Una tecnologia olistica riduce i costi della perforazione geotermica
L’energia geotermica costituisce una risorsa a basse emissioni di carbonio che in futuro potrebbe soddisfare il fabbisogno di riscaldamento, raffreddamento ed elettricità. Nonostante le sue potenzialità, l’impatto dell’energia geotermica è frenato dalla percezione dei costi legati alle operazioni di perforazione e dalla lunga durata del ciclo di sviluppo di questa risorsa. «Il processo di perforazione geotermica è in sé ad elevata intensità di capitale, rappresentando spesso fino al 50 % dei costi totali di un progetto geotermico pianificato. I costi associati sono esponenzialmente superiori nei sistemi geotermici migliorati a causa di maggiori distanze di perforazione, tempi di percorso e ambienti difficili», spiega Namrata Kale, coordinatrice del progetto Geo-Drill, finanziato dall’UE. La tecnologia di questi sistemi è un processo volto a migliorare la permeabilità delle formazioni geologiche, attraverso l’aumento delle reti di fratture e dei percorsi dei fluidi, consentendo così il riscaldamento naturale dell’acqua iniettata durante l’attraversamento delle fratture.
Un martello fondo-foro affidabile ed economico
Geo-Drill ha sviluppato un martello fondo-foro (DTH, Down-the-Hole Hammer) azionato con un sistema a valvola innovativo più duraturo e che garantisce prestazioni di maggiore durata. Il martello DTH di Geo-Drill, a differenza dei martelli idraulici convenzionali, è azionato da oscillatori bistabili fluidici che consentono tolleranze decisamente superiori nel meccanismo di percussione. «Il nostro nuovo martello rivela una maggiore affidabilità, grazie al superamento di determinati problemi legati ai martelli idraulici/ad aria compressa convenzionali attraverso la riduzione delle parti interne soggette a tassi elevati di usura/guasti», osserva Kale.
Miglioramento dei sensori di monitoraggio e dell’ingegneria dei materiali
I ricercatori hanno sviluppato sensori stampati in 3D robusti ed economici che forniscono dati in tempo reale sulle operazioni di perforazione, ad esempio l’interazione punta/roccia, l’energia d’impatto e la frequenza dei colpi. Le simulazioni sulla garanzia di flusso abbinate alle letture dei sensori e a un sistema basato sulla conoscenza contribuiscono all’ottimizzazione dei parametri di perforazione e delle prestazioni di trasporto dei detriti. Lo sviluppo di rivestimenti in grafene ha potenziato il miglioramento complessivo e il ciclo vitale dei componenti di perforazione, fornendo loro maggiore adesione ai substrati, migliori proprietà di dispersione e una resistenza superiore all’abrasione, all’erosione, alla corrosione e all’impatto.
Verifica rigorosa delle tecnologie
Le tecnologie sviluppate nel corso di Geo-Drill sono state sottoposte a verifiche di laboratorio su vasta scala in condizioni reali dei bacini, utilizzando il simulatore di pozzi e fluidi geologici in loco del Centro geotermico internazionale, in Germania. «Abbiamo sviluppato una tecnologia olistica che offre una metodologia sicura, economica ed efficiente per lo svolgimento di perforazioni geotermiche ad alte prestazioni. L’obiettivo generale del progetto è quello di ridurre i costi di perforazione fino al 60 %», osserva Kale. «A differenza della maggior parte dei sistemi di perforazione, il nostro approccio olistico agli strumenti nel foro di lavorazione semplifica gli aspetti che riguardano gli appalti e la logistica, a vantaggio di sviluppatori e appaltatori. La garanzia che tutte le attrezzature inviate in un sito di perforazione siano completamente compatibili rappresenta un grande vantaggio, che si traduce nella riduzione dei tempi di funzionamento», conclude Kale.
Parole chiave
Geo-Drill, perforazione geotermica, olistico, energia geotermica, martello DTH, oscillatore fluidico, monitoraggio, rivestimento