Ģeotermālā enerģija ir gatava lielam izrāvienam

Inženiertehniskā problēma, kas, ja tā tiek atrisināta, atrisina enerģiju.

Saules gaisma spīd cauri ģeotermālās spēkstacijas tvaikiem Nilandā, Kalifornijā.

Saules gaisma spīd cauri ģeotermālās spēkstacijas tvaikiem Nilandā, Kalifornijā.

Mickey Strider/Loop Images/Universal Images Group, izmantojot Getty Images

Ģeotermālā enerģija ir nepārtraukts atjaunojamās enerģijas avots, kas gadu desmitiem ilgi klīst fonā, nekad neizlaužoties no savas mazās nišas, uz visiem laikiem liekot enerģētikas ekspertiem teikt: Ak, jā, ģeotermālā enerģija... kas ar to ir?



Pēc aptuveni 15 gadu ziņošanas par enerģiju es beidzot atradu laiku, lai dziļi izpētītu ģeotermālo enerģiju, un esmu šeit, lai ziņotu: Šis ir lielisks laiks, lai sāktu pievērst uzmanību!

Pēc daudzu gadu neveiksmes palaišanas tirgū jauni uzņēmumi un tehnoloģijas ir izvedušas ģeotermālo enerģiju no tā sabrukuma līdz tādam līmenim, ka tā beidzot var būt gatava paplašināties un kļūt par nozīmīgu spēlētāju tīras enerģijas jomā. Faktiski, ja tā entuziastākie atbalstītāji ir pareizi, ģeotermālā enerģija var būt atslēga, lai 100% tīra elektroenerģija būtu pieejama ikvienam pasaulē. Un kā bonuss tā ir iespēja grūtībās nonākušajai naftas un gāzes nozarei ieguldīt savu kapitālu un prasmes, lai strādātu pie tā, kas nepasliktinās planētu.

Viks Rao, bijušais naftas atradņu pakalpojumu giganta Halliburton galvenais tehnoloģiju speciālists pastāstīja ģeotermālā emuāra Heat Beat , ģeotermālā enerģija vairs nav nišas spēle. Tas ir mērogojams, iespējams, ļoti materiālā veidā. Mērogojamība pievērš [naftas pakalpojumu] nozares uzmanību.

Šajā ierakstā es apskatīšu tehnoloģijas, kas paredzētas siltuma ieguvei dziļi no Zemes, ko pēc tam var izmantot kā tiešu siltumu kopienām, elektroenerģijas ražošanai vai abām darbībām, koģenerējot siltumu un elektroenerģiju. (Ņemiet vērā, ka zemes siltumsūkņi, kas ēku vai ēku grupu apsildīšanai izmanto vienmērīgas zemas temperatūras priekšrocības, dažkārt tiek iekļauti ģeotermālo tehnoloģiju skaitā, taču es tos atstāšu malā atsevišķam ierakstam.)

Tomēr, pirms mēs nonākam pie tehnoloģijām, īsi apskatīsim pašu ģeotermālo enerģiju.

Jeloustonas nacionālais parks atver Montanas ieejas pēc pandēmijas slēgšanas

Apmeklētāji, kas fotografē ikviena iecienītāko ģeotermālo objektu: Old Faithful, Jeloustonas parkā.

Viljams Kempbels/Getty Images

Kas ir ģeotermālā enerģija?

Jautrs fakts: izkusušais Zemes kodols, kas atrodas apmēram 4000 jūdzes uz leju, ir aptuveni tikpat karsts kā saules virsma, vairāk nekā 6000°C jeb 10800°F. Tāpēc ģeotermālās enerģijas nozare to labprāt sauc par sauli zem mūsu kājām. Siltumu nepārtraukti papildina dabā sastopamo radioaktīvo elementu sabrukšana ar plūsmas ātrumu aptuveni 30 teravavati , gandrīz dubulto visu cilvēka enerģijas patēriņu. Paredzams, ka šis process turpināsies miljardiem gadu.

ARPA-E projekts AltaRock Energy aplēses ka tikai 0,1% no Zemes siltuma satura varētu nodrošināt cilvēces kopējās enerģijas vajadzības 2 miljonus gadu. Zemes garozā, tikai dažas jūdzes zemāk, ir pietiekami daudz enerģijas, lai nākamajām paaudzēm nodrošinātu visu cilvēku civilizāciju. Viss, kas mums jādara, ir jāpieskaras tam.

Tomēr pieskaršanās tai izrādās diezgan sarežģīta.

Vienkāršākais veids, kā to izdarīt, ir tieši izmantot siltumu vietās, kur tas lauž virsmu, karstajos avotos, geizeros un fumarolos (tvaika atveres vulkāniskās aktivitātes tuvumā). Silto ūdeni var izmantot vannošanai vai mazgāšanai, bet siltumu - ēdiena gatavošana . Ģeotermālās enerģijas izmantošana šādā veidā ir bijusi kopš senākajiem cilvēkiem, atgriežoties vismaz vidējā paleolītā.

