Previsão da capacidade de carga dos recursos geotérmicos hidrotermais regionais com base em uma avaliação abrangente difusa multinível: um estudo de caso de Zhengzhou, China
APLICAÇÕES GEOTÉRMICAS DE MÉDIA A GRANDE COMPLEXIDADE
Gaoli Zhao, Jianhua Ping, Xuemei Mei, Wei Leng, Quancheng Deng, Xiaopeng Fan (2025). Prediction of regional hydrothermal geothermal resource carrying capacity based on multi-level fuzzy comprehensive evaluation: A case study of Zhengzhou, China. ScienceDirect, Case Studies in Thermal Engineering, Volume 75, November 2025, 107156 – (link)
Título
Prediction of regional hydrothermal geothermal resource carrying capacity based on multi-level fuzzy comprehensive evaluation: A case study of Zhengzhou, China
(Previsão da capacidade de carga dos recursos geotérmicos hidrotermais regionais com base em uma avaliação abrangente difusa multinível: um estudo de caso de Zhengzhou, China)
Resumo
Accurate assessment of geothermal resource carrying capacity (GRCC) is pivotal for sustainable energy development; however, existing methodologies often lack comprehensive integration of multi-dimensional factors. This study presents a novel multi-level fuzzy comprehensive evaluation (MLFCE) framework that combines the Analytic Hierarchy Process with fuzzy mathematics to predict the regional hydrothermal GRCC in Zhengzhou, China. The framework incorporates 18 indicators across four criteria: resource conditions, reservoir characteristics, exploration maturity, and technoeconomic feasibility. Monte Carlo simulations and FEFLOW-based hydrothermal coupling models were used to quantify the resource reserves and optimize well spacing, respectively. The results reveal significant geothermal potential in Zhengzhou, with reserves estimated at 2.82 × 1019 J (75 % probability) and exploitable heat of 8.93 × 1015 J. Spatial analysis identified Zones II1and II2 as high-capacity areas (scores: 63.8 and 60.7,respectively), characterized by favorable permeability (15–25 %), porosity (20–30 %), and mature exploration control. In contrast, Zones I and III exhibited constrained potential owing to their unsustainable extraction practices and low-permeability sandstone reservoirs. The MLFCE model demonstrated strong alignment with the field data, highlighting its robustness in guiding resource management. This study provides a systematic approach for optimizing hydrothermal geothermal exploitation in sedimentary basins, supporting China’s dual-carbon goals by reducing its reliance on fossil fuels.
A avaliação precisa da capacidade de carga dos recursos geotérmicos (GRCC) é fundamental para o desenvolvimento sustentável da energia; no entanto, as metodologias existentes muitas vezes carecem de uma integração abrangente de fatores multidimensionais. Este estudo apresenta uma nova estrutura de avaliação abrangente difusa multinível (MLFCE) que combina o Processo Analítico Hierárquico com a matemática difusa para prever a GRCC hidrotérmica regional em Zhengzhou, China. A estrutura incorpora 18 indicadores em quatro critérios: condições dos recursos, características do reservatório, maturidade da exploração e viabilidade técnico-econômica. Simulações de Monte Carlo e modelos de acoplamento hidrotérmico baseados em FEFLOW foram usados para quantificar as reservas de recursos e otimizar o espaçamento dos poços, respectivamente. Os resultados revelam um potencial geotérmico significativo em Zhengzhou, com reservas estimadas em 2,82 × 1019 J (75% de probabilidade) e calor explorável de 8,93 × 1015 J. A análise espacial identificou as Zonas II1 e II2 como áreas de alta capacidade (pontuações: 63,8 e 60,7, respectivamente), caracterizadas por permeabilidade favorável (15-25 %), porosidade (20-30 %) e controle de exploração maduro. Em contrapartida, as Zonas I e III exibiram potencial limitado devido às suas práticas de extração insustentáveis e reservatórios de arenito de baixa permeabilidade. O modelo MLFCE demonstrou forte alinhamento com os dados de campo, destacando sua robustez na orientação da gestão de recursos. Este estudo fornece uma abordagem sistemática para otimizar a exploração geotérmica hidrotérmica em bacias sedimentares, apoiando as metas duplas de carbono da China ao reduzir sua dependência de combustíveis fósseis.
