ניצול השימוש בפלואידים סופר קריטיים במערכות גאוותרמאליות משופרות

מערכות Gethermal משופרת (EGS) מייצג את אחד הגבולות המבטיחים ביותר באנרגיה מתחדשת, המציע את הפוטנציאל להתחבר לחום העצום המאוחסן עמוק מתחת לפני השטח של כדור הארץ.מערכות גיאותרמיות אמנה מסתמכות על מאגרים מים חמים טבעי, אבל EGS יכול ליצור מאגרים מלאכותיים על ידי הזרקת נוזל לתוך היווצרות סלע חם, יבש.

מה הם שפעת קריטית?

נוזל סופר קריטי קיים במצב שבו ההבחנה בין נוזל וגז נעלם.זה קורה כאשר חומר מחומם מעל הטמפרטורה הקריטית שלו ועיתונות מעל הלחץ הקריטי שלה.בשלב זה, הנוזל מציג שילוב ייחודי של תכונות: יש לו צפיפות דומה לזה של נוזל, אבל הפנים שלה ומתח פני השטח שלה קרובים יותר לאלה של גז.

(FLT:0) מים ביקורתיים (SCW) - הגיעו מעל 374 מעלות צלזיוס ו-22.1 MPa - יש צפיפות של שליש מים נוזליים עדיין גבוהה פי 10.

בדומה, דו תחמוצת הפחמן העל-קריונית (SCO2) – שהופכת לסופרת מעל 31 מעלות צלזיוס ו-7.4 MPa – מקבלת תשומת לב כנוזל עבודה הן עבור ייצור חום והן לייצור חשמל.לחץ קריטי נמוך יותר מקל לטפל בו, והתנהגותו הכימית מאפשרת הקטנת הסקאלה של מינרלים וקורוזיה בסביבות גיאותרמיות רבות.

היתרון הבסיסי של שימוש בנוזלים סופר קריטיים ב- EGS הוא ביכולת שלהם להעביר כמויות גדולות של אנרגיה תרמית עם כמויות קטנות יחסית של נוזל.זה נובע מיכולת החום הספציפית הגבוהה של שלבים סופר קריטיים ויכולתם להישאר בשלב אחד על פני מגוון רחב של לחצים וטמפרטורות, הימנעות מההפסדים הקשורים לשינוי.

היתרונות של שפעת קריטית בGoverd Gethermal Systems

הגדלת נוזלים סופר קריטיים לתוך עיצוב EGS משנה את המעטפה הביצועים באופן דרמטי.התת הבאה מפרטת את היתרונות העיקריים.

הגדלת הפלט של חום מ Deeper, Hotter Rock

משאבים הידרותרמיים של האמנה מוגבלים לטמפרטורות של כ-300 מעלות צלזיוס ומעמקים בדרך כלל פחות מ 3 ק"מ מים סופר קריטיים, עם זאת, יכולים לגשת להיווצרות שבהן הטמפרטורה עולה על 400 מעלות צלזיוס בעומק של 5 ק"מ או יותר.בתנאים אלה, צפיפות האנרגיה התרמית של הסלע גבוהה בהרבה, ואת קצב החילוץ החום היטב יכול להיות כמה פעמים גדול יותר.

שיפור ניידות ו- Reservoir Flow

אחד האתגרים הגדולים ביותר ב-EGS הוא שמירה על זרימת נוזל נאותה באמצעות סלע שבור.נוזלים סופר קריטיים להפחית את המחסום בשתי דרכים:

• (FLT:0) שפע של שפע:FLT:1 , CO2 קריטי בתנאים EGS טיפוסי יש סטיות בערך פי 10 מאשר מים נוזליים.זה מאפשר לו לזרום בקלות רבה יותר באמצעות שברים צרים וסלע ⁇ , הגדלת ההיקף האפקטיבי של המאגר.
• (FLT:0) מתח פני השטח:FLT:1 עם מתח משטח רשלני, נוזלים סופר קריטיים יכולים לחדור microfractures כי חסימה מים נוזליים עקב כוחות capillary.זה מרחיב את שטח פני השטח פעיל חום-שינוי חום ומשפר את היעילות הסולפת הכוללת.

מאפיינים אלה של זרימה משמעים כי נוזלים סופר קריטיים יכולים לזרום דרך המאגר עם פחות כוח שואב, צמצום אובדן אנרגיה פרציטית ושיפור תפוקת הכוח הנקי של המערכת.

