NL1043180B1 - Werkwijze voor het opslaan en terugwinnen van offshore gewonnen hernieuwbare energie. - Google Patents
Werkwijze voor het opslaan en terugwinnen van offshore gewonnen hernieuwbare energie. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1043180B1 NL1043180B1 NL1043180A NL1043180A NL1043180B1 NL 1043180 B1 NL1043180 B1 NL 1043180B1 NL 1043180 A NL1043180 A NL 1043180A NL 1043180 A NL1043180 A NL 1043180A NL 1043180 B1 NL1043180 B1 NL 1043180B1
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- reservoir
- well
- energy
- offshore
- renewable energy
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 168
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 84
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 12
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 12
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 11
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 8
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- HWOWEGAQDKKHDR-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxy-6-(pyridin-3-yl)-2H-pyran-2-one Chemical compound O1C(=O)C=C(O)C=C1C1=CC=CN=C1 HWOWEGAQDKKHDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
- F24T10/00—Geothermal collectors
- F24T10/30—Geothermal collectors using underground reservoirs for accumulating working fluids or intermediate fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Volgens de uitvinding kan offshore gewonnen hernieuwbare energie op grote schaal, efficiënt en tegen lage kosten worden opgeslagen en teruggewonnen. Daartoe maakt de uitvinding gebruik van twee offshore ondergrondse reservoirs met respectievelijk twee bijbehorende putten. Deze reservoirs en putten zijn bestaande voorzieningen die voorheen werden gebruikt ten bate van gas- of oliewinning. In de twee reservoirs is CO2 opgeslagen, dat in het eerste reservoir op een lagere druk gehouden wordt dan in het tweede reservoir. Bij het opslaan van energie wordt een compressor aangedreven om het CO2, via de eerste put, een leidingstructuur en de tweede put, vanuit het eerste reservoir naar en in het tweede reservoir te doen stromen. Bij het terugwinnen van energie stroomt het CO2, via de tweede put, de leidingstructuur en de eerste put, vanuit het tweede reservoir naar en in het eerste reservoir, waarbij het CO2 via een turbine een elektrische generator aandrijft.
Description
Titel: Werkwijze voor het opslaan en terugwinnen van offshore gewonnen hernieuwbare energie.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het opslaan en terugwinnen van offshore gewonnen hernieuwbare energie.
In het huidige document wordt verstaan onder: - “hernieuwbare energie”: energie, zoals bijvoorbeeld elektrische energie, die opgewekt is uit wind, zon, aardwarmte, getijden of andere middelen die, in tegenstelling tot fossiele brandstoffen, niet uitgeput raken; - “hernieuwbare energiebronnen”: inrichtingen voor opwekking van hernieuwbare energie; en - “conventionele energiebronnen”: inrichtingen voor opwekking van energie op basis van fossiele brandstoffen, zoals kolen, aardolie of aardgas.
Een probleem met het produceren van hernieuwbare energie is dat de productieniveaus variabel zijn.
Voor het transporteren van hernieuwbare energie is het noodzakelijk een transportnetwerk aan te leggen waarvan de maximale piekbelasting bepalend is voor de maximale productiecapaciteit van aangesloten (hernieuwbare) energiebronnen.
In vergelijking met een transportnetwerk voor stabiele energieproductie door conventionele energiebronnen wordt de capaciteit van een transportnetwerk voor hernieuwbare energiebronnen slechts beperkt benut omdat het netwerk doorgaans minder energie vervoert dan op de piekmomenten.
Anderzijds zorgt de maximale piekbelasting van het transportnetwerk er soms voor dat hernieuwbare energiebronnen, zoals offshore windparken, stilgezet moeten worden om overbelasting van het net te voorkomen.
Vervolgens moeten, bij toenemende mate en afhankelijkheid van hernieuwbare energie, vraag en aanbod meer op elkaar afgestemd worden zodat het gebruik beter aansluit bij de variabele productie van energie.
