Η γεωθερμική ενέργεια μπορεί να αξιοποιηθεί για τη χρήση της θερμότητας της απευθείας (άμεση χρήση) ή για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η γεωθερμική ενέργεια είναι η θερμική ενέργεια που παράγεται και αποθηκεύεται μέσα στη γη, όπως περιγράψαμε στο προηγούμενο κεφάλαιο μας για το τι είναι η γεωθερμική ενέργεια;
Στο πλαίσιο του τρόπου με τον οποίο δημιουργεί αυτή την ενέργεια, ορίζουμε τέσσερις κατηγορίες γεωθερμικών πόρων:
Ρηχές γεωθερμικές θερμικές αντλίες ή πόρους γεωγραφικών ανταλλαγών
- Υδροθερμικοί πόροι
- Ενισχυμένα\/ μηχανικά γεωθερμικά συστήματα
- Μη συμβατικά ή προηγμένα γεωθερμικά συστήματα
- Ο τύπος του πόρου καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο μπορούμε να εξαγάγουμε τη θερμική ενέργεια από το έδαφος για εξαγωγή για χρήση ενέργειας στην επιφάνεια.
1. Υδροθερμικοί πόροι
Υδροθερμική, αναφέρεται σε θερμαινόμενους υδάτινους πόρους, οι οποίοι μπορούν να βρεθούν σε υδροθερμικούς πόρους που συμβαίνουν φυσικά. Δημιουργούνται με υπόγεια ύδατα και ευνοϊκά χαρακτηριστικά βράχου, όπως ανοικτά κατάγματα ή σχισμές, που επιτρέπουν τη ροή υγρών μεταξύ.
Με τις υψηλές (ER) θερμοκρασίες των πετρωμάτων, τα υγρά θερμαίνονται και μπορούν να προκύψουν είτε ως ζεστό νερό είτε ως ατμό, εάν η θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή. Έτσι, το υγρό ή ο ατμός μεταφέρουν τη θερμότητα που στη συνέχεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην επιφάνεια είτε για εφαρμογές θερμότητας είτε για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Αυτοί οι υδροθερμικοί πόροι κυμαίνονται σε θερμοκρασία από λίγους βαθμούς πάνω από τις συνθήκες περιβάλλοντος στην επιφάνεια έως τις θερμοκρασίες πέραν των 350 βαθμών Κελσίου (ή 660 Fahrenheit).
Οι υδροθερμικοί πόροι μπορούν να βρεθούν σε ηφαιστειακές ρυθμίσεις (όπως στην Ινδονησία), σε ιζηματογενή περιβάλλοντα (όπως η γερμανική λεκάνη Molasse) και οι ζεστοί υγροί βράχοι (π.χ. γρανίτη με θραύση με υδάτιους πόρους).
2. Μη συμβατικοί πόροι
Οι αντισυμβατικοί πόροι, όπως είτε ενισχυμένα είτε μηχανικά γεωθερμικά συστήματα ή νέα λεγόμενα προηγμένα γεωθερμικά συστήματα, προσεγγίζουν τους γεωθερμικούς πόρους (θερμότητα) που δεν διαθέτουν τα απαραίτητα υγρά ή χαρακτηριστικά βράχου που θα επέτρεπαν την εξαγωγή θερμότητας.
Οι αντισυμβατικοί πόροι είναι η γεωθερμική ενέργεια που μπορεί να βρεθεί σε ζεστούς ξηρούς βράχους, για παράδειγμα - ουσιαστικά ζεστές ρυθμίσεις baserock, όπου υπάρχει θερμότητα, αλλά δεν μπορούν να εξαγάγουν το νερό που θα μπορούσαν να εξαχθούν ως φορέας της θερμότητας.
Έτσι, κάποιος θα απαιτούσε κάποιο στοιχείο ανταλλαγής θερμότητας για να εξαγάγει τη θερμότητα από την υπόγεια επιφάνεια της χρήσης ενέργειας πάνω από την επιφάνεια, είτε για θερμότητα είτε για παραγωγή ενέργειας.
i) Ενισχυμένα\/ μηχανικά γεωθερμικά συστήματα (EGS)
Η προσέγγιση σε ενισχυμένα γεωθερμικά συστήματα (EGS) είναι η δημιουργία διαπερατότητας μεταξύ των πετρωμάτων και η προσθήκη υγρών που θα τους επέτρεπε να θερμαίνονται επαρκώς σε ένα βιώσιμο σύστημα (και έτσι να δημιουργούν τεχνητά υδροθερμικές «δεξαμενές»).