יעילות מוגברת של הדור של כוח

במפעל כוח גיאותרמאל, יעילות המרת חום לחשמל מוגבלת ביסודו על ידי הבדל הטמפרטורה בין מקור החום (נוזל הגיאוותרמאל) לבין הכיור הקר (תנאים אמביאליים) נוזלים סופר קריטיים מאפשרים למערכת לפעול בטמפרטורות מקור גבוהות יותר, באופן ישיר מגביר את מחזורי ה-Cirtttual-tempalrative יעילות.com- יתר על כן, נוזלים פועלים קריטיים במחזור הכוח עצמו – כגון sCO2 ב-Ric-Ricerlimate-Ricial של מחזור חום- 45-Ricial של לחץ דם רגיל, לעומת רמה של לחץ אורגני, לעומת 10.

תכונות כימיות שליליות

CO2 Super Critical יש יתרונות כימיים נוספים בהגדרות גיאולוגיות מסוימות.זה יחסית לא מתמוסס מינרלים כמו מים תת- קריטיים, אשר יכול לעזור להפחית את ההיקף והטעייה של ציוד הייצור והמשטח.יתר על כן, sCO2 יכול לשמש נוזל עבודה כי גם משמש אמצעי עבור פליטת גז פחמן - מושג ידוע כמו CO2-פחמי (CPG), גישה כפולה זה הוא מוזרק באופן קבוע של אנרגיה חשמלית, במיוחד עבור זרם פחמן C2 של פחמן, והוא עדיין לתוך זרם חום.

אתגרים ושיקולים

למרות היתרונות המשכנעים, פריסת נוזלים סופר קריטיים ב-EGS מציגה מכשולים טכניים וכלכליים משמעותיים שיש להתגבר עליהם לפני אימוץ מסחרי הוא אפשרי.

שמירה על High-Pressure ו- High-Temperature

שמירה על הנוזל במצב סופר קריטי דורשת ציוד בלחץ גבוה ועיצוב מערכת זהירה. עבור מים סופר קריטיים, לחץ חייב להישאר מעל 22.1 MPa (כ 220 פעמים לחץ אטמוספירי) וטמפרטורות מעל 374 מעלות צלזיוס. זה מציב דרישות קיצוניות על קמצות, חפיסות, צ'קוזי, צ'קוזי, משטחים או טיפות כי גורם נוזל לחזור למצב תת קריטי יכול להפחית את היעילות של חום ולהוביל גם חומרים איטיים כגון, אך הם עלולים מיוחדים, אך הם עלולים, אך הם עלולים, אך חומרים צמחי מרפאים.

קורוזיה ודה-הדרגות חומריות

מים סופר קריטיים הם בינוני קורוזיטיבי מאוד, במיוחד כאשר הוא מכיל גזים מתמוססים כמו חמצן, פחמן דו חמצני, או מימן sulfide. בטמפרטורות גבוהות, שיעורי קורוזיה יכולים להאיץ באופן דרמטי, המוביל לבור, לחץ קריקט corrosion סדקים, וכישלון של רכיבים באופן דומה, CO2 קריטי יכול לגרום קורוזיה בנוכחות מים, יצירת חוקרי חומצה פחמן במכונים כגון GLTSCRU אפקטים חדשים, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, עם זאת, CO2 קריטי, הם השפעות אבטחה מוגבלת של אבטחה.

פיסול ומינרלים Precipitation

כמו נוזלים סופר קריטיים זורמים דרך היווצרות סלע חם, הם יכולים לפזר מינרלים מן הממטריקס המאגר. כאשר נוזל קריר ליד הייצור היטב, טמפרטורה ושינויים הלחץ עלול לגרום מינרלים כדי precipitate, המוביל כדי להצטבר כי חוסם poress ושברים. Silica מדרגת הוא דאגה מסוימת במערכות מים סופר קריטי, כמו גם את הסוללה של אח ירידה חזקה עם טמפרטורה ניהול.

אימונים ו Well Construction ב- Extreme Depths

כדי להגיע לטמפרטורות הדרושות לתנאים סופר קריטיים, יש לעתים קרובות לקדוח לעומק של 5-10 ק"מ.ד.דלח עמוק בסלע קשה, חם הוא יקר ומאתגר מבחינה טכנית.טמפרטורות גבוהות של נוזל קידוח ומכשירי חור, בעוד הלחץ הגבוה דורש מנעי מכות חזקות ופעולות קסטלטיביות גבוהות תלויות קומפקטיות, אך יעילות של EGS עמוק אחד יכול לעלות על 10 מיליון דולר, ואת הסיכון של טמפרטורות של אנרגיה הוא משמעותי, כמו דחיפה גבוהה, אבל שיפור לייזר, אבל שיפור, כמו גם על ידי דחיפה גבוהה, כמו דחיפה גבוהה, אבל קליטה גבוהה, כמו גם על פני קומפקטית לייזרים, אבל קליטה גבוהה, אבל קליטה גבוהה, כמו גם על ידי קומפקטית, 000.