Verder is het noodzakelijk om conventionele energiebronnen in te zetten om aan de energievraag te voldoen in de periodes van lage hernieuwbare energieproductie, waardoor een beperking bestaat voor het aantal hernieuwbare energiebronnen dat toegevoegd kan worden aan het totale energiesysteem zonder toevoeging van nieuwe conventionele energiecentrales. Een ongewenst effect van het gebruik van conventionele energiecentrales tijdens de daluren van hernieuwbare energieproductie is dat hierbij koolstofdioxide vrijkomt waardoor een volledig hernieuwbaar energiesysteem niet mogelijk is.
Wanneer een techniek wordt toegepast waarbij hernieuwbare energie nabij de hernieuwbare energiebron tijdelijk wordt opgeslagen tijdens periodes van piekproductie, en weer teruggewonnen wordt tijdens periodes van lage hernieuwbare energieproductie, ontstaan mogelijkheden om het transportnetwerk efficiënter te gebruiken waardoor de investeringen in het transportnetwerk aanzienlijk lager kunnen zijn, minder aanpassingen nodig zijn in de energiemarkt voor het aansluiten van vraag en aanbod en de behoefte aan conventionele energiecentrales voor energieproductie tijdens de dalperiodes gereduceerd wordt.
Volgens sommige bekende voorgestelde technieken wordt voorgesteld om nieuwe, complexe (soms horizontale) putten in een offshore ondergronds reservoir te boren voor injectie en productie van koolstofdioxide. Volgens genoemde bekende technieken wordt voorgesteld om gebruik te maken van “thermosyphoning”, waarbij geothermische warmte door het geïnjecteerde koolstofdioxide wordt opgenomen terwijl het van de injectieput door het reservoirgesteente naar de productieput stroomt en waarbij twee of meer reservoirs nodig zijn op verschillende dieptes met significante verschillen in temperatuur. Volgens genoemde bekende technieken wordt voorgesteld om vanaf de oppervlakte verschillende putten te boren naar verschillende dieptes in een reservoir waar ze horizontaal moeten worden afgebogen en vervolgens een cirkel beschrijven met een diameter van enkele honderden meters. Zulke putten zijn puur theoretisch en in de praktijk onuitvoerbaar. Indien in de toekomst wel boortechnieken beschikbaar komen om dergelijke putten te boren zullen deze zeer kostbaar zijn en aanzienlijke kosten meebrengen.
Het is een doel van de uitvinding om een oplossing te verschaffen volgens welke offshore gewonnen hernieuwbare energie op grote schaal, efficiënt en tegen lage kosten kan worden opgeslagen en teruggewonnen.
Daartoe verschaft de uitvinding een werkwijze voor het opslaan en terugwinnen van offshore gewonnen hernieuwbare energie, waarbij gebruik gemaakt wordt van: e een eerste reservoir met een daarmee verbonden eerste put, en een tweede reservoir met een daarmee verbonden tweede put, waarbij elk van het eerste reservoir en het tweede reservoir een offshore ondergronds reservoir is waaruit voorheen gas of olie werd gewonnen en dat is gereedgemaakt voor injectie en opslag van CO2, en waarbij genoemd CO2 gedefinieerd is als zijnde een mengsel van pure koolstofdioxide en andere substanties, waarbij het aandeel koolstofdioxide ten minste 50% bedraagt, en waarbij elk van de eerste put en de tweede put een voorheen ten bate van gas- of oliewinning geboorde opening is die is gereedgemaakt voor injectie en opslag van het CO2 respectievelijk in het daarmee verbonden eerste reservoir en het daarmee verbonden tweede reservoir, en waarbij het CO2 in het eerste reservoir en in het tweede reservoir is opgeslagen, en waarbij het CO2 in het eerste reservoir op een lagere druk gehouden wordt dan in het tweede reservoir; e een leidingstructuur die is geconfigureerd voor het verplaatsen van een gedeelte van het CO2 vanuit het eerste reservoir, via achtereenvolgens de eerste put, de leidingstructuur en de tweede put, naar en in het tweede reservoir, en vice versa; en e een elektrisch aangedreven compressor, een turbine en een elektrische generator; en waarbij het genoemde opslaan van de gewonnen hernieuwbare energie geschiedt door het, achtereenvolgens via de eerste put, de leidingstructuur en de tweede put, doen stromen van een gedeelte van het CO2 vanuit het eerste reservoir naar en in het tweede reservoir, waarbij het genoemde doen stromen van het gedeelte van het CO2 veroorzaakt wordt door middel van de door de gewonnen hernieuwbare energie aangedreven compressor; en waarbij het genoemde terugwinnen van de gewonnen hernieuwbare energie geschiedt door het, achtereenvolgens via de tweede put, de leidingstructuur en de eerste put, laten stromen van een gedeelte van het CO2 vanuit het tweede reservoir naar en in het eerste reservoir, waarbij het gedeelte van het CO2, tijdens het genoemde laten stromen van het gedeelte van het CO2, expandeert en via de turbine de elektrische generator aandrijft.
