OpenFlexGeoenergy - softverski alat otvorenog koda za simulacije naprednih geotermalnih sustava

Izvor Financiranja: Europska Unija

Trajanje: 01/2026 – 09/2029

Voditelj: Izv. Prof. dr. sc. Luka Perković

Ukupno odobrena sredstva: 42.522,32 EUR

Poziv za natječaj za financiranje projekta: Poziv za financiranje institucionalnih istraživačkih projekata financiran iz izvora 581 – Mehanizam za oporavak i otpornost (2025.)

Sažetak projekta

Cilj ovog istraživanja je razvoj softverskog alata otvorenog koda naziva OpenFlexGeoenergy koji će služiti za procjenu rada naprednih geotermalnih sustava u dinamičnom okruženju elektroenergetskog sustava s visokim udjelom obnovljivih izvora energije. Pod naprednim geotermalnim sustavima podrazumijevamo fleksibilna geotermalna postrojenja koja mogu u svome radu pružiti usluge tehničkog uravnoteženja elektroenergetskog sustava ili regulirati proizvodnju s obzirom na fluktuaciju prodajnih cijena na lokalnim spot dan-unaprijed i unutardnevnim tržištima. Mogućnosti fleksibilizacije geotermalnih elektrana će se u programu OpenFlexGeoenergy procjenjivati simulacijama u podmodelima ležišta, bušotina i površinske opreme. Sva tri podmodela će biti povezana u spregnuti modelski okvir pri čemu će OpenFlexGeoenergy uzimati u obzir različitosti termohidrauličkih i strukturnih ograničenja svih elemenata sustava, a koji proizlaze iz, primjerice, litologije ležišta, sastava ležišnog fluida, udjela plinske faze u protjecanju u bušotini ili konfiguraciji i veličini elemenata površinske opreme. Temeljem rezultata simulacija, za svaku konfiguraciju naprednih geotermalnih sustava program će provesti tehnoekonomsku analizu kao i analizu cjeloživotnog ciklusa. Očekuje se da će spoznaje proizašle iz razvoja i korištenja alata OpenFlexGeoenergy rezultirati boljim uvidom u mogućnosti implementacije i fleksibilizacije geotermalnih elektrana u energetske sustave budućnosti. Pristup otvorenog koda programa će povećati vidljivost rezultata istraživanja i omogućiti širu primjenu i izvan akademske zajednice.

Ciljevi

Razvoj softverskog alata otvorenog koda za simulacije naprednih geotermalnih sustava (OpenFlexGeoenergy)
Procijena potencijalne uloge, izvedivosti i kapaciteta fleksibilnog rada naprednih geotermalnih sustava za poboljšanje stabilnosti i fleksibilnosti cjelokupnog energetskog sustava u električnim mrežama s visokom penetracijom obnovljivih izvora energije (vOIE)
Identificirati/razviti optimalne strategije i modele za integraciju i optimizaciju rada naprednih geotermalnih sustava kako bi se učinkovito nadopunili obnovljivi izvori energije, uzimajući u obzir dinamične tržišne uvjete i intermitentnost vOIE-a.
Procijeniti tehno-ekonomske i ekološke utjecaje integracije geotermalnih elektrana u mreže s dominantnim obnovljivim izvorima energije.
Formuliranje smjernica za tehničke podloge i preporuke za olakšavanje implementacije geotermalne energije u sustavima s dominantnim obnovljivim izvorima energije
Poticanje istraživanja u fleksibilizaciju rada geotermalnih sustava i ulaganja u geotermalne tehnologije sljedeće generacije

Očekivani rezultati projekta

Glavni rezultat projekta je razvoj alata otvorenog koda OpenFlexGeoenergy koji će služiti za procjenu rada naprednih geotermalnih sustava u dinamičnom okruženju elektroenergetskog sustava s visokim udjelom obnovljivih izvora energije. Svrha i opravdanost istraživanja očituje se u:

Sveobuhvatnom razumijevanju uloge geotermalne energije u povećanju pouzdanosti i fleksibilnosti mreža s visokim udjelom v-OIE.
Tehničkim smjernicama o optimiziranim strategijama rada napredih geotermalnih sustava, uključivo i značajkama koje omogućuju flesibilizaciju proizvodnje korisnih oblika energije.
Jasna ekonomska opravdanja i procjene utjecaja na okoliš koje podržavaju integraciju geotermalne energije.
Praktične smjernice i preporuke za ubrzanje usvajanja i širenja geotermalnih tehnologija.
Povećana svijest i kapaciteti među dionicima o ulozi geotermalne energije u budućim energetskim sustavima.
Ojačana suradnja između geotermalne industrije, kreatora politika i istraživačke zajednice.

