טכניקות מתפתחות למיצוי אנרגיה גיאותרמית

ההבטחה של אנרגיה גיאותרמית עמוקה

מיצוי אנרגיה גיאותרמית עמוק מתפתח במהירות אל אבן הפינה של אסטרטגיה אנרגיה מתחדשת.בניגוד לשמש ורוח, כוח גיאותרמאל מציע אספקה קבועה, בסיס בסיסי חשמל ללא תנאי מזג אוויר. הפנים של כדור הארץ מכיל מאגר חסר גבולות של חום, אבל גישה אליו מבחינה כלכלית ובטוחה הייתה מוגבלת למאגרי אנרגיה רדודים, טבעי חד-משמעיים.

הבנה של אנרגיה גיאותרמית ב Depth

הטמפרטורה של כדור הארץ עולה עם עומק על ידי בערך 25-30 מעלות צלזיוס לכל קילומטר, כלומר, ב 10 ק"מ, טמפרטורות יכולות לעלות על 300 מעלות צלזיוס. עמוק גיאותרמאל מטרות היווצרות סלע חם כמה קילומטרים מתחת פני השטח. מערכות הידרותרמיות מסורתיות מסתמכות על fracturing טבעי ומחזור מים כדי להביא חום על פני השטח.

מגבלות האמנה לג'ותרמאל

צמחים גיאותרמאליים קלאסיים מוגבלים לאזורים פעילים מבחינה טקטית כמו איסלנד, הפיליפינים, ומערב ארצות הברית, שבו מים חמים או קיטור באופן טבעי עולה דרך סלע שניתן להעלות על הדעת.משאבים אלה הם סופיים ולעתים קרובות מתפוגגים לאורך עשרות שנים. די גיאוותרמאל מבקש להתגבר על המגבלות הגיאוגרפיות והגאולוגיות הללו על ידי מאגרים מלאכותיים הנדסיים במרתף גבישי חם.

מערכות גאוותרמיות (EGS)

מערכות גאוותרמאליות, הנקראות לעתים קרובות מערכות גיאותרמיות מהונדסות, הן הטכניקה הגיאו-תרמית העמוקה ביותר.המושג המרכזי כרוך במקדח אבן חמה, נמוכה, מזרקת מים בלחץ גבוה כדי לשבור את הסלע באופן הידראולי, יצירת רשת של סדקים מקושרים. a Second הוא ממקדח היטב לחריצים שברים אלה לייצר מים מחוממים או מחוסמים למחזור מים רציף.

כיצד EGS עובד

בפרויקט EGS טיפוסי, הזריקה היטב ממקדמת לעומק של 4-6 ק"מ מים מושעה בלחץ מספיק כדי לצרף את הסלע וליצור שברים.תהליך זה הוא בקפידה מעקב באמצעות חיישנים מיקרו-פשיסטיים כדי למפות צמיחה שבר.לאחר שאזור המאגר הוקם, ייצור היטב הוא קידוח מים קרים זורם דרך הסלע החם, חום למעלה, וחוזר אל פני השטח כדי להניע את הטורף.

פרויקט EGS ותוצאות

(ה) [ה]משרד לאנרגיה גלובל 1] מממן מספר פרויקטים עיקריים של הדגמה EGS.היוזמה של EGS:2FORGE LIFLT 3 ביוטה היא מעבדה ייעודית לפיתוח EGS באירופה, פרויקט ייצוב של ספקטרום גבוה, למרות עלייה משמעותית של 3.5GE, אשר הוכיחה בהצלחה את EGS בשנת 2000, אשר מייצרת חשמל במשך יותר מעשור, למרות הסיכון של LT5 גרם גבוה יותר, למרות הצלחות קשות של DGE, 000 גבוה, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 גרם, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר של פעילות גופנית, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר של פעילות גופנית, 000 חזק יותר של פעילות גופנית, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר של ⁇ , 000

ארכיון תגיות: Beyondulic Fracturing

חוקרים בוחנים חלופות להתפרצות הידראולית קונבנציונלית כדי להפחית את הסיכון הסיסמית'.אלה כוללים fracturing תרמי (קירור רפוי), גירוי כימי (השריד של סלע), ו-Power fracturing (פרימנט חשמלי) כמה פרויקטים משתמשים ב-Propants כדי לשמור שברים פתוחים ללא לחץ מסיבי.בנוסף, מחקר למטרות סופרט גבוה מעל 374 מעלות צלזיוס ומעבר ל -10 ק"מ, שבו מים עלולים להגדיל את התפוקה גבוהה יותר.