Zoals genoemd, is het CO2 gedefinieerd als zijnde een mengsel van pure koolstofdioxide en andere substanties, waarbij het aandeel koolstofdioxide ten minste 50% bedraagt. Genoemde andere substanties in het mengsel kunnen bijvoorbeeld Ar en/of CH4 en/of CO en/of H20 en/of H2S en/of Na en/of SO2 en/of O2 en/of nog andere substanties omvatten.
De werkwijze volgens de uitvinding heeft een aantal voordelige onderscheidende kenmerken ten opzichte van bovengenoemde bekende voorgestelde technieken.
Doordat volgens de uitvinding de eerste put en de tweede put voorheen ten bate van gas- of oliewinning geboorde openingen zijn die gereedgemaakt zijn voor injectie en opslag van het CO2, hoeven volgens de uitvinding geen nieuwe en complexe putten geboord te worden.
Voorts is volgens de uitvinding voordelig dat het CO2 bij het opslaan van de energie via de eerste put, de leidingstructuur en de tweede put wordt geïnjecteerd in het tweede reservoir, alwaar het CO2 in de nabijheid van de tweede put geconcentreerd kan blijven, terwijl het CO2 bij het terugwinnen van de energie langs dezelfde tweede put, leidingstructuur en eerste put terugstroomt naar het eerste reservoir, alwaar het CO2 in de nabijheid van de eerste put geconcentreerd kan blijven. Hierdoor ontstaat nauwelijks of geen menging van het CO2 met andere gassen en vloeistoffen in de reservoirs waardoor de gunstige eigenschappen van het CO2 behouden blijven. En hierdoor is de energie-efficiéntie hoger dan bij bovengenoemde 5 bekende voorgestelde technieken die afhankelijk zijn van het verbinden van injectie- en productieputten via de poriën van tientallen tot honderden meters reservoirgesteente, hetgeen voorts meer menging van het CO2 met andere gassen, zoals bijvoorbeeld methaan, en/of met andere vloeistoffen, zoals bijvoorbeeld zoutwater, meebrengt.
Opgemerkt wordt dat binnen de reikwijdte van de bijgaande conclusies diverse alternatieven mogelijk zijn.
In de conclusies sluit bijvoorbeeld het onbepaalde lidwoord “een” een meervoud niet uit. Zo kunnen bijvoorbeeld de uitdrukkingen “een eerste reservoir”, “een tweede reservoir”, “een eerste put”, “een tweede put”, “een offshore CO2-verplaatsingsinrichting”, “een compressor”, “een turbine”, etcetera, respectievelijk “tenminste één eerste reservoir”, “tenminste één tweede reservoir”, “tenminste één eerste put”, “tenminste één tweede put”, “tenminste één offshore CO2-verplaatsingsinrichting”, “tenminste één compressor”, “tenminste één turbine”, etcetera, betekenen. Ook kan een enkel element functies van meerdere, in de conclusies genoemde elementen verrichten. Bijvoorbeeld kan in plaats van genoemde compressor, turbine, en elektrische generator een omkeerbare compressor-expander eenheid worden toegepast, die kan functioneren als een turbine-generator en, omgekeerd, als een elektrisch aangedreven pomp. Voorts kunnen functies vaneen enkel element in de conclusies ook door meerdere elementen verricht worden. Andere varianten of modificaties zijn echter ook mogelijk.
Deze en soortgelijke alternatieven worden geacht binnen het kader te vallen van de uitvinding zoals gedefinieerd in de bijgevoegde conclusies.
Hierna wordt de uitvinding nader toegelicht aan de hand van enige meer specifieke, doch niet-limiterende, uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding.