Ovaj projekt pružit će ključne uvide kreatorima politika, operatorima mreže i dionicima u energetskom sektoru koji žele iskoristiti potencijal geotermalne energije za stabilizaciju i poboljšanje energetskih sustava u kojima dominiraju obnovljivi izvori energije. Njegovi rezultati mogli bi značajno utjecati na buduće energetsko planiranje i strategije ulaganja u održivu i otpornu energetsku infrastrukturu.

Ishodi ovog projekta podržat će održivi rast obnovljivih izvora energije rješavanjem kritičnih izazova povezanih s intermitentnošću i pouzdanošću. Isticanjem prednosti geotermalne energije u stabilizaciji mreže, projekt bi mogao potaknuti ciljana ulaganja, formuliranje politika i inovacije, značajno doprinoseći globalnoj dekarbonizaciji i agendi energetske tranzicije.

Istraživanjem granica fleksibilnosti i punog potencijala rada geotermalnih elektrana u dinamičkom okruženju, ovaj projekt doprinijet će:

Pouzdanim i otpornim energetskim sustavima sposobnim za integraciju geotermalnih sustava u elektroenergetski sustav baziran na visokom udjelu v-OIE.
Značajnom smanjenju emisija stakleničkih plinova zamjenom rezervne proizvodnje energije iz fosilnih goriva.
Ubrzanju primjene geotermalne energije diljem svijeta, iskorištavanjem njezinog ogromnog tehničkog potencijala za održivo zadovoljavanje rastuće potražnje za električnom energijom i toplinom.
Ekonomskim koristima kroz nova radna mjesta, tehnološke inovacije i uštede troškova energije.

Članovi projektnog tima

Vidi više

Istraživački tim je sastavljen u prvom redu od istraživača zaposlenih na Rudarsko geološko naftnom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu (RGNf), Fakultetu strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu (FSB), Hrvatskom Geološkom Institutu (HGI) i inozemnom Montanuniversität Leoben (MUL), kao i mladih istraživača zaposlenih na suradničkim radnim mjestima na RGNf-u. Predviđeno je da će u projektnom timu sudjelovati i studenti diplomskih studija. Projektni tim je interdisciplinaran, iz područja tehničkih i prirodnih znanosti i poljima Strojarstvo, Rudarstvo, Nafta i geološko inženjerstvo i Matematika.

	dr. sc. Luka Perković, voditelj projekta, izvanredni profesor Rudarsko geološko naftnog fakulteta Sveučilišta obranio je u Zagrebu doktorsku disertaciju pod naslovom "Numerical modelling of turbulent premixed jet flames in large eddy simulation framework" brani 2014. godine na Fakultetu strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu. Njegova područja istraživanja su računalna mehanika fluida, termodinamika, mehanika fluida, modeliranje izgaranja i zračenja, računalna hidrodinamika/aerodinamika, energetsko planiranje, obnovljivi izvori energije, pohrana energije i energetska ekonomika. Najznačajniji projekti na kojima je radio u svojstvu suradnika su: Implementation and validation of combustion and radiation models into the FIRE Code		voditelj prof. dr. sc. Neven Duić, (2008.-2015.), suradnja s tvrtkom AVL-AST d.o.o., High Altitude Wind Energy - HAWE, voditelj prof. dr. sc. Neven Duić, EU - FP7. (2010. - 2014.), ICT-aided integration of Electric Vehicles into the Energy Systems with a high share of Renewable Energy Sources - iRESEV, voditelj prof. dr. sc. Joško Deur, HRZZ (2012. - 2014.), Transforming abandoned wells for geothermal energy production – TRANSGEO, voditelj prof. Tomislav Kurevija (2023 – 2026), Interreg EU, Fostering the implementation of shallow geothermal hybrid heating and coooling systems in the Danube Region - GeoHeCo, voditelj prof. Tomislav Kurevija (2024 – 2026), Interreg EU i drugi.
	dr. sc. Tomislav Kurevija, redoviti profesor RGNf-a (CroRIS ID: 575; Scopus ID: 6504576390), koordinira aktivnosti vezane uz dinamičku simulaciju dubokih geotermalnih ležišta u smislu prijenosa topline i tvari, odn. višefaznog strujanja u poroznoj i frakturiranoj stijeni. Njegova uloga je i koordinacija simulacija višefaznog protoka u proizvodnim i utisnim bušotinama te implementacija ekspertnih znanja iz područja opremanja bušotina i vođenja procesa proizvodnje i utiskivanja ležišnih fluida različitih karakteristika. Doktorirao je na temu termogeologije obranivši rad pod naslovom „Energetsko vrednovanje plitkih geotermalnih potencijala Republike Hrvatske“.		dr. sc. Daria Karasalihović Sedlar, redovita profesorica RGNf-a u trajnom zvanju (CroRIS ID: 3384; Scopus ID: 37665925800), koordinira aktivnosti vezane uz ekonomiku kapitalno intenzivnih naprednih geotermalnih sustava. Jedan od glavnih zadataka istraživanja je prepoznavanje i kvantificiranje rizika vezanih uz financiranje početnih investicija u procesu istražnih i ekspolatacijskih radnji, kao i prihoda od rada geotermalnih sustava odn. prodaje korisnih oblika energije (električna i toplinska energija). Aktivnosti kojima se bavi će rezultirati procjenom niveliranog troška proizvedene toplinske i električne energije i neto sadašnjom vrijednosti projekata s obzirom na termohidrauličke kerakteristike i ograničenja sustava.
	dr. sc. Anamarija Grbeš Babić, izvanredna profesorica RGNf-a (CroRIS ID: 29186; Scopus ID: 56781557600). Aktivnost na projektu obuhvaćaju provedbu detaljne analize životnog ciklusa (LCA) naprednih geotermalnih sustava te njihovu komparativnu usporedbu s drugim izvorima korisnih oblika energije. LCA studija obuhvaća životni ciklus u izgradnji, eksploataciji i dekomisiji geotermalnih sustava (cradle-to-grave) uzimajući u obzir tehničke karakteristike površinske i podzemne opreme kao i emisije tijekom rada postrojenja.		dr. sc. Anja Vrbaški, docentica RGNf-a (CroRIS ID: 27199; Scopus ID: 55293667300), bavi se razvojem i optimiranjem numeričkih procedura rješavanja unutar alata OpenFlexGeoenergy. Doktorirala je na Matematičkom odsjeku PMF-a iz primijenjene matematike. Njeno područje istraživanja je modeliranje, matematička analiza i homogenizacija problema višefaznog toka fluida kroz poroznu sredinu kod kojeg se javlja više prostornih i/li vremenskih skala. U ovom projektu istražuje i kako prisutnosti različitih vremenskih i prostornih skala fizikalnih pojava utječu na rezultate simulacija, pri čemu je angažirana na povećanju stabilnosti, robusnosti i točnosti numeričkog predloženih rješavača, kao i na optimiranju algoritama pomoću kojih se dobiva konačno rješenje rada naprednih geotermalnih sustava.
