Zapewnienie zrównoważonego charakteru i bezpieczeństwa działalności geotermalnej
Choć Ziemia ochładza się od czasu swojego powstania, wysokie temperatury w środku planety nadal ogrzewają jej wewnętrzną skorupę. Po uwolnieniu tego ciepła na powierzchnię w postaci wody lub pary można je wykorzystać do ogrzewania lub wytwarzania ekologicznej energii elektrycznej. „Pod ziemią znajduje się całe mnóstwo energii”, podkreśla koordynatorka projektu EASYGO Maren Brehme z Politechniki Federalnej w Zurychu w Szwajcarii. „Im głębiej zejdziemy pod ziemię, tym robi się goręcej. Ponadto w porównaniu z elektrowniami słonecznymi czy wiatrowymi instalacje geotermalne nie zajmują dużo miejsca na powierzchni”.
Wyzwania związane z eksploatacją geotermii
Niestety, geotermia znajduje się na niższym poziomie zaawansowania niż energetyka oparta na innych odnawialnych źródłach. Z wyzwaniem tym postanowił się zmierzyć zespół projektu EASYGO, korzystając ze wsparcia programu działań „Maria Skłodowska-Curie”. „Istnieją trzy podstawowe wyzwania związane z eksploatacją geotermii”, wyjaśnia Brehme. „Pierwszym z nich jest uzyskanie wiedzy o tym, gdzie znajdują się zasoby geotermalne i czy istnieją kanały wodne umożliwiające transport ciepła”. Drugim wyzwaniem są metody docierania do tych zasobów i pozyskiwania energii. Do stworzenia cyklu geotermalnego zawsze potrzebne są dwa odwierty – jeden do wydobycia wody i pozyskiwania ciepła na powierzchni, a drugi do wtłoczenia schłodzonej wody z powrotem pod ziemię w celu ponownego podgrzania. Z tego względu może to być bardzo kosztowne przedsięwzięcie. Projekt EASYGO koncentrował się na trzecim kluczowym wyzwaniu, jakim jest zapewnienie działalności geotermalnej zarówno zrównoważonego charakteru, jak i bezpieczeństwa. Operacja wtłaczania wody pod powierzchnię ziemi może zmienić ciśnienie i temperaturę, czasami powodując nawet wystąpienie zdarzeń sejsmicznych. Zmiany te nie pozostają bez wpływu na płyny geotermalne, gdyż powodują zachodzenie reakcji geochemicznych w obrębie infrastruktury podpowierzchniowej i powierzchniowej. Niestety, zatkane rury, utrata ciepła bądź inne zakłócenia pracy elektrowni mogą prowadzić do jej zamknięcia.
Bezpieczeństwo i sprawność systemów geotermalnych
Projekt EASYGO zgromadził 13 doktorantów, którzy zaproponowali nowe komponenty systemu, koncepcje dotyczące monitorowania i techniki operacyjne z myślą o poprawie bezpieczeństwa i efektywności systemów geotermalnych. „Nasze podejście polegało na znalezieniu i wypróbowaniu rozwiązań zapobiegających potencjalnym problemom”, dodaje Brehme. „Każdy z doktorantów współpracował z dwoma uniwersytetami i partnerem z sektora przemysłu”. Studenci pracowali nad technikami pomiarowymi służącymi do wykrywania zimnych frontów wodnych, a także nad metodami skuteczniejszego usuwania ciepła na powierzchni. Ponadto powstały nowe sposoby monitorowania zdarzeń sejsmicznych i przewidywania ryzyka zatorów. „Ta praca jest o tyle ważna, że elektrownie geotermalne są potrzebne blisko ludzi i miast”, wyjaśnia Brehme. „Transport ciepła na duże odległości nie jest możliwy, więc elektrownie muszą powstawać tam, gdzie istnieje na nie zapotrzebowanie”. Wykrywanie problemów na wczesnym etapie oznacza, że instalacjom można zapewnić bezpieczeństwo i lepiej kontrolować ich pracę. Wówczas działania mogą być podejmowane na czas, co pozwala uniknąć poważnych zakłóceń. „Wszystkie te innowacje składają się na znaczący rozwój”, mówi Brehme.
Holistyczne spojrzenie na geotermię
Kolejnym istotnym aspektem projektu był wymiar edukacyjny. Co roku organizowano tydzień szkoleniowy, który miał miejsce na jednym z uczestniczących uniwersytetów przy udziale partnerów przemysłowych. Celem tych programów szkoleniowych było zapewnienie studentom całościowego spojrzenia na geotermię. „Aby zrozumieć energię geotermalną, trzeba posiadać wiedzę z zakresu chemii, fizyki, geologii i matematyki”, zauważa Brehme. „Te tygodnie szkoleniowe to już stały element, a ich kontynuacja ma miejsce także po zakończeniu projektu”. Wielu doktorantów biorących udział w projekcie znalazło następnie zatrudnienie w branży, gdzie obecnie pracują oni nad wprowadzeniem swoich pomysłów w życie. „Podmioty z branży wiedzą, że ci absolwenci posiadają niezbędną wiedzę i przeszkolenie”, podkreśla Brehme.
Słowa kluczowe
EASYGO, geotermia, energia, zrównoważony, energia elektryczna, Ziemia, słoneczna
