energía superhot rock Glosario

El principio de la sabiduría es la definición de los términos (atribuido a Sócrates, c.400 a.C.).

Este glosario proporciona una serie de términos básicos sobre los sistemas geotérmicos y algunos de los componentes necesarios para el éxito de un proyecto geotérmico. Se centra en energía superhot rock, una forma de energía geotérmica de alta temperatura. La intención de este glosario es proporcionar un documento de referencia rápida para una serie de partes interesadas en la geotermia y racionalizar las definiciones a menudo incoherentes y poco claras de los términos geotérmicos utilizados en la literatura y los informes técnicos publicados. Esperamos que este glosario ayude a la industria geotérmica a comunicarse con mayor claridad tanto interna como externamente.

Los términos geotérmicos de este glosario están agrupados en secciones. En cada sección, los términos se enumeran en secuencia en función de sus relaciones entre sí. Las palabras en cursiva tienen definiciones en otras partes del glosario.

Este glosario es un proyecto del equipo de energía superhot rock en Clean Air Task Force. Clean Air Task Force (CATF) es una organización mundial sin ánimo de lucro que trabaja para protegerse de los peores efectos del cambio climático catalizando el rápido desarrollo y despliegue de energías bajas en carbono y otras tecnologías de protección del clima. Con 25 años de experiencia reconocida internacionalmente en política climática y un firme compromiso con la exploración de todas las soluciones posibles, CATF es un grupo de defensa pragmático y no ideológico con las ideas audaces necesarias para abordar el cambio climático. CATF tiene oficinas en Boston, Washington D.C. y Bruselas, y cuenta con personal que trabaja virtualmente en todo el mundo.

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Créditos

Principales colaboradores: Dr. Graham Banks, Geocientífico Principal, Route to Reserves Consulting Inc.; Dr. Philip Ball, Jefe de Innovación Geotérmica, Clean Air Task Force; Directora del Proyecto: Terra Rogers, energía superhot rock Director del programa, Clean Air Task Force

Otros colaboradores y revisores: Dr. Bruce Hill, Ann Garth, Jenna Hill, Clean Air Task Force; Prof. Dornadula Chandrasekharam, Izmir Institute of Technology, Turkiye; Bastien Poux, Aetna Geothermal Limited; Dr. Amy Whitchurch, The Geological Society of London.

Clean Air Task Force, 114 State Street, Boston, MA 02108 EE.UU. - catf.us

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1. Términos relacionados con el calor interno de la Tierra y su utilización

Energía: capacidad de realizar un trabajo. La energía se mide en julios (J), calorías o unidades térmicas británicas (BTU).

Densidad energética: la cantidad total de energía en un sistema por unidad de volumen, por ejemplo, las calorías de un paquete de cacahuetes.

La energía geotérmica es un tipo de energía renovable renovable porque tiene una mayor densidad energética para un área de la superficie terrestre que la huella de otras energías renovables renovables. Roca supercaliente geotérmicas tienen una mayor densidad energética que los yacimientos geotérmicos geotérmicos menos profundos.

Térmico: adjetivo relativo al calor o temperatura.

Energía térmica: una categoría de energía que se almacena/contiene en un sistema y responsable de su temperatura (Khan Academy, 2023). No es lo mismo que el calor.

Conductividad térmica: medida de la capacidad de un material (fluidos, rocas y suelos) para conducir o transferir calor. Es extremadamente importante para el diseño de pozos geotérmicos y sistemas subterráneos de almacenamiento de energía (por ejemplo, Oliveira, 2021). El recíproco de la conductividad térmica es la resistividad térmica.

Calor: el flujo de energía térmica entre dos objetos o dos lugares (por ejemplo, de la roca al agua subterránea) debido a una diferencia de temperatura entre ellos (un gradiente de temperatura).

El calor puede transformarse en trabajo (UoC, 2023). Sistemas geotérmicos geotérmicos aprovechan el calor natural del interior de la Tierra para hacer funcionar dispositivos que calientan (o enfrían) edificios, para generar energía eléctrica eléctricao para otros usos industriales.

Geotérmico: adjetivo relativo al calor dentro de la Tierra.

Energía geotérmica: energía térmica del interior de la Tierra. Actualmente, la energía geotérmica se extrae de unos metros a unos kilómetros bajo la superficie de la Tierra, para utilizarla como fuente práctica de energía (modificado según UoB, 2023).

La energía geotérmica es una fuente de energía limpia y renovable. energía durante todo el ciclo diario de demanda de energía.

Gradiente geotérmico: tasa de variación de la temperatura al aumentar la profundidad de la Tierra.

En general, la temperatura aumenta entre 25 y 30 °C por kilómetro de profundidad (entre 0,014 y 0,016 °F por 100 pies de profundidad) en la mayor parte de la corteza superior de la Tierra (Fredleifsson et al., 2008). Algunos entornos geológicos como provincias ígneas y sistemas de grietas tienen un gradiente geotérmico pronunciado, lo que permite yacimientos geotérmicos yacimientos geotérmicos a pocos kilómetros de profundidad. pozo. El gradiente geotérmico se mide en °C por kilómetro o °F por 100 pies.

Hidrotérmico: adjetivo relativo al agua caliente, a la acción del agua caliente o a los productos de esta acción (Mindat, 2023). Referirse a sistema hidrotermal y generación de energía geotérmica convencional para obtener información sobre hidrotermal hidrotermales en geotérmicos geotérmicos.

Densidad térmica: la cantidad total de calor por unidad de volumen, por ejemplo, julios en un metro cúbico de roca.

Dotación de calor: la cantidad y calidad de geotérmica calor en una determinada región geográfica o profundidad.

La dotación de calor puede utilizarse para comparar y clasificar la "riqueza" de calor natural de distintas regiones. Los datos de evaluación incluyen densidad térmicala profundidad del yacimiento, el tipo de yacimiento geotérmico y la tecnología disponible.

Transferencia de calor: el movimiento de calor de una sustancia o material a otro, por ejemplo, a través de las rocas, de la roca al fluido o del fluido a la turbina.

