導入:地熱エネルギーの次のフロンティア

クリーンでベースロード電力のグローバル需要は、国がエネルギーグリッドを脱炭素化するためにコミットとして上昇し続けています。 太陽と風が強いヘミネーションヘッドラインが、地熱エネルギーは、気象の独立性を一貫した発電を提供しています。 地熱技術の中で、 ]]ホットドライロック(HDR)システム - 多くの場合、高機能ジオサーマルシステム(EGS)と呼ばれ、変換されたギャップを表現できます。 従来のハイドロロックとほぼすべてのエネルギーが、それらが、ほぼすべてのエネルギーをロックし、エネルギーをロックする可能性がある理由は、ほぼすべてのエネルギーをロックします。

ホットドライロック(HDR)システムとは?

高温乾燥した石システムは150°Cと300°Cの間で温度に達する深い花崗岩またはメタモルフィック岩の形成を目標としていますが、自然な気孔率や流体の含有量が不足しています。従来の地熱植物は、お湯または蒸気の地下ポケットである天然の加水熱貯水池に依存しています。これらはまれで、しばしば、鉄板境界の近くに位置しています。 HDR技術は、油圧刺激を介して乾燥した岩で人工的な貯水池を作成することによって、この制限を回避します。

コアコンセプトはシンプルです。ホットロックに深くドリルし、相互接続された骨折を作成し、熱を吸収し、タービンを駆動するために表面に熱した流体を運ぶために水循環させます。 HDRは、十分な表面温度勾配でどこでも作業できる可能性があるため、地熱電力の地理的範囲を広く拡大します。 米国エネルギー省は、エネルギー見積りの[は、米国だけで1FLTの容量で100 GW以上を経済的に提供できる[FLT]を推定します。

HDR 地熱システム 作業方法

ステージ1:サイト選定と掘削

プロセスは、地質調査で始まり、ドリル可能な深さで熱岩を識別します。 典型的に3〜6キロ。 地震反射と磁気調査は、サブサーフェス熱の流れをマップするのに役立ちます。 2つの井戸は掘削されています:注射井戸と生産井戸。 ハイブリッドロータリーパーカッシブドリルや高温下穴ツールなどの掘削技術の最近の進歩は、これらの深さに到達する時間とコストを削減しました。

ステージ2: フラクチャーネットワークの創造

井戸がターゲットの岩の形成に達すると、岩は透磁率を作成するために刺激されます。これは、せん断の破壊を誘発する高圧で冷水を注入することによって達成されます。これは、水溶液刺激[]]として知られているプロセスです。フラクチャーは、別の1つをスライドし、流体の流れのための経路を作成します。注射圧力と速度の慎重に制御は、熱を最大にするために不可欠です[FLT:]。

段階3:循環および熱抽出

十分な骨折ネットワークを作成した後、水は絶えず循環されます。 冷水は、熱風な岩を通るので、熱く注入され、そして生産の井戸によって表面に返されます。 水温は150〜250°Cに達するかもしれません。 熱湯は熱交換器を通過し、の]のバイナリサイクル発電所を運転します。 - 二次作業液を使用して、低い沸点(例えば、栓抜き)で水が排出される。 それから水が減少します。 それから水は、水が減少します。

ステージ4:発電・利用

資源温度に応じて、HDRシステムは、電力を生成し、地域加熱システム、またはコジェネレーションモードの両方に直接加熱することができます。 HDRの電力生成は、通常、有機ランカインサイクル(ORC)タービンを使用しており、適度な温度で効率的です。 ]ネットエネルギー効率[]]は、90〜95%の再注入率で20%を超えることができ、従来の地熱に匹敵します。

熱い乾燥した石の地熱エネルギーの主要な利点

無制限のリソースの可能性

化石燃料や水力資源とは異なり、HDRは地球の残酷な熱から引き出します。]]という国際エネルギー機関は、技術面が克服した場合、2050[によって、世界の電力の10%を供給することができます。 リソースは、人間の時間スケールで不可欠です。

ベースロードの信頼性

HDR発電所は、天候や希釈サイクルの影響を受けない、24 / 7を稼働させることができます。 この[]]ベースロード機能]は、断続的な再生可能エネルギーを補完し、保存またはバックアップ化植物の必要性を減らすことができます。 慎重な貯水池管理により、単一のHDRフィールドは30〜50年間安定した電力を出力することができます。

小さい環境のフットプリント

石炭や天然ガスと比較して、HDRはCO2の過失量を放出します。土地の使用は、太陽や風のための10 +エーカーと比較して、MWあたりの小規模で1〜2エーカーです。 表面射出は、システムが適切に設計されている場合、表面水汚染リスクを低減します。