Daarbij wordt hierna in het huidige document verstaan onder:
- “CO2-bron”: een locatie waar CO2 in geconcentreerde vorm beschikbaar is; |
- “CO2-opslaglocatie”: een locatie waar CO2 in geconcentreerde vorm kan worden opgeslagen;
- “reservoir”: een poreus en doorlatend gesteente met een niet doorlatende toplaag of structurele geologische barrière waarin een gas of een vloeistof vastgehouden kan worden;
- “ondergrondse CO2-opslaglocatie”: een CO2-opslaglocatie die gesitueerd is bij een gas- of olieveld of een ander ondergronds reservoir dat is gereedgemaakt voor injectie en opslag van CO2;
- “offshore CO2-opslaglocatie”: een ondergrondse CO2-opslaglocatie die offshore gesitueerd is bij een gas- of olieveld of een ander ondergronds reservoir dat is gereedgemaakt voor injectie en opslag van CO2;
- “well head”: afsluitkleppen en meetinstrumenten die zich aan de bovenzijde van een olie- of gasput bevinden; en
- “offshore platform”: een buitengaatse locatie waar activiteiten plaatsvinden of hebben plaatsgevonden die zijn gericht op winning van olie en gas;
- “pumped hydro”: energieopslag door het omhoog pompen van water naar een hoger gelegen spaarbekken;
- “wellhead manifold”: Spruitstuk met afsluitkleppen, meet- en regeltechniek, aangesloten op de put mond;
- “debietregelaar”: een instrument waarmee de doorstroming van een gas of vloeistof door een gesloten systeem geregeld kan worden;
- “werkvolume”: de hoeveelheid CO2 beschikbaar in eerdergenoemde opslaglocatie voor het produceren of opslaan van energie;
- “Net” of “elektriciteitsnet”: het stelsel van elektrische leidingen dat wordt gebruikt om elektriciteit te transporteren;
- “Offshore elektriciteitsnet” of “transportnetwerk”: het stelsel van elektrische leidingen dat wordt gebruikt om elektriciteit te transporteren van de offshore windparken naar de eindgebruikers en tussen windparken en andere offshore installaties onderling;
- “HDO”: een hogedruk opslag van CO2 in een ondergronds reservoir waarin de druk hoger is dan die in een aangesloten lagedruk opslag;
- “LDO”: een lagedruk opslag van CO2 in een ondergronds reservoir waarin de druk lager is dan die in een aangesloten hogedruk opslag;
- “offshore transformatorstation”: installatie voor het elektrisch aansluiten van windparken en andere faciliteiten op zee;
De uitvinding kan bijvoorbeeld zijn belichaamd in een werkwijze voor het grootschalig opslaan van energie nabij een offshore windpark, waarbij:
- gebruik wordt gemaakt van twee of meer bestaande ondergrondse reservoirs op gelijke of verschillende diepte, met gelijke of verschillende temperaturen die geschikt zijn gemaakt voor het opslaan van CO2, waarin de druk in het eerste reservoir (HDO) hoger wordt opgevoerd dan de druk in het tweede en overige reservoirs (LDO’s);
- uitsluitend gebruik wordt gemaakt van bestaande offshore platformen en bestaande putten;
- op het platform de benodigde installaties worden geplaatst om energie op te wekken uit hogedruk CO2 en deze energie om te zetten in elektriciteit;
- eveneens op het platform een compressor wordt geplaatst voor het comprimeren van lagedruk CO2 uit een LDO zodat deze in de HDO kan stromen;
- een verbinding wordt gemaakt tussen de installaties op het offshore platform en het offshore elektriciteitsnet zodat elektriciteit zowel naar het platform toe als van het platform af getransporteerd kan worden; en waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: - het ter plaatse van de HDO met behulp van een daartoe ontworpen CO2 compressor zodanig comprimeren van CO2 afkomstig uit de LDO dat het van de LDO via een of meer bestaande putten naar de HDO stroomt en de CO2 druk nabij de putten in de HDO stijgt; - het daarbij verbruiken van elektriciteit afkomstig van het offshore elektriciteitsnet waardoor energie wordt omgezet van elektrische vorm in het elektriciteitsnet naar potentiële energie in de HDO; - het stoppen van energieopslag door de compressor uit te schakelen en de putten met afsluitkleppen te sluiten; - het op een later moment openen van een of meer van dezelfde putten waarlangs de CO2 tijdens de energieopslagfase in de HDO stroomde en nu via het put manifold van de HDO naar een daartoe ontworpen CO2 turbine laten stromen; - het laten expanderen van de CO2 zodat de potentiële energie wordt omgezet in kinetische energie; - het door de CO2 turbine aandrijven van een elektriciteitsgenerator waardoor de kinetische energie wordt omgezet in elektriciteit; - het laten terugstromen van de CO2 van de turbine via daartoe geschikte buizen en een injectieput naar de LDO.
Uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding kunnen de volgende kenmerken hebben die, elk op zichzelf of tenminste deels in combinatie met elkaar, optioneel kunnen zijn: 00 De LDO en HDO kunnen verbonden worden door een aansluiting te maken tussen verschillende putten die vanaf hetzelfde platform in verschillende reservoirs geboord zijn of door een aansluiting te maken tussen verschillende reservoirs die met pijpleidingen verbonden zijn aan hetzelfde platform; 00 Het systeem kan aangevuld worden met nieuwe CO2 uit een pijpleiding of schip waardoor LDO en HDO actief gebruikt kunnen worden als CO2 opslaglocaties in combinatie met hun functie in het energieopslagsysteem; O Het systeem kan eventueel ingezet worden als energieproductiesysteem zonder energieopslagfunctie voor externe (hernieuwbare) energiebronnen door energie uit het compressie- en injectieproces deels terug te produceren. Dit kan gedaan worden door CO2 uit de HDO via een turbine te expanderen en elektriciteit op te wekken met behulp van een generator waarna de CO2 in een LDO stroomt; 0 Het systeem kan ingezet worden voor energieopslag en energieproductie in variërende frequenties: van enkele minuten tot maanden tussen opslag- en productiemodus; door gebruik te maken van een relatief kleine turbine en generator is het mogelijk om voor een langere periode een kleinere hoeveelheid energie per uur te produceren en door juist gebruik te maken van een relatief grote turbine en generator is het mogelijk om voor een kortere periode een grote hoeveelheid energie per uur te produceren.
00 Een koelinstallatie kan op het platform toegevoegd worden om de CO2 nadat het de turbine verlaat verder te koelen om de energieopbrengst te optimaliseren; CO De afsluitkleppen van de putten in de offshore CO2- opslaglocatie kunnen op afstand geopend worden, waarna de CO2 van LDO via de compressor naar de HDO kan stromen (bij energieopslag) of van de turbine naar de LDO kan stromen (bij energieproductie); De uitvinding kan gebruikmaken van bestaande putten die geboord zijn voor de winning van koolwaterstoffen. Deze putten kunnen verticaal of in iedere willekeurige hoek zijn geboord en op onregelmatige afstanden van elkaar in het reservoir doordringen. De putten kunnen zijn aangesloten op een spruitstuk (“wellhead manifold”) op een offshore platform waarlangs ze met elkaar in verbinding kunnen worden gesteld. De putten kunnen worden gebruikt voor het injecteren van CO2 in een reservoir (zoals de HDO).
Eveneens kunnen dezelfde putten worden gebruikt voor het naar de oppervlakte laten stromen van CO2 uit het ondergrondse reservoir. De putten kunnen zijn voorzien van reeds bestaande afsluitkleppen waarmee de stroming van CO2 in gang gezet of gestopt kan worden.
De uitvinding kan ook gebruikmaken van een of meer ondergrondse reservoirs waarin CO2 kan worden geïnjecteerd en die direct of via een bestaande pijpleiding met elkaar in verbinding staan. Deze ondergrondse reservoirs kunnen op een willekeurige diepte liggen en kunnen verschillende temperaturen hebben. Door het openen en sluiten van bovengenoemde afsluitkleppen op eerdergenoemde putten en pijpleidingen kan CO2 van een reservoir naar een ander reservoir stromen.
| De uitvinding kan ook gebruikmaken van een gascompressiesysteem dat op een offshore platform CO2 van lage druk tot een hoge druk van 60 bar of hoger comprimeert en via een of meer putten in een hogedrukreservoir (HDO) laadt. Het genoemde gascompressiesysteem kan voorzien zijn van standaard meet- en regelsystemen om veilig en efficiënt te kunnen werken.