טכנולוגיות Deep קידוח

עלויות קידוח מייצגות עד 50% מסך ההוצאה הכוללת של ההון למפעל גיאותרמאל עמוק.חדשנות במקדח הן קריטיות להפחתת עלויות ומאפשרות גישה למשאבים עמוקים יותר, חמים יותר.

עיצובים וחומרים חדשים

חתיכות רולר-קון מסורתיות ללבוש במהירות קשה, עתיר גבוה גרניט בעומק. Polycrystalline יהלום קומפקטי (PDC) ביטים עם חיתוך מתקדם הם עכשיו סטנדרטי עבור גיאוגרפי עמוק. חברות הם גם בדיקות לייזר קידוח, אשר משתמש בדבורים באנרגיה גבוהה כדי לדחוס סלע, ו מילימטר גל קידוח, אשר יכול לחדור סלע במהירות גבוהה אלה יכול להפחית את גודל של זמן.

רוטרי Steerable Systems and Directional Moving

מערכות הנעה רוטאריות מאפשרות ניווט מדויק של תרגיל הקטן בעוד שכל מחרוזת התרגיל מסתובבת, משפרות את הדיוק וצמצום סטיית הבלוטות.זה חיוני להגיע לאזורי יעד מדויקים בגיאולוגיה מורכבת גם מאפשר בארות רב-צדדיות - אחד אנכי מתפצל היטב לתוך ענפים אופקיים מרובים, הגדלת אזור החלפת החום.

פוטנציאל של אימוני ספילה

קידוח משתמש בלחץ תרמי כדי לפרוץ רוק לתוך שברים קטנים.להבה עתירה גבוהה או פלזמה מכוונת על פני הסלע, גרימת ספיעה של עשרות אלפיים ללא צורך חיתוך מכני. שיטה זו מבטיחה מאוד עבור סלעים קשים, abrasive שנמצאו בעומק, והוא גם מספק מנגנון טבעי לניקוי המחקר השבורה.

טכניקות תגמול עצמאיות מעבר ל-EGS

טכניקות סטימציה אינן מוגבלות לשבר הידראולי.כמה שיטות נועדו לשפר את השברים הקיימים מבלי לגרום לאירועים סיסמית גדולים.

המונחים:

הנחת מים קרים באמצעות סלע חם גורמת ללחץ תרמי משמעותי, אשר יכול ליצור או רחב מיקרו-קracks. גישה זו היא עדינה יותר מאשר גירוי הידראולי ניתן ליישם שוב ושוב. פרויקט פנטון היל בארה"ב הראה כי גירוי תרמי יכול להגדיל את ההזרקה לאורך זמן.

⁇ כימית

הזרקת חומצות (למשל, הידרוכלוריקליות או הידרופלואוריות) יכולה להמיס מינרלים בסלע, לפתוח את הזיהומים הקיימים של שבר וליצור נתיבי זרימה. שיטה זו יעילה במיוחד בסלעים פחמן, אך ניהול זהיר נדרש כדי למנוע השפעות סביבתיות. גירוי כימי משמש לעתים קרובות בשילוב עם שיטות הידראוליות או תרמיות.

Explosive and Proellant Fracturing

שימוש מבוקר במניעים או במטענים קטנים בחומר נפץ יכול ליצור שברים קורנים ללא אנרגיה סיסמית מסיבית.טכניקה זו נבדקה בתעשיית הנפט ו מותאם לגיאורמי.זה מציע דרך ליצור יכולת כמעט-וולומה ללא גירוי בקנה מידה גדול של fracturing הידראולי.

מערכות גיאות-לופ עמוק

גישה נוספת היא מערכת גיאותרמית סגורה, שבה נוזל עבודה זורם דרך צינור אטום קבור עמוק בתוך סלע חם, לעולם לא ליצור קשר ישיר עם הסלע.זה מבטל את הצורך של fracing והימנע מבעיות כגון אובדן מים, מינרלים מדרגים ונפיחות מושרה.הצנרת פועלת כמו החלפת חום, תמצית חום על ידי התנהגות מן הסלע שמסביב.

חברות כמו FLT:0 (Eavor TechnologiesFLT:1 חלוצי הרעיון הזה עם Eavor-Loop, מערכת של בארות אנכיות עמוקות המחוברות על ידי חלקים אופקיים.נוזל העבודה עובר אפקט תרמוסיפוני, באופן טבעי מתפשט כמו שהוא מחמם את עצמו, בעוד הכוח התרמי ל- EGS נמוך יותר מאשר ב- EGS עקב העברת חום התנהגותית, העלות הכוללת והסיכון עשוי להיות נמוך משמעותית במיזמים בקנדה.

