Geochemical Changes Associated with High-Temperature Heat Storage at Intermediate Depth: Thermodynamic Equilibrium Models for the DeepStor Site in the Upper Rhine Graben, Germany
Notice bibliographique
Résumé
The campus of the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) contains several waste heat streams. In an effort to reduce greenhouse gas emissions by optimizing thermal power consumption on the campus, researchers at the KIT are proposing a ‘DeepStor’ project, which will sequester waste heat from these streams in an underground reservoir during the summer months, when the heat is not required. The stored heat will then be reproduced in the winter, when the campus’s thermal power demand is much higher. This paper contains a preliminary geochemical risk assessment for the operation of this subsurface, seasonal geothermal energy storage system. We used equilibrium thermodynamics to determine the potential phases and extent of mineral scale formation in the plant’s surface infrastructure, and to identify possible precipitation, dissolution, and ion exchange reactions that may lead to formation damage in the reservoir. The reservoir in question is the Meletta Beds of the Upper Rhein Graben’s Froidefontaine Formation. We modeled scale- and formation damage-causing reactions during six months of injecting 140 °C fluid into the reservoir during the summer thermal storage season and six months of injecting 80 °C fluid during the winter thermal consumption season. Overall, we ran the models for 5 years. Anhydrite and calcite are expected mineral scales during the thermal storage season (summer). Quartz is the predicted scale-forming mineral during the thermal consumption period (winter). Within ~20 m of the wellbores, magnesium and iron are leached from biotite; calcium and magnesium are leached from dolomite; and sodium, aluminum, and silica are leached from albite. These reactions lead to a net increase in both porosity and permeability in the wellbore adjacent region. At a distance of ~20–75 m from the wellbores, the leached ions recombine with the reservoir rocks to form a variety of clays, i.e., saponite, minnesotaite, and daphnite. These alteration products lead to a net loss in porosity and permeability in this zone. After each thermal storage and production cycle, the reservoir shows a net retention of heat, suggesting that the operation of the proposed DeepStor project could successfully store heat, if the geochemical risks described in this paper can managed.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».