דאגות סביבתיות וסיסטיות

פעולות EGS – עם או ללא נוזלים סופר קריטיים - כרוכות בזריקת נוזל בלחץ גבוה לתוך היווצרות סלע עמוק, אשר יכול לגרום אירועים סיסמית קטנים, בעוד רוב רעידות אדמה המושרה הם קטנים מדי כדי להרגיש, היו מקרים שבהם אירועים גדולים יותר העלו את הדאגה הציבורית.השימוש בנוזלים על-על עלול להפחית את הסיסמיתות המושרה שלהם, כי הסטיות שלהם מאפשר להם לעבור דרך קיימות באמצעות רשתות חלשות יותר, במיוחד כדי למזער את הטמפרטורות לחץ דם גבוה יותר, אם הם עלולים של לחץ דם, אך עלולים, אך עלולים, אך עלולים, אך עלולים לייצר לחץ דם גבוה יותר, אך ורקדונות, אם הם עלולים לגרום למזערי, אם הם עלולים יותר, אם הם עלולים לגרום למזערי, אם הם עלולים לגרום למזערי, עם זאת, אם הם עלולים לגרום למזערי, אך ורקדונות נשלטים לגרום למזערי, עם ירידה משמעותית, עם ירידה משמעותית יותר, עם ירידה משמעותית, עם ירידה משמעותית יותר, עם ירידה בלחץ גבוה יותר, עם ירידה של נוזל לחץ דם, אם הם עלולים לגרום לדלקת כבד יותר, עם זאת, אם הם עלולים לגרום למזערי, אם הם עלולים לגרום לדלקת כבד יותר, אם

מחקר ופיילוט

כמה יוזמות מחקר ברחבי העולם חוקרים באופן פעיל את היישום המעשי של נוזלים סופר קריטיים ב EGS. פרויקטים אלה מספקים נתונים יקר על התנהגות בעולם האמיתי ולעזור לאמת מודלים.

פרויקט דסדהמונה, יפן

ביפן, פרויקט דזידמונה חוקר את השימוש במים סופר-קריטיים לדור כוח גיאותרמאל על ידי קידוח לתוך הסלעים הגעשיים החמים של אזור קיסוסו. החוקרים הוכיחו כי ניתן להשיג תנאים סופר קריטיים בעומק של כ-4 ק"מ בשדות גיאופיליים גבוהים.הפרויקט סיפק תובנות קריטיות להתנהגות הקרוזית של חומרים ומאפיינים של super Criticalיים במים שבורים.

פרויקט קידוח עמוק באיסלנד (IDDP)

[ה-P] הוא אחד המאמצים השאפתניים ביותר לגשת למשאבים גאותרמיים קריטיים.ב-2009, קידוחים על הר הגעש קראפלה נתקלו במגמה בעומק של רק 2.1 ק"מ – הרבה יותר רדודים מאשר הצפויים.אפילו בארות שלא פגעו במגמה, הפרויקט תיעד תנאים שהגיעו ל-450 מעלות צלזיוס ו- 45 MPa.הנוזלים הטובים הם לעתים קרובות סופר קריטיים, וחוקרים הצליחו ליצור מאנרגיה גבוהה זו, עד ל-Fishertterernerntecternbnbnbn: D.

CO2 קריטי ב לוס אלמוס המעבדה הלאומית

ב-FLT:0.Los Alamos National LaboratoryFreaLT:1 (ב-New Mexico), חוקרים מפתחים לולאה בקנה מידה קטן של sCO2 כדי לדמות מיצוי חום גיאותרמאלי.הניסויים שלהם הראו כי סך כל הטמפרטורות העברה חום יעיל משטח סלע חם ל- CO2 קריטי יכול להיות כמה פעמים גבוה יותר מאשר מים דחוסים בתנאים דומים.

פרויקט ה-GISER של האיחוד האירופי

GEISER (Gethermal Engineering Integrating Mitigation of Induced Seismicity) שילב בדיקות שדה באתרי EGS ברחבי אירופה עם ניסויים מעבדה על התנהגות נוזלית סופר קריטי.הפרויקט תרם להבנת האופן שבו CO2 קריטי מים אינטראקציה עם סוגים שונים של רוק, וכיצד לנהל מיקרו-סיזם באמצעות לחץ ואסטרטגיות הזריקה.

