מחקר מקרה: יישום מוצלח של מערכות גאוותרמיות משופרות בקליפורניה

מערכות גיאותרמיות משופרות

מערכות גיאותרמאליות משופרות מייצגות קפיצת שינוי בטכנולוגיית האנרגיה הגיאו-תרמית.בניגוד לצמחי חשמל גיאוותרמאליים קונבנציונליים הנשען על מאגרים הידרותרמיים טבעיים – מים חמים ומלכודים לכודים בהיווצרות סלע בלתי ניתנות להשגה – EGS מאפשר להפיק אנרגיה מתחומים חמים, בלתי ניתנים לעצימה עמוקה.

העיקרון הבסיסי הוא פשוט: קידוח בארות לתוך סלע חם, יבש (בדרך כלל בעומק של 2-5 ק"מ שבו הטמפרטורה עולה על 150 מעלות צלזיוס), הזרקת מים בלחץ גבוה כדי ליצור ולהפיץ שברים, ואז להפיץ מים דרך המאגר שנוצר לאחרונה.המים המתעוררים או הקיטור חוזרים אל פני השטח באמצעות ייצור של טובבות אנרגיה בולטים לייצר חשמל.

פרויקט EGS בקליפורניה: הפגנה פורצת

הושק בשנת 2021, פרויקט EGS בקליפורניה היה שותפות ציבורית-פרטית שמטרתה להוכיח את הכדאיות המסחרית של מערכות Gethermal משופרות בקנה מידה של תועלת. ממוקם בעמק הקיסרי - אזור עשיר בפוטנציאל משאבים גיאותרמאל - הפרויקט שנבנה על פני עשרות שנים של פיתוח גיאותרמאלי קונבנציונלי תוך דחיפה לתוך עמוק, חם יותר, וחיזוק היווצרות סלעי.

פרויקט רקע ומטרות

המטרות העיקריות היו להפגין ייצור חשמל מתמשך ממאגרים מעוררים מלאכותיים, להפחית את העלות המטבולית של חשמל EGS, ולפתח שיטות הטובות ביותר עבור בחירת האתר, עיצוב וניהול המאגר. מטרות משניות כללו שיפור טכניקות ניטור עבור סיסמיות מושרה וקידום קבלה ציבורית של EGS כמקור אנרגיה בטוח, נמוך-אימפריאל.com נבחר על בסיס סקרים גיאולוגיים נרחבים, כולל מדידות תרמית, מיפוי חשמל של כ מהירויות של כ מהירויות של כ מהירויות של כ , בעוד שפחות של 5, 000 שנים (בייט) ל- 20, 000 כוח).

טכנולוגיות ושיטות מפתח

פרויקט EGS בקליפורניה השתמש בחבילה משולבת של טכנולוגיות, כל קריטי להצלחת הפרויקט.טכנולוגיות אלה היו מעודן באמצעות בדיקות והסתגלות של תנאים ספציפיים לאתר.

עיבוד עמוק ועיצוב

שני בארות עמוקות נקטעו לעומק היעד של כ- 3,500 מטרים (11,500 רגל) באמצעות טכניקות קידוח מתקדמות. Casing עיצובים משולבים חומרים מתוחזקים בטמפרטורה גבוהה, כולל סגסוגת עמידת קורוזיה עבור קו הייצור הפנימי ביותר.כדי למקסם את החלפת החום, ה-EGS היו מחוסנים מפרויקט EPTs כמה שיותר חם אפשרי.

⁇ hydrulic Stimulation and Reservoir Creation

הליבה של טכנולוגיית EGS היא גירוי הידראולי - הזרקת מים מבוקרת בלחצים גבוהים כדי ליצור רשת של שברים. בקליפורניה, מהנדסים השתמשו באסטרטגיה גירוי בשלב, תחילה הזרקת מים בלחץ מתחת ללחץ המינימום, ולאחר מכן להגדיל בהדרגה כדי ליצור שברים של עשרות שנים.התהליך היה במעקב באמצעות מערך מיקרו-סוציאליסטי שהוצבו במעקב צמוד על פני השטח של מחזור הדם, וגרם בערך לכדי שיפור של 1 ק"מחץ חשמלי, כדי להתאים את רמת הגמישות גבוהה של 1 חודשים.

ייצור חום ודור חשמל

לאחר שהמאגרי נוצר, בארות הייצור היו קשורות למפעל כוח מחזורי (מחזור אורגני של דירוג) המשתמש בנוזל עבודה משני - הוא פתוח - כדי להתחסן בטמפרטורות נמוכות יחסית של 180-200 מעלות צלזיוס.מערכת ה-C. ה-C. ה-C.The Close-loop מבטיחה כי אף נוזל לא ישוחרר לאטמוספירה, וחיזוק בארות הפרויקט נשמרות על הלחץ.

