De technische input voor de ROSIM-DoubletCalc3D berekening in ThermoGIS bestaat deels uit kaarten, deels uit constante waarden en deels uit berekende waarden (zie figuur hieronder). De kaarten van de Aquifers (diepte, dikte) en Aquifereigenschappen (porositeit, permeabiliteit en netto-bruto) worden gebruikt als input. De contante input waarden staan onder Doublet- en Economische parameters.
- De temperatuur is afkomstig uit het 3D-temperatuurmodel.
- Het zoutgehalte van het water (saliniteit) wordt diepte-afhankelijk berekend: zoutgehalte water [ppm] = 70000/1500 × diepte [m]. De saliniteit bepaalt onder meer de dichtheid en viscositeit van het opgepompte water, en daarmee het vereiste pompvermogen.
- De afstand tussen de twee putten op aquiferniveau wordt per aquifer en xy locatie berekend. Dit wordt gedaan aan de hand van de thermische straal. De thermische straal van het opgeslagen volume wordt vooraf berekend doormiddel van formule 1 in Doughty et al. (1982). Vervolgens is gewerkt met een vaste putafstand van 2 keer de thermische straal (Beernink et al., 2020).
- Het maximale debiet per bron wordt, bij gebrek aan definitie binnen wet- en regelgeving, bepaald aan de hand van 4 verschillende normen (NVOE injectienorm, NVOE extractienorm incl. dieptefactor, Olsthoorn injectienorm en SodM injectieprotocol). Per gridcel wordt met elke norm het maximale debiet berekend, waaruit de meest conservatieve waarde vervolgens voor de specifieke gridcel gebruikt wordt. Zie Nieuwe Ontwikkelingen - HTO of Vrijlandt et al. (2023). In de tabel hieronder staan de formules voor de berekeningen.
- Het totaal geinjecteerde volume is berekend aan de hand van het maximale debiet en het aantal dagen dat de HTO geladen wordt. Voor de kaarten in de Mapviewer is gekozen 120 dagen laden.
- De aangenomen interne diameter van de casing tussen oppervlakte en aquifer is 0.78 m (31 inch). De reservoirsectie is open hole met dezelfde diameter.
- Er wordt aangenomen dat een filter wordt geplaatst over de hele aquifer dikte. Let op: voor aquifers met relatief grote dikte (>200m), en matige doorlatendheid, kan dit zorgen voor een relatief laag debiet en daardoor een erg kleine putafstand omdat het volume van de warme bel erg klein is. In de praktijk zal een filter in zo'n geval ook niet over de hele aquifer dikte geplaatst worden.
- Er wordt standaard gerekend met een doublet met verticale putten.
- In de ThermoGIS-HTO berekeningen wordt er vanuit gegaan dat er een ‘ideale’ goed afsluitende kleilaag boven de opslag aquifer zit, dit hoeft in realiteit niet zo te zijn. Daarom is er een ‘kleilaag’ kaart toegevoegd aan de mapviewer waarin de verbreiding van de eerst bovenliggende kleilaag (Asse klei in het geval van het Brussels Zand Laagpakket) kan worden bekeken. Een lokale studie is altijd nodig.
- Op dit moment wordt enkel de P50 (mediaanwaarde) uitgerekend.
- In de toekomst wordt de optie voor een warmtepomp toegevoegd, hiermee kan het vermogen van de HTO en de kwaliteit van de geproduceerde warmte (temperatuurniveau) verbeterd worden.
- In de kaarten wordt een aantal afkapwaarden toegepast om de berekening te versnellen. Voor het Brussels Zand Laagpakket zijn deze als volgt:
- Er is een minimale diepte van 100 m en een maximale diepte van 800 m aangenomen. Ondieper dan 100 m zal de ondergrond mogelijk gebruikt worden voor drinkwater productie en ondiepe bodemenergiesystemen. Dieper dan 800 m moet waarschijnlijk een andere boorinstallatie gebruikt worden, waardoor de kosten significant zullen stijgen.
- Bij een transmissiviteit < 1.1e-5 m2/s (1 Dm) wordt geen berekening gedaan door een kleine kans op een goed vermogen.
- Na het berekenen van het debiet wordt niet verder gegaan met de vermogensberekening bij debiet <25 m3/h is.
- Als het aantal dagen dat de HTO produceert < 20 dagen is, stopt de simulatie omdat er dan heel weinig energie geproduceerd wordt en het systeem waarschijnlijk niet rendabel is.
De belangrijkste uitkomst van deze technische analyse zijn kaarten van het debiet [m³/uur], vermogen [MWthermisch], energie geïnjecteerd [GJ], energie geproduceerd [GJ] en het thermisch terugwinrendement [%]. Het thermisch terugwinrendement is de energie geproduceerd / energie geïnjecteerd.
Figuur: ThermoGIS-HTO workflow.
Tabel: debiet berekeningen.