地理的柔軟性

HDRは、この地域に、この地域に、この地域に、この地域に、この地域に、この地域に、このプロジェクトを「」という形で展開することができます。例えば、このプロジェクトは、英国では、]]を、フランスの[]]]プロジェクトで、Nevadaですべての成功したジオメレーションが異なる環境設定を実証しています。

HDR技術の現状

コストと財務リスクの高水準

深井戸を掘削することは、高価であり、多くの場合、平均1億5〜15万米ドルです。 接続が悪い、早期の冷却、または非誘発性が民間投資を悪化させるリスクが高まります。 政府の資金とリスクのメカニズムは、初期段階のプロジェクトにとって不可欠です。 米国エネルギー省 ]FORGE(地熱エネルギー研究のフロンティア展望台) 取り組みは、コストを削減するための公共サポートの一例です。

産品科学

油圧刺激は、小さな地震を引き起こす可能性があります。 ほとんどの場合、受容性が大きいが、プロジェクト中止につながるスイス(M3.4)の「]2006バーゼル地震」などの大きなイベントが発生しました。 地震の閾値が予測されるような、高度な監視および適応注射プロトコルは、リスクを軽減するために開発されています。

水の使用法および流動損失

水がリサイクルされるが、いくつかは骨折に失われています。 隔離地域では、構造水を調達することは問題になる可能性があります。 のような代替品] 作業流体として超臨界CO2]は、水需要を減らし、熱抽出率を増加させるための調査下にあります。

温度・透過性 トレードオフ

高温は効率性を高め、掘削難易度と腐食性を高めます。 チャネルなしで均一な骨折ネットワークを作成する - いくつかの大きなパスを流れる場所で、ほとんどの岩を通過する - 継続的なエンジニアリング課題です。 神経ネットワークとマイクロ地震イメージングを使用して高度なモデリングは、刺激を最適化するのに役立ちます。

グローバルパイロットプロジェクトと研究マイルストーン

フェントンヒル(アメリカ)(ロサンゼルス国立研究所)

初のHDR実験(1970～1990年代)は、【FLT:0】】フェントンヒル、ニューメキシコ]は、熱乾燥花崗岩から抽出することができることを証明しました。 180°Cを超える持続循環と温度を達成し、実証済みの環境を確立しました。

魂の詩-Forêts、フランス

欧州のSoultz-sous-Forêts(Alsatian)のホットドライロックプロジェクトは、最も深いESG貯水池(5,000m、200°C)の1つを開発しました。 2008年以来、電力と実証の成功を収めています。

共総 EGS 実証, カリフォルニア

米国海軍地熱プログラムの一部であるコソは、従来の水熱分野から出力を増加させ、従来のHDR技術との間のギャップを埋める可能性があることを実証しました。

受託研究: フォージとディーペス

Utah(Milford)のFORGEサイトでは、新しい刺激技術、高度な診断、および鋭い方法のための専用のテスト施設を提供しています。 ヨーロッパ[]]DEEPEGS(ディープエンハンスドGethermal SystemsのDeployment)アイスランドとフランスでのプロジェクトは、スーパークリティカルな地熱貯水池を探索しています - 374°Cを超える温度は、平均10回まで電力を出力することができます。

今後の展望:超臨界HDRとハイブリッドシステム

次のフロンティアは、重要なポイント(374°C、22.1 MPa)上の圧力と温度で水が循環するスーパークリティカルHDR[]です。 これらの条件の下で、水は例外的な熱運送能力を備えた単相流体として動作します。 で初期作業]アイスランド深層掘削プロジェクト(IDDP)に遭遇した温度>400°Cの深さが低下した場合、高負荷が30〜50%低下します。

もう一つの有望な方向は、 []ハイブリッド展開 - 太陽光発電所とHDRを移動して安定した出力を維持したり、石炭火力発電を予熱したり、効率を改善したり、排出量を削減したりするHDRを使用して、。 高度な掘削技術(例えば、非回転、プラズマ、またはレーザー掘削)と人工知能ベースの貯水池管理は、近接地にいます。

結論:クリーンエネルギーミックスのバイタルコンポーネント

熱い乾燥した石の地熱システムは信頼できる、低炭素電気および熱を提供することができる巨大で、途上国に見られたエネルギー源を提供します。技術的なおよび経済のハードルが残っている間、HDR/EGSが理論的な概念よりも多くであることを世界的に持続させた研究および試験プロジェクトは実証しました、それは実質の潜在的可能性を持つ新興技術です。絶えず革新および支持的な方針フレームワークによって、HDRは中世紀の全体的なエネルギーの重要な共有を供給し、太陽、風および水力を補うことができ、そして多角的には私達の目的の足を待っていることを望みます。

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