08 января 2013
Инженеры, работающие с геотермальными источниками, этим летом планируют закачать 108 миллионов литров воды в спящий вулкан, находящийся в Центральном Орегоне (США)
Таким образом, они хотят продемонстрировать новые технологии по производству чистой, «зеленой» электроэнергии и надеются, что этот пример даст толчок для развития «зеленого» энергетического сектора в целом.
Согласно планам исследователей и инженеров, работающих над проектом, вода должна будет поступать обратно на поверхность достаточно горячей и достаточно быстро, чтобы создать дешевую, чистую электроэнергию, которая не будет зависеть от солнечной активности или силы ветра.
Спрос на возобновляемые источники энергии был ослаблен вследствие дешевого природного газа, слабого спроса на электроэнергию и ослабления политической обеспокоенности по поводу глобального потепления. Попытки использовать тепло Земли для производства электроэнергии, известной как геотермальная энергия, были еще более затруднены из-за технических проблем и озабоченности, что подобные процессы могут вызвать землетрясения.
Нажмите для увеличения
Несмотря на все это, федеральное правительство США, корпорация Google, а также другие инвесторы заинтересованы в данном эксперименте настолько, что уже согласились вложить в проект «Орегон» 43 миллиона долларов. Над проектом работают компании AltaRock Energy (Сиэттл) и Davenport Newberry Holdings (Стэмфорд).
«Мы знаем, что там внутри находится тепло, – говорит Сьюзен Питти (Susan Petty), президент Alta Rock. - Вопрос состоит в том, сможем ли мы прокачивать достаточное количество воды в системе, чтобы сделать ее экономически выгодным решением».
Тепло земной коры использовалось для производства электроэнергии уже на протяжении более чем столетия. Инженеры собирали возле самой поверхности горячую воду или пар, которые использовались для вращения турбины, генерирующей электричество. Однако большинство подобных запасов уже исчерпано. Новым толчком могут стать горячие камни с микроскопическими трещинами в горных породах.
Расширенные геотермальные системы
Чтобы превратить геотермальную энергию в весьма важный источник экологически чистой энергии, инженеры работают над новой технологией под названием расширенные геотермальные системы (РГС).
Суть технологии состоит в следующем: в горячих твердых горных породах инженеры специальным образом пробивают скважины, а потом закачивают в них холодную воду. В результате в этих горных породах образовываются крошечные трещины, из которых у самой поверхности земли собирается поток горячей воды и/или пара – геотермальная энергетика. Процесс известен как «гидрошеринг».
Нажмите для увеличения
Hydroshearing весьма похож на гидравлический разрыв пласта (ГРП) – один из методов интенсификации работы нефтяных и газовых скважин и увеличения приемистости нагнетательных скважин. Используется для свободной формации природного газа из сланцев. Метод заключается в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте для обеспечения притока добываемого флюида (газ, вода, конденсат, нефть либо их смесь) к забою скважины. Технология осуществления ГРП включает в себя закачку в скважину с помощью мощных насосных станций жидкости разрыва (гель, в некоторых случаях вода, либо кислота при кислотных ГРП) при давлениях выше давления разрыва нефтеносного пласта. Для поддержания трещины в открытом состоянии в терригенных коллекторах используется расклинивающий агент — проппант, в карбонатных — кислота, которая разъедает стенки созданной трещины.
Однако все эти процессы преследуются одним страхом – страхом землетрясений… Кое-кто из ученых полагает, что в результате гидрошеринга может произойти растрескивание скал глубоко под землей, что, в свою очередь, приведет к разрушительным землетрясениям. Развитие расширенных геотермальных систем столкнулось и с другими проблемами. К примеру, достаточно трудно создать большой водоем, чтобы запустить коммерческую электростанцию.
Прогресс есть, но он движется очень медленно. Сегодня уже работают две небольшие «зеленые» электростанции во Франции и Германии. Третья, что в центре города Базель, Швейцария, была закрыта по причине опасения землетрясений. Проект в Австралии приостановили из-за проблем с бурением твердых горных пород.
Эрни Майер (Ernie Majer), сейсмолог из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Lawrence Berkeley), заявил, что в конце этого месяца должен выйти международный протокол, который поставит в жесткие рамки конструкторов расширенных геотермальных систем: отныне они будут обязаны держаться со своими проектами подальше от обитаемых людьми мест. Мистер Майер также настоятельно призывает инженеров быть искренними с местными жителями, чтобы они знали точно, что происходит возле их домов.
Компания AltaRock надеется вскоре продемонстрировать новую технологию для создания больших водохранилищ, которая базируется на пластических полимерах (используются для производства биоразлагаемых чашек). Ее плюсом является тот факт, что она работает в существующих биотермальных полях. Инженеры из компании Newberry хотят продемонстрировать, что такая технология также будет работать и в совершенно новых областях РГС, в геологии различного рода, вулканических породах.
Министерство энергетики США инвестировало в проект 21,5 млн долларов. Кроме того, эту денежную стимуляцию поддержали и частные инвесторы, одним из которых выступила корпорация Google с 6,3 миллионами долларов. «В общей сложности цена вопроса сейчас составляет 64 миллиона долларов», – сказал Майер.
Эрни Майер говорит, что опасность значительного землетрясения в зоне развертывания проекта весьма мала. Проект «Орегон» расположен в сейсмически мертвой зоне, и она находится очень далеко от ближайшего места обитания людей. К тому же слой вулканического пепла, накопленный за тысячелетия, способен ослабить любые встряхивания.
Тем не менее, Министерство энергетики США будет пристально следить за ходом развития проекта, и в случае любых, даже несущественных подземных толчков, все работы будут приостановлены. Министерство также ведет наблюдение за РГС-проектами в существующих геотермальных полях в Калифорнии, Неваде и Айдахо.
Геологи считают, что вулкан Newberry был когда-то одним из самых высоких пиков в Каскадных горах, высотой в 3 км и диаметром в 32 км. Его вершина была разрушена еще до последнего ледникового периода, а сейчас все, что от него осталось – это кратер с возвышающимися потоками лавы, два озера, 400 цилиндрических конусов высотой около 120 метров.
В 1980-х годах, пробурив несколько разведочных скважин, удалось обнаружить весьма горячие камни, лежащие близко к поверхности земли, хотя сам вулкан не извергался вот уже 1300 лет.
За 21 день инженеры AltaRock попытаются заполнить водой тестовую скважину глубиной 3,23 км, скорость прокачки воды составит 3 кубических метра в минуту, а ее общий объем - 90 000 кубических метров. Весь процесс будут пристально мониторить сейсмические датчики, с помощью которых будет составлена подробная карта пласта. Трещины в горных породах должны возникнуть ниже поверхности земли от 1,8 – до 3,4 км. Диаметр «виртуального резервувара» должен составить 1 км.
Сейчас еще нет проекта строительства «зеленых» электростанций, но если все пройдет по плану, то приблизительный ресурс таких экологически чистых станций по выработке электроэнергии составит около 10 лет.
Несмотря на то, что легче всего найти геотермальную энергию возле действующих вулканов, на самом деле геотермальное тепло расположено практически повсюду. Это лишь одна из причин, почему такая технология удобна. Вот еще одна: эта энергия есть всегда, то есть ее выработка не зависит от таких факторов, как солнце или ветер.
Источник: HWP.RU