Comercial sistemas hidrotermales suelen estar situados en lugares donde la transferencia de calor o gradiente geotérmico es superior a la media de la corteza superior de la Tierra. Los principales modos de transferencia de calor en los sistemas geotérmicos geotérmicos son la advección, la conducción y la convección. La transferencia de calor es también una rama de la ingeniería que se ocupa de la generación, el uso, la conversión y el intercambio de energía térmica entre sistemas físicos.

Flujo de calor: transferencia de calor por superficie y por tiempo, por ejemplo, julios de energía por segundo y por metro cuadrado. Sinónimos térmico térmico, calor densidad de flujo, calor densidad de flujo calor intensidad de flujo de calor, aunque "flujo de calor" es innecesario porque el flujo está incorporado dentro de la palabra calor.

Conducción [geotérmica] transferencia de calor a través de rocas o fluidos que están en contacto, pero no en movimiento.

La conducción es el tipo más común de transferencia de calor en la Tierra, de una región de mayor temperatura a otra de menor temperatura (por ejemplo, la superficie terrestre). Es un mecanismo de transferencia de calor menos eficaz que la convección para proyectos geotérmicos geotérmicos. Los sistemas petrotérmicos tienen transferencia transferencia de calor hasta que se diseñan para aumentar su transferencia de calor por convección. Los circuitos geotérmicos de circuito cerrado se basan en calor de la roca a la tubería que contiene el fluido de trabajo del subsuelo.

Advección [geotérmica]: rápida transferencia de calor debido a fluidos magmáticos o hídricos (Allen y Allen, 2013).

La transferencia de calor por advección está controlada por la velocidad del flujo del fluido, por ejemplo a través de roca permeable desde una región de mayor temperatura en el interior de la Tierra hacia una región de menor temperatura (Boden 2016).

Convección [geotérmica] transferencia de calor mediante el movimiento físico de moléculas (es decir, fluido). La palabra se utiliza en dos contextos: (a) para fluidos que fluyen en una trayectoria circular, y (b) transferencia de calor desde la roca hacia un fluido en movimiento que entra en contacto con la roca.

La trayectoria circular del flujo está causada por la flotabilidad del fluido (el fluido caliente menos denso asciende y el fluido frío más denso se hunde) o por gradientes geotérmicos (Fowler, 1990). Este término se utiliza ampliamente para englobar la combinación de conducción y advección. Roca supercaliente geotérmicas para aumentar el calor. calor y la convección de fluidos en las rocas supercalientes profundas. Un ejemplo es un circuito geotérmico de circuito abierto.

Termodinámica: rama de la ciencia que trata de la relación entre calortrabajo, temperatura y energía.

A grandes rasgos, la termodinámica se ocupa de la transferencia de energía de un lugar o forma a otro (Drake, 2023).

Entalpía [depósito]: la medida de la energía o calor calor en un sistema termodinámico.

La entalpía se utiliza para relacionar la energía de un sistema, transferencia de calory el trabajo realizado (Libretextos, 2023). Sistemas geotérmicos sistemas pueden ser de baja, media, alta o superalta entalpía.

La entalpía del yacimiento es diferente de la entalpía del fluido de trabajo.

• Low-enthalpy is used to describe low temperature (e.g., reservoir temperatures are less than 90°C, <194°F) and low pressure conditions. The liquid is generally used to provide direct heat or to cool buildings.
• La entalpía media se utiliza para describir temperaturas moderadas (p. ej, depósito de 90°C a 150°C, 194°F a 302°F) y condiciones de presión moderadas. El fluido se utiliza para proporcionar directamente calor directo y/o generar energía eléctrica eléctrica.
• Alta entalpía se utiliza para describir la alta temperatura (por ejemplo, yacimiento temperaturas de 150°C a 374°C, 302°F a 705°F) y condiciones de presión moderada. Producen vapor, que se utiliza para generar energía eléctrica. eléctrica. Suelen estar situadas en regiones de la corteza terrestre con temperaturas elevadas a poca profundidad, por ejemplo, en provincias ígneas activas. provincias ígneas y en sistemas de grietas.
• Super-alta entalpía se utiliza para describir temperaturas muy altas (por ejemplo, yacimiento temperaturas de yacimiento superiores a 374°C, >705°F) y condiciones de alta presión. Roca supercaliente geotérmicas se consideran de muy alta entalpía. Proporcionarían una gran cantidad de calor a la superficie de la Tierra en supercrítico y sobrecalentados con una densidad de densidad energéticapara generar mucha energía eléctrica eléctrica.

Potencia [geotérmica]: la cantidad de energía transferida desde un componente de un sistema a otro por segundo.

Normalmente, geotérmica geotérmicas utilizan calor-calor extraídos de yacimientos yacimientos hidrotermales para producir eléctrica o calor. La potencia se mide en vatios (W).

Densidad de potencia: la potencia producida por unidad de masa, superficie o volumen; por ejemplo, la potencia eléctrica producida por metro cuadrado en la superficie terrestre.

La densidad de potencia es útil para comparar la cantidad de potencia generada por cada potencia individuales.

Capacidad: un grupo de términos relacionados con las medidas que incluyen (a) almacenar o proporcionar una sustancia o energía o (b) generar, transmitir y adquirir energía.

Las centrales geotérmicas tienen un alto factor de capacidad en comparación con otras renovables renovables, lo que significa que pueden funcionar al máximo de su capacidad casi todo el tiempo. La eficiencia de un sistema geotérmico geotérmico es la cantidad de calor (megavatios de calor en la superficie terrestre) puede convertirse en energía eléctrica. eléctrica eléctrica (megavatios de electricidad). Geotermia-se mide en función de la capacidad y la energía o calor.

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2. Parámetros, condiciones y ubicaciones de las rocas y fluidos geotérmicos

Matriz [roca]: parte sólida de una masa rocosa que contiene los poros, fracturas y fluidos.

Yacimiento: término utilizado para designar a) un volumen de roca o de magma que contiene energía térmica (estrictamente geotérmico geotérmico) o b) un volumen de roca que contiene poros o fracturas donde el calor se transfiere al fluido desde la roca (estrictamente un hidrotermal yacimiento).

