חוסר יכולת לאנרגיה גיאותרמית

אנרגיה גיאותרמית עמוקה מייצגת את אחד המשאבים המתחדשים המבטיחים ביותר על פני כדור הארץ, בניגוד לשמש או רוח, צמחים גיאוותרמיים יכולים לפעול 24/7, לספק אספקת חשמל יציבה, בלתי מופרעת.החום הפנימי של כדור הארץ הוא עצום; ההערכות מראות כי רק 0.1% מתעשיית החום הכוללת של כדור הארץ עשוי לספק את צרכי האנרגיה החמים של האנושות במשך מיליוני שנים.

הבנה של משאבים גיאותרמאליים: גיאולוגיה ואתגרים

משאבים גיאותרמאליים עמוקים בדרך כלל מתארחים בגרניט, בזל, או היווצרות מטאמורפילית.במעמקים אלה, הסלע נמצא תחת לחץ עצום, מה שהופך שברים טבעיים הדוקים או נעדרים. Permeability ניתן למדוד במיקרו-darcies - מיליוני פעמים פחות ממאגרי שמן וגז קונבנציונליים.המטרה היא ליצור "חילופי חום" תת-קרקעי: מים קרים, לאפשר לו לעבור דרך רשת חמה, או חימום, או חימום, או חימום, או דרך מים חמים, אז, או מים חמים, או מים חמים, או מים חמים, או דרך מים חמים.

  • (FLT:0) טמפרטורות גבוהות של טמפרטורות גבוהות (150–400 מעלות צלזיוס) שמצמצמצו את ציוד הקידוח המקובל, האלקטרוניקה וחומרי ההשלמה.
  • (ב) ,0) , ⁇ : "התחרחש" (ב"ה) ב"התחילה" (במדבר כ"ד, כ"ד).
  • (ב) [15] ,0) ,(לאור טבעי של ⁇ ) 1, המחייב גירוי אגרסיבי ליצירת שטח של שבר.
  • (ב) ,0) משטרים של כוח עליון (FLT:1) שיכולים לגרום לשברים להפיץ בכיוונים לא רצויים, קיצור של החלפת החום.
  • (ב) סיכון של ריבונות: 1 (ב) - חשש גדול שיש לנהל.

fracturing שמן וגז הידראולי כבר מותאם, אבל גיאותרמאל עמוק דורש כרכים גדולים יותר, לחץ הזרקת גבוה יותר, ולעתים קרובות כימאים נוזליים שונים עקב טמפרטורה קיצונית ומינרלוגדי רוק.

שיטות כוונון מסורתיות: Fracturing hydroulic וגבולותיה

השיטה שהוקמה ביותר לגרות בארות גיאותרמיות עמוקות היא fracturing הידראולי (לעתים קרובות נקרא "hydrofracking" בהקשר הגיאוגרפי), פלויד – בדרך כלל מים עם תוספים כדי להפחית את החיכוך ולעמוד proppant - מוחזר היטב בלחץ גבוה יותר הלחץ הראשי של הסלע.זה יוצר שברים פתוחים על ידי proppant (ands או להיות קרמיקה) לאחר לחץ חזק יותר.

  • (ב) ,0) שימוש במים גבוה (ב) 1: מיליוני גלונים.
  • (ב) ⁇ :0) תוספים לוגיים (FLT:1): הפחתה של חיכוך, ביוצידס, מעכבי קורוזיה - דאגות סביבתיות פוטנציאליות.
  • (FLT:0) חינוך של פשיזם: fracturing בקנה מידה גדול יכול להגיב פגמים קיימים, המוביל לרגיש רעידות אדמה (כפי שחווה באזל, שוויץ ופונג, דרום קוריאה, EGS פרויקטים).
  • (FLT:0) מורכבות שברים מחוספסת 1:1: בסלע קשה, שברירי, לעתים קרובות יוצר שבר אחד דומיננטי תוכנית ולא רשת צפופה, צמצום יעילות החלפת חום.
  • (ב) בטמפרטורות גבוהות, בעלי ההון יכולים להטמיע או למחוץ, להפחית את ההתנהגות לאורך זמן.

מגבלות אלה גרמו להתפתחות של טכניקות גירוי חדשניות, בנות קיימא יותר ויעילות יותר.

טכניקות חדשניות וגמישות: מבט מפורט

ערכת הכלים המודרנית לגירוי גיאותרמאל עמוק הולכת הרבה מעבר לשחיקה קונבנציונלית.המטרה היא ליצור רשתות שבר בעלות מים מינימליים, משקעים נמוכים יותר, וקיימות תרמית ארוכת טווח.