Nedaudz sarežģītāka ir izmantot dabiski sastopamos ģeotermālā siltuma rezervuārus tuvu virsmai, lai apsildītu ēkas. 19. gadsimta 90. gados Boisas pilsēta Aidaho štatā izmantoja vienu, lai izveidotu ASV pirmo centralizētās siltumapgādes sistēmu, kurā viens centrālais siltuma avots tiek piegādāts vairākās tirdzniecības un dzīvojamās ēkās. (Boisa centrs joprojām to izmanto .)

Pēc tam nāca rakšana dziļāk un siltuma izmantošana elektrības ražošanai. The Pirmā komerciālā ģeotermālā elektrostacija ASV tika atvērts 1960. gadā Geizeros, Kalifornijā; šobrīd ASV darbojas vairāk nekā 60.

Tehnoloģija piekļuvei dziļai ģeotermālajai enerģijai mūsdienās attīstās reibinošā tempā. Apskatīsim tās pamatveidus, sākot no iedibinātām līdz eksperimentālām.

ģeotermālās enerģijas šķirnes DO

Četri ģeotermālās enerģijas tehnoloģiju pamatveidi

Kad ģeotermālā enerģija sasniedz virsmu, tā tiek izmantota ļoti dažādiem mērķiem, galvenokārt tāpēc, ka ir daudz dažādu siltuma izmantošanas veidu. Atkarībā no tā, cik karsts ir resurss, to var izmantot daudzas nozares. Praktiski jebkuru siltuma līmeni var izmantot tieši, lai vadītu zvejniecības vai siltumnīcas, žāvētu cementu vai (ļoti karstu materiālu), lai iegūtu ūdeņradi.

Lai ražotu elektroenerģiju, ir nepieciešams augstāks minimālais siltums. Vecākās paaudzes ģeotermālās spēkstacijas turbīnas darbināšanai izmantoja tvaiku tieši no zemes vai šķidrumus no zemes pārveidoja tvaikā. (Ūdens un gaisa piesārņojums, kas ir saistīts ar pirmās paaudzes ģeotermālajiem projektiem, ir radies no zibenselektrostacijām, kas vāra ūdeni no pazemes un galu galā izdala visu tajā esošo, tostarp dažus nepatīkamus piesārņotājus.)

Flash augiem nepieciešams siltums vismaz 200°C. Jaunākie, binārie augi palaiž šķidrumus no zemes garām siltummainim un pēc tam izmanto siltumu, lai izpūstu tvaiku (tas nozīmē, ka pazemes ūdens netiek tieši vārīts un nav gaisa vai ūdens piesārņojuma). Binārie augi var ražot elektroenerģiju no aptuveni 100°C līdz pat.

Diagramma, kas parāda ģeotermālā tiešā siltuma izmantošanas veidus. Ģeovīzija

Siltuma nokļūšana uz virsmas ir triks. Šim nolūkam ir lietderīgi domāt par ģeotermālās enerģijas tehnoloģiju, kas ietilpst četrās plašās kategorijās.

bija Elons muskuss dzelzs vīrā 2

1) Konvencionālie hidrotermālie resursi

Dažos atsevišķos apgabalos (domājiet par Islandes vai Kalifornijas daļu) Zemes kodola sakarsētais ūdens vai tvaiks paceļas cauri relatīvi caurlaidīgam iezim, kas ir pilns ar plaisām un lūzumiem, un tiek iesprostots zem necaurlaidīga ieža. Šie milzīgie zem spiediena karstā ūdens rezervuāri bieži atklājas virspusē caur fumarolām vai karstajiem avotiem.

Diagramma, kas parāda, kā darbojas ģeotermālā sistēma. DO

Kad rezervuārs ir atrasts, tiek urbti izpētes urbumi, līdz var atrast piemērotu vietu ražošanas urbumam. Karstais ūdens, kas paceļas caur šo aku, var svārstīties no nedaudz virs apkārtējās vides temperatūras līdz 370 °C atkarībā no lauka (lai sasniegtu karstāku temperatūru, ir jāiet dziļāk; vairāk par to vēlāk). Kad no tiem tiek iegūts siltums, šķidrumi tiek atdzesēti un caur injekcijas urbumu tiek atgriezti laukā, lai uzturētu spiedienu.

Gandrīz visos tradicionālajos ģeotermālajos projektos, lielākā daļa no pašlaik notiekošajiem projektiem, tiek izmantoti augstas kvalitātes hidrotermālie resursi.

Viena problēma ar hidrotermālajiem rezervuāriem ir tā, ka to redzamās izpausmes — karstie avoti un fumaroli — joprojām ir vienīgais drošais veids, kā tos identificēt; jaunu lauku izpēte un raksturošana ir dārga un neskaidra. (Šī ir viena no niknajām tehnoloģiju attīstības jomām.)