	dr. sc. Marija Macenić, docentica RGNf-a (CroRIS ID: 32104; Scopus ID: 55895084700), radi na karakterizaciji različitih vrsta ležišta s obzirom na mogućnosti održivog eksploatiranja energije ležišta. Doc. Macenić je projektna suradnica na nekolicini projekata s temama iskorištavaja plitkih i dubokih geotermalnih izvora energije (TRANSGEO, GeoHeCo), a u doktorskom istraživanju se bavila mogućnostima revitalizacije postojećih bušotina u energetske svrhe korištenjem zatvorenih sustava. Doktorirala je s temom „Konceptualni model eksploatacije geotermalne energije revitalizacijom napuštenih naftnih i plinskih bušotina u kontinentalnom dijelu Republike Hrvatske“.		dr. sc. Josipa Kapuralić, docentica RGNf-a (CroRIS ID: 32103; Scopus ID: 57205338349), bavi se interpretacijom rezultata simulacija alata OpenFlexGeoenergy sa stanovišta litologije i mogućnosti prinosa ležišnog fluida u pribušotinsku zonu proizvodnje ležišnog fluida. Također se bavi razvojem alat za analizu i sintezu rezultata simulacija i njihovom pohranom u big dana bazu podataka koja će biti javno dostupna za preuzimanje. Koordinirati će aktivnosti vezane uz strojno učenje radi bržeg prepoznavanja mogućnosti rada naprednih geotermalnih sustava bez provođenja vremenski dugotrajnih simulacija. Doktorirala je na RGNf-u s temom „Određivanje strukture kore i litosfernoga plašta na području Dinarida i jugozapadnoga dijela Panonskoga bazena metodom tomografije bliskih potresa“.
	dr. sc. Ivan Smajla, viši asistent RGNf-a (CroRIS ID: 34212; Scopus ID: 57203622722), radi na ekonomici naprednih geotermalnih sustava s posebnim naglaskom na njihovu integraciju u postojeće energetske sustave. Bavi se i procjenom mogućnosti i rizika ostvarivanja prihoda naprednih geotermalnih sustava na dan-unaprijed i unutardnevnim tržištima. Doktorirao je na RGNf-u s temom „Short-term natural gas consumption forecasting using gas smart meters in distribution systems“.		Filip Milešević, asistent RGNf-a, radi na razvoju metoda strojnog učenja za brže prepoznavanje rada naprednih geotermalnih sustava bez provođenja dugotrajnih simulacija. Uključen je u proces analize i sinteze rezultata simulacija i kreiranje javno dostupne baze rezultata.
	Dr. sc. Marco Pola, znanstveni savjetnik u trajnom izboru pri HGI (CroRIS ID: 35344, Scopus ID: 55270219900), bavi se implementacijom podmodela ležišta vezanih uz protjecanje ležišnog fluida promjenjivih parametara gustoće i viskoznosti tijekom eksploatacije toplinske energije ležišta. Diplomirao je geologiju i tehničku geologiju na Sveučilištu u Padovi 2008. godine. Doktorirao je znanost o zemlji na istom sveučilištu 2012. godine. Njegovo doktorsko istraživanje bilo je usmjereno na razvoj konceptualnog modela geotermalnog sustava Euganei (sjeveroistočna Italija), uz integriraciju geoloških, hidrogeoloških i geokemijskih podataka te fizičku validaciju korištenjem numeričkog modeliranja s promjenjivom gustoćom.		Dr. sc. Staša Borović, viša znanstvena suradnica pri HGI (CroRIS ID: 29511, Scopus ID: 56469379800), bavit se testiranjem, sintezom i analizom rezultata numeričkih simulacija ležišta s posebnim osvrtom na smjernice o granicama održivosti eksploatacije toplinske energije ležišta s obzirom na zahtjeve za isporukom korisnih oblika energija. Dr. sc. Borović je doktorirala s temom „Integrirani hidrogeološko-hidrokemijski model Daruvarskog geotermalnog vodonosnika“, a u dosadašnjim istraživanjima se bavila, između ostalog, i hidrotermalnim sustavima te mogućnostima korištenja duboke i plitke geotermalne energije u sustavima grijanja i hlađenja u Europi.
	dr. sc. Ante Marušić, docent FSB-a (CroRIS ID: 32223; Scopus ID: 57052430000), radi na implementaciji sustava kontrole i regulacije procesa naprednih geotermalnih sustava, te na modeliranju potražnje korisnih oblika energije koje geotermalno postrojenje mora isporučiti. Docent Marušić je stručnjak u području dinamike i kontrole procesa u termoenergetskim postrojenjima, a od iznimnog značaja će biti i njegova ekspertiza u području visokotemperaturnih latentnih spremnika toplinske energije.		dr. sc. Marina Budanko, docentica FSB-a (CroRIS ID: 32515; Scopus ID: 59250293700), istražuje utjecaj različitih vrsta ekspandera na efikasnost rada naprednih geotermalnih sustava, čime će se dobiti jasnija i potpunija slika rada jedne od kritičnih komponenti postrojenja u fleksibilnom okruženju budućih energetskih sustava. Docentica Budanko je stručnjak u području termodinamičkih analiza turboekspandera u različitim primjenama u strojarstvu, uključivo i geotermalnim elektranama baziranim na organskom Rankine-ovom ciklusu. Trenutno sudjeluje u provedbi projekta.
	dr. sc. Keita Yoshioka, profesor na MUL (Scopus ID: 14032617100), angažiran je na integraciji svih temohidrauličkih značajki površinske opreme i bušotina sa OpenGeoSys modelom kao dio aktivnosti razvoja OpenFlexGeoenergy alata. Prof. Yoshioka je sudjelovao u razvoju programa OpenGeoSys u smislu računalne analize frakturiranih stijena, a u novije vrijeme bavi se koordiniranjem aktivnosti vezanim uz iskorištavanje geotermalne energije.		dr. sc. Chaofan Chen, viši predavač na MUL (Scopus ID: 57202830697), radi na razvoju i implementaciji različitih značajki naprednih geotermalnih sustava u OpenGeoSys programu. Dr. Chen je također sudjelovao u razvoju programa OpenGeoSys i TESPy simulatora površinske opreme i to u smislu iskorištavanja geotermalne energije i korištenja geoloških formacija kao toplinskih spremnika.

OpenFlexGeoenergy model

Vidi više

Publikacije

Vidi više