De uitvinding kan eveneens gebruikmaken van een daartoe geschikt gemaakte turbine op een offshore platform waardoor CO2 uit het hogedruk reservoir kan stromen zodat energie opgewekt kan worden die door een generator omgezet kan worden in elektriciteit.
De uitvinding kan worden toegepast in een werkwijze waarbij een of meer genoemde reservoirs met een genoemde compressor en een of meer genoemde putten of pijpleidingen verbonden worden om samen een gesloten systeem te vormen waarmee energie kan worden opgeslagen.
De uitvinding kan eveneens worden toegepast in een werkwijze waarbij een of meer genoemde reservoirs met een of meer genoemde putten of pijpleidingen en een genoemde turbine en generator verbonden worden om samen een gesloten systeem te vormen waarmee energie in de vorm van elektriciteit kan worden geproduceerd.
De uitvinding kan worden toegepast in een werkwijze waarbij een bovengenoemd gesloten systeem in hoge frequentie energie kan opslaan en terug kan produceren om dagelijkse fluctuaties in energie aanbod op het elektriciteitsnet te compenseren. In deze toepassing wordt gebruik gemaakt van relatief grote compressoren en turbines ten opzichte van het werkvolume van de HDO en LDO waardoor het werkvolume van de HDO en LDO binnen enkele dagen opgebruikt kan worden.
De uitvinding kan ook worden toegepast in een werkwijze waarbij een bovengenoemd gesloten systeem voor periodes van weken of maanden energie kan opslaan of terug kan produceren door gebruik te maken van relatief kleine compressoren en turbines ten opzichte van het werkvolume van de HDO en LDO waardoor het werkvolume toereikend is voor langere periodes.
De uitvinding is eveneens toepasbaar voor het reguleren van capaciteit, frequentie en spanning van het elektriciteitsnet door het debiet van CO2 doorstroming middels eerdergenoemde debietregelaars in het gesloten systeem te verhogen of verlagen. In deze toepassing kan de uitvinding de kwaliteit van het offshore elektriciteitsnet helpen verbeteren zoals dit op land door conventionele energiecentrales gedaan wordt.
In het volgende wordt de uitvinding nog nader toegelicht aan de hand van een niet-limiterend uitvoeringsvoorbeeld en met verwijzing naar de schematische figuren in de bijgevoegde tekening, waarin het volgende is getoond.
Fig. 1 toont, in horizontaal zijaanzicht, een voorbeeld van een uitvoeringsvorm van een systeem voor het uitvoeren van werkwijzen volgens de uitvinding, waarbij gebruik gemaakt wordt van een offshore platform met twee respectieve putten in twee respectieve ondergrondse reservoirs, en waarbij het offshore platform elektrisch verbonden is met een offshore transformatorstation en een offshore windpark.
Fig. 2 toont een deel van het systeem van Fig. 1 in meer detail, teneinde te tonen hoe, volgens de uitvinding, offshore gewonnen hernieuwbare energie kan worden opgeslagen middels een compressor, en teneinde te tonen hoe, volgens de uitvinding, aldus opgeslagen energie kan worden teruggewonnen middels een turbine en een generator.
Fig. 1 toont een offshore platform 1 met daaraan een eerste put 3 met afsluiter 19 die door de ondergrond 12 verbonden is met een LDO 5, een tweede put 2 met afsluiter 23 die door de ondergrond 12 verbonden is met een HDO 4, een stroomkabel 7, die verbonden is met een offshore transformatorstation 6, en een stroomkabel 8 waarmee het offshore transformatorstation 6 is verbonden met een offshore windpark 9. Het offshore platform 1, het offshore transformatorstation 6 en het windpark 9 staan op een bodem 11 van een water waarvan het niveau van het wateroppervlak is aangeduid met het referentiecijfer 10.