Vēl viena problēma ir tā, ka tās ir ārkārtīgi ģeogrāfiski koncentrētas. ASV ģeotermālā elektrība galvenokārt atrodas Kalifornijā, Nevadā, Havaju salās un Aļaskā, kur zem virsmas slīpējas tektoniskās plāksnes.

ģeotermālā enerģija ASV šodien NREL

Ja hidrotermālie resursi ir viegli pieejami, ģeotermālās enerģijas priekšrocības ir labi saprotamas. Globālās ģeotermālās elektroenerģijas flotes vidējais jaudas koeficients — laiks, kas pavadīts ekspluatācijā attiecībā pret maksimālo jaudu — ir 74,5 procenti, un jaunākās elektrostacijas bieži pārsniedz 90 procentus. Ģeotermālā enerģija var nodrošināt vienmēr ieslēgtu bāzes slodzes jaudu; tas ir vienīgais atjaunojamais resurss, kas to dara.

2019. gada beigās globālā uzstādītā ģeotermālā elektriskā jauda, ​​kas sadalīta 29 valstīs, sasniedza 15,4 GW , ar ASV priekšgalā.

ģeotermālais globālais Padomājiet par ģeoenerģiju

Pēdējā problēma ir tā, ka lielākā daļa lielo, labi izpētīto, labi raksturoto jomu ir izmantotas, vismaz ar parasto tehnoloģiju. Ģeotermālā enerģija, kas balstās uz augstas kvalitātes hidrotermālajiem resursiem, joprojām ir nišas risinājums, kuru ir grūti standartizēt un mērogot. Tāpēc tas tik ilgi ir atpalicis no citiem atjaunojamiem resursiem.

Kas mūs noved pie...

2) Uzlabotas ģeotermālās sistēmas (EGS)

Parastās ģeotermālās sistēmas ir ierobežotas ar specializētām zonām, kur siltums, ūdens un porainība saplūst tieši tā. Bet šīs jomas ir ierobežotas.

Tomēr visā parastajā, cietajā, neporainajā klintī ir uzkrāts daudz siltuma. Ko darīt, ja ģeotermālās enerģijas izstrādātāji varētu darīt savu pašu rezervuāri? Ko darīt, ja viņi varētu urbt cietā klintī, iepludināt ūdeni ar augstu spiedienu caur vienu aku, salauzt akmeni, lai ūdens izietu cauri, un pēc tam savākt uzkarsēto ūdeni caur citu aku?

Īsumā tas ir EGS: ģeotermāls, kas veido savu rezervuāru.

EGS DO

Lai būtu skaidrs, robeža starp tradicionālo hidrotermālo resursu un resursu, kam nepieciešama EGS, nav asa. Ir daudz gradāciju un variāciju starp mitru/porainu un sausu/cietu.

Tas, kas jums patiešām ir, ir piegādes līkne, kurā mainīgie ir temperatūra, dziļums, akas caurlaidība un rezervuāra caurlaidība, saka Tims Latimers, EGS uzņēmuma dibinātājs un izpilddirektors. Fervo enerģija . Viss starp abām galējībām pastāv.

Vienkārši sakot, jo resurss kļūst dziļāks un klints kļūst karstāks un mazāk porains, palielinās inženiertehniskās grūtības piekļūt tam.

Pamatideja vienmēr ir bijusi tāda, ka EGS sāktos esošajos hidrotermālajos rezervuāros, kur lauki ir salīdzinoši labi raksturoti. Pēc tam, kad tas uzzināja, pilnveidoja savu tehnoloģiju un samazināja izmaksas, tas no lauka sazarosies tuvējā lauka resursos — cietos klintīs blakus rezervuāriem līdzīgā dziļumā. Galu galā tas varētu doties tālāk jaunos laukos un dziļāk karstākā klintī. Teorētiski EGS galu galā varētu atrasties gandrīz jebkur pasaulē.

Tāds ir bijis spēles plāns jau desmit gadus, un tas joprojām ir spēles plāns, kā izklāstīts maģistra 2019 GeoVision pētījums par ģeotermālo enerģiju no Enerģētikas departamenta. Tomēr EGS nozarei ir bijušas problēmas iegūt visas pīles pēc kārtas. Ap 2010. gadu notika aktivitātes uzliesmojums, pamatojoties uz Obamas stimulēšanas naudu un binārajām spēkstacijām. Taču ap 2015. gadu, kad slānekļa gāzes revolūcijas radītā urbšanas tehnoloģija bija sākusi pāriet uz ģeotermālo enerģiju, kapitāls bija izsīcis un uzmanība bija novērsusies.

Tikai 2020. gadā, saka Latimers, viss beidzot ir sakārtots: liela sabiedrības un investoru interese, reāls tirgus pieprasījums (pateicoties ambiciozajiem valsts atjaunojamās enerģijas mērķiem) un jaunu tehnoloģiju plūdi, kas aizgūti no naftas un gāzes nozares. EGS jaunizveidotie uzņēmumi, piemēram, Fervo, strauji aug un kļūst lielāki, jau izveidoti uzņēmumi šodien īsteno ienesīgus EGS projektus.

