Analysis of coaxial borehole heat exchanger for geothermal heat and power
Notice bibliographique
Résumé
Decarbonization of heat and electricity generation through geothermal energy is increasing, thanks to its universal availability and base load capacity. Although geothermal energy has several advantages compared to other renewable energy sources, more research is necessary to understand the fluid flow and heat transfer processes in diverse geological formations. These geological formations can be complex due to the variability of rock/soil properties, fluid presence, and fluid movement. Heat exchangers employed in such systems can reach thousands of meters, posing challenges for field-test experiments. In addition, mathematical modeling of such systems is a challenging task. This dissertation is based on two geothermal projects; one focused on power generation and the other on heating. Both projects employ either a coaxial borehole heat exchanger (a single coaxial borehole) or a system of coaxial borehole heat exchangers. For geothermal power, a field-test experiment is carried out in a high-temperature resource well with a thermal gradient of 0.4°C/m. Experimental results are analyzed and rock properties are measured. In addition, a numerical model is developed to replicate the 500-meter deep field-test experiment. The developed numerical model is validated with the experimental data and is used to understand the subsurface behavior of the geothermal reservoir. Additionally, the performance of the heat exchanger under the complex geological formation, accounting for the presence of subsurface fluid flow, is evaluated. For geothermal heating, a numerical model is developed to study the heat transfer characteristics of a solar-geothermal heating system. The developed numerical model solves the heat and mass transfer process in a rectangular array of 450 coaxial boreholes. It also accounts for energy generation in solar thermal collectors and thermal demand on buildings. The numerical model is used to study energy injection into boreholes, energy extraction from boreholes, thermal interactions between boreholes, thermal losses from the system, and the performance of the solar-geothermal heating system. The results showed that subsurface fluid flow has a significant impact on the energy output from geothermal systems. Solar-geothermal heating systems have good potential to decarbonize space and water heating applications in Canada.
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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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 ».