הישגים ויציאה

פרויקט EGS בקליפורניה עלה על רבים ממדדי הביצועים הראשוניים שלה, ומספק ראיות משכנעות לכך ש-EGS יכול להיות מקור אנרגיה מתחדשת אמין, בטוח יותר ויותר רווחי.

Power Generation and Grid

בין 2022 ל-2024, הפרויקט יצר באופן עקבי 20-25 מגה חשמל, עם פלט מצטבר מעל 400 GWh. כוח זה הוזן לתוך רשת מערכת עצמאית קליפורניה (CAISO) לתרום תקן התיק המתחדש של המדינה. ביצועי תפעוליים היה חזק, עם זמן לא מוגבל ל-5% משעות הפעלה.

ניכויים טכנולוגיים ועלויות

התוצאה החשובה ביותר של פרויקט קליפורניה היא העושר של נתונים תפעוליים אשר הודיע הדור הבא של EGS עיצוב , אימונים מופחתים ב 15% בהשוואה לתחזיות ראשוניות, הודות לשימוש בקומפקטיות היהלומים פוליקריסטל (PDC) ו-EpVir) עלות גבוהה של בוץ AMWV2, לעומת זאת, התפלגות של ציוד אחסון קצר של עד 1000 מעלות צלזיוס, לעומת זאת, היא עלייה של כ-250 דולר ל-E.

אתגרים וסיכון

למרות הצלחותיה, הפרויקט של קליפורניה EGS התמודד - והפך במידה רבה - קבוצה של אתגרים טכניים וחברתיים משמעותיים שהם לא רצויים להנדס מערכות גיאותרמיות.

חינוך הסיסמית': ניטור וניהול

גירוי הידרוקולי יוצר באופן בלתי נמנע מיקרו-הquakes כמו שברים רוק וחלקיקים. בפרויקט קליפורניה, האירוע הסיסמית הגדול ביותר שהוקלט היה גודל (Mw) 3.2 רע במהלך שלב הגירוי הראשוני, אשר הרגיש מקומי אך לא נגרם נזק.צוות הפרויקט יישמה פרוטוקול תאורה-טווח אווירי חירום, תוך עצירת זריקה אם אירועים סירוסיים עלו 3.5 משקעים מתקדמים - רשת מעקב של קבוצות אבטחה ו-Fried מקומיות - 15 מדינות, כולל אירועים מקומיים-Fried, כולל אירועים מקומיים-Fried-Fried, כולל אירועים מקומיים-Fried, כולל אירועים מקומיים-Fried, כולל אירועים גיאוגרפיים-Fried, כולל אירועים מקומיים-Fried CRED.

עלויות הון גבוהות

סך ההשקעה בפרויקט עלתה על 180 מיליון דולר, מתוכם -65% מופנים לעבר קידוח וגירוי. עוצמת הון גבוהה כזו נותרה המחסום העיקרי לאימוץ EGS נרחב.כדי לטפל בזה, הפרויקט המנף מענקים הפדרליים ממשרד הטכנולוגיות הגותרמיות של DOE וקליפורניה ⁇ s ניקוי אנרגיה נקייה מחקר, בנוסף, מודלים מימון חדשניים - כגון ביטוח משאבים גיאותרמיים ועלויות ציבוריות-private - נחקרו-Afal ניתוח סטנדרטי של 100-Fחדש של סוללות סטנדרטיות של מחזור אנרגיה.

מים ומשמרות בטיחות סביבתיות

EGS דורש כמויות מים משמעותיות - הן עבור גירוי ראשוני והן עבור מחזור מתמשך.הפרויקט בקליפורניה השתמש בערך 5 מיליון מ"ק של מים בשלוש השנים הראשונות שלה, שמקורו בעיקר משפכים עירוניים מטופלים ואספקה לא-יכולה של אקוויפר. כדי למזער את הצריכה, הפרויקט שהושקע ב- EGS אוויר-אוויר לפתח מחסומים (קרי קירור) עבור תחנת הכוח, ובכך להפחית את צרכי השימור במים בהשוואה ל-Ricrecalimate Defines, אשר נבדקים, אשר נועדו לחסמים סביבתיים, אשר נועדו פחות.

השלכות רחבות יותר לפיתוח EGS

הניסיון בקליפורניה מספק הדפסה כחולה להעברה לפרויקטים של EGS ברחבי העולם, ובכך מחזקת את הפוטנציאל של הטכנולוגיה לתרום באופן משמעותי לשינוי האנרגיה העולמי.

