Dostęp do energii geotermalnej dzięki innowacjom w dziedzinie odwiertów
Energia geotermalna, zmagazynowana w skałach i wodzie ulokowanych głęboko w skorupie ziemskiej, jest potencjalnym źródłem ogromnych ilości energii odnawialnej. Choć Ziemia ochładza się od czasu swojego powstania ponad 4,5 miliarda lat temu, wysokie temperatury w środku planety nadal ogrzewają jej wewnętrzną skorupę. „Możemy wydobywać to ciepło, przekształcać wodę w parę i zasilać turbiny w celu wytwarzania energii elektrycznej”, mówi kierownik projektu ORCHYD Naveen Velmurugan z Mines Paris PSL we Francji. Do innych potencjalnych zastosowań końcowych należy dostarczanie bezpośredniego ciepła do ogrzewania wody, a także procesów przemysłowych. Niewątpliwą zaletą tej technologii jest brak uzależnienia od warunków pogodowych, jak ma to miejsce w przypadku energii wiatrowej i słonecznej, a także niewielki ślad lądowy.
Dotrzeć do źródeł geotermalnych w skorupie ziemskiej
Główna trudność polega rzecz jasna na dotarciu do gorących źródeł geotermalnych znajdujących się głęboko w skorupie ziemskiej. „Z każdym kilometrem temperatura wzrasta o 20-30 stopni Celsjusza”, tłumaczy Velmurugan. „Wykonywanie odwiertów jest drogie i skomplikowane pod względem technicznym”. Projekt ORCHYD, koordynowany przez ARMINES we Francji, miał na celu rozwiązanie tego problemu poprzez opracowanie nowej prototypowej techniki wykonywania odwiertów, przeznaczonej specjalnie do pracy w twardym granicie występującym na głębokości poniżej 3 km. To głębiej, niż zwykle prowadzone są odwierty w branży naftowej i gazowej. „Nasz pomysł polegał na połączeniu dwóch dojrzałych technologii – wysokociśnieniowego strumienia wody i wiercenia udarowego”, mówi Velmurugan. Na głębokości 4 km pod powierzchnią ciśnienie wywierane z góry na materiał skalny jest bardzo wysokie, co utrudnia wykonywanie odwiertów. W opracowanych w ramach projektu prototypie strumień wody tworzy rowek otaczający twardą skałę, pomagając zmniejszyć ten nacisk. Ułatwia to kruszenie skały przy pomocy wiercenia udarowego i pozwala zmniejszyć zużycie energii.
Otwarcie drogi do wydobycia energii geotermalnej
Opracowanie prototypu wymagało przeprowadzenia badań teoretycznych i testów laboratoryjnych. Dostęp do ośrodka eksperymentalnego PSL w Pau we Francji pozwolił zespołowi na odtworzenie warunków panujących na głębokości do 4 km w skorupie ziemskiej. „Mieliśmy możliwość wykorzystania tego obiektu do przetestowania naszego procesu na różnych rodzajach skał i na różnych głębokościach”, wyjaśnia koordynator projektu Laurent Gerbaud. „Mogliśmy przetestować oba procesy osobno, a także razem. Dzięki temu pod koniec projektu mieliśmy już gotowy prototyp”. Jak twierdzi Gerbaud, wyniki przekroczyły oczekiwania badaczy. „Udało nam się poprawić wskaźnik penetracji czterokrotnie, a wydajność wiercenia (biorąc pod uwagę zużycie energii) – 24-krotnie”, mówi. „Ważne było dla nas zademonstrowanie, że technika ta pozwala na wiercenie w twardym granicie i że przyczynia się do zwiększenia wydobycia energii geotermalnej”.
Wprowadzenie energii geotermalnej do europejskiego koszyka energetycznego
W dalszej kolejności planowane jest udoskonalanie technologii oraz przeprowadzenie prób w terenie. „Dowiedzieliśmy się wiele na temat tego, na czym polega ten proces i jak działa”, dodaje Velmurugan. „Teraz chcemy go jeszcze rozwinąć”. Zgodnie z tymi deklaracjami w dłuższej perspektywie zespół projektu ORCHYD planuje pokazać branży, w jaki sposób ta technika może skrócić czas i obniżyć koszty wykonywania odwiertów. Miałoby to znaczący wpływ na łączne uśrednione koszty wytworzenia energii geotermalnej, tak by stały się zbliżone do kosztów innych odnawialnych źródeł energii, takich jak wiatrowa i słoneczna. „Pomogłoby to wprowadzić energię geotermalną do europejskiego koszyka energetycznego”, dodaje Velmurugan. „Aby tak się stało, potrzebne są inwestycje, ale długoterminowy potencjał tej technologii jest ogromny”.
Słowa kluczowe
ORCHYD, geotermalna, energia, energia odnawialna, energia słoneczna, energia elektryczna, Ziemia, pogoda
