На геотермальної конференції з 19 по 23 липня, в якій взяли участь 165 фахівців в цій області з усього світу, розглядалися «виклики і прогрес на шляху до освоєння надгарячих порід, розташованих глибоко під землею з метою відмови від викопного палива».
За словами учасників дискусії, надгарячи породи, тобто породи, температура яких вище 350 градусів за Цельсієм, являють собою величезний енергетичний ресурс, який був недооцінений.
«Можливість буріння свердловин на глибину 20 кілометрів при температурі 500 градусів за Цельсієм відкриє» тераваттне джерело геотермальної енергії, потужність якого порівнянна з потужністю викопного палива», - сказав Карлос Араке, генеральний директор Quaise Inc. і один з п'яти учасників засідання, присвяченого передовим методам буріння, здатним витримати екстремальні температури.
Звичайні геотермальні установки працюють при температурі близько 230 градусів Цельсія на основі свердловин, глибина яких становить близько двох кілометрів. Надгарячи породи в деяких районах, наприклад, в Ісландії, і біля вулканів, розташовані біля поверхні землі, але на більшій частині земної кулі глибина їх залягання становить 7-20 кілометрів. Особливо цікаві розробки при температурі близько 374 градусів за Цельсієм. Зазвичай вода знаходиться в рідкому, твердому або пароподібному стані. Але вода, закачана в гарячу породу, перетворюється в надкритичний, пароподібний стан і може переносити в 5-10 разів більше енергії, ніж просто гаряча вода. Отже, надкритична вода - це надзвичайно ефективне джерело енергії
Безліч проблем.
Однак на шляху освоєння надгарячих порід стоїть безліч проблем. Основна з них є техніка буріння, яка повинна витримувати екстремальні температури і тиск. Звичайні бурові установки, що використовуються в нафтогазовій промисловості, при таких температурах виходять з ладу. На щастя, «в даний час розробляється ряд перспективних методів буріння», - сказала Сьюзан Петті, технічний директор Cyrq Energy і президент AltaRock Energy, Inc.
Серед інших важливих проблем - електроніка, здатна витримувати екстремальні умови; матеріали для прокладки свердловин, здатні витримувати перепади температур; а також додаткові дані для характеристики підземних гірських порід.
Що стосується термоциклирования, «я думаю, що проблема близька до вирішення, завдяки таким інноваціям, як самовідтворювани цементи, які рекрісталлізуются, щоб усунути будь-які тріщини», - сказала Петті. Марк Айрленд, викладач геолого-геофізичних досліджень в Університеті Ньюкасла, звернувся до питання отримання додаткових даних. «У нас не так багато точок калібрування глибоких систем», - сказав він.
У зв'язку з цим Ірландія наголошує на необхідності співпраці між вченими, які досліджують надгарячу геотермальну енергію. «Відкритий доступ до даних і моделей пілотних проектів, має надзвичайне значення», - сказав він. Потім «ми зможемо вивчити всі різні параметри, а також порівняти і зіставити потенційний ресурс. Обмін інформацією сприяє прийняттю оптимальних рішень».
У засіданні також взяли участь Стейнар Орн Йонссон, радник з правових і політичних питань GEORG, міжнародного кластера геотермальних досліджень, що базується в Ісландії; Джоя Фальконе, завідуюча кафедрою енергетичної інженерії Ренкіна в Університеті Глазго; і Карстен Сорлі, керівник проекту технологічної ініціативи Equinor в області геотермальної енергії.
Глибоке буріння.
Учасники наступної дискусії більш детально зупинилися на розроблюваних в даний час методів буріння, які можуть забезпечити доступ до надгарячої породі на глибині багатьох кілометрів. Технології варіюються від використання енергії міліметрових хвиль для фактичного випаровування породи до використання невеликих снарядів, випущених з гіперзвукової швидкістю, які подрібнюють гірські породи і прокладають шлях для бурового долота.
Компанія Quaise Inc. використовує гіротрон - електровакуумний СВЧ-генератор, який генерує енергію міліметрових хвиль (як в мікрохвильових печах), яка направляється в глибокі гарячі породи через хвилеводи. Газ, який супроводжує міліметрові хвилі, повертає випарену породу назад на поверхню. Карлос Араке, генеральний директор Quaise, підкреслює, що система працює за принципом «підключи і працюй», тобто для дрібних порід використовуються традиційні методи буріння, а потім для більш твердих, гарячих і глибоких порід використовується технологія міліметрових хвиль. В даний час компанія проводить польові випробування.
Ігор Коціс - генеральний директор GA Drilling (GA означає Geothermal Anywhere). Ця компанія для руйнування глибоко залягаючих твердих порід на дрібні шматочки, використовує плазму - газ під напругою. Як і Quaise, GA Drilling «намагається максимально використовувати традиційні системи», - сказав Кочіс. Компанія, заснована в 2008 році, має власний сучасний технологічний комплекс близько Братислави (Словаччина), який «може відтворювати високій тиск і температури глибