Doktorsvörn í jarðvísindum - Tingting Zheng

Streymi

Doktorsefni: Tingting Zheng

Heiti ritgerðar: Efnafræðileg einkenni, dreifing varmaflæðis og mat sjálfbærrar vinnslugetu jarðhitakerfa í Shangdong-héraði í Kína (Geochemical Characteristics, Geothermal Heat Flux Distribution and Sustainable Yield Assessment of Geothermal Reservoirs in Shandong, China)

Andmælendur:
Dr. Eva Schill, leiðtogi jarðhitakerfaprógramms Orku- og jarðvísindadeildar Lawrence Berkely rannsóknarstofunnar, Berkely, Bandaríkjunum
Dr. Alper Baba, prófessor við Alþjóðadeild vatnsauðlinda, Tæknistofnun Izmir, Tyrklandi

Aðalleiðbeinandi: Dr. Guðni Axelsson, sjálfstætt starfandi jarðhitasérfræðingur og fyrrverandi forstöðumaður Jarðhitaskólans, Reykjavík

Umsjónarkennari: Dr. Halldór Geirsson, prófessor við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Andri Stefánsson, prófessor við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands
Dr. Fengxin Kang, prófessor við jarðvísinda- og verkfræðiskóla Vísinda- og Tækniháskóla Shandong, Kína

Doktorsvörn stýrir: Dr.Freysteinn Sigmundsson, rannsóknaprófessor við Jarðvísindastofnun Háskólans.

Ágrip

Shandong, eitt fjölmennasta hérað Kína, stendur frammi fyrir vaxandi þörf á að auka notkun kolefnishlutlausar orku til að vinna gegn loftslagsbreytingum. Shandong, sem staðsett er við austurströnd Norður-Kína, hefur í gegnum jarðsöguna mótast af mikilli jarðfræðilegri virkni, þ.m.t kvikuvirkni. Þessi virkni er grunnur töluverðrar jarðhitauðlinda, sem eru tilvaldar til húshitunar og annarra beinna nota. Þetta doktorsverkefni notar samþætta jarðvísindalega nálgun til að auka skilning á jarðefnafræðilegum, vatnafræðilegum og forðafræðilegum eiginleikum dæmigerðra jarðhitakerfa auk þess að styðja við sjálfbæra nýtingu þeirra. Tvær helstu gerðir jarðhitakerfa í Shandong héraði voru rannsakaðar í verkefninu. Í fyrsta lagi jarðhitakerfi með varmahræringu, sem finnast í sprungnu innskotsbergi á lindasvæðum á Shandong skaga, og einkennast af virku náttúrulegu innstreymi og útrennsli í gegnum lekar sprungur/misgengi (opin kerfi). Jarðefnafræðilegar athuganir og samsætugreiningar benda til þess að vatnið sé að mestu regnvatn að uppruna, en að það hafi svo breyst vegna íblöndunar sjávar, saltútskolunar, víxlverkunar vatns og bergs og leiðnikælingar í upprennslisrásum. Tvö hugmyndalíkön eru aðgreind: (a) Djúprásarkerfi (~2–5 km), sem tengjast stórum misgengum og granítinnskotum og einkennast af hærri kerfishita og blöndu af „gömlu“ vatni, sem hvarfast hefur við berg kerfanna, og nútímavatni; og (b) Grunnrásarkerfi, sem stjórnast af minniháttar sprungum og sýna aðeins minniháttar víxlverkun vatns og bergs og staðbundin áhrif sjávar. Í öðru lagi jarðhitakerfi í sandsteini á Dezhou-svæðinu, sem einkennast af varmaleiðingu og hafa takmarkað náttúrulegt innstreymi. Eiginleikar sandsteinsjarðhitageymisins í Guantao-mynduninni voru metnir með því að samtúlka niðurstöður úr langtímavinnslueftirliti, niðurdælingartilraunum, þjöppuðum geymislíkönum og rúmmálsútreikningum á orkujafnvægi. Niðurstöður benda til þess að svæðið taki vel við niðurdælingu. Fyrri vinnsla hafði valdið mikilli lækkun á vatnsborði geymisins, en stöðugt ástand náðist er niðurdæling hófst. Líkan- og orkujafnvægisreikningar sýna að u.þ.b. 90% niðurdæling við nýtingu geti hjálpað til við að viðhalda að jafnaði 1300 L/s vinnslu á hinu árstíðabundna upphitunartímabili til 100 ára, en jafnframt uppfylla takmarkanir á niðurdrætti vatnsborðs og kólnun vinnsluholna. Þetta undirstrikar mikilvægi skilvirkrar niðurdælingar og sjálfbærrar stýringar jarðhitavinnslunnar, til að viðhalda afköstum lokaðra setlagajarðhitakerfa. Kortlagning á varmaflæði um yfirborð svæða í Shandong, þar sem báðar gerðir jarðhitakerfa finnast, skýrir dreifingu og eðli jarðhitavirkni og nýtist til að stýra rannsóknum á mögulegum jarðhitaauðlindum í héraðinu, á miklu dýpi og með hærri hita. Hið samþætta vinnuflæði, sem þróað var í þessu doktorsverkefni, felur í sér leiðarvísi fyrir jarðhitarannsóknir og jarðhitamat, sem yfirfæra má á svæði utan Shandong þar sem rannsóknir eru á frumstigi. Það felur í sér skýrar verklagsreglur um skilgreiningu jarðhitakerfa, auk sjálfbærnisjónarmiða, og má nýta til að leiðbeina auðlindamati og framtíðarnýtingu á svæðum með svipað jarðhitaumhverfi, svo sem í Mið-Asíu og Austur-Evrópu.

Um doktorsefnið

Tingting Zheng fæddist árið 1988 í Shandong í Kína. Hún lauk BSc-gráðu í vatnafræði og vatnsauðlindaverkfræði árið 2010 og meistaragráðu í grunnvatnsfræði og verkfræði árið 2013, bæði frá Kínverska jarðvísindaháskólanum í Wuhan.

Frá 2010 starfaði hún sem vatnajarðfræðingur við stofnanir undir Jarðfræði- og jarðauðlindastofnun Shandong-héraðs í Kína. Árið 2015 fór hún í gegnum sex mánaða þjálfun Jarðhitaskóla Háskóla Sameinuðu þjóðanna (UNU-GTP) á Íslandi.

Hún hóf doktorsnám í jarðvísindum við Háskóla Íslands með námsstyrk frá UNU-GTP árið 2016. Frá árinu 2023 hefur hún starfað sem jarðhitasérfræðingur hjá Arctic Green Energy samhliða doktorsnámi sínu.