העתיד של קידומת גיאותרמית עמוקה עבור טטיפס משאבים לא צפויים

הגבול הבא באנרגיה גיאותרמית

דחיפה העולמית לדה-קרביזציה ואבטחת האנרגיה מאיצה את העניין במשאבים גיאוותרמאליים השוכנים עמוק בהרבה מאשר מערכות קונבנציונליות. בעוד שצמחים גיאוותרמאליים מסורתיים נכנסים למאגרים בעומק של 1–3 ק"מ, מיזמים גיאוותרמנטליים עמוקים יותר מ-5 ק"מ, שבהם ניתן להגיע לטמפרטורות גבוהות יותר מ-300 מעלות צלזיוס.במעמקים אלה, הקרום העתידי מחזיק במחסנים עצומים, כמעט בלתי ניתנים לאספקת חום – אך ורק במעט יותר מאנרגיה בלתי מוגבלת, אך ורקפת.

הבנה של מערכות אולטרה-Deep Gethermal Systems

הסגול של כדור הארץ ועמוק של ה-Deep Reservoirs

מתחת לרגליים שלנו, הטמפרטורה של כדור הארץ עולה עם עומק בקצב ממוצע של כ 25-30 מעלות צלזיוס לקילומטרים קרום יבשתי.עם זאת, ⁇ גיאותרמית זו משתנה באופן משמעותי בהתאם להגדרה גיאולוגית - הם ליד גבולות צלחת טקטונית או נקודות חמות וולקניות אחרות יכולות לראות שברים של 40-60 מעלות צלזיוס / ק"מ בעומק של 5-10 ק"מ, טמפרטורות של 300-500 מעלות צלזיוס) , בניגוד לשיטות סלעיות טבעיות ידועות לעתים קרובות.

מערכות ג'ותרמאליות (EGS) ו- Superhot Rock

EGS כבר בפיתוח במשך עשרות שנים, עם פרויקטים כמו מחלקת האנרגיה של ארה"ב של אתר פורה של אנרגיה להוכיח את הפוטנציאל לעורר מאגרים בסלע חם, יבש. Ultra-עמיק EGS דוחף את הרעיון הזה עוד לתוך משטרים "עלימים" (מעל 374 מעלות צלזיוס ו 22.1 MPa), שבו מים הופכים להיות קריטיים - מצב עם יכולת יוצאת דופן חום ונמוכת מול חום ושפל של 5 פעמים יכול לספק אקלים איטי יותר.

Key Technologies Enabling Ultra-Deeping

תרגילים מתקדמים ביטים וחומרים

פיסות היהלומים של רולר-קון ו- PDC (polycrystalline קומפקטיות) נאבקים לשמור על ביצועים בעומקים שבהם קשיחות סלע ומוחות הם קיצוניים.חוקרים מפתחים פיסות חדשות המשלבות חיתוך יהלומים חד-קריסטל יחיד, עומסים עתירי מלט בטמפרטורה גבוהה, ועיצובים קירור חדשניים.

אלקטרוניקה גבוהה וחיישנים

המדידות של ה- Downhole חיוניות להיגוי ביטים של קידוח, הערכת תכונות היווצרות, וניהול יציבות טובה.אלקטרוניקה סטנדרטית בדרך כלל נכשלת מעל 175 מעלות צלזיוס. Ultra-עמיקה קידוח דורש חיישנים מדורגים עבור 300 מעלות צלזיוס ומעבר לכך, באמצעות סיליקון-carbide (SiC) מוליכים למחצה, סוללות ארוכות-temp-tempture מתקדמות, כמו FLT:0Alta EnergyFalFhartain (S) הוכיחו סיבים אופטיים מתקדמים, כלומר, באמצעות סוללות מופצות-SPT-SPT-SSD-S (מסוגיות) אשר מאפשרות טמפרטורות אופטיות).