Αυτό επιτρέπει σε κάποιον να αντλήσει γεωθερμική θερμότητα από κάτω από την επιφάνεια που θα χρησιμοποιηθεί στην επιφάνεια. Καθώς κάποιος δημιουργεί τεχνητά αυτές τις δεξαμενές, κάποιος συχνά τους αποκαλεί και κατασκευασμένα γεωθερμικά συστήματα.
Ένας άλλος όρος που χρησιμοποιείται συχνά είναι ο σκληρός ξηρός βράχος (HDR). Στο παρελθόν ο όρος χρησιμοποιήθηκε πολύ στο αυστραλιανό πλαίσιο, όπου ο «σκληρός» περιέγραψε τη μη διαπερατότητα του βράχου και το «ξηρό» περιέγραψε το γεγονός ότι δεν υπήρχαν υγρά που θα επέτρεπαν την εξαγωγή θερμότητας με τον παραδοσιακό ή συμβατικό τρόπο.
Με τους παραδοσιακούς υδροθερμικούς πόρους να ασκούν συχνά υψηλότερες θερμοκρασίες σε προσβάσιμα βάθη, (π.χ. κατά μήκος των τεκτονικών πλακών) EGS συστήματα επιτρέπουν την εκτόξευση της γεωθερμικής ενέργειας πέρα από αυτές τις περιοχές ουσιαστικά σε όλο τον κόσμο.
Η γεωθερμική ενέργεια μπορεί να βρεθεί σε όλο τον κόσμο, ωστόσο το επίπεδο βάθους, η θερμοκρασία και η διαθεσιμότητα υγρών έχουν καθορίσει την ανάπτυξη μέχρι στιγμής.
Η πρόκληση με την τεχνολογία EGS είναι το κόστος που συνεπάγεται η στόχευση επαρκών θερμοκρασιών σε βάθος που είναι συχνά πολύ υψηλότερα και τα οικονομικά της δημιουργίας ενός βιώσιμου συστήματος που θα επέτρεπε τη χρήση μακροπρόθεσμα.
Το κόστος γεώτρησης, η διέγερση των πετρωμάτων για να τα καταστήσουν διαπερατά, η άντληση νερού τόσο κάτω στην τεχνητή «δεξαμενή» όσο και η άντληση στην επιφάνεια απαιτεί από μόνη της πολλή ενέργεια. Οι θερμοκρασίες είναι επίσης συχνά τόσο υψηλές, εξ ου και η τεχνολογία για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας είναι επίσης πιο περίπλοκη και πιο δαπανηρή.
Το στοιχείο της «διέγερσης» συχνά θεωρείται κρίσιμο καθώς η εφαρμοζόμενη πίεση μπορεί να δημιουργήσει μικρούς σεισμούς στην επιφάνεια που - ιδιαίτερα στις αστικές περιοχές - να δημιουργούν ανησυχίες του κοινού και άλλων ενδιαφερομένων.
Ενώ τα συστήματα EGS συχνά περιγράφονται ως ξεχωριστά συστήματα, η τεχνολογία EGS μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε συμβατικές γεωθερμικές ρυθμίσεις.
Η διέγερση μπορεί να βοηθήσει να καταστούν οι υδροθερμικές δεξαμενές πιο παραγωγικές με την αύξηση της διαπερατότητας και έτσι να αυξήσουν την παραγωγή στην επιφάνεια.
(ii) Προηγμένα γεωθερμικά συστήματα
Η έννοια των προχωρημένων γεωθερμικών συστημάτων (AGS) έχει δημιουργηθεί από διάφορες ομάδες που στοχεύουν μια προσέγγιση που θα απομακρύνει τον κίνδυνο πόρων στην γεωθερμική ανάπτυξη, δηλαδή την ανάγκη να βρεθούν επαρκή θερμοκρασία, να βρει επαρκή υγρά ή στην περίπτωση του EGS να δημιουργήσει επαρκή διαπερατότητα.
Η AGS το κάνει με την εξαγωγή θερμικής ενέργειας χρησιμοποιώντας ένα σύστημα κλειστού βρόχου. Το επιτυγχάνει αυτό με την κυκλοφορία ενός υγρού εργασίας μέσα από ένα μακρύ φρεάτιο που διεξάγει θερμότητα από το βράχο που περιβάλλει το πηγάδι.
Αυτές οι έννοιες έχουν συζητηθεί στην επιστήμη για μεγάλο χρονικό διάστημα, είτε ως μια μοναδική λύση, είτε με νέες προσπάθειες που κερδίζουν μεγάλη προσοχή σε ένα σύστημα κλειστού βρόχου, όχι αρκετά διαφορετικά από τα ρηχά συστήματα ανταλλαγής θερμότητας.