מערכות גיאותרמאליות (EGS) - Next-Generation hydroulic Stimulation

EGS מתייחס למאגרים מהונדסים שנוצרו על ידי גירוי סלע חם ויבש.אבל הגישה המודרנית EGS היא הרבה יותר מעודנת יותר מאשר fracking כוח רוטט.זה כרוך:

  • (ב) ,0) בידוד דונכיטיבי של ארס: באמצעות אריזות לטיפול במרווחים ספציפיים, מניעת פסולת וצמצום הסיכון הסיסמית.
  • (ב) ,0) זריקות של ציקליק: שיעור ההזרקה הכפפה כדי לאפשר רגיעה בלחץ ולמנוע צמיחה של שברים נמלטים.
  • [ה]ב"ה]: במקום לפתוח שברים חדשים, המטרה היא להחליק בעדינות שברים קיימים לאורך מטוסים טבעיים, לטבול אותם ללא עלייה בלחץ גדול.
  • (ב) בפרשת ה-EGS:0) חלופות ללא מטרות רווח (Proppant-free חלופות) 1: בחלק מהמושגים של EGS, הצטברות עצמית מושגת על ידי החוספסות של משטחים שבורים או על ידי פירוק מינרלים אשר חוזרים לאזורים קרירים יותר.

פרויקטים כמו יוטה פורג'ה (מרכז המעקב לחקר האנרגיה הג'רמית) הוכיחו כי גירוי הרהר מבוקר בקפידה יכול ליצור מאגרים בקנה מידה מסחרי עם אירועים סיסמיים בקושי לזהות.משרד האנרגיה והשותפים של ארה"ב גם בחנו בהצלחה טכניקות גירוי "צמחוני" נמוכות, בשילוב עם חומר נפץ או מדחף כדי ליצור רשתות מורכבות עם נוזל מינימלי.

Thermal-Stress Fracturing (הלם הרמימי)

כאשר מים קרים מוזרקים לסלע חם, שינויי הטמפרטורה המהירים יוצרים מתחים תרמיים משמעותיים.חוזה הסלע ליד הבארבור יכול ליצור שברים קטנים טנגניים עד לזרימה הגוברת. שיטה זו, לפעמים נקראה "שבירה צדדית" או "הלם ריתרמי", יש כמה יתרונות:

  • (ב) אין צורך בזריקת לחץ גבוה 1; השבר מונע על ידי הטמפרטורה ⁇ , לא כוח מכני.
  • (ב) ,0) ,התרחשות הפשיסטית: 1 משום שברים הם בקנה מידה קטן וממוקדים ליד ה- Wellbore.
  • (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) , בורא מספר נקודות של חץ:1 , לאורך ה-Flowre כמו קירור propagates.

fracturing הוא לעתים קרובות נצפה ללא כוונה במהלך הזרקת מים קרים בשדות גיאותרמיים. חוקרים בשדה סן Emidio Geothermal בנבאדה ואת קרקוב Magma Testbed באיסלנד השתמשו בכוונה quench תרמי כדי לשפר את injectivity. בשילוב עם שיטות אחרות כמו חומצה, הלם תרמי יכול לשפר באופן דרמטי את התנהגות ליד well-well-wellrebore ללא טביעת הרגל הסביבתית של גלורג 'Rirthalerrairderrairderraird': 20thalthal, 000 LTeric שיפור אפורה.

סימולציה כימית - רזולוציה מינימלית

גירוי כימי משתמש נוזלים תגובתיים וכו 'ומס מינרלים לאורך משטחים שבורים וגרון נפוח, הגדלת permeability.בניגוד fracturing חומצה שמן וגז - אשר משתמש כרכים גדולים של חומצה הידרוכלורית כדי ליצור "תולעים" - גירוי כימי אחר-אחרמאל חייב לקחת בחשבון עבור טמפרטורות גבוהות (אשר להאיץ תגובות) ואת המינרלוג הספציפי של גרניט עמוקים ו gneiss.

  • (FLT:0) ,Retardersal מופעל Retardersal Retardersal Retardersal:1; תוספים מעכבים תגובת חומצה עד נוזל מגיע לעומק הרצוי, למנוע צריכת מוקדמת ליד ה- Wellbore.
  • (ב) [ה]:0 [ה] חומצות האורגאניות [FLT]:1 [למשל, citric, formic, or acetic: פחות קורוזיות ויותר טמפרטורה מאשר חומצות מינרלים, הם ממיסים feldsparspars ומינרלים ללא תקיפה של קסריגה.
  • (FLT:0) צ'לסיטור סוכנים: תרכובות כמו EDTA או NTA שתופסות את ions מתכת (calcium, ברזל) ומתמוססות מינרלים בקנה מידה מבלי ליצור תנודות pH גדולות.
  • (FLT:0) הוא גירוי תרמי-כימיקלי של RLT:1: באמצעות נוזלי תגובת חם לנצל הן מתח תרמי והן פירוק כימי בו-זמנית, כפי שהוכח בבדיקות מעבדה על ליבות גרניט.

