Geological High-temperature Optimized Storage Technology – Digital Twin

Over 40% av norsk strømforbruk går til oppvarming og kjøling. Samtidig genererer norsk industri rundt 20 TWh varmeenergi årlig. Noe av dette, for eksempel termisk energi fra avfallsforbrenning, blir gjenbrukt i for eksempel vannbårne fjernvarmesystemer. Imidlertid går en betydelig mengde industriell varmeenergi tapt på grunn av svingninger i etterspørselen og begrensede systemer for å samle inn, ta vare på og gjenbruke energien. Implementering av fleksible og skalerbare lagringssystemer for termisk energi kan bidra til å balansere tilbud og etterspørsel, noe som vil redusere nasjonalt strømforbruk, kostnader og utslipp knyttet til strømproduksjon. Undergrunnen tilbyr en termisk lagringsressurs som i prinsippet er uendelig skalerbar. Imidlertid gjør høye utviklingskostnader og store usikkerheter knyttet til undergrunnsforhold det ofte utfordrende å rettferdiggjøre investeringer. Digitale optimaliserings-, overvåkings- og numeriske simuleringsverktøy har et stort potensial for å bedre forstå de relevante prosessene i undergrunnen, men for å kunne redusere usikkerheter og kostnader på industrielle problemer må disse teknologiene tilpasses og brukes på riktig måte. Hvordan dette best kan oppnås i praksis er fortsatt et åpent spørsmål, som GHOST-DigiT sikter mot å adressere. I dette prosjektet går SINTEF sammen med fire industripartnere innen geotermi, avfallsforbrenning, fjernvarme og eiendom, med mål å redusere risiko og realisere det fulle potensialet til underjordisk termisk energilagring. Vi utvikler og tilpasser numeriske algoritmer og teknologier som gjør det mulig å skape "digitale tvillinger" av geotermiske anlegg og miljøet de utgjør en del av. Målet er å gi sanntidsforståelse, prediksjonsevner og kort- og langsiktig optimalisering av drift, for å legge grunnlaget for effektiv bruk av undergrunnen som et "varmelager" og en nøkkelkomponent i et fremtidig fleksibelt og bærekraftig energisystem.

Geological thermal energy storage is a concept where excess heat from industrial processes or other human activities is injected into the ground for later (long or short term) recovery and use, e.g. for district heating. The green shift of the energy sector will require rapid uptake of renewable energy sources of intermittent nature, which will require massive additions of energy storage. Considering that around half of EU energy consumption relates to heating and cooling, widespread use of geological thermal energy storage holds the potential to significantly reduce energy (including electricity) demand and balancing a future, more dynamic energy system. While using the subsurface as a thermal battery is appealing for multiple reasons (flexibility, scalability, low environmental impact and footprint), efficient use of the subsurface can be very challenging due to a large number of uncertain factors and parameters. In the GHOST-DigiT project, SINTEF Digital together with five industry partners within geoenergy, waste incineration, district heating and real estate, aim to de-risk and realize the full potential of underground thermal energy storage as a key component of the future energy delivery system by developing enabling technologies for digital twins, a real-time subsurface monitoring/data assimilation and simulation framework providing an in-depth and real time understanding and forward prediction capabilities of the relevant underground processes, supporting short- and long-term optimization of operations, and paving the ground for cost reductions and efficient utilization and planning of the subsurface as a thermal energy storage resource. The industry is well represented in the project, with multiple financing partners and three real heat storage sites to use as case studies for developing, data collection and testing.