Fracking ģeotermālajam siltumam, nevis gāzei

Hidrauliskās sašķelšanas izmantošana ir atvērusi milzīgas jaunas dabasgāzes rezerves. Tagad augsts akmens Sietlā bāzētais jaunizveidotais uzņēmums izstrādā tehnoloģiju, kas varētu darīt to pašu attiecībā uz ģeotermālajiem resursiem, pārvēršot nelielu enerģijas avotu par galveno bezoglekļa elektroenerģijas un siltuma avotu Amerikas Savienotajās Valstīs.

Rock on: Ģeotermālā aka Ņūberijas vulkānā Oregonas štatā, kur tika pārbaudīta jauna akmeņu sašķelšanas tehnoloģija.

Šī gada sākumā netālu no Ņūberijas vulkāna Oregonas štatā Alta Rock demonstrēja šīs tehnoloģijas galveno daļu — procesu, kas līdzinās sašķelšanai. Gluži kā fraktēšanā ietilpst augstspiediena šķidruma sūknēšana pazemes slānekļa veidojumos, lai atbloķētu tur ieslodzīto dabasgāzi un naftu, jaunā tehnoloģija varētu atslēgt dziļi pazemē ieslodzīto siltumu. Atšķirībā no saules un vēja enerģijas, šis siltums būtu pieejams visu diennakti un visos laikapstākļos.

Ģeotermālās spēkstacijas tagad nodrošina nelielu daļu no pasaules enerģijas vajadzībām — ASV, kas ir viena no pasaules lielākajām ģeotermālās enerģijas ražotājām, kopējā ģeotermālā jauda ir aptuveni 1 procents no valsts ogļu jaudas.

Galvenā problēma ir tā, ka parastās ģeotermālās iekārtas balstās uz retu ģeoloģisko iezīmju kombināciju. Karstajiem akmeņiem ir jāpievieno liels daudzums karsta ūdens vai tvaika, ko var viegli sūknēt uz virsmas, kur tas virzītu tvaika turbīnas, lai ražotu elektroenerģiju. Iežu veidojumam ir jābūt pietiekami porainam, lai ūdeni varētu nepārtraukti recirkulēt un uzsildīt, lai spēkstacija darbotos. (Ģeotermālos sūkņus dažkārt izmanto māju apsildīšanai un dzesēšanai, taču tie nav piemēroti elektroenerģijas ražošanai, jo tie darbojas daudz zemākā temperatūrā.)

Lai gan šādi veidojumi ir reti sastopami, siltuma daudzums pazemē patiesībā ir milzīgs (sk. Universālās ģeotermālās enerģijas pārpilnība). Urbšanas attālumā (līdz 10 kilometriem) zem Amerikas Savienotajām Valstīm ir pietiekami daudz siltuma, lai nodrošinātu tās enerģijas vajadzības tūkstošiem gadu. AltaRock ir viens no vairākiem uzņēmumiem, kas mēģina izdomāt, kā iegūt vairāk šī siltuma (skatiet sadaļu Cracking Rock, lai iegūtu vairāk no ģeotermālajiem laukiem un CO2 izmantošana ģeotermālās enerģijas ieguvei).

Pamatideja ir pārveidot iezi, lai ļautu ūdenim plūst cauri (pētnieki sauc iegūtos rezervuārus uzlabotās ģeotermālās sistēmas jeb EGS). Tas ietver auksta ūdens sūknēšanu klintī tieši pareizajā veidā, lai aktivizētu esošos klints lūzumus, lai tie paplašinātos un ļautu ūdenim plūst cauri. Pagātnē tas ir izmēģināts daudzas reizes — ar centieniem gadu desmitiem. Taču ir bijis grūti nodrošināt pietiekami daudz karstā ūdens, lai attaisnotu akas urbšanas un elektrostacijas būvniecības izdevumus.