סופר חם וסופר קריטי ג'ותרמאל

בעומק של 10 ק"מ, הלחץ והטמפרטורה הופכים גבוהים מספיק כי מים מגיעים למצב סופר קריטי (מעל 374 מעלות צלזיוס ו 221 בר) מים סופר קריטיים יש תכונות העברת חום יוצא דופן ויכולים לשאת עד עשר פעמים יותר אנרגיה תרמית מאשר קיטור.ה-FLT:0MIT-FLT 1 מעלה כי אם ניתן להטוט גיאוגרפית סופר-חם ניתן לטבול, זה יכול לספק כמויות עצומות של עומס חשמל גבוה של 35 ק"מ"מ (D) עמוק יותר מגובה של לחץ גבוה של 4.

אתגרים של Superhot Gethermal

קידוח לתוך תנאים סופר-חם הוא קשה מאוד בשל טמפרטורות קיצוניות להרוס אלקטרוניקה ומטח פיסות קידוח. חומרים מתקדמים כגון ⁇ עתירי טמפרטורות גבוהות, ציפויים קרמיקה, ומצעים מחרוזת קידוח נמצאים תחת התפתחות. יתר על כן, האופי הקורטוזיטיבי והאקטיבי של נוזלים העל-קריטיס מציב אתגרים חמורים עבור השלמת ציוד כוח ותפקוד.

מחקר אלקטרומגנטי ואלקטרומגנטי גאוותרמי

בעוד לא טכניקת החילוץ ל-Se, שיטות מחקר מתעוררות הן קריטיות לזיהוי המטרות העמוקות ביותר של קידוח גיאוגרפית. A אלקטרומגנטי (AEM) סקרים להשתמש חיישנים ממונעים במסוקים כדי למפות התנגדות חשמלית למעמקים של כמה קילומטרים, מים מלוחים הוא מאוד התנהגותי, מה שהופך AEM כלי מצוין לאיתור מאגרים גיאותרמאליים.

שיקולים סביבתיים וחברתיים

ההתרחבות של אנרגיה גיאותרמית עמוקה חייבת להתייחס לחששות סביבתיות.השיזם המובחן הוא הנושא הבולט ביותר, במיוחד עם גירוי הידראולי.רוב האירועים הם מיקרו-סוציאליזם ולא מורגש, אבל אירועים גדולים יותר התרחשו (למשל רעידת האדמה פונג 2017 בדרום קוריאה, אשר קשורה בעיקר לפרוייקט EGS), מערכות תאורה קלות, וניהול קפדני יכול להפחית סיכונים אחרים.

הערכות מחזור חיים מראות כי לאנרגיה גיאותרמית יש בין טביעת הרגל הנמוכה ביותר של כל מקור חשמל, כ 50 גרם CO2 /kWh עבור EGS (כולל בנייה) בהשוואה, PV השמש פולטת סביב 40 גרם, ורוח 10 g. השימוש במים לקירור הוא גורם בולט; עם זאת, רוב צמחי הגיאו-ותרמית משתמשים סגורים קירור או מערכות אוויר-קוטבות למזער את צריכת המים.

אחריות כלכלית ושוק Outlook

העלות המטבולית של חשמל (LCOE) עבור גיאותרמי קונבנציונלית היא סביב $ 50- $ 100 / $ / $ 100 / $ 100 /MWh - אבל הם צפויים לרדת 50 $- $ 70 /MWh עם למידה וסקאלה.ה FLT:0 אנרגיה בינלאומית סוכנות האנרגיה (IEA) FLT מעריך כי גיאומטריה יכול לספק עד 3.5% של חשמל היום, 000, 000 גבוה יותר, 000, 000 000, 000, 000 של היום, 000, 000, 000, 000 של מערכת אנרגיה גבוהה יותר, 000, 000, 000 גבוה יותר, 000, 000, 000, 000 גבוה יותר של אנרגיה מתחדשת של אנרגיה גבוהה יותר, 000 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 000 000 000 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 000 000 000 000 גבוה יותר של המדינה גבוהה יותר של סוכנות האנרגיה הבינלאומית סוכנות האנרגיה הבינלאומית סוכנות האנרגיה הבינלאומית אנרגיה מתחדשת של אנרגיה גבוהה יותר של אנרגיה גבוהה יותר של אנרגיה מתחדשת של סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA) 000, 000 000, 000, 000, 000, 000 000 000 000 000 000 000 000

מימון חדשני ופחתת סיכונים

המחסום העיקרי לפריסה הוא סיכון גיאולוגי - לא כמות של סיווג אתרים יכול להבטיח טוב יותר.כלי פיננסי חדשים מתעוררים, כגון קידוח ביטוח סיכון ושותפויות ציבוריות שחולקים עלויות למעלה.תוכנית Horizon 2020 של האיחוד האירופי מממנת כמה טייסים גיאוותרמיים עמוקים. Crowdfunding ואג"ח ירוק משמשים גם לפרויקטים בקנה מידה קהילתי.