Saistīts

Virdžīnija kļūst par pirmo štatu dienvidos, kura mērķis ir 100% tīras enerģijas

Inženiertehniskās problēmas joprojām ir biedējošas, jo īpaši tāpēc, ka mērķi kļūst dziļāki un sausāki. Ir arī PR izaicinājumi. Šķidrumu ievadīšana zemē, lai sadalītu iežus, ir pazīstama kā plaisāšana naftas un gāzes biznesā, un... tai ir zināma reputācija. Patiesībā ir veseli ASV štati un valstis, kur tas ir aizliegts.

Nozare vēlas distancēties no gāzes sadalīšanas. Izmantotie šķidrumi ir labdabīgi, tāpēc ūdens piesārņojuma risks ir mazs. Ir zināmas bažas par izraisītu seismisko aktivitāti pārpūstas ; naftas un gāzes urbumos tās ir liela apjoma ūdens novadīšanas akas, kas saistītas ar seismiskumu, un EGS tādu nav. Lūzumi ir mazāki, vairāk kontrolēti un zem daudz mazāks spiediens nekā naftas un gāzes fraktēšanā . Kamēr urbēji izvairās no defektu līnijām, ko viņi dara arvien labāk, risks ir neliels, jo īpaši attiecībā uz ieguvumiem. (Ironiski, ģeotermālajiem projektiem ir jāatbilst vairāk seismiskās drošības nosacījumu nekā salīdzinoši daudz bīstamāki naftas un gāzes projekti.)

Un, protams, atšķirībā no gāzes sadalīšanas, līnijas galā nenotiek fosilā kurināmā sadedzināšana. EGS gūst labumu no tehnoloģiju sasniegumiem fraktēšanā, taču tas nedara to, ko vides aizstāvji ienīst. Lai gan, maigi izsakoties, to izskaidrošana sabiedrībai un politikas veidotājiem joprojām ir grūts izaicinājums.

Tomēr, ja inženierzinātņu un mārketinga izaicinājumus var pārvarēt, balva ir gandrīz neiedomājami liela. Pieņemot, ka vidējais urbuma dziļums ir 4,3 jūdzes un minimālā iežu temperatūra ir 150 °C, GeoVision pētījums lēš, ka kopējais ASV ģeotermālais resurss ir vismaz 5157 gigavatu elektriskās jaudas, kas ir aptuveni piecas reizes lielāka par valsts pašreizējo uzstādīto jaudu.

Alternatīvi, izmantojot EGS tiešajam siltumam, ASV varētu nodrošināt 15 miljonus teravatstundu siltumenerģijas (TWhth). Salīdzinot ar kopējo ASV ikgadējo enerģijas patēriņu 1754 TWhth dzīvojamo un komerciālo telpu apkurei, raksta DOE, šis uz EGS balstīts resurss teorētiski ir pietiekams, lai apsildītu katru ASV māju un komerciālo ēku vismaz 8500 gadus.

Tur lejā ir pietiekami daudz siltuma, lai civilizāciju uzturētu paaudzēm.

Sauerlach Geothermal Plant, binārā ģeotermālā spēkstacija Minhenē, Vācijā.

Sauerlach Geothermal Plant, binārā ģeotermālā spēkstacija Minhenē, Vācijā.

Ziemeļkoreja un mēs ejam karā
Tims Latimers

Un vēl vairāk siltuma ir dziļāk, 6 jūdzes un tālāk.

3) Super-karstā akmens ģeotermālā

EGS tālajā horizontā ir īpaši karsti iežu ģeotermālie akmeņi, kas cenšas iekļūt ārkārtīgi dziļā, ārkārtīgi karstā klintī.

Ļoti augstā karstumā ģeotermālās enerģijas veiktspēja ne tikai palielinās, bet arī strauji palielinās. Kad ūdens temperatūra pārsniedz 373°C un spiediens pārsniedz 220 bārus, tas kļūst superkritisks — jauna fāze, kas nav ne šķidra, ne gāzveida. The superkritiskā ūdens zinātne ir neparasts (tas ir kā ... zema blīvuma ūdens?), un es nemēģināšu to izskaidrot, taču to regulāri izmanto rūpniecībā, tostarp dažās progresīvās ogļu rūpnīcās, tāpēc tā īpašības ir diezgan labi saprotamas.

Mūsu vajadzībām ir divas svarīgas lietas par superkritisko ūdeni. Pirmkārt, tā entalpija ir daudz augstāks par ūdeni vai tvaiku, kas nozīmē, ka tajā ir no 4 līdz 10 reizēm vairāk enerģijas uz masas vienību. Un, otrkārt, tas ir tik karsts, ka tas gandrīz dubulto Carnot efektivitāte pārveidošanu elektroenerģijā.