Αυτά τα συστήματα κλειστού βρόχου είναι χτισμένα σε φρεάτια που έχουν διάτρηση που συνδέονται μεταξύ τους, επιτρέποντας σε ένα τύπο ανταλλαγής θερμότητας που έχει ρυθμιστεί κάτω από την επιφάνεια-σε βαθύτερα επίπεδα από τα παραδοσιακά συστήματα ανταλλαγής θερμότητας.
Αυτά τα συστήματα θα επέτρεπαν την εξαγωγή της γεωθερμικής θερμότητας σχεδόν παντού στον πλανήτη. Τα πιλοτικά έργα έχουν αποδείξει την έννοια αυτών των συστημάτων κλειστού βρόχου. Η προγραμματισμένη ανάπτυξη συστημάτων εμπορικής κλίμακας θα δείξει πώς τα οικονομικά θα κάνουν αυτά τα συστήματα μια έγκυρη και ανταγωνιστική επιλογή τόσο για την παραγωγή ενέργειας όσο και για την άμεση χρήση.
Υπάρχει μια ακόμη νέα προσέγγιση για τη χρήση της γεωθερμικής ενέργειας που είναι η αξιοποίηση των λεγόμενων υπερκρίσιμων γεωθερμικών συστημάτων. Εάν θα εμπίπτουν στην κατηγορία των «προχωρημένων γεωθερμικών συστημάτων» είναι πιθανότατα λίγο αμφισβητήσιμο, όμως είναι επίσης μια προηγμένη προσέγγιση για την αξιοποίηση της γεωθερμικής ενέργειας.
Η έννοια της εκτόξευσης υπερκρίσιμων γεωθερμικών συστημάτων εκτοξεύει σούπερ υψηλές θερμοκρασίες 400 βαθμών Κελσίου (750 βαθμοί Φαρενάιτ).
Η ιδέα είναι ότι το ενεργειακό περιεχόμενο είναι τόσο υψηλότερο που θα έκανε την ενεργειακή παραγωγή ανά πολύ υψηλότερο από ό, τι στα παραδοσιακά συστήματα.
Αυτό το υγρό δεξαμενής θεωρείται ότι βρίσκεται σε «υπερκρίσιμη» κατάσταση, καθώς το υγρό, το νερό και η πίεση είναι τόσο υψηλότερα.
Με θερμοκρασίες άνω των 370 βαθμών Κελσίου και πίεση 220 bars και πολλά άλλα, αυτά τα πηγάδια θα μπορούσαν να είναι πολύ πιο ισχυρά.
Το έργο Deep Drilling Project της Ισλανδίας (IDDP) είναι πιθανό το πιο σημαντικό έργο που εξετάζει την εξερεύνηση του τρόπου με τον οποίο μπορεί κανείς να αξιοποιήσει αυτήν την ισχυρή ενέργεια. Ενώ ένα παραδοσιακό γεωθερμικό πηγάδι στην Ισλανδία παράγει ίσως περίπου 5 MW, ένα πηγάδι με υπερκρίσιμες συνθήκες θα μπορούσε ενδεχομένως να παράγει δέκα φορές αυτό το ποσό.
Η διαχείριση τέτοιων πόρων υψηλής θερμοκρασίας, η υψηλή πίεση και συχνά η σύνθεση του υγρού άλμης παρουσιάζουν μια πρόκληση. Πολλές έρευνες παραμένει για να δούμε πώς θα πρέπει να παρατηρηθεί μια προσέγγιση για την επέκταση της γεωθερμικής ενέργειας από υπερκρίσιμα υγρά.
Ως ανανεώσιμη καθαρή ενέργεια, η γεωθερμική ενέργεια είναι η αναπόφευκτη κατεύθυνση της νέας ανάπτυξης ενέργειας και η ομάδα σθένος συλλαμβάνει έντονα την ανάπτυξη της αναπτυξιακής βιομηχανίας και πάντα πιστεύουμε ότι μόνο με τη συνεχή διερεύνηση του μέλλοντος με επιστημονικό και τακτοποιημένο τρόπο μπορούμε πάντα να διατηρούμε την ηγετική θέση στον κλάδο. Ανυπομονούμε επίσης για την σε βάθος επικοινωνία και συνεργασία μαζί σας για την ανάπτυξη της ενεργειακής βιομηχανίας.
Για περισσότερες πληροφορίες, μπορείτε να γράψετε στο γραμματοκιβώτιό μαςinfo@vigorpetroleum.com & marketing@vigordrilling.com