In Fig. 2 is te zien dat offshore gewonnen hernieuwbare energie kan worden opgeslagen door CO2 uit de LDO 5 te doen stromen door de afsluitkleppen 19, 21, 22 en 23 te openen en door de afsluitkleppen 25 en 30 te sluiten, zodat genoemde CO2, achtereenvolgens via de eerste put 3, de leiding 20, de compressor 14, de leiding 24 en de tweede put 2, naar de HDO 4 kan stromen, waarbij elektriciteit via de stroomkabel 7 een elektromotor 13 voedt die via een aandrijfas 15 genoemde compressor 14 aandrijft.
In Fig. 2 is voorts te zien dat aldus opgeslagen energie kan worden teruggewonnen door CO2 uit de HDO 4 te laten stromen door de afsluitkleppen 21 en 22 te sluiten en de afsluitkleppen 23, 25, 27, 28, 30 en 19 te openen, zodat genoemde CO2, achtereenvolgens via de tweede put 2, de leiding 24, de leiding 26, de turbine 16, de leiding 29, de leiding 20 en de eerste put 3, naar de LDO 5 kan stromen, waarbij genoemde turbine 16 middels een aandrijfas 17 een generator 18 aandrijft, en waarbij in generator 18 elektriciteit gegenereerd wordt die via de stroomkabel 7 naar het transformatorstation 6 stroomt.
Claims (1)
1. Werkwijze voor het opslaan en terugwinnen van offshore gewonnen hernieuwbare energie, waarbij gebruik gemaakt wordt van: ° een eerste reservoir (5) met een daarmee verbonden eerste put (3), en een tweede reservoir (4) met een daarmee verbonden tweede put (2), waarbij elk van het eerste reservoir (5) en het tweede reservoir (4) een offshore ondergronds reservoir is waaruit voorheen gas of olie werd gewonnen en dat is gereedgemaakt voor injectie en opslag van CO2, en waarbij genoemd CO2 gedefinieerd is als zijnde een mengsel van pure koolstofdioxide en andere substanties, waarbij het aandeel koolstofdioxide ten minste 50% bedraagt, en waarbij elk van de eerste put (3) en de tweede put (2) een voorheen ten bate van gas- of oliewinning geboorde opening is die is gereedgemaakt voor injectie en opslag van het CO2 respectievelijk in het daarmee verbonden eerste reservoir (5) en het daarmee verbonden tweede reservoir (4), en waarbij het CO2 in het eerste reservoir (5) en in het tweede reservoir (4) is opgeslagen, en waarbij het CO2 in het eerste reservoir (5) op een lagere druk gehouden wordt dan in het tweede reservoir (4); ° een leidingstructuur (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30) die is geconfigureerd voor het verplaatsen van een gedeelte van het CO2 vanuit het eerste reservoir (5), via achtereenvolgens de eerste put (3), de leidingstructuur en de tweede put (2), naar en in het tweede reservoir (4), en vice versa; en ° een elektrisch aangedreven compressor (14), een turbine (16) en een elektrische generator (18); en waarbij het genoemde opslaan van de gewonnen hernieuwbare energie geschiedt door het, achtereenvolgens via de eerste put (3), een gedeelte van de leidingstructuur (19, 20, 21, 22, 24 en 23) en de tweede put
(2), doen stromen van een gedeelte van het CO2 vanuit het eerste reservoir (5) naar en in het tweede reservoir (4), waarbij het genoemde doen stromen van het gedeelte van het CO2 veroorzaakt wordt door middel van de door de gewonnen hernieuwbare energie aangedreven compressor (14); en waarbij het genoemde terugwinnen van de gewonnen hernieuwbare energie geschiedt door het, achtereenvolgens via de tweede put (2), een gedeelte van de leidingstructuur (23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 20 en 19) en de eerste put (3), laten stromen van een gedeelte van het CO2 vanuit het tweede reservoir (4) naar en in het eerste reservoir (5), waarbij het gedeelte van het CO2, tijdens het genoemde laten stromen van het gedeelte van het CO2, expandeert en via de turbine (16) de elektrische generator (18) aandrijft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1043180A NL1043180B1 (nl) | 2019-03-05 | 2019-03-05 | Werkwijze voor het opslaan en terugwinnen van offshore gewonnen hernieuwbare energie. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1043180A NL1043180B1 (nl) | 2019-03-05 | 2019-03-05 | Werkwijze voor het opslaan en terugwinnen van offshore gewonnen hernieuwbare energie. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1043180B1 true NL1043180B1 (nl) | 2020-09-17 |
Family