השדה הגיאולוגי של הג'ירס בקליפורניה ושדה הלרלו באיטליה השתמשו בהצלחה בגירוי כימי כדי להחיות את הזרקתים. יתרון גדול הוא שניתן ליישם טיפולים כימיים שוב ושוב עם נפח קטן יחסית, צמצום השימוש במים ומשקעים.FLT:0 מחקר של ETHFLT:1 הראה כי ניתן להחיל שוב ושוב על יכולת שברים זעירה יכול להיות על ידי שני הזמנות כימיות מופחתות באמצעות זריקות מופחתות.

מיקרוביאל-חינוך (Bio-Stimulation)

אחת הטכניקות החדשניות והסביבתיות ביותר היא השימוש במיקרואורגניזמים כדי לשפר את הכדאיות.חיידקים מסוימים של אקספרופילפיליים וארכאיה פורחים בטמפרטורות גבוהות, סביבות מדכאות גבוהות ויכולים לטבול מינרלים סלעיים או מוזרקים חומרים מזינים לייצור גזים (CO2, N2) או חומצות אורגניות המסייעות לשבר.

  • (FLT:0) ייצור גזי החלפת 1: מיקרובים צורכים סוכר מוזרק או תרכובות אורגניות אחרות ומייצרים גז פחמן דו-חמצני, יצירת לחץ מקומי ומיקרו-פרקות.
  • (ב) ,0) ,Bio-clogging ו unclogging LT:1: באמצעות ביו-films כדי לתקע מסלולים מאוד חד-משמעיים ולאחר מכן לזרז אותם לייצר גז אשר כוחות שברים חלופיים.
  • (ב) ,0) פיזור מינרלים ישיר (FLT:1): מיקרובים מייצרים אנזימים המפרקים מינרלים סיליים, גבולות דגנים משוחררים.
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בעוד שעדיין בשלבים מוקדמים של המחקר, הפוטנציאל הוא עצום.ביו-סנסציה יכול להיות נשלט בבטחה על ידי הגבלת אספקת מזון תזונתי, ואת המיקרובים ניתן מקורו מהמאגרי עצמו, הימנעות מבואים אקזוטיים.פרויקטים כמו DEEPEGS האירופי (התמיכה של מערכות גיאומטריות משופרות) ו- US מחקר מתקדם פרויקטים של הסוכנות-Egyr (AR-Egy) יש באופן ספציפי ל-Emalativeity) עם שימוש ב-Egalphicleativeity (Galth) באופן ספציפי ביותר: 1.

אלקטרו-סנסציה ופלסמה Fracturing

שימוש באנרגיה גבוהה לסלע שבור הוא עוד טכניקה מתפתחת.התמוטטות חשמלית של סלע (נקראת גם אלקטרו-hydraulic או fracturing כוח הדופק) חל על שחרור מהיר, גבוה מתח גבוה מאלקטרודות בבארומה. גלי הלם וכתוצאה מכך ערוץ פלזמה שובר את הסלע ללא הטבות נוזל משמעותיות.

  • כמעט ללא מים או שימוש כימי.
  • fracreraable, חוזר על עצמו עם אנרגיה סיסמית נמוכה (אירועים מיקרוסקופיים בלבד).
  • היכולת ליצור רשתות שבר מורכבות, מרובות-כיוונים, כי הפלט גלי גליגאט הוא טרופי.
  • רגישות בסלעים קשים מאוד, עזים שבהם קידוח מכני ושברון הם איטיים.

החברה השוודית נובהTech, בשיתוף עם קבוצת הנדסה גיאותרמית באוניברסיטת לונד, יש פלסמה נבדקה שדה בשטרות בדיקות גרניט רדודים.תוצאות הראו עלייה דומה לפירוק הידראולי אך עם נפח מים מופחת על ידי 99%.הטכנולוגיה הזו היא אטרקטיבית במיוחד עבור גיאוגרפית עמוקה כי אלקטרודות ניתן למזעריים ומופצים על קושחיקה, תוך הימנעות מצריכת צינורות מים גדולים של חומצות אדמה: AFGPS1.