El calor El calor y los fluidos son retenidos en el yacimiento por la impermeables impermeables. Los pozos geotérmicos se perforan para extraer calor de los yacimientos a través de sistemas hidrotermales, circuito cerrado cerrados, sistemas geotérmicos de ingenieríau otros métodos de extracción de calor geotérmico.

Poro [roca]: espacio vacío entre los granos o cristales de una roca que puede contener fluidos.

Porosidad [roca]: relación entre el volumen de poros en una roca y el volumen total de la roca, es decir, la capacidad de la roca para contener un fluido. Se expresa en porcentaje del volumen de la roca.

La porosidad se utiliza en geología, ingeniería y recursos geotérmicos porque los poros poros de la roca se llenan con calentados calentados. Los poros deben estar conectados a otros poros para que los fluidos hidrotermales convecten calor. Existen varios tipos de porosidad pertinentes para recursos geotérmicos incluyendo porosidad total, primaria (matriz), fractura (secundaria), porosidad aislada y porosidad conectada (efectiva) (por ejemplo, Hook, 2003; Tiab y Donaldson, 1996).

Permeable [roca]: capacidad de una roca de permitir el paso de fluidos sin rotura ni desplazamiento de los poros (TCD, 1899). El antónimo es impermeable. Un impermeable a veces se denomina informalmente "roca seca".

Permeabilidad: capacidad de una roca porosa para transmitir fluidos.

La permeabilidad se utiliza en geología, ingeniería y recursos geotérmicos geotérmicos porque transferencia de calor en convectiva geotérmico sistemas requiere permeabilidad. Existen varios tipos de permeabilidad pertinentes para los sistemas geotérmicos geotérmicos como la primaria (matriz), la permeabilidad secundaria (fractura) y la permeabilidad efectiva (por ejemplo, Tiab y Donaldson, 1996). Se mide en la unidad denominada darcy.

Impermeable [roca]: Roca que no permite el paso de fluidos a través de ella (Oxford Learner's Dictionaries, 2023a).

Fractura [verbo]: acción de agrietar, dividir o romper una roca.

Fractura [sustantivo]: término general para varios tipos de roturas en una roca -por ejemplo, fallas y juntas- que pueden contener poros poros y fluidos.

Las redes conectadas de fracturas abiertas aumentan la permeabilidad y la capacidad de almacenamiento de un yacimiento hidrotermal. Esto permite que los fluidos y el calor a un pozo de producción pozo de producción geotérmica.

Creación de permeabilidad: acción de diversas técnicas de ingeniería para crear vías de fluidos dentro de la roca, como la mejora de las fracturas o la creación por presión hidráulica o diferencial de temperatura impuesto.

Los ejemplos incluyen el ensanchamiento de fracturas naturales (estimulación), la creación de nuevas fracturaso la instalación de un circuito geotérmico cerrado. El objetivo es aumentar la velocidad y la cantidad de calor extracción de calor del térmico. La creación de permeabilidad es la forma en que un yacimiento termal se modifica para convertirse en un yacimiento hidrotermal.

Sedimentaria [roca]: variedad de tipos de rocas formadas a partir de fragmentos de otras rocas (por ejemplo, arenisca), compuestas de materia orgánica comprimida (por ejemplo, carbón) o formadas por organismos que vivieron en el pasado (por ejemplo, caliza coralina).

Las rocas sedimentarias suelen formarse en zonas bajas de la superficie terrestre, como las cuencas sedimentarias de los sistemas de rift. sistemas de rift. Algunas rocas sedimentarias y cuencas albergan conductoras yacimientos hidrotermales. Generalmente ofrecen una mayor porosidad y permeabilidady condiciones de perforación más fáciles que cristalina cristalina cristalinas.

Cristalina [roca]: variedad de tipos de roca formados por cristalización a partir de: (a) magma o lava (es decir, rocas ígneas) o (b) rocas modificadas por presiones y/o temperaturas elevadas (es decir, rocas metamórficas).

Las rocas cristalinas albergan conductoras geotérmicos conductores y sistemas hidrotermales convectivos. Pueden tener menor depósito hidrotermal capacidad que roca sedimentaria sedimentarias porque sus cristales fuertemente entrelazados tienen baja matriz porosidad y permeabilidad. Sin embargo, pueden tener fracturas y permeabilidad permeabilidad que los yacimientos de rocas sedimentarias, lo que podría llevar el calor desde las profundidades de la Tierra hasta poca profundidad. Esto hace que las rocas cristalinas sean yacimientos de rocas supercalientes yacimientos geotérmicos. Las rocas cristalinas se pueden manipular para crear sistemas hidrotermales convectivos.

La roca cristalina se denomina a veces "sótano", "roca del sótano" o "yacimiento del sótano". Sin embargo, "sótano" no es un término recomendado para la geotermia industria geotérmica a menos que se utilice con calificativos, por ejemplo, sótano económico, sísmico sísmico, naturalmente fracturado sótano yacimientoetc. (Banks y Peacock, 2020).

La roca cristalina se denomina a veces "lecho rocoso". Sin embargo, "lecho de roca" no es un término recomendado para la geotermia porque la roca madre puede ser de tipos de roca cristalina o no cristalina.

Fluido de trabajo del subsuelo: el geofluido o el fluido de trabajo introducido que se calienta en yacimientos hidrotermales naturales o artificiales , y en circuitos geotérmicos de circuito abierto y cerrado.

Geofluido: salmuera de origen natural, agua, vapor o supercrítico supercrítico en el interior o en la superficie de la Tierra.

El geofluido es un ingrediente esencial de un sistema hidrotermal porque transfiere energía geotérmica a la superficie de la Tierra. Tiene poco valor monetario. El valor está en la energía geotérmica que transfiere. Una excepción es la geotérmica que puede contener minerales como el litio en concentraciones lo suficientemente altas como para ser extraído y vendido. A veces se hace referencia al geofluido como agua subterránea o agua de formación (por ejemplo, Moeck, 2014), pero se desaconsejan estos términos porque no comunican que los geofluidos pueden ser vapor supercrítico, vapor o salmuera.

Fluido de trabajo introducido: fluido obtenido por ingenieros e introducido en un yacimiento geotérmico que no tiene suficiente geofluido.

