Обоснование геотехнологических и экономических параметров разработки геотермальных ресурсов Украины

Abstract

Мета роботи. Районування та картування території України за потенційною продуктивністю геотермальних систем теплопостачання будівель та рентабельності їх експлуатації на основі сучасних інвестиційних критеріїв. Методика. Виконані економічні та термогідродинамічні розрахунки за оцінкою потенційної теплопродуктивності та чистої дисконтної вартості (NPV) систем теплопостачання будинків з урахуванням геологічних особливостей території України. Оцінка ефективності використання геоциркуляційних систем (ГЦС) виконана з урахуванням відкачування води на земну поверхню, вилучення тепла та повторного закачування охолодженої води в резервуар. Результати. Визначені параметри водоносних горизонтів розташованих у межах Закарпатського прогину, Волино-Подільської плити, Дніпровсько-Донецької та Причорноморської западини які характеризуються підвищеним значеннями геотермального градієнта та є перспективними для освоєння термальних вод. Зокрема, виконана оцінка діапазону глибин відбору та очікуваного дебіту термальних вод. Ці данні використовувались для створення карт потенційної теплопродуктивності ГЦС на території України. Наукова новизна. На основі встановлення теплопродуктивності ГЦС була виконана економічна оцінка рентабельності їх експлуатації з використанням параметру NPV в якості основного критерію. Використання ГЦС дозволяє збільшити роль геотермальних ресурсів в енергетичному балансі деяких регіонів, оскільки ці системи дозволяють відбирати тепло від нагрітих водоносних гірських порід. Практична значимість. Створені карти дозволяють визначити найбільш перспективні території для інвесторів з точки зору геотехнічної та гідрогеологічної можливості розташування геотермальних систем. Максимальна ефективність ГЦС очікується у північному Криму та Причорноморському регіоні (20 – 30 Гкал/добу на глибині 1,5 км при дебіті 500 м³/добу та 120 – 180 Гкал/добу на глибині 3 км при дебіті 1500 м³/добу). Параметр NPV досягає позитивних значень 0,5 – 1 млн євро навіть у районах із середнім тепловим потоком (≈ 60 мВт/м) та дебітом свердловини 200 м ³/добу.

Цель. Районирование и картирование территории Украины по потенциальной производительности геотермальных систем теплоснабжения зданий и рентабельности их эксплуатации на основе современных инвестиционных критериев. Методика. Выполнены экономические и термогидродинамические расчеты по оценке потенциальной теплопродуктивности и чистой дисконтированной стоимости (NPV) систем теплоснабжения зданий с учетом геологических особенностей территории Украины. Оценка эффективности использования геоциркуляционных систем (ГЦС) выполнена с учетом откачки воды на земную поверхность, извлечения тепла и повторной закачки охлажденной воды в резервуар. Результаты. Определены параметры водоносных горизонтов расположенных в пределах Закарпатского прогиба, Волыно-Подольской плиты, Днепровско-Донецкой и Причерноморской впадины которые характеризуются повышенными значениями геотермального градиента и являются перспективными для освоения термальных вод. В частности, выполнена оценка диапазона глубин отбора и ожидаемого дебита термальных вод. Эти данные использовались для создания карт потенциальной теплопродуктивности ГЦС на территории Украины. Научная новизна. На основе установления тепловой мощности ГЦС была выполнена экономическая оценка рентабельности их эксплуатации с использованием параметра NPV в качестве основного критерия. Использование ГЦС позволяет увеличить роль геотермальных ресурсов в энергетическом балансе некоторых регионов, поскольку эти системы позволяют отбирать тепло от нагретых водоносных горных пород. Практическая значимость. Созданные карты позволяют определить наиболее перспективные территории для инвесторов с точки зрения геотехнической и гидрогеологической возможности расположения геотермальных систем. Максимальная эффективность ГЦС ожидается в северном Крыму и Причерноморском регионе (20 – 30 Гкал/сут на глубине 1,5 км при дебите 500 м³/сут и 120 – 180 Гкал/сут на глубине 3 км при дебите 1500 м³/сут). Параметр NPV достигает положительных значений 0,5 – 1 млн евро даже в районах со средним тепловым потоком (≈ 60 мВт/м2) и дебитом скважины 200 м³/сут.

Purpose. Zoning and mapping of the territory of Ukraine on the potential heat capacity of geothermal systems for heating buildings, which can be used by stakeholders to evaluate the profitability of their operation based on modern investment criteria. Methods of the study includes economic and thermo-hydrodynamic calculations that allow estimating the potential heat capacity and net present value (NPV) of heat supply systems for buildings taking into account geological structure and hydrogeological conditions of Ukrainian territory. We assessed the efficiency of using a geo-circulation system (GCS) that comprises pumping out water to the ground surface, extracting heat, and re-injecting cooled water into the reservoir. Findings. The characteristics of aquifers located within Transcarpathian trough, Volyn-Podolsky plate, and the Dnieper-Donets and Black Sea basins with heightened values of geothermal gradient as the most promising for thermal water exploration have been identified. Particularly, we evaluated the range of feasible exploration depths and expected discharge that were used for creation of the maps of potential GCS heat capacity for Ukrainian territory. Originality. Based on heat capacity we made an economic assessment of the profitability of GCS operation using the parameter of NPV as the main criterion. The GCS use enables increasing the role of geothermal resources in the energy balance of some regions, since these systems enable extracting heat from heated water-bearing rocks. Practical implications. The created maps allow identifying the most promising sites for investors in terms of geotechnical and hydrogeological feasibility for location of geothermal systems. The maximum GCS efficiency is expected for the north Crimea and Black Sea coastal area (20-30 Gcal/day at a depth of 1.5 km and flow rate of 500 m³/day and 120-180 Gcal/day at a depth of 3 km and flow rate of 1500 m³/day). The parameter of NPV reaches positive values of 0.5-1 Mio € even in the areas with average heat flux of about 60 mW/m³ and well flow rate of 200 m³/day.