ID=65763703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1043180A NL1043180B1 (nl) | 2019-03-05 | 2019-03-05 | Werkwijze voor het opslaan en terugwinnen van offshore gewonnen hernieuwbare energie. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL1043180B1 (nl) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013000520A1 (en) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Statoil Petroleum As | A method for storing carbon dioxide compositions in subterranean geological formations and an arrangement for use in such methods |
US20130062890A1 (en) * | 2009-03-13 | 2013-03-14 | Regents Of The University Of Minnesota | Carbon dioxide-based geothermal energy generation systems and methods related thereto |
EP2703610A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-05 | Fortum OYJ | Method and system for energy storing and short-term power generation |
US20160069777A1 (en) * | 2011-03-29 | 2016-03-10 | Joseph D. Brostmeyer | Process for testing a compressor or a combustor of a gas turbine engine using a large compressed air storage reservoir |
-
2019
- 2019-03-05 NL NL1043180A patent/NL1043180B1/nl active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130062890A1 (en) * | 2009-03-13 | 2013-03-14 | Regents Of The University Of Minnesota | Carbon dioxide-based geothermal energy generation systems and methods related thereto |
US20160069777A1 (en) * | 2011-03-29 | 2016-03-10 | Joseph D. Brostmeyer | Process for testing a compressor or a combustor of a gas turbine engine using a large compressed air storage reservoir |
WO2013000520A1 (en) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Statoil Petroleum As | A method for storing carbon dioxide compositions in subterranean geological formations and an arrangement for use in such methods |
EP2703610A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-05 | Fortum OYJ | Method and system for energy storing and short-term power generation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101666286B (zh) | 一种海洋能源一体化开发系统 | |
DK2773866T3 (en) | DEVICES AND METHOD OF ENERGY STORAGE | |
US5685362A (en) | Storage capacity in hot dry rock reservoirs | |
US9482109B2 (en) | Compressed gas energy storage and release system | |
AU2005202895B2 (en) | Subsea power supply | |
US11414273B2 (en) | System and method for compressed air energy storage | |
EP3161254B1 (en) | Hydraulic geofracture energy storage system with desalinazation | |
CN108005618A (zh) | 一种基于太阳能-海水源热泵联合供热技术的天然气水合物开采装置及方法 | |
US10995972B2 (en) | Multi-fluid renewable geo-energy systems and methods | |
US9217422B2 (en) | Kinetic energy transfer system and methods | |
Fleming et al. | High efficiency and large-scale subsurface energy storage with CO2 | |
US20230018178A1 (en) | Method for on Demand Power Production Utilizing Geologic Thermal Recovery | |
Walsh | Geothermal resource assessment of the Clarke lake gas field, fort nelson, British Columbia | |
CN207829866U (zh) | 基于太阳能-海水能联合供热的天然气水合物开采装置 | |
Abd et al. | A comprehensive thermodynamic analysis of an integrated solar enhanced oil recovery system for applications in heavy oil fields | |
EP4179270B1 (en) | Method and system for storing and recovering offshore renewable energy | |
NL1043180B1 (nl) | Werkwijze voor het opslaan en terugwinnen van offshore gewonnen hernieuwbare energie. | |
GB2549558A (en) | System and method for converting heat in a wellstream fluid to work | |
Adams et al. | Grid scale energy storage using CO2 in sedimentary basins: The cost of power flexibility | |
RU2377436C1 (ru) | Скважинная гидроаккумулирующая электростанция | |
Degl'Innocenti | Compressed air energy storage for clean offshore energy supply | |
US20230227983A1 (en) | Process for Storing Energy as Compressed Gases in Subterranean Water Reservoirs Using High-Pressure Electrolysis | |
Fleming | The performance of a carbon-dioxide plume geothermal energy storage system | |
Eyni et al. | Maintaining Constant Export Oil and Gas Rates in Offshore Installations Powered by Fluctuating Wind Energy | |
Ezekiel | Assessment and optimization of geological carbon storage and energy production from deep natural gas reservoirs |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20230401 |
|
NE | A request for restoration to the prior state has been filed |
Effective date: 20240108 |
|
NF | Patent restored after lapse |
Effective date: 20240122 |