til
raforkuframleiðslu verði uppurin
eftir um 150 ára vinnslu.
Varmi í jarðhitakerfum er að
hluta í vökvanum og að hluta í berg-
inu, allt eftir holrýminu en einnig
svolítið eftir hitanum. Þótt gufa sé
mun varmaríkari hamur en vatn,
minnkar varmainnihald vökvans
eftir því sem meiri gufa er í jarðhita-
lindinni vegna þess hve rúmmáls-
frek hún er (18. mynd). Þessi munur
minnkar þó eftir því sem hiti nálg-
ast krítíska punktinn (374°C) og
verður sá sami í þessum punkti.
19. mynd sýnir hversu stór hluti
varmans er bundinn í vökvanum
eftir holrými (poruhluta) í berginu,
og er þá gert ráð fyrir að engin gufa
sé til staðar. Sýnd eru fjögur dæmi,
tvö fyrir lághitakerfi og tvö fyrir
háhitakerfi. Varðandi lághitakerfin
er gert ráð fyrir að varminn nýtist
þannig að samsvari kælingu niður
í 50°C og að upphafshiti sé annars
vegar 100°C en hins vegar 150°C.
Fyrir háhitakerfin er gert ráð fyrir
nýtingu niður að 150°C, frá 350°C og
250°C upphafshita. Með samanburði
við forn háhitakerfi gæti holrými í
virkum háhitakerfum legið að meðal-
tali á bilinu 10–20%.75 Þessar tölur
gefa til kynna að 80–90% varmans
séu í berginu. Líklega eru samsvar-
andi tölur hærri í lághitakerfum
vegna lægra poruhluta.
Nýting varma úr bergi verður
með því að kalt írennslisvatn kemur
í stað þess vökva sem tekinn er upp
um borholur og að vatnið hitni með
snertingu við heitt berg jarðhitakerf-
isins og kæli það um leið. 20. mynd
sýnir hversu oft mætti skipta um
vatn uns jarðhitakerfið, vatn og
berg væri kælt niður eins og gert
var ráð fyrir á 19. mynd. Samkvæmt
20. mynd mætti skipta þrisvar til
sjö sinnum um vökva í háhitakerfi
ef poruhlutinn lægi á bilinu 10–20%
og svipað á lághitasvæðum ef poru-
hluti væri um helmingi minni. Ofan-
greindar tölur ber að skoða sem
hámark, því líkur eru á að ekki sé
unnt að nýta allan varmaforðann í
berginu. Það er háð því hversu langt
er á milli vatnsleiðandi sprungna í
jarðhitakerfinu. Lovekin76 skoðaði
18. mynd. Rúmmál gufumettaðs vatns (blár ferill) og vatnsmettaðrar gufu (rauður ferill) í
lítrum á kg (l/kg) sem fall af hitastigi. Fjólublái ferningurinn táknar krítíska punktinn. –
Volume of vapor saturated liquid (blue line) and liquid saturated vapor (red line) in liters
per kg (l/kg) versus temperature. The purple square designates the critical point.
1
10
100
1000
10000
100 150 200 250 300 350 400
Hiti – Temperature (°C)
R
úm
m
ál
v
at
ns
/g
uf
u
–
Vo
lu
m
e
liq
ui
d/
va
po
r (
l/k
g)
17. mynd. Varmaupptaka úr Wairakei-jarðhitasvæðinu á Nýja-Sjálandi og spá um endingu
þess miðað við kælingu í 180°C. Frá Mannington o.fl.13 Athuguð voru 4 mismunandi tilfelli.
1. Blá lína: Förgun affallsvatns um borholur innan svæðisins fram til 2053. 2. Svört lína:
Engin förgun affallsvatns um borholur. 3. Græn lína: 30% förgun í svæðið og 30% utan þess
fram til 2053. 4. Rauð lína: Förgun utan svæðisins. – Extraction of heat from the Wairakei
geothermal system and prediction of the longevity of the reservoir assuming cooling to
180°C. Four scenarios were modeled. 1. Blue line: waste fluid disposal into wells within the
field until 2053. 2. Black line: no injection of waste fluid into drillholes. 3. Green line: 30%
injection within the field and 30% outside until 2053. 4. Red line: injection outside field.
2000
1800
1600
1400
1200
1000
0
200
400
600
800
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
Ár – Year
V
ar
m
af
or
ði
–
S
to
re
d
he
at
(
P
J)