תחזית עתיד: Pathways to Commercialization

השילוב של נוזלים סופר קריטיים לתוך EGS עדיין בשלב מסחרי, אבל התקדמות במספר תחומים מצביעה על כך שהמסחר יכול להיות אפשרי בעשור הבא.

מערכות היברידיות עם כוח סולארי מבוזר

גישה מבטיחה אחת משלבת גיאותרמית סופר-קריונית עם כוח סולארי מרוכז (CSP) במערכת היברידית כזאת, נוזל גיאותרמאל מוצפת על ידי אספנים תרמיים סולאריים לפני הזריקה לתוך המאגר, הגדלת הטמפרטורה של נוזל המיוצר.זה יכול לעזור להשיג תנאים ביקורתיים במעמקים רדודים יותר ולהפחית את הצורך במקדח עמוק מאוד.

התקדמות במדעים חומריים וייצור משלים

חומרים חדשים שעוצבו במיוחד עבור מצבים סופר קריטיים מתעוררים. Ceramic matrix מורכב, ⁇ Refractory, וציפוי nanostructured מציעים התנגדות טובה יותר קורוזיה ורכיבה תרמית ייצור תוספתי (3D הדפסה) מאפשר יצירת של ג'ממטים מורכבים של חום שיכול לעמוד בלחץ גבוה תוך כדי למקסם את השטח.

אנרגיה ירוקה-שלילית

השימוש ב- CO2 קריטי כנוזל עבודה פותח את הדלת לדור כוח שלילי פחמן-נפטי.אם CO2 נתפס ממקורות תעשייתיים ולאחר מכן משמש במערכת CPG, חלק של זה CO2 יהיה מינרלי לצמיתות או מאוחסן במאגר.האנרגיה המיוצרת יכול לשמש כדי כוח תהליך ללכוד ולספק אפס נטו או חשמל נטו שלילי.

סטנדרט ו-Leveered Financing

ככל שיותר פרויקטים של טייסים מפגינים הצלחה טכנית, ניתן לפתח סטנדרטים תעשייתיים עבור רכיבי EGS קריטיים. Standardization מקטין את עלויות הייצור והופך את זה קל יותר לאבטחת מימון פרויקטים.ביטוח עבור סיכונים והסכמי רכישה בעוצמה עם מחירים מובטחים יכול להאיץ את הפריסה.

מסקנה

נוזלים סופר קריטיים מחזיקים את המפתח כדי לפתוח בסיס משאבים גיאותרמאל גדול בהרבה מאשר נגיש עם טכנולוגיות קונבנציונליות.העברה החום העליון שלהם, ניידות נוזלית ויעילות תרמודינמית להבטיח להפוך מערכות גיאותרמיות משופרות יותר תחרותיות מבחינה כלכלית, בעוד אתגרים משמעותיים נשארים - במיוחד בחומרים, קידוח עמוק וניהול סביבתי - מחקר מתמשך ופרויקטי טייס ברחבי העולם הופכים את האתגרים האלה לבעיות הנדסיות כל כך, בין מהנדסי כוח קריטיים, יכול לספק מרכזי מרכזי מרכזי מרכזי מרכזי מרכזי כוח המשימה של טכנולוגיות פחמן, פיתוח, מהנדסי כוח קריטי, כוח קריטי, מהנדסי כוח קריטי, פיתוח, פיתוח, מהנדסי כוח קריטי, מהנדסי כוח קריטי, מהנדסי כוח קריטי, פיתוח אקלים קריטי, ניהול סביבתי - פיתוח אקלים קריטי, מהנדסי כוח קריטי, ניהול סביבתי - פיתוח אקלים קריטי, מהנדסי כוח קריטי, ומעבדה חיוני, מהנדסי כוח קריטי, מהנדסי כוח קריטי, ניהול סביבתי - פיתוח אקלים קריטי, פיתוח אקלים קריטי, מהנדסי כוח קריטי, מהנדסי כוח קריטי, ניהול סביבתי - קריטי, פיתוח אקלים קריטי, מהנדסי כוח קריטי, מהנדסי כוח קריטי, ניהול סביבתי - פיתוח אקלים קריטי, מהנדסי כוח קריטי, פיתוח אקלים קריטי, ופרויקטים קריטי, פיתוח אקלים קריטי, פיתוח פחמן קריטי, פיתוח אקלים קריטי,