Este fluido introducido puede ser una mezcla de agua, vapor, salmuera o dióxido de carbono. Los términos "fluido artificial" y "fluido inyectado" (por ejemplo, Moeck, 2014) no son recomendables, ya que un fluido de trabajo introducido puede ser natural y geofluidos también pueden ser (re)inyectados.

Supercaliente [fluido]: término coloquial para representar los fluidos muy calientes que se producen en las profundidades de la corteza terrestre.

La temperatura, la presión y el estado físico no están definidos.

Sobrecalentado [fluido]: sustancia que permanece en estado líquido por encima de su temperatura de ebullición (Roy, 2001) o vapor de agua puro que supera los 374 °C (705 °F) en la superficie de la Tierra.

El fluido sobrecalentado tiene un alto capacidad térmica capacidadque a su vez ofrece una elevada conductividad térmica. El fluido sobrecalentado podría transferir calor con una densidad densidad energética de una roca supercaliente yacimiento geotérmico. Esto podría utilizarse para generar una mayor densidad de potencia que sistemas hidrotérmicos. El fluido sobrecalentado se diferencia del fluido supercrítico porque no ha alcanzado la presión crítica del fluido (véase la figura 9). Numerosos pozos geotérmicos han perforado en fluido sobrecalentado.

Supercrítico [estado]: sustancia a una temperatura y presión en la que no existen fases líquida y gaseosa diferenciadas. En el caso del agua, por encima de 374°C (705°F) y de 22 MPa (3205 PSI).

El agua supercrítica es un vapor que tiene la capacidad de transferencia de calor de calor de líquido pero fluye con la facilidad del vapor. El fluido supercrítico podría transferir calor con una densidad densidad energética fuera del depósito de una roca supercaliente yacimiento geotérmico. Esto podría utilizarse para generar una mayor densidad de potencia que los sistemas hidrotermales convencionales. Los modelos sugieren que el fluido supercrítico de una roca supercaliente geotérmica podría transferir de cinco a ocho veces la energía térmica a la superficie de la Tierra que el fluido generación de energía geotérmica convencional (Johannsson, 2016; CATF, 2022b). Pocos pozos han encontrado fluido supercrítico (Reinsch et al., 2017). Se está investigando el uso de fluidos supercríticos para cosechar recursos geotérmicos.

Circuito: conjunto de componentes que forman una trayectoria o ruta circular para el flujo de fluidos, por ejemplo, para hacer circuitos geotérmicos de circuito abierto y circuitos geotérmicos de circuito cerrado.

Roca supercaliente: Recurso geológico rocoso del subsuelo que existe in situ a una temperatura igual o superior a la supercrítica supercrítica del agua, 374°C en agua desionizada (o superior en salmuera).  

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3. Tipos de sistemas geotérmicos y transferencias de energía térmica

Sistema: Un grupo de cosas, componentes, piezas de equipo, etc. que están conectadas o funcionan juntas (Oxford Learner's Dictionary, 2023b).

Sistema hidrotermal: la categoría de sistema geotérmico con transferencia de calor convectiva en un geofluido.

Todos los sistemas hidrotermales son geotérmicos sistemas. No todos los sistemas geotérmicos son hidrotermales sistemas. Los actuales sistemas hidrotermales que funcionan comercialmente son geotermia convencional convencionales. Su calor-calor geofluido, depósito almacenamiento capacidady permeabilidad permeabilidad de la roca son naturalmente de calidad suficiente para hacer circular el calor hacia la superficie terrestre. Los sistemas hidrotermales pueden crearse a partir de rocas de baja permeabilidad geotérmica de baja permeabilidad mediante intervenciones de ingeniería (véase sistema geotérmico de ingeniería).

Energía geotérmica convencional [generación]: suministro de energía térmica de yacimientos hidrotermales yacimientos hidrotermales a la superficie de la Tierra sin fluido de trabajo introducido.

La técnica está bien establecida con métodos tecnológicamente maduros y comercialmente disponibles (Deb, 2021). Calentado geofluido se bombea hacia pozos de producción y se utiliza en una planta geotérmica. Ese geofluido se bombea a través de pozos de reinyección para recircular a través de la caliente, permeable permeable y recalentarse. La cantidad de geofluido y natural yacimiento permeabilidad es suficiente para soportar calefacción o energía a gran escala. Algunos generan electricidad a precios competitivos (Malek et al., 2022). El antónimo es geotérmica no convencional (por ejemplo, Deb, 2021) generación de energía.

Generación de energía geotérmica no convencional: suministro de energía térmica de baja o profundapermeabilidad yacimientos geotérmicos a la superficie terrestre mediante fluido de trabajo introducido (en bucle abierto o circuito cerrado circuito abierto o cerrado) permeabilidad permeabilidad del yacimiento. Estas técnicas se han probado recientemente o están aún en fase de desarrollo. Los recursos geotérmicos de rocasupercaliente se utilizarán para generar energía geotérmica no convencional. El antónimo es generación de energía geotérmica convencional.

Sistema geotérmico de ingeniería (EGS): un sistema geotérmico geotérmico que los ingenieros han creado o mejorado artificialmente.

Los sistemas geotérmicos de ingeniería se utilizan en una variedad de yacimientos geotérmicos que tienen rocas calientes pero yacimiento insuficiente. La intervención humana mejora el calor de calor de la roca caliente al fluido de trabajo del subsuelo(a) la creación de permeabilidad y la estimulación del yacimiento (modificado según Moeck, 2014), b) el aumento de la cantidad inicial de fluido de trabajo del subsuelo mediante la inyección de fluido en la roca, y/o c) la reinyección y recirculación del fluido de trabajo del subsuelo. EGS se utiliza a menudo como sinónimo de sistemas geotérmicos mejorados. La rocasupercaliente es un yacimiento geotérmico geotérmico que probablemente requerirá ingeniería. (Tester et al., 2006, Breede et al., 2013).

Sistema geotérmico mejorado (EGS): sinónimo de sistema geotérmico de ingeniería (p. ej., DOE, 2016) y geotermia de próxima generación que está arraigado en la bibliografía sobre geotermia.

Circuito abierto [circuito geotérmico]: circuito que contiene fluido de trabajo subterráneo que se calienta en el yacimiento hidrotermal durante el contacto directo con la roca poros y fracturas.