Jūs ne tikai iegūstat vairāk enerģijas no savas akas, saka Ēriks Ingersols, tīrās enerģijas analītiķis no konsultāciju uzņēmuma LucidCatalyst, bet arī no šīs enerģijas iegūstat vairāk elektroenerģijas.

kas ir labāki gēla vai akrila nagi

Tas nozīmē, ka atsevišķam ģeotermālajam projektam 400 ° C temperatūrā būtu aptuveni 50 MW jauda, ​​salīdzinot ar aptuveni 5 MW EGS projekta jaudu 200 ° C temperatūrā, kas ir par 42 procentiem karstāka, 10 reizes lielāka jauda.

Jūs varat iegūt vairāk enerģijas no trim urbumiem 400 °C projektā nekā no 42 EGS urbumiem 200 °C temperatūrā, izmantojot mazāk šķidruma un daļu no fiziskās pēdas.

super karsts akmens ģeotermāls ARPA-E

Līdzšinējā pieredze rāda, ka jo karstāka kļūst ģeotermālā enerģija, jo konkurētspējīgāka ir tās enerģijas cena, līdz pat ļoti karsta EGS varētu būt lētākā pieejamā bāzes slodzes enerģija.

Inženiertehniskās problēmas ir matainas. (Naftas un gāzes inženieri, pašreizējie urbšanas meistari, neprojektēja lielam karstumam; viņiem tas nebija vajadzīgs.) Jāizstrādā jauni apvalki un cementi; labāk jāizprot ūdens ķīmija lielā karstumā; materiāli, kas ir izturīgi pret koroziju un augstu karstumu, ir jāpilnveido; urbšanas tehnika ir jāturpina uzlabot. Tiek izstrādātas pat jaunas bezkontakta urbšanas metodes, tostarp AltaRock's, kas izmanto satriecoši lāzeri (milimetru viļņi, tehniski).

Pašlaik nevienā akā netiek ražota elektrība no superkritiskā ūdens, taču vairākas iepriekšējās akas (piemēram, Havaju salās un Kalifornijas Saltonas jūrā) ir sastapušās ar superkritisko ūdeni, un Japānā, Itālijā, Meksikā un vairākos citos apgabalos tiek veikti izpētes projekti, lai uzzinātu vairāk. (Šeit ir a nesenais pārskats par super-karstā roka vēsturi un pētniecību.)

Lai šī tehnoloģija attīstītos ātrāk, nebūtu vajadzīga liela palīdzība. Ir iespēja tērēt salīdzinoši nelielu naudas summu, lai stimulētu nozari, saka Ingersoll. ASV šobrīd trūkst spēcīgas tīras enerģijas inovācijas sistēmas , bet ARPA-E (AltaRock) ir super-karstā roka pētniecības programma, kas ir spinoff grupa ar nosaukumu Hotrock enerģijas pētniecības organizācija (HERO) un vairāki demonstrācijas projekti, kas virza lietas uz priekšu. Vajag vairāk. Atlīdzība — lēta bāzes slodzes jauda, ​​kas pieejama gandrīz jebkur — ir pārāk liela, lai to neizmantotu.

Nesen ir parādījusies ceturtā tehnoloģiju kategorija, kas sola līdzīgu solījumu, ka ģeotermālā enerģija kādreiz varētu būt pieejama jebkur.

4) Uzlabotas ģeotermālās sistēmas (AGS)

AGS attiecas uz jaunas paaudzes slēgtā cikla sistēmām, kurās šķidrumi netiek ievadīti Zemē vai izņemti no tās; nav šķelšanās. Tā vietā šķidrumi cirkulē pazemē noslēgtās caurulēs un urbumos, paņemot siltumu vadīšanas ceļā un nogādājot to uz virsmu, kur to var izmantot regulējamam siltuma un elektrības maisījumam.

Slēgtās kontūras ģeotermālās sistēmas ir pastāvējušas gadu desmitiem, taču daži jaunizveidotie uzņēmumi nesen tās ir papildinājuši ar naftas un gāzes nozares tehnoloģijām. Viens no šādiem uzņēmumiem, ko dibināja investori ar pieredzi naftas un gāzes jomā, atrodas Albertā Eavor .

Eavor plānotajā sistēmā, ko sauc par Eavor-Loop, divas vertikālas akas, kas atrodas aptuveni 1,5 jūdzes viena no otras, tiks savienotas ar horizontāli izkārtotām sānu aku sērijām sava veida radiatora konstrukcijā, lai palielinātu virsmas laukumu un uzņemtu pēc iespējas vairāk siltuma. (Precīza sānu urbšana ir aizgūta no slānekļa revolūcijas un naftas smiltīm.)

Eivora slēgtā cikla dziļās ģeotermālās sistēmas diagramma.

Ūdens plūst A>E.