הובלת פלואידים ו- Casing Solutions

חום ולחץ גבוהים מדגימים קונבנציונאליים קידוח בוץ, המוביל לאובדן של שליטה סיכה וסינון. ניסוחים חדשים המבוססים על שמנים סינתטיים, נוזלי ionic, וננו-חלקיקים מציעים שיפור יציבות תרמית ועברת חום. חומרים קסלינג חייב לעמוד בפני קורוזיה ומצמר; ⁇ מתקדמות כגון superalloys המבוססים ניקל (למשל, Inconel 718) חומרים מיוחדים וחום העברה.

יישומים פוטנציאליים והטבות

בניית חשמל מתחדשת

אנרגיה גיאותרמית מספקת כוח מתמשך, משלוח ללא קשר למזג אוויר או זמן של יום. התמחויות יכולות לספק קיטור גבוה-enthalpy שמניע טורבינות בעלות יעילות גבוהה יותר, המתקרבת לאלה של צמחי דלק מאובנים מודרניים. עם גורמים לעתים קרובות מעל 90%, גיאוותרמית עמוקה יכול לשמש כעמוד השדרה אמין עבור רשת הנשלטת על ידי אנרגיה מתחדשת לסירוגין כמו רוח סולארית ופרויקטים של הסוכנות הבינלאומית מציע על ידי מחזור חשמלי עמוק של 35% יכול לספק על ידי רוחב גיאוגרפית גבוהה.

יישומים גמישים ותעשייתיים

מעבר לחשמל, חום גיאותרמאל עמוק ניתן להשתמש עבור חימום מחוזי, עיבוד תעשייתי, ייצור מימן, ופלינציה. טמפרטורות גבוהות (300-500 מעלות צלזיוס) להפוך אותו אידיאלי עבור תהליכים תרמיים ישירים אשר כיום מסתמכים על גז טבעי או פחם. לדוגמה, דו"ח 2019 על ידי FLT:0U. Gethermal Technologies OfficeF:1LT 1LT מדגיש את הפוטנציאל להחליף דלק מאובנים בענפים כבדים, עם פליטה גיאומטרים קשים, עם ענפים גיאומטרים גיאומטרד.

מטבוליזם קריטי ואלמנטים נדירים של כדור הארץ

הנוזלים הגיאו-תרמיים המפוזרים דרך סלעים חמים עמוקים לעתים קרובות נושאים מינרלים מומסים – ליתיום, אבץ, מאגי, ברון ואלמנטים נדירים של אדמה.פלט של ליתיום מגלימות גיאותרמיות כבר ממוסחר באזור הים Salton של קליפורניה. Ultra-עמיק, עם טמפרטורות גבוהות יותר ולחצים, יכול להחזיק ריכוזים גבוהים יותר של מתכות יקרות ערך.

פחמן נייטרלי ואפקט האקלים

לאנרגיה גיאותרמית יש כמה פליטות גזי החממה הנמוכות ביותר של כל מקור כוח - באופן כללי מתחת 50 גרם CO2 שווה ערך עבור וואט. למערכות מעמיקות להימנע מבעיות הדלפות המתאן וה- CO2age לפעמים הקשורות למאגרי רדודים יותר. יתר על כן, עיצובים מתקדמים כמו קודמו-פרלופים סגורים (למשל, Eavor Technologies) יכולים לפעול ללא מים או לייצר מטרות, מה שהופך אותם כמעט ללא פליטה של מאות מערכות ללא יכולת ריצוף משמעותית של קרינת פחם.

אתגרים טכנולוגיים ומבצעיים

טמפרטורה קיצונית וניהול לחץ

בעומק של 5 ק"מ או יותר, טמפרטורות יכולות לעלות על 400 מעלות צלזיוס, ולחצים גדולים יותר מ -100 MPa. תנאים אלה מדגימים את רוב הכלים הקידוח, אלקטרוניקה, וחומרים טובים יותר.ההתרחבות הארומית עלולה לגרום לקריסה של קלאסינג, ולחצים שונים עשויים להוביל למחזור אבוד או לפוצץ.מתקדמים של מקדחים (MPD) טכניקות בשילוב עם בזמן אמת למטה ומערכות ניטור חור, הם חיוניים כדי לשמור על מערכת בקרה מתקדמת.

חוסר יכולת גיאוגרפית והפקה של נזק

קידוח לתוך סלע חם, לחוצים לעתים קרובות גורם fracturing ו ספאל, אשר יכול לערער את המרב.ההתנהגות של סלעים תחת טמפרטורות גבוהות אולטרה גבוהה הלחץ מלוטש הוא מובן גרוע. ניסויים מעבדה באמצעות rigaxial כי הדמיה של תנאי חור הם קריטי לפיתוח מודלים חיזוי.

עלויות ויציבות כלכלית

בארות מעמיקות הן יקרות מאוד - 7 ק"מ אחד יכול לעלות 20-50 מיליון דולר או יותר, בהתאם למיקום.הבירה העליונה, בשילוב עם סיכון גיאולוגי (למשל, קידוח באר יבש), רתיעה השקעות פרטיות או יותר, עם זאת, מבנים עלות דומים לאלה של שמן וגז עמוק מים, אשר באופן שגרתית קידוח בטווח 5-10 ק"מ של טכנולוגיות הסתגלות ושיעורי פחמן (מעלות) עלולות להפחתה של מנגנונים מסחריים (מעלות) לטמפרטורות גבוהות של 50 מעלות צלזיוס) לסיכון גבוה יותר, לכדי ירידה של 50 מעלות צלזיוס) לכדי ירידה של כלכלות בעלות של צריכת חשמל תחרותיות, 000 דולר, 000 דולר, לסיכון גבוה, לכלכלת דלק גבוה, בעלות נמוכה יותר, בעלות נמוכה יותר, בעלות נמוכה יותר, בעלות נמוכה יותר, לכדי כלכלות בעלות נמוכה יותר, בעלות נמוכה יותר, 000 דולר) לכדי סיכון גבוה, 000 דולר, 000 דולר לכדי סיכון גבוה, בעלות נמוכה יותר, אשר עלולות לכדי כלכלות בעלות נמוכה יותר, בעלות נמוכה יותר, 000 דולר, בעלות נמוכה יותר, בעלות נמוכה יותר, לערים של 50 עד 50 עד 50 עד 50 עד 50 עד 50-L גז עמוק, אשר נמוכה יותר, 000 דולר, אשר נמוכה יותר, אשר נמוכה יותר,

סיכונים סביבתיים וסיסטיים

גירוי הידרוקולי לשיפור יכולת המאגר יכול לגרום למיקרו-סוציאליות.בעוד שרוב האירועים קטנים מדי מכדי להיות מורגש, רביעיות גדולות יותר (למשל, גודל 3 אירועים בפונג, דרום קוריאה, מקושרים לפרויקט EGS) העלו דאגה ציבורית.פרויקטים מעמיקים של אולטרה-עמיקים חייבים ליישם מערכות תאורה חזקות, מעורבות של בעלי מניות, ובחירת קפדני.

פרויקטים של מחקר וטייס

פרויקט קידוח עמוק באיסלנד (IDDP)

אחת היוזמות השאפתניות ביותר היא פרויקט קידוח עמוק (IDDP)igtureFLT:1, אשר קידש בארות בעומק של 4.5 ק"מ עם טמפרטורות מעל 450 מעלות צלזיוס.P1 נתקל בדלקת קרוה ריאלית ב-2.1 ק"מ - לכאורה, אך מראה את הפוטנציאל לצמצום משאבים על-ידי העל-חושים.

ForGE (מרכז המעקב אחר מחקר ב-Girthermal Energy)

מופעל על ידי אוניברסיטת יוטה, אתר פורGE במיפורד, יוטה, הוא מעבדה שדה ייעודי למחקר EGS. מאז 2018 הוא נקט למעמקים של כ -2.5 ק"מ (תקופות -200 מעלות צלזיוס) בעוד לא עמוק במיוחד, הפרויקט מתמקד בטכניקות גירוי, אופי שבר, ומודל התאוששות תרמי החל ישירות על מערכות עמוקות יותר.

יוזמות פרטיות

כמה סטארט-אפים הם גישות חלוציות-עמומות-עמוקות.FLT:0Quaise EnergyFelo1 (ספין- off מ-MIT) מפתחת טכנולוגיה המבוססת על גריגרון המשתמשת בגל גבוה-עוצמה-מטר-גל-גל-גם כדי להמיס או לכווץ את הסלע, תוך קיצוץ רבים מהבעיות המכאניות שלהם הוא לקדוחן ל-10 עד 20 ק"מ"מ בתוך עשור אחר, אשר יכול להיות עמוק יותר, אך ורק להזיז את מטרות טבעיות (אופר) עם מערכת-או-או-או-או-או-או-או-או-או-או-או-או-או-או-או-בגדילה, אך ורק יותר, כלומר, כלומר, לאחר מכן, כלומר, לאחר מכן, לאחר מכן, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, לאחר מכן, אם היא מוגבלת יותר, עם מטרותיהם, כלומר, כלומר, עם מטרותיהם, עם לחץ-או יותר, עם לחץ-או ממטר, עם לחץ-או ממטר טבעי, עם לחץ-או מכוונות, לאחר מכן, עם לחץ-או-או מכוונות, לאחר מכן, לאחר מכן, אם היא מוגבלת יותר, אם היא מוגבלת יותר, אם היא מוגבלת

עתיד Outlook והדרך לשיווק

מיפוי ועלויות ניכוי Trajectory

התעשייה הגיאוגרפית יכולה ללמוד מהירידה הדרמטית של העלות שניתן לראות באנרגיה סולארית ורוח.על פי סוכנות האנרגיה הבינלאומית לאנרגיה מתחדשת (IRENA), עלויות מותקנות עבור גיאותרמית קונבנציונלית נותרו שטוחות יחסית ב -4000/kW. אולטרה-ליבר---נטקל-נטק ייתכנו ככל הנראה עלויות ראשוניות עד שלוש פעמים גבוה יותר.

תמיכה והשקעות דורש

מימוש הפוטנציאל הזה דורש מימון ציבורי מתמשך של ארה"ב לאינפלציה חוק (2022) סיפק שיפורים משמעותיים לגיאוותרמאל באמצעות זיכויים ממסים ו מענקים תחת משרד ה-Giral Technologies של האיחוד האירופי לממן מחקר מעמיק-אחרוני, בעוד יפן וניו זילנד משקיעות גם שיתוף פעולה בינלאומי.

שילוב עם מערכות אנרגיה מתחדשת

יכולת המשלוח של גיאותרמאל עמוקה הופכת אותו אידיאלי עבור איזון רשתות עם מניות גבוהות של רוח השמש ושמש.צמחים היברידיים יכולים להשתמש חום גיאותרמאל כדי לחיטור טרום חום עבור תרמית השמש או כגיבוי של כוח סולארי מרוכז.בנוסף, האנרגיה התרמית עצמה ניתן לאחסן בצורות סלע עמוק ופלט על הביקוש - מושג המכונה "סוללה גיאומית" או מערכת בקרת אנרגיה תרמית מתקדמת שיכולה לשלב עם בסיס מאובנים קצר.

מסקנה

קידומת גיאותרמית עמוקה עומדת כאחת מהמשכיות המבטיחות ביותר – ומאתגרות – מצפות באנרגיה נקייה.זה מציע אספקה כמעט בלתי מוגבלת של כוח מתחדש, חום תעשייתי ישיר ומינרלים קריטיים, כל זאת תוך הפקת פליטות מינימליות של חממה.אבל הדרך למרץ מסחרי היא רתמה עם מכשולים טכניים, כלכליים וגיאולוגיים שלא ניתן לפתור בין לילה.