Los circuitos de bucle abierto funcionan actualmente en aguas poco profundas, profundas, hidrotermaly tipos de sistemas geotérmicos de ingeniería. El fluido asciende por una producción pozo y se utiliza para hacer funcionar un calor o energía en la superficie de la Tierra. El fluido enfriado desciende por un reinyección pozo de vuelta al yacimiento hidrotermal roca, absorbe más calory luego recircula a un pozo de producción. Circuito abierto circuitos abiertos podrían funcionar en terrenos geotérmicos geotérmicas. Pueden requerir grandes volúmenes de fluido introducido porque parte del fluido puede perderse en el hidrotermal hidrotermal durante cada circulación de fluido.

Circuito cerrado [circuito geotérmico]: circuito que contiene fluido de trabajo subterráneo que se calienta en el yacimiento sin contacto directo con la roca poros y fracturas. En su lugar, el fluido de trabajo del subsuelo permanece dentro de un circuito cerrado de tuberías profundamente enterradas que conducen el calor de la Tierra. calor de la Tierra.

Sistemas geotérmicos poco profundos de circuito cerrado de circuito cerrado funcionan desde hace décadas, y los sistemas geotérmicos próxima generación de nueva generación. Las ventajas de un circuito geotérmico cerrado profundo son las siguientes circuito geotérmico de circuito cerrado (a) no se necesita un geofluido(b) no es necesario que la roca caliente sea permeable(c) todo el fluido introducido podría recircularse, y (d) la posibilidad de adaptar métodos y lógica que ya existen para aguas poco profundas, de circuito cerrado circuitos geotérmicos.

Proyectos geotérmicos de nueva generación: término que engloba una serie de proyectos hidrotermales y proyectos geotérmicos de ingeniería que se encuentran en fase de investigación o prueba, incluida la geotermia de rocassupercalientes.

Uno o más componentes de un proyecto geotérmico de próxima generación no tienen la calidad suficiente para ser comerciales y deben mejorarse con geociencia e ingeniería innovadoras (Deb, 2021). El objetivo es mejorar el calor subterráneo de la roca caliente al fluido de trabajo del subsuelo.

energía superhot rock: La energía geotérmica extraída de roca supercaliente para generar calor y/o energía.  

Sistema petrotermal: un tipo de sistema geotérmico sistema que se supone carece de geofluidos porque el intercambiador de calor del subsuelo está en impermeable impermeable bajo un sistema hidrotermal/acuífero subterráneo (modificado según Moeck, 2014; Min et al., 2018; UoB, 2023).

Para extraer el calor de la Tierra, el yacimiento geotérmico debe convertirse en un yacimiento hidrotermal (véase sistema geotérmico de ingeniería). La geotermia de roca seca caliente es una categoría de los sistemas petrotermales.

Sistemas geotérmicos híbridos o híbridos multisistema: sistemas que acoplan (a) dos sistemas geotérmicos geotérmicos geotérmicos, como los sistemas geotérmicos de ingeniería y los sistemas geotérmicos avanzados, o los sistemas hidrotermales convencionaleso (b) dos sistemas energéticos diferentes como el solar y el geotérmico, la captura directa de aire y el geotérmico, el hidrógeno y el geotérmico, el almacenamiento de energía y el geotérmico, etc.

Estos sistemas sistemas pueden desplegarse en diversos tipos de roca (Beard y Jones, 2023).

Sistema geotérmico avanzado (SGA): término coloquial que se aplica a algunos circuitos geotérmicos profundos, circuitos geotérmicos de circuito cerrado y algunos tipos de conceptos geotérmicos de próxima generación.

Yacimiento geotérmico alojado en fracturas: el yacimiento en sistemashidrotermales y geotérmicos de ingeniería en los que transferencia de calor se produce en fractura redes de fracturas roca sedimentaria o roca cristalina.

Geotérmico de roca cristalina [yacimiento]: el yacimiento en sistemas geotérmicoshidrotermales y de ingeniería con el subsuelo calor intercambiador de calor rocas cristalinas cristalinas. Puede ser de baja, media, alta o superalta entalpía.entalpía geotérmica sistemay un conductor o convectivo geotérmico sistema. Es probable que los recursos geotérmicos de rocasupercaliente se encuentren en zonas cristalinos roca cristalina.

Arrendamiento geotérmico: escritura por la que el propietario de un terreno autoriza la prospección -y producción- degeotérmica fluidos geotérmicos o calor en su zona de licencia, normalmente a cambio de un canon (modificado tras la Ley Insider, 2023a).

Las categorías de arrendamiento incluyen arrendamientos para estudios técnicos, arrendamientos de exploración, arrendamientos de tasación y arrendamientos de producción, en función de la madurez de exploración y producción del proyecto. Un contrato puede contener pistas geotérmicas, prospectos geotérmicosy/o campos geotérmicos.

Juego geotérmico: la parte de un sistema geotérmico que contiene un yacimiento de calor fluido de trabajo del subsuelo (nativo o introducido), y/o un conjunto de campos geotérmicosdescubrimientos geotérmicos, perspectivas geotérmicas y/o pista geotérmica - que se parezcan geológicamente y compartan riesgos comunes (modificado según Doust, 2009), todo ello rodeado de rocas de baja permeabilidad.

El juego es un concepto útil para describir la ubicación espacial y el valor monetario de una cartera de yacimientos geotérmicos similares. campos geotérmicos. El concepto permite geotermia la planificación de estrategias de exploración geotérmica, la gestión de riesgos, la evaluación de terrenos y la predicción de futuros yacimientos geotérmicos. geotérmico éxito de la exploración geotérmica y, en última instancia, las decisiones estratégicas óptimas sobre grupos de campos geotérmicos y sus recursos geotérmicos. Muchos yacimientos geotérmicos tienen una calidad insuficiente para ser un activo comercial en su estado natural. Uno o varios yacimientos geotérmicos geotérmico, normalmente el intercambiador de calor del subsuelo, deben mejorarse o crearse.

Plomo geotérmico: rasgo geológico subterráneo vagamente definido que tiene el potencial de contener un recurso geotérmico.