AltaRock risinājums ir aizgūts no dabasgāzes nozares. Viens no galvenajiem sasniegumiem, kas ļāva uzņēmumiem ražot ekonomiskus dabasgāzes daudzumus no slānekļa iežiem, ir spēja sadalīt iežu vairākos punktos vienā urbumā, kas samazina urbumu skaitu, kas jāurbj. Viņi to dara, uz laiku aizbāžot daļu no akas, lai vienai sekcijai varētu pielikt hidraulisko spiedienu un pēc tam pāriet uz citu daļu.

Jau sen ir zināms, ka, darot to pašu, var palielināt karstā ūdens ražošanu no ģeotermālās akas. Bet nav iespējams izmantot tos pašus paņēmienus, ko izmanto fraktēšanā, lai aizbāztu aku. Ģeotermālās akas parasti ir karstākas, un tās ir jāprojektē lielākam ūdens plūsmas daudzumam.

AltaRock būtībā ir izgudrojis jaunu spraudni. Akā, kas atrodas netālu no Ņūberijas vulkāna, ir pierādīts, ka ģeotermālo aku iespējams īslaicīgi aizslēgt ar īpašu polimēru. Materiāls noārdās pēc tam, kad tas noteiktu laiku ir bijis karstā klintī, ļaujot uzņēmumam pāriet uz citu akas daļu. Uzņēmums, izmantojot šo tehniku, vienā urbumā sadalīja trīs atsevišķas zonas. Nākotnē komerciālā projektā tas varētu sasniegt septiņus vai vairāk uz vienu urbumu, kas varētu ievērojami samazināt izmaksas, saka Sūzana Petija, AltaRock prezidente un galvenā tehnoloģiju vadītāja. Viņa saka, ka šī tehnoloģija varētu būt galvenais, lai padarītu EGS konkurētspējīgu ar oglēm.

Taču, lai gan AltaRock tehnoloģija ir būtisks sasniegums, ģeotermālās enerģijas iegūšanai vēl ir sākums. AltaRock tehnoloģija ir svarīga, taču tā ir tikai viena daļa no mīklas, saka Džefersons testētājs , Kornela universitātes ilgtspējīgas enerģijas sistēmu profesors. Viņš saka, ka ir atlikušas vairākas inženiertehniskās problēmas, un to risināšanai būs nepieciešams ilgstošs finansējums ne tikai projektam, pie kura strādā AltaRock, bet arī vairākiem citiem. Viņš saka, ka ir nepieciešama demonstrāciju kritiskā masa, lai pierādītu uzņēmumiem, ka ģeotermālās elektrostacijas ir saprātīgs ieguldījums. Viņš lēš, ka paies gadu desmitiem, līdz ģeotermālā enerģija veidos pat 10 procentus no kopējās jaudas Amerikas Savienotajās Valstīs.

Petijs saka, ka Ņūberijas vietne varētu ražot enerģiju jau 2016. gadā, taču vēl ir daudz darba. Nākamais solis uzņēmumam AltaRock ir tuvumā izurbt citu urbumu, kas krustosies ar poraino iezi, ko tas radījis, izmantojot sašķelšanas tehniku. Inženieri nosūknēs ūdeni pa pirmo aku, kas cirkulēs cauri akmeņiem un uzkarsīs. Pēc tam to izsūknēs no otrās akas un izmantos tvaika ražošanai elektrostacijā.

Iepriekšējos EGS projektos šajā posmā ir radušās vairākas problēmas. Dažreiz ūdens pārāk ātri plūst no vienas akas uz otru, un tāpēc tas nav pietiekami karsts. Citreiz ūdens pazūd pa nezināmām klints plaisām, lai to nekad vairs neredzētu. Lai risinātu šīs problēmas, AltaRock izstrādā jaunas tehnoloģijas ūdens plūsmas uzraudzībai.

AltaRock arī sadarbojas ar GE, lai uzlabotu karstā ūdens izmantošanas procesu elektroenerģijas ražošanai. Tas ietver siltuma pārneses uzlabošanu no karstā ūdens uz darba šķidrumu, kas darbina turbīnu. Šī pieeja varētu vēl vairāk palielināt jaudu no ģeotermālās vietas.

paslēpties