Eavor

Tā kā cilpa ir aizvērta, aukstais ūdens vienā pusē grimst, bet karstais ūdens no otras puses paceļas, radot a termosifons efekts, kas cirkulē ūdeni dabiski, bez nepieciešamības izmantot sūkni. Bez sūkņa parazitārās slodzes Eavor var izdevīgi izmantot salīdzinoši zemu siltumu, aptuveni 150°C, kas ir pieejams gandrīz jebkur aptuveni pusotru jūdzi zemāk.

Līdz šim ir Eavor-Lite Albertā uzbūvēts demonstrācijas projekts, kas paredzēts pamatjēdzienu un tehnoloģiju apliecināšanai. Tas ir parādījis, ka sānu akas var precīzi mērķēt, darbojas termosifona efekts, un rūpnīcas izmaksas un produkciju var droši prognozēt iepriekš. Uzņēmumam ir trīs vai četras rūpnīcas dažādās plānošanas stadijās; visticamāk nākamais ir a rūpnīcas darbība ir plānota 2021. gadā Geretsriedā, Vācijā . (Tā izmantos Vācijas regulētos tarifus.) Francijā un Nīderlandē Eavor nodrošinās siltumu; Japānā elektrība; Vācijā maisījums.

Kad es runāju ar Eavor prezidentu Džonu Redfernu un biznesa attīstības vadītāju Polu Kērnsu, viņi man pastāstīja par nesen veiktajām izmaiņām to dizainā, kas samazinās fizisko nospiedumu un ļaus vēl precīzāk urbt. Tā vietā, lai divas vertikālās akas atrastos attālumā, tās būs tieši viena otrai blakus. No tiem atzarojas sānu akas, kas paliek paralēli, līdz tās satiekas beigās. Tā kā:

Tā kā akas ir tik tuvu viena otrai, tās var izmantot magnētisko diapazonu (ar raidītāju vienā akā un uztvērēju citā), lai paliktu noteiktā attālumā viena no otras. Satikties beigās ir vieglāk nekā vidū.

Runājot par zemes izmantošanu, pēc sākotnējās urbšanas vienīgā daļa, kurai tehniski jāatrodas virs zemes, ir gaisa dzesētājs, kas atdzesē ūdeni, pirms tas nolaižas. Elektrības līnijas, pat pats elektriskais ģenerators, varētu būt pazemē. Un, ja ir ūdens dzesētājs, nevis gaisa dzesētājs, arī tas varētu būt pazemē. Teorētiski Kērns saka, ka virsmas nospiedums varētu būt nulle.

Tā kā Eavor ir jāstrādā, ir tikai karstais akmens, kas ir diezgan uzticami novietots gandrīz zem jebkuras vietas pasaulē, tas ļauj izvairīties no dārgas izpētes un modelēšanas. Redfern saka, ka mēs neesam gudrāki, mums vienkārši ir daudz vienkāršākas teorētiskās problēmas.

eavor piemērotību Eavor

Eavor-Loop var darboties kā bāzes slodzes (vienmēr ieslēgta) jauda, ​​taču tā var darboties arī kā elastīga, nosūtāma jauda — tā var pieaugt un samazināties gandrīz uzreiz, lai papildinātu mainīgo vēja un saules enerģiju. Tas tiek darīts, ierobežojot vai pārtraucot šķidruma plūsmu. Tā kā šķidrums ilgāk paliek ieslodzīts zem zemes, tas absorbē arvien vairāk siltuma.

Tātad, atšķirībā no saules enerģijas, iekārtas nolaišana netērē (samazina) enerģiju. Šķidrums vienkārši uzlādējas, piemēram, akumulators, tāpēc, kad tas tiek atkal ieslēgts, tas ražo virs nosaukuma plāksnītes. Tas ļauj ražotnei veidot savu produkciju tā, lai tā atbilstu gandrīz jebkurai pieprasījuma līknei.

Džeimijs Bērds, kurš pārvalda Ģeotermālās uzņēmējdarbības organizāciju Teksasas Ostinas Universitātē, uztraucas par AGS (viņa uztraucas par sabiedrisko attiecību problēmām, ar kurām saskaras EGS), taču viņa brīdina, ka Eavor, tāpat kā citi daudzsološi ģeotermālās enerģijas jaunizveidotie uzņēmumi. Fervo enerģija , GreenFire enerģija , un Sage ģeosistēmas — vēl nav visu izdomājis, neskatoties uz pārliecinošajiem apgalvojumiem. Es gribu, lai viņiem tas būtu somā, viņa saka, bet viņiem vēl nav somā.

Virziena urbšana augstā temperatūrā, kas pārsniedz 150 °C, joprojām ir sarežģīta, jo iekārtas ir pakļautas kušanai (atkal, naftas un gāzes inženieri nav izstrādājuši savas tehnoloģijas, ņemot vērā lielu karstumu). Akmenim kļūstot cietākam, aprīkojums ir jānorūda arī pret papildu vibrācijām. Un elektronikai jābūt labāk izolētai.

