Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Начинаются испытания потенциально опасной технологии геотермального бурения

Геотермальная энергия — тепло под нашими ногами — может стать решающим фактором в переходе от ископаемого топлива к энергии, но только если мы сможем углубиться достаточно глубоко, чтобы раскрыть весь ее потенциал, как указал Мэтт Хоуд из Quaise Inc. презентация на конференции Geothermal Rising 2021 в Сан-Диего на этой неделе. В своей презентации он описал первую тестовую кампанию по внедрению потенциально революционной технологии бурения MIT в мир в целом, где она могла бы решить проблему.

В тестовой кампании, начатой ​​в этом месяце, участвуют исследователи из промышленности, Массачусетского технологического института и Окриджской национальной лаборатории (ORNL). Кампания проводится в ORNL и поддерживается грантом Министерства энергетики США через Агентство перспективных исследовательских проектов Energy (ARPA-E).

Команда уже активно готовится к будущим этапам кампании. Например, второе испытательное оборудование для Фазы II строится в Хьюстоне инженерами Quaise Inc. Вскоре он должен быть готов к отправке в ORNL.

Соавторами представленной им статьи Хоуда являются генеральный директор Quaise Карлос Араке, Пол Восков из Центра плазменных исследований и термоядерного синтеза Массачусетского технологического института (PSFC), Джимми Ли из PSFC, Кен Оглсби из Impact Technologies LLC, Тим Бигелоу из ORNL и Джефф Гаррисон и Мэтт. Удденберг, оба из AltaRock Energy Inc.

«Я думаю, что конечный потенциал геотермальной энергии состоит в том, чтобы действительно заменить ископаемое топливо», — сказал Арак на 8-м Геотермальном конгрессе для Латинской Америки и Карибского бассейна (GEOLAC 2021) в прошлом месяце. «Солнце и ветер будут играть роль, но для вытеснения ископаемого топлива потребуется гораздо больше [чем эти два]. Я думаю, что геотермальные и некоторые ядерные технологии — единственный способ добиться этого ».

Энергия в глубине

Материнская жила геотермальной энергии находится на глубине от 2 до 12 миль под поверхностью Земли, где порода настолько горячая (температура превышает 374 градуса по Цельсию или 704 градуса по Фаренгейту), что, если бы воду можно было перекачивать в эту область, она стала бы сверхкритической. пароподобная фаза, с которой большинство людей не знакомо. (Знакомые фазы — жидкая вода, лед и пар, образующий облака.) Сверхкритическая вода, в свою очередь, может переносить в 5-10 раз больше энергии, чем обычная горячая вода, что делает ее чрезвычайно эффективным источником энергии, если ее можно перекачивать выше земля к турбинам, которые могли бы преобразовать его в электричество.

«Подавляющее большинство ресурсов [супер-горячих горных пород] хранится в глубокой континентальной коре, доступной для 80 процентов крупных населенных пунктов мира на глубинах от 10 до 20 км», — пишут авторы в своей статье «Геотермальный подъем».

Сегодня мы не можем получить доступ к этим ресурсам, за исключением Исландии и других регионов, где они относительно близки к поверхности. Проблема номер один: мы не можем углубиться в детали. Сверла, используемые в нефтегазовой промышленности, не выдерживают ужасных температур и давлений, характерных для многих миль.

Сверление миллиметрового диапазона

Quaise работает над заменой обычных буровых коронок, которые механически разрушают породу с помощью энергии миллиметровых волн (родственники микроволновых печей, с которыми многие из нас готовят). Эти миллиметровые волны (MMW) буквально плавятся, а затем испаряют породу, создавая еще более глубокие отверстия.

Общая методика была разработана Восковым из Массачусетского технологического института, который «за последние десять лет продемонстрировал в лаборатории большую часть основных физических и научных аспектов», — сказал Хоуд. Восков, который недавно завершил испытания, подтвердившие эти данные, также показал, что он может использовать MMW для бурения скважины в базальте с соотношением сторон 1: 1 (два дюйма в глубину и два дюйма в диаметре).

Хоуд подчеркнул, что общая технология, такая как гиротрон, который производит энергию миллиметровых волн, не нова. «Мы используем около 70 лет исследований в области ядерного синтеза как источника энергии», — сказал он. «Нам не нужно изобретать велосипед, потому что синтез продвинул эту технологию до такой степени, что она может служить нашим целям. Нам просто нужно оптимизировать его для глубокого бурения ».

В методе Quaise также используются преимущества традиционных технологий бурения, например, разработанных в нефтегазовой промышленности. Компания по-прежнему будет использовать их для бурения поверхностных слоев до коренных пород, для чего они были оптимизированы.

Увеличение масштаба

В новой испытательной кампании в ORNL будет использоваться гиротрон, который в 10 раз мощнее того, который Восков использовал в Массачусетском технологическом институте. Цель текущего этапа испытаний — просверлить отверстие с соотношением сторон 10: 1. Кроме того, более мощный гиротрон позволит команде смоделировать полный процесс бурения. В частности, это позволит им испарить горную породу (гиротрон Воскова был достаточно мощным, чтобы расплавить базальт). «Это будет первый раз, когда кто-то сделает это», — сказал Хоуд.

В целом, тесты приведут к получению большого количества новых данных, «которые позволят нам полностью смоделировать процесс бурения MMW», — написала команда в своей статье Geothermal Rising.

Команда уже продвигается с планами и оборудованием для дополнительных этапов тестовой кампании. Например, инженеры строят вторую испытательную установку для следующего этапа в ORNL, когда они будут стремиться к соотношению сторон бурения 100: 1. «Затем мы отправимся в поле для демонстрации 1000: 1. Для этой цели мы разрабатываем прототип буровой установки MMW », — сказал Хоуд. «Речь идет о проверке процесса MMW на все более и более глубокой глубине».

Будьте первым, кто оставит комментарий!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *