Współpraca między Europą a Meksykiem w zakresie niekonwencjonalnych systemów geotermalnych
Energia geotermalna jest niedoceniana, mimo że stanowi ona lokalne i stale dostępne źródło energii. Można ją wykorzystać do ogrzewania i schładzania całej Europy, a także do wytwarzania energii elektrycznej w regionach o wyższej temperaturze geotermalnej, takich jak Chorwacja, Francja, Niemcy, Grecja, Węgry, Islandia, Włochy, Rumunia czy Serbia. W ramach finansowanego ze środków UE projektu GEMex utworzono europejskie konsorcjum, które nawiązało współpracę z meksykańskim konsorcjum, pod egidą wspólnego programu energii geotermalnej EERA. Pracując w dwóch lokalizacjach projektowych w Meksyku – Acoculco oraz Los Humeros – konsorcja dokonały oceny zasobów dostępnych w tych lokalizacjach, opisując zbiorniki oraz opracowując koncepcje przyszłego rozwoju placówek.
Badanie niekonwencjonalnych zbiorników geotermalnych
Choć energię geotermalną wykorzystuje się w Europie i Meksyku już od jakiegoś czasu, członkowie konsorcjów z obu regionów byli zainteresowani niekonwencjonalnymi systemami geotermalnymi: wspomaganymi systemami termalnymi (ang. enhanced geothermal systems, EGS) oraz bardzo gorącymi systemami geotermalnymi. Wspomagane systemy geotermalne to zbiorniki geotermalne cechujące się obiecująco wysokimi temperaturami, jednak bez wystarczającej początkowej przepuszczalności skał czy też cieczy w skałach, które przenoszą wystarczające ilości ciepła na powierzchnię. Bardzo gorące systemy geotermalne to zbiorniki geotermalne o bardzo wysokiej temperaturze (wynoszącej czasem powyżej 350°C), wyższej niż dowolne obecnie eksploatowane zbiorniki. Tak wysokie temperatury zapewnią więcej energii na studnię niż standardowe instalacje geotermalne. Pomimo tego, że takie miejsca są idealne do wytwarzania geotermalnej energii elektrycznej, trudne warunki panujące pod powierzchnią są przeszkodą dla wiercenia oraz metod i materiałów do wykańczania studni. Lokalizacja w Acoculco jest bardzo gorąca (300°C na głębokości 2 kilometrów), jednak po wywierceniu dwóch głębokich studni nie znaleziono niemal żadnych płynów, przez co konieczne było zastosowanie technologii EGS – po raz pierwszy w Meksyku. Los Humeros to działający system geotermalny, w którym bardzo gorąca część pola geotermalnego, z temperaturami przekraczającymi 400°C, pozostaje niewykorzystana. Badacze z projektu GEMex przeprowadzili testy geologiczne, geochemiczne, geofizyczne, wulkanologiczne oraz hydrologiczne (w tym bierną aktywność sejsmiczną, magnetotellurykę, grawimetrię oraz badania gazów w glebie), by opisać zbiorniki na tej głębokości, a także określić właściwości skał i płynów oraz ich reakcję na zmiany temperatury i ciśnienia w testach laboratoryjnych. Wyniki tego badania połączono ze zaktualizowanymi modelami regionalnymi i modelami zbiorników, tworząc podstawę dla dalszego rozwoju i eksploatacji. System EGS dostosowany do lokalizacji w Acoculco uwzględnia istniejącą sieć pęknięć oraz informacje geologiczne, a także właściwości fizyczne skał na dużej głębokości. Proponowane rozwiązanie zakłada zastosowanie metod hydraulicznego tworzenia szczelin w jednej lub w obu studniach. Z kolei koncepcja dotycząca pola Los Humeros obejmuje propozycje lokalizacji studni umożliwiające dostęp gorących źródeł na bardzo dużych głębokościach, a także projekty operacyjne studni (obejmujące stosowne materiały) zapewniające bezpieczną i sprawną eksploatację. „W Acoculco znaleziono strefę pęknięć, które mogą zostać połączone z odwiertem dzięki stymulacji hydraulicznej, w wyniku czego zbiornik stałby się bardziej przepuszczalny i pełniłby funkcję naturalnej strefy wodonośnej”, wyjaśnia David Bruhn, koordynator projektu. „Prace prowadzone w Los Humeros wskazały niezbadany dotąd zbiornik głębszy niż ten, który eksploatowano do tej pory”.
Zrównoważony rozwój lokalizacji
GEMex wspiera unijny strategiczny plan w dziedzinie technologii energetycznych zakładający opracowanie i wdrożenie technologii niskoemisyjnych. Aby pomóc w promocji europejskich badań, twórcy projektu opracowali zarówno bazę danych z otwartym dostępem na potrzeby udostępniania i publikowania danych i wyników projektu, jak i wirtualne środowisko badawcze na potrzeby wewnętrznego udostępniania wiedzy. „Propozycje opracowane w ramach projektu powinny przyspieszyć rozwój technologii geotermalnych w Meksyku i Europie, zaś przygotowane modele prognozowania ograniczą ryzyko nietrafionych inwestycji”, stwierdza Bruhn. „Obecnie omawiamy potencjalne projekty kontynuacyjne, w ramach których chcemy włączyć do systemu nowe studnie w bardzo gorącej strefie w Los Humeros, a być może nawet połączyć przepuszczalną strefę w Acoculco. Projekty głębokich odwiertów w Meksyku mogą liczyć na moje pełne wsparcie i entuzjazm jako naukowca”.
Słowa kluczowe
GEMex, geotermalne, energia, elektryczność, Meksyk, bardzo gorące systemy geotermalne, wspomagane systemy geotermalne, skały, zbiornik, wiercenie, studnie, odwiert