לקחים למדו על פרויקטים עתידיים

ראשי תיבות של Key Take-homes כוללים: (1) סיווג אתר מפורט - במיוחד מיפוי מתח ומיפוי שבר טבעי - הוא קריטי להימנע מכישלונות בשלבים מוקדמים; (2) גירוי בשלבי משוב מיקרו-סיסטמי בזמן אמת מפחית באופן משמעותי את הסיכון לסימפוטנציה המושרה; (3) דור הכוח של מחזור בינארי מתאים היטב למאגרי EGS ממושכים (150- ° C); ומוקדם (4) ונוכחות מתמשכת היא גם להגדלת נפח החיים ה-E1, אך ורקמות המידה של אופציונלית, אך ורק ל-E.

אחריות כלכלית ועלויות אנרגיה מדרגות

בעוד LCOMWE של 120 /MWh גבוה יותר מאשר מחירי חשמל סיטונאיים בשווקים מסוימים, כמה גורמים להטיה הכלכלה לטובת EGS. בניגוד סולרית ורוח, EGS מספקת כוח רב, כוח עומס בסיס קבוע עם גורם קיבולת העולה על 90% לאחר הערך המשרדי הזה הוא כולל - ירידה של אחסון סוללות או פסגות גז - העלות האפקטיבי של EGS הוא חיובי יותר ניתוח של 20: FLC ללא הגבלת אנרגיה (FLC) עם עלויות פחמן גבוהה של פחמן (אנרגיה מוגבלת) עם פחמן (FLC) עם עלויות פחמן (אנרגיה נקייה פחמן (אנרגיה גבוהה יותר) 000 פחמן (FLC) 000 $ LT2FLC) 000 פחמן (FLC) 000 פחמן LT2 פחמן LT2 פחמן LT2 פחמן LT2 פחמן LT) עם פחמן LT) 000 גבוה יותר) 000 גבוה יותר מגובה פחמן LT2 פחמן LT2 תחנות פחמן LT2 פחמן LT2 פחמן LT2 פחמן LT2 פחמן LT2 תחנות כוח פחמן LT) עם צריכת פחמן LT2 תחנות כוח פחמן LT2 פחמן LT2 תחנות כוח פחמן LT2 תחנות כוח עליון, 000 גבוה יותר מגובה פחמן LT2 תחנות כוח פחמן LT) 000 גבוה יותר מגובה

עתיד EGS בקליפורניה ומעבר

הצלחתו של פרויקט EGS בקליפורניה חשפה גל של יוזמות חדשות, הן בתוך המדינה והן בעולם.חוק הסנאט של קליפורניה 100 מחייב 100% חשמל נקי עד 2045, יצירת נהג מדיניות רב עוצמה עבור כל המשרדים ללא פחמן, כולל גיאותרמאל.המדינה הציבה יעד של 1,500 מגה-וואט של יכולת גיאוותרמית חדשה עד 2030, עם EGS מצפה לספק נתח משמעותי של מדינות ניהול גיאוגרפיות וזרימה במיוחד עבור צפון קליפורניה.

(הופנה מהדף משרד האנרגיה של ארה"ב:0) ,Geothermal EverywhereFLT:1 שואפת להשיג LCOE של 45 /MWh עבור EGS עד 2035, תוך חשיפת 100 GW של פוטנציאל עומס בסיס ברחבי מערב ארה"ב ועד 1000 GW פרויקטים כבר מתוכננים בנבאדה, אורגון, מינוף של מתודולוגיה ריכוזית: U.Fal U.com) עם טכנולוגיה בינלאומית (ILT2, 000 GWal)

גבולות טכנולוגיים כוללים אנרגיה על-ביקורתית EGS – גישה לטמפרטורות הסלע מעל 400 מעלות צלזיוס שבו המים הופכים סופר קריטיים, אירוח 5-10 פעמים יותר אנרגיה עבור טוב - וגירוי מתקדם באמצעות נוזלי אקלים נמוך, הלם תרמי, או אפילו פירוק כימי כדי ליצור חוסר יכולת ללא סיכון סיסמי.הפרויקט קליפורניה סיפק את הנתונים הבסיס הדרושים כדי לאמת מושגים חדשים אלה למשוך הון סיכון גיאומטרי לתוך שילוב של אמינות, הופך להיות אבן-בסיס של פליטה קטנה של פחמן, הוא אבן-קרקע.

המסע מהרעיון הטכני למציאות מסחרית הוא מעולם לא ליניארי, אבל המסלול שהוקם בקליפורניה מציע דרך ברורה קדימה.כפי שעלויות קידוח נופלות, מסגרת של שכנוע סיכון הבשלה, וסביבות רגולטוריות תואמות, מערכות הגותרמיות המשוכללות יותר ויותר לא יהיו מוכרות יותר ויותר לא כטכנולוגיה נישה אקזוטית, אלא כעמוד יסוד של תשתיות אנרגיה נקיות גלובליות.