Un explorador geotérmico llevará a cabo una exploración inicial de la tierra bajo un arrendamiento geotérmico para identificar posibles pistas. A continuación, el trabajo se centra en la ubicación de esas pistas, con la intención de "mejorar" algunas de ellas y convertirlas en prospecciones geotérmicas. (modificado a partir de Jahn et al., 2008).

Prospecto geotérmico: estructura geológica subterránea o región con indicios de que podría contener un yacimiento hidrotermal o yacimiento geotérmicoque podría explotarse económicamente.

Para "mejorar" un plomo geotérmico es necesario llevar a cabo un gran número de investigaciones geológicas. prospecto geotérmico en un prospecto geotérmico. El siguiente objetivo es definir un emplazamiento de perforación para comprobar si la prospecto geotérmico contiene un yacimiento hidrotermal o yacimiento geotérmico que podría reportar beneficios a la inversión. Un grupo de prospectos geotérmicos de naturaleza similar constituye un play.

Descubrimiento geotérmico: estructura geológica subterránea o región en la que se encuentra un yacimiento hidrotermal o yacimiento geotérmico ha sido probado, generalmente con un pozo de exploración.

Un descubrimiento geotérmico no proporciona información suficiente para establecer el tamaño y el tipo de recurso geotérmico y si tiene potencial económico.

Recurso geotérmico: la parte del total de un yacimiento energía geotérmica técnicamente recuperable de la tierra.

La energía es recuperable en la actualidad (es decir, reservas), recuperable en el futuro tras la eliminación de una contingencia tecnológica, política, fiscal o de otro tipo (es decir, recursos contingentes), o posiblemente recuperable en el futuro tras más análisis geológicos y de ingeniería para definir su tamaño (es decir, recursos prospectivos) (modificado a partir de Tester et al., 2006).

Campo geotérmico: volumen localizado de la corteza terrestre donde se encuentra un recurso geotérmico puede extraerse de un yacimiento mediante fluidos de trabajo del subsuelo y transportarse a un lugar de uso (modificado a partir de Moeck, 2014).

Un campo geotérmico puede abarcar varios kilómetros de profundidad desde el recurso geotérmico profundo hasta la superficie de la Tierra (modificado a partir de Grant y Bixley, 2011). Incorpora la geología del subsuelo, los fluidos y los pozos y el equipo de terminación de pozos.

Un campo geotérmico puede ser propiedad de una o varias entidades arrendatarias. Un ejemplo de campo geotérmico propiedad de múltiples propietarios a través de diferentes arrendamientos geotérmicos es el campo geotérmico de Geysers, en California. Para optimizar arrendamiento geotérmico geotérmico, la parte de cada propietario se decide mediante un proceso de unitización.

Central geotérmica: instalación industrial construida en la superficie terrestre para generar energía eléctrica. eléctrica.

Sinónimos geotermia central geotérmica, central generadora o planta generadora. Una central geotérmica es independiente de un campo geotérmico, descubrimiento geotérmico, juego geotérmicoy/o sistema sistema. Eléctrico eléctrica puede producirse en una central geotérmica utilizando diversas tecnologías, en función de la temperatura y la naturaleza del fluido llevado a la superficie.

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4. Lugares geotérmicos

Provincia ígnea: región de la superficie terrestre y del subsuelo poco profundo que contiene características relacionadas con volcanes, magma caliente o rocas que contienen magma y/o calor radiactivo natural. calor. Estos entornos geológicos son objetivos obvios para geotérmico geotérmica. Una subcategoría de provincia ígnea es un punto caliente magmático de la corteza terrestre, por ejemplo los puntos calientes de Islandia y Hawai. Algunos documentos utilizan "provincia tectónica magmática", pero este término es geológicamente ambiguo y no se recomienda.

Sistema de rift: región terrestre baja de la superficie de la Tierra que puede tener varios kilómetros de profundidad, decenas de kilómetros de anchura y cientos de kilómetros de longitud, como el Sistema de Rift de África Oriental. Un sistema de rift comprende un grupo de características geológicas que se forman debido a la tensión (estiramiento) y subsidencia (hundimiento) dentro o entre placas tectónicas. Muchas centrales geotérmicas están situadas en sistemas de rift debido a sus grandes gradientes geotérmicosalta densidad térmicay redes de grandes fracturas (por ejemplo, Buiter et al., 2022; Goutorbe et al., 2011). Rocas supercalientes yacimientos geotérmicos podrían darse en sistemas de rift.

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5. Operaciones geotérmicas e hidrotermales

Gestión de yacimientos: las operaciones realizadas para obtener la máxima recuperación económica posible de un yacimiento sobre la base de hechos, información y conocimientos. La buena gestión de los yacimientos se basa en: la utilización de los recursos financieros, tecnológicos y humanos; la seguridad; y el intento de minimizar las inversiones de capital y los gastos de explotación para maximizar la recuperación económica del fluido de un yacimiento (modificado según Thakur, 1996).

Carga de base [potencia] (también denominada carga de base): (a) la mínima potencia requerida durante el ciclo diario de demanda de energía, es decir, cuando la mayor parte de la población duerme, y (b) la cantidad de potencia puesta a disposición por una energía eléctrica eléctrica (por ejemplo, una potencia central eléctrica) para satisfacer ese nivel mínimo de potencia demanda.

Carga base [fuentes de energía]: las fuentes de energía que funcionan continuamente para generar energía fiable y segura. energía para satisfacer sistemáticamente carga base base.

Las centrales abastecen la demanda básica de una energía red eléctrica. Pueden funcionar durante largos periodos de tiempo a plena carga o casi a plena carga, y pueden tener bajos costes de funcionamiento gracias al uso de combustibles de bajo coste.

Dispatchable [energía o generación de potencia]: fuente de energía/potencia que puede controlarse en un corto espacio de tiempo, es decir, encenderse, apagarse o ajustarse a las necesidades del mercado.

El término "despachable" también se utiliza para referirse a una fuente de energía fiable. Por el contrario, las fuentes de energía no despachables son menos capaces de ajustar su producción a un cambio en la demanda de energía, por ejemplo, si la fuente de energía no es despachable. energía (adaptado de Baroni, 2022), como en el caso de la energía eólica o solar.

Firme [potencia]: ininterrumpida o garantizada energía. La energía firme es (a) la que se pretende que esté disponible en todo momento y/o (b) la contratada para ser suministrada por el vendedor (por ejemplo, Law Insider, 2023b).

Planta de bucle abierto [potencia]: una geotérmica en la que los fluidos geotérmicos flash pueden emitir gas disuelto de forma natural (por ejemplo, nitrógeno, hidrógeno, dióxido de carbono y/o metano), que sale de una solución y se libera a la atmósfera. Se pueden introducir medidas de mitigación para limitar las emisiones de las operaciones de circuito abierto, pero no siempre son necesarias (Fridriksson et al., 2017; Ball, 2021a, b).

Una instalación en bucle abierto es diferente de un circuito abiertoque se refiere al flujo de fluido y calor en el subsuelo.

Central de circuito cerrado [calor o electricidad]: una geotérmica geotérmica que impide la salida de gas natural fluido de trabajo del subsuelo y se libere a la atmósfera (CARB, 2016). También se conoce como sistema binarioque aprovecha la tecnología de turbinas de ciclo Rankine orgánico (ORC).

Una instalación de bucle cerrado es diferente de un circuito cerradoque se refiere al flujo de fluido y calor en el subsuelo.

Contacto directo: un tipo de superficie calor y un tipo de condensador dentro de algunas centrales geotérmicasdonde calor y masa se transfieren fuera del vapor mezclándolo con agua fría (por ejemplo, DiPippo, 2016b).

El término también se utiliza para describir la transferencia de calor directamente de la roca caliente al fluido de trabajo del subsuelo en bucle abiertoconvencionales o mejorados yacimientos hidrotermales.

Huella: término que designa el impacto creado por una geotérmica geotérmica o geotermia investigaciones geotérmicas geotérmico de un proyecto geotérmico.

Existen varias categorías de huella geotérmica por ejemplo: huella del terreno, huella medioambiental, huella de emisiones de carbono, huella de emisiones de gases de efecto invernadero, huella del subsuelo, etc. Por ejemplo, una geotérmica de una planta geotérmica es el área total de tierra alterada durante las actividades directas e indirectas de la geotérmicas durante las fases de exploración, construcción, explotación y rehabilitación geotérmica. La huella puede expresarse en unidades de superficie terrestre, como acres o kilómetros cuadrados; energía o densidad de potencia de energía o potencia, como 200 MW por acre; y geotérmica geotérmica geotérmica, como los metros cuadrados por kilovatio-hora.

Pozo [geotérmico]: conducto por el que entran/salen fluidos e información de la termal yacimiento. Categorías de geotérmico geotérmico incluyen pozo de producción y pozo de reinyección.

Pozo: orificio perforado a máquina en el suelo que alberga el pozo.

Pozo de producción [geotérmico]: un tipo de pozo geotérmico que transmite calor-calor desde un yacimiento yacimiento hidrotermal a la superficie terrestre (véase la figura 21). También se utiliza para recoger información sobre el yacimiento y los fluidos.

Pozo de reinyección [geotérmico] (también denominado pozo de inyección): un tipo de pozo geotérmico utilizado para reinyectar calor-y minerales disueltos en el yacimiento hidrotermal. yacimiento hidrotermal una vez extraída la energía térmica en la central (véase la figura 21).

La reinyección de fluidos cumple tres requisitos para mantener la producción de una central eléctricao térmica y su correspondiente comercialidad: (a) extraer más energía térmica del yacimiento(b) reponer el fluido extraído previamente del yacimiento yacimientoy (c) mantener fracturas abiertas y el fluido del subsuelo presurizado para que el fluido siga fluyendo.

Estimulación [yacimiento]: mejora de un yacimiento geotérmico o yacimiento hidrotermal aumentar la cantidad o la velocidad del fluido de trabajo del subsuelo subsuperficial ("yacimiento del yacimiento"). Esto puede hacerse mediante métodos térmicos, mecánicos o químicos. El objetivo de la estimulación es: (a) restablecer permeabilidad que se redujo cuando los fluidos de perforación taponaron los poros de la roca. poros de la roca(b) aumentar la permeabilidad natural cercana al pozo.pozo permeabilidad natural cercana al pozoo (c) conectar el pozo a permeable permeables que no fueron intersectadas por el pozo (modificado a partir de Axelsson, 2012).

Fracturación hidráulica: un método de yacimiento estimulación de yacimientos. Se inyecta fluido a alta presión en la roca para crear nuevas fracturas y/o aumentar el tamaño, extensión y conectividad de las fracturas existentes. fracturas existentes (modificado a partir de USGS, 2019).

Fracking (a veces deletreado fracing): término coloquial para referirse a la fracturación hidráulica. El fracking se utiliza para crear sistemas geotérmicos artificiales.

Sísmico: adjetivo relativo a una vibración, temblor o terremoto en la Tierra (modificado según Merriam Webster, 2023).

Sismicidad: distribución de vibraciones, temblores y terremotos en el espacio y el tiempo (modificado a partir de Fowler, 1990).

Sismicidad natural: vibraciones, temblores y terremotos que se producen durante ajustes naturales de la tensión y el esfuerzo dentro de la corteza terrestre.

Sismicidad inducida: vibraciones, temblores y terremotos resultantes de ajustes de tensión y esfuerzo en la Tierra provocados por el hombre.

Las causas podrían incluir: (a) movimiento a lo largo de fracturas fracturas desencadenado durante la reinyección de agua a alta presión en un yacimiento hidrotermal(b) el fluido reinyectado enfría la roca caliente o altera la yacimiento (b) el fluido reinyectado enfría la roca caliente o altera el campo de tensión natural del yacimiento, o (c) las condiciones de explotación del proyecto provocan cambios en la presión de la roca (modificado a partir de Stober y Bucher, 2021). El riesgo de sismicidad inducida debe estimarse en ingeniería y geotérmicos de próxima generación y pueden tomarse precauciones contra la sismicidad inducida en plantas geotérmicas (modificado a partir de Dincer y Ezzat, 2018; DOE, 2012).