יתרונות השוואתיים של טכניקות חדשניות

בעוד שלכל טכניקה יש מאפיינים ייחודיים, הם חולקים יתרונות משותפים על fracturing הידראולי מסורתי:

  • (FLT:0) להפחית באופן דרמטי את צריכת המים FLT:1: טמפרטורה תרמית, כימית, מיקרוביאלית, וחשמל שיטות להשתמש 50-99% פחות מים, קריטי לאזורים גאותרמיים בצורת כמו מערב אמריקה או מזרח אפריקה.
  • (FLT:0)Lower sismicityFreaLT:1; על ידי הימנעות מכישלון רב-קרקעי, שיטות אלה לייצר אירועים מיקרו-סוציאלניים קטנים בהרבה, שיפור קבלה ציבורית וציות רגולטוריות.
  • (FLT:0 Betterמאגרי GeocioFLT:1): שיטות תרמיות וכימיקליות יוצרות רשתות שבר צפופות, ליד wellbore שגדלו עם הזמן, ולא שבר אחד שיכול "קצר-circuit" החלפת החום.
  • (ב) ,0) ,העברה הכימית של טביעת רגל: טכניקות חדשניות רבות משתמשות בנזונים או בגויים, או בכלל לא.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ תרמיים מידרדרים: רשתות שבר אחידות מובילות למיצוי חום יעיל יותר וחיי פרויקט כלכלי ארוכים יותר.
  • (FLT:0) עלויות התפעוליות של לואוור 1FLT: טיפולים בנפח קטן יותר להפחית את עלות המשאבה, מיקור מים, והוצאות סילוק. בטווח הארוך, חיסכון זה יכול לעשות פרויקטים גיאוותרמיים עמוקים בעלות תחרותית עם דלקים מאובנים.

אתגרים ומייגים

גירוי טוב אינפורמטיבי אינו ללא מכשולים.אתגרים מרכזיים כוללים:

  • (FLT:0) מגבילה את גבולות ה-TemperatureFLT:1: כימיקלים רבים ומושבות מיקרוביאליות מתפוגגות מעל 250 מעלות צלזיוס; עם זאת, מיקרובים תרמופיליים חדשים וסוכני chelating בעלי טמפרטורה גבוהה דוחפים את הגבולות האלה.
  • (FLT:0) תוחלת החיים הארוכה של ההרחבה:1: שברים תרמיים וכימיקליים עשויים להיסגר עם הזמן כמו לחץ וטמפרטורה שוויוניות.שימוש במפיצים זמניים או משקעים מינרלים יכול לשמור על מוליכות.
  • (FLT:0) תגובת המאגר הטרוגנית של המאגר: מינרלוגדי ושדות מתח משתנים יכולים להפוך תחזיות קשות; משולב מודלים ו ניטור מיקרו-סיסטמי בזמן אמת הם חיוניים.
  • (FLT:0)Scale-up ואמינותFLT:1: טכניקות רבות נותרו בשלב פיילוט או הפגנה. ניסויים בקנה מידה שדה במפעלים גיאותרמיים תפעוליים (למשל, ניוברי וולגו, אורגון; Soultz-sous-forêts, France) סוגרים את הפער.

תחזית עתיד - לקראת ערכת כלים רב-סנסולוטיבית

עתיד הגירוי הגיאו-גיאותרמי העמוק אינו נמצא ב"כדור אש" יחיד, אלא בגישה משולבת של מפעילי גז גיאו-גול (RGLGSmal) אשר עשויים להשתמש ב-GVirreive , תוך שמירה כימית על דו"ח של אמצע שדה, ולהפחית גירוי ממוקד של גזי אנרגיה (CDC) על ידי שיפורי אנרגיה טבעיים (DV) או פלזמה יכול לשמש עבור יצירתם ממוקדים מקומיים באזורים אחרים של אנרגיה) עם רמות גבוהות של 3DIDIDirdicial (הספקיתיקים) עם עלויות) עם עלויות של 2.5%) עם עלויות של אנרגיה גבוהה יותר מ-IDRMIDRMI) עם עלויות (DRMI) עם עלויות גבוהה יותר) עם עלויות של 2.5%) עם עלויות של 2.5%) עם עלויות של אנרגיה גבוהה יותר מ-ידי מערכת חשמל מתקדמות של 2.

בעוד העולם גזעים כדי להדהיר, אנרגיה גיאותרמית עמוקה - שניתן על ידי טכניקות גירוי חדשניות אלה - מייצג משאב נקי, קבוע ומופץ נרחב.ה פריצות הדרך בגירוי תרמי, כימי, ביולוגי וחשמלי הופכות את מה שהיה פעם הגרלה גיאולוגית למציאות מונדסת.העשור הבא יראה טכנולוגיות אלה נעות מאתרי בדיקה לפרויקטים מסחריים, ומשנות את התפקיד הגיאוגרפי של תערובת האנרגיה העולמית.