Eavor-lite projektā tiek iegūts tikai aptuveni 70 °C siltums. (Tas nebija paredzēts komerciāli dzīvotspējīgam.) Lai veiktu ģeotermiskos darbus, Eavor un citiem uzņēmumiem būs jāiemācās doties dziļāk un karstāk. Jūs nevarat ekonomiski ražot ģeotermālo enerģiju 90 ° C temperatūrā, saka Bērda. 150, jā, jūs tur saņemat. 250, jā. 300, jūs esat stabils.

Viņa uzsver, ka nav nepārvaramu šķēršļu, ja tiek izmantota pietiekama tehniskā zinātība un kapitāls. Viņa saka, ka problēma, kas saistīta ar ģeotermālās enerģijas ieguvi no dziļiem, sausiem, karstiem akmeņiem, lielā mērā ir pakāpeniska inženierijas problēma, kas, ja tā tiek atrisināta, atrisina enerģiju.

Enerģijas atrisināšana varētu izklausīties pēc lielas runas, taču šajā gadījumā tas nav dīkstāvē.

temp 10km dziļumā vidusskola

Ārkārtējais ģeotermālās enerģijas solījums

Galvenā problēma, ar kuru saskaras atjaunojamā enerģija, ir tā, ka lielākie avoti, vējš un saule, ir mainīgi. Tā kā fosilā kurināmā spēkstacijas, kas darbojas ar oglēm un gāzi, ir nosūtāmas — tās var ieslēgt un izslēgt pēc pieprasījuma — vējš un saule nāk un iet kopā ar vēju un sauli.

Tādējādi elektroenerģijas sistēmas izveide ap vēja un saules enerģiju nozīmē aizpildot nepilnības , meklējot avotus, tehnoloģijas un paņēmienus, kas var iedarboties, kad vējš un saule ir nepietiekami (teiksim, naktī). Un elektroenerģijas sistēmai ir jābūt ārkārtīgi drošai un izturīgai, jo dekarbonizācija nozīmē elektrizējot visu , pārceļot transportu un siltumu uz elektrību, kas būtiski paaugstinās kopējo elektroenerģijas pieprasījumu.

The lieli strīdi Tādējādi tīrās enerģijas pasaulē parasti ir runa par to, cik tālu vējš, saule un baterijas var sasniegt paši — 50 procentus no kopējā enerģijas pieprasījuma? 80 procenti? 100?) un kādi avoti jāizmanto to papildināšanai. (Skatīt šis žurnālā daudz citētais 2018. gada raksts Džouls par nepieciešamību pēc stingriem, zema oglekļa satura resursiem.)

Atbilde, ko pašlaik atbalsta atjaunojamo energoresursu aizstāvji, ir lielāka enerģijas uzkrāšana, taču vismaz šobrīd uzglabāšana joprojām ir pārāk dārga un ierobežota, lai veiktu visu darbu. Citām galvenajām iespējām elektroenerģijas piegādes nostiprināšanai — kodolenerģijai vai fosilajai enerģijai ar oglekļa uztveršanu un sekvestrāciju — ir savas problēmas un kaislīgi vēlētāji par un pret.

Ģeotermālā enerģija, ja to var droši un ekonomiski strādāt karstākā, sausākā un dziļākā klintī, ir ideāls vēja un saules enerģijas papildinājums. Tas ir atjaunojams un neizsmeļams. Tas var darboties kā bāzes slodzes jauda visu diennakti, tostarp naktī, vai sekot slodzei, lai papildinātu atjaunojamās enerģijas svārstības. Tas ir pieejams gandrīz visur pasaulē, uzticams mājas enerģijas un darba vietu avots, kas, tā kā tas lielākoties atrodas pazemē, ir izturīgs pret lielāko daļu laikapstākļu (un cilvēku) katastrofu. Tas var darboties bez piesārņojuma vai siltumnīcefekta gāzēm. To pašu avotu, kas ražo elektroenerģiju, var izmantot arī centralizētās siltumapgādes sistēmu kurināšanai, kas dekarbonizē ēku sektoru.

Tas pārbauda visas rūtiņas.

Mūsu izaicinājums nav tas, ka mums ir ienaidnieki, saka Latimers. Ja vēlaties runāt ar demokrātiem, mēs ražojam bezoglekļa elektroenerģiju 24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā — tas ir pēdējais mīklas gabals pilnībā dekarbonizētai elektroenerģijas nozarei. Ja runājat ar republikāņiem, tā ir amerikāņu atjautība, kas liek mūsu urbšanas flotei strādāt pie resursiem, kas nodrošina degvielu, nepaļaujas uz importu un liek naftas un gāzes darbiniekiem atgriezties darbā. Tas ir skaists abu pušu stāsts. Problēma ir tāda, ka par mums vienkārši nerunā.

Nafta un gāze glābšanai?