מחקרים בנושא פיתוח פרויקטים גיאוותרמיים עמוקים

יוטה פורג'ה (ארה"ב)

מצפה הגבול למחקר באנרגיה גיאותרמית (FORGE) ליד מילפורד, יוטה, הוא מחלקת האנרגיה של ארה"ב במימון אנרגיה מעבדה.זה עורר בהצלחה אזור גדול של אי-יכולת בעומק של 3.5 ק"מ והוכיח כי EGS יכול להיות פרוס בנפח של גרניט חם.האתר מתכנן כעת מפעל בקנה מידה מסחרי רב-תכליתי.

Eavor-Loop (קנדה/גרמניה)

אתר ההפגנה הראשון של איילר באלברטה, קנדה, יש 5 ק"מ מערכת סגורה עמוקה שהחלה לפעול ב-2023.הם בונים פרויקט גדול יותר בגרטליד, גרמניה, המשלבת טכניקות קידוח נפט וגז עם טכנולוגיית החלפת חום.

פרויקט קידוח עמוק באיסלנד (IDDP)

The AffairP Conortium קידמה כמה בארות סופר קריטיות, עם The AffairP-2 ב-Rykjanes נתקל בטמפרטורות של 426 מעלות C בעומק 4.6 ק"מ.הפרויקט לומד את האפשרות של רתום נוזלים על-חושיים ישירות.שותפים כוללים איסלנד, ארה"ב וארגונים מחקר אירופיים.

פרויקט Deep Gethermal Project (בריטניה)

ממוקם קורנוול, פרויקט זה נקט היטב 5.2 ק"מ וזרקת 2.3 ק"מ לתוך גרניט חם.זה משתמש הידרו-סנסציה כדי ליצור את ההכנות ומטרות 3 MWe של כוח ו 10MWth של חום.זה הצמח הגיאוגרפי הראשון עמוק בבריטניה ומטרתו להפגין יכולת מסחרית עבור מערכות מתוחות.

כיוונים עתידיים למחקר

מחקר מתמשך מתמקד במספר חזיתות: פיתוח רכיבים אלקטרוניים עתיריים שיכולים לפעול מעל 250 מעלות צלזיוס למעקב אחר חור; שיפור המאגר עם AI ולמידה מכונה כדי לחזות צמיחה של שבר; לבחון טכנולוגיות קידוח חדשות כמו פלזמה ומיקרוגל; ולחקור ייצור משותף של ליתיום ומינרלים קריטיים אחרים מגלי ג'ותרמאל.

מסקנה

מיצוי אנרגיה גיאותרמית עמוק עובר טרנספורמציה.שיפור מערכות גיאותרמאל, תכנון מתקדם, סגור, ולכידת נוזל סופר קריטי מרחיבים את המעטפה של מה אפשרי.בעוד אתגרים בעלות, סיכון, והשפעה סביבתית להישאר, השילוב של השקעות ציבוריות, חדשנות פרטית, וצורך דחוף באקלים הוא נהיגה התקדמות.אם טכניקות מתפתחות אלה, גיאומטריה עמוקה יכול לספק מקור אמין, בשפע, בשפע, בשפע, של אנרגיה נקייה עשרות שנים, להציע פוטנציאל חיוני כדי להשלים התקדמות מהירה.

• (ב) ,0) ,Enhanced Gethermal Systems (EGSIRLT) 1 יוצר מאגרים מלאכותיים בסלע יבש חם דרך גירוי הידראולי, תרמי או כימי.
• (ה) טכנולוגיות מתקדמות של קידוחים (FLT) מקטינים את עלויות ומאפשרות גישה למעמקים מעבר ל-10 ק"מ.
• (ב) ,0) מערכות שיתוף פעולה (FLT:1) מספקות אלטרנטיבה בסיכון נמוך ללא fracturing.
• (ב) ,0) ג'רמיאורמימאלף 1 מבטיח צפיפות כוח עצומה, אך דורש חומרים קיצוניים.
• (ב) פרויקטים של גלובאלי:0 Global Projects, FLT:1 מיוטה לאיסלנד, מפגינים יכולת טכנית.
• (ב) ⁇ :0) שיפור יכולת הכדאיות האנרגונומית של 1:1, הוא שיפור בחדשנות ובמדיניות.

גיאותרמאל עמוק אינו חלום רחוק – זוהי מציאות מתרחבת.עם מחקר והשקעות המשך, טכניקות מתפתחות אלה יעזרו לפתוח את מלוא הפוטנציאל של חום כדור הארץ, לעצב עתיד אנרגיה בר קיימא.