Microseismic [eventos]: sismicidad natural o sismicidad inducida eventos en el interior de la Tierra que pasan desapercibidos en la superficie terrestre porque liberan muy poca energíason de muy corta duración y de muy baja magnitud.

Riesgo sísmico: probabilidad de que se produzca una vibración, temblor o terremoto natural o inducido por el hombre y de que cause daños en un intervalo de tiempo y una región determinados (modificado según Natural Resources Canada, 2021).

En cada fase de desarrollo de un proyecto geotérmico debe realizarse una evaluación del riesgo sísmico. proyecto geotérmico (modificado según Stober y Bucher, 2021).

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6. Financiación y desarrollo de proyectos geotérmicos

Están surgiendo nuevas tecnologías para superar los obstáculos al desarrollo geotérmico y facilitar la innovación en el sector geotérmico. Innovador geotérmico se desarrollan y prueban a través de una secuencia de fases e hitos.

Nivel de preparación tecnológica (TRL): la escala TRL es una herramienta muy utilizada para evaluar la madurez, con niveles específicos que corresponden a distintos niveles de desarrollo de una nueva tecnología.

La escala TRL permite una comparación coherente de la madurez entre diferentes tipos de tecnologías y ayuda a los lectores a comprender la evolución de la tecnología, independientemente de su formación técnica (De Rose et al., 2017).

Fase de prueba de concepto (POC): pequeño ejercicio para poner a prueba una idea o hipótesis de diseño discreta (véanse las figuras 22-24).

El objetivo principal en la fase POC es probar si una solución puede ser viable, por ejemplo, determinar si un trozo de papel puede volar doblándolo en forma de avión y lanzándolo. En una geotérmico En un proyecto geotérmico, esta fase incluiría estudios de viabilidad teóricos y encuestas relacionadas con los aspectos geológicos, geofísicos, medioambientales y no técnicos del subsuelo y la superficie de la zona de pruebas propuesta, así como la perforación de los primeros pozos. pozos para comprobar si existe un recurso geotérmico y yacimiento existen (por ejemplo, Hanson, 2019a).

Fase de prototipo: simulación de todo el sistemao una parte relevante del mismo, para determinar cómo las partes del sistema se comportarían a mayores escalas de funcionamiento (véanse las figuras 22-24).

En un geotérmico esta fase podría consistir en el desarrollo del yacimiento y una central eléctrica de escala limitada (por ejemplo, Hanson, 2019b). Un ejemplo es Utah FORGE: un campo campo geotérmico subterráneo con dos pozos geotérmicos (y cuatro pozos de monitoreo sísmico) para desarrollar, probar y acelerar tecnologías de ingeniería de ingeniería (FORGE, 2023). Otro ejemplo es la instalación de demostración Derek Riddell Eavor-Lite™ de Eavor, una empresa de investigación y desarrollo geotérmico (Eavor, 2023).

Fase piloto: cuando el sistema'para que lo pruebe un subconjunto del mercado o las partes interesadas (véanse las figuras 22-24).

El objetivo de una fase piloto es comprender mejor cómo funciona el sistema en el mercado y cómo seguir mejorando el sistema. sistema. Un sinónimo es "producto mínimo viable" (PMV). La fase piloto puede consistir en (a) una fase piloto interna en la que el sistema en la que el sistema se prueba con las partes interesadas del proyecto y b) una fase piloto externa en la que el sistema en organizaciones ajenas al grupo de interesados. Por ejemplo, el sistema geotérmico Otaniemi sistema geotérmico de ingeniería de ST1 está estudiando la aplicación técnica de una central de calefacción y cómo intensificar los flujos de agua inyectada en las fracturas profundas del lecho rocoso. fracturas (ST1, 2021).

Pruebas de campo: probar una tecnología en el entorno en el que se utiliza.

I+D sobre el terreno: investigación y desarrollo de una tecnología en el entorno en el que se utiliza.

Escala de demostración: un proyecto a escala limitada que se lleva a cabo para demostrar si (a) la tecnología puede funcionar con éxito a escala completa, (b) se pueden generar datos para verificar el modelo de rendimiento técnico de la empresa en una variedad de aplicaciones del mundo real, (c) el proyecto puede extraer la energía térmica(d) cualquier hidrotermal pozos (d) los pozos hidrotermales improductivos pueden reconvertirse en productivos. sistema a escala comercial tienen hipótesis técnicas y económicas válidas, etc. (véanse las figuras 22-24) (modificado a partir de GreenFire, 2020).

Escala comercial: una geotérmico proyecto que genera suficiente calor/energía para su cliente y suficientes ingresos monetarios para sus inversores (véanse las figuras 22-24).

Un ejemplo es el sistema geotérmico mejorado de Soultz-sous-Forêts (Francia). Lleva generando electricidad comercial desde 2016, cuando estimulación de yacimientos e inyección de fluidos a 5000 metros de profundidad para aumentar la permeabilidad y la fractura entre la roca cristalina caliente y seca , el yacimiento geotérmico y los pozos geotérmicos. pozos geotérmicos (por ejemplo, Baujard et al., 2021).

Única en su género: la primera demostración con éxito de una central geotérmica a escala comercial central geotérmicainnovación o tecnología (véase la Figura 25).

Lo último en su clase: nuevas centrales geotérmicasinnovaciones o tecnologías derivadas de la primera de su clase. Pretenden generar mejores innovaciones, nuevas centrales diseños de plantas, aumentos de escala y costes más bajos (véase la Figura 25).

Nth-of-a-kind (NOAK): centrales, innovaciones o tecnologías totalmente diseñadas y optimizadas. En esta fase es improbable que los costes sigan disminuyendo (véase la Figura 25).

Coste nivelado de la electricidad o la energía (LCOE): norma de información para evaluar y comparar el coste de la electricidad entre fuentes de energía (modificado según Lazard, 2019; EIA, 2020).

El LCOE de una energía-generadora de energía central eléctrica es el coste medio de construcción y explotación de la central eléctrica por unidad de electricidad total generada durante su vida útil prevista. Se trata de una medida comparativa para (a) determinar si un proyecto es rentable o no, o (b) evaluar y comparar métodos alternativos de producción de energía.

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