Viena lieta, kas varētu likt vairāk cilvēku runāt par ģeotermālo enerģiju, ir nedaudz neticamā iespēja, ko tā piedāvā naftas un gāzes nozarei. spolēšana no pārprodukcijas, pastāvīgi zemām cenām un pandēmijas izraisītā pieprasījuma pieauguma. Līdz ar to tā ir asiņošanas darbi .

Dabasgāzes sadalīšana Vaiomingā

Apkārt ir daudz cilvēku, kuri kaut ko zina par urbšanu.

Melānija Stetsone Frīmena / Kristīgās zinātnes monitors, izmantojot Getty Images

Ģeotermālā enerģija mudž no jaunizveidotiem uzņēmumiem, kuriem īpaši vajadzīgas inovācijas un zināšanas urbšanas tehnoloģijās, kuras jau ir daudziem naftas un gāzes strādniekiem. Viņi varētu likt lietā šīs prasmes, padarot planētu drošāku nākamajām paaudzēm. Šī prasmju atbilstība ir tas, kas atdzīvina Bērda ģeotermālās uzņēmējdarbības organizāciju un 4,65 miljonu dolāru konkurss ko DOE uzsāka šogad, lai savienotu ģeotermālās inovācijas ar partneriem ražošanas nozarē.

Nekad nav bijis labāks laiks, lai sāktu vai pievienotos ģeotermālās enerģijas jaunuzņēmumam — vairums no tiem cietīs neveiksmi, taču kaut kur tur ir topošais miljardieris.

Nozares veterāni to ir pamanījuši. Tas radīja viļņus, kad pirms dažiem mēnešiem Frack King — Mukuls Šarma, O&G inženieris UT Ostinā, kuram ir bijusi galvenā loma hidrauliskās sašķelšanas attīstībā — uzsāka jaunu EGS uzņēmumu ar nosaukumu Geothermix .

Kad mēs sākām strādāt netradicionālajā [naftas un gāzes] telpā, bija daudz problēmu, kas bija jāatrisina, taču laika gaitā mēs daudzos slānekļa baseinos esam palielinājuši urbumu produktivitāti par koeficientu 4 līdz 10, viņš teica Heat Beat. Mēs esam ļoti agri uz mācīšanās līkni EGS kontekstā, taču man nav šaubu, ka mēs spēsim pārtulkot pēdējo desmit gadu laikā gūtās zināšanas par naftu un gāzi un veiksmīgi izmantot šīs metodes EGS.

Latimers bija O&G inženieris, pirms viņš pārgāja uz ģeotermālo enerģiju. Sage Geosystems bija dibināja Levs Rings un Lenss Kuks , divi ilggadējie O&G veterāni. Eavor nodarbina vairākus O&G veterānus.

Arī nozare to ņem vērā. Redferns saka, ka mums ir labs sākums, un mēs strādājam kā ellē, lai paliktu tam priekšā, taču jā, [naftas un gāzes uzņēmumi] noteikti pievērš tam uzmanību.

Visticamāk, ka lielākie naftas un gāzes uzņēmumi galu galā sāks uzpirkt ģeotermālos uzņēmumus. Ieguldījumi ģeotermijā dotu viņiem iespēju daļu portfeļa aizsargāt no brutālā naftas tirgus.

Un ģeotermālā enerģija daudziem no šiem uzņēmumiem ir dabiskāka kombinācija nekā vēja un saules enerģija. Fakts, ka tas izmanto nozares pamatkompetences, lai ražotu tīru enerģiju, sacīja Rao, nodrošinās tai noturību šajā nozarē neatkarīgi no enerģijas tirgus apstākļiem.

kā pārvarēt sliktu šķiršanos

Ģeotermālā nozare joprojām ir salīdzinoši maza nozare, kuras tirgus ierobežojums ir miljardos viencipara, savukārt naftas un gāzes nozare ir triljonu dolāru nozare. Nav reāla veida, kā ģeotermālā enerģija var apņemt visas pašlaik zaudētās darbavietas naftas un gāzes jomā.

Neskatoties uz to, ģeotermālā enerģija piedāvā O&G kaut ko, kas tai ļoti nepieciešams: osta vētrā. Tā ir augoša tīras enerģijas nozare, kurai nepieciešams gudrs darbaspēks, kas ir apmācīts izpētē un urbumos. Naftai un gāzei ir viens no tiem.

Nesenie naftas un gāzes tehnoloģiju jauninājumi ģeotermālās enerģijas turbopūtē, it īpaši, ja politikas veidotāji var apvienoties un piedāvāt zināmu atbalstu. Priekšā ir stāva mācīšanās līkne, un viņi tikai tagad to paātrina, taču nākamā desmitgade, visticamāk, būs aktīvāka ģeotermālajai enerģijai nekā pēdējās četras.

Tā kā neizsīkstošs, nosūtāms, elastīgs atjaunojamās enerģijas avots ir tik tuvu izrāvienam, vīzija par pilnībā atjaunojamu enerģiju darbināmu pasauli šķiet arvien mazāk utopiska, arvien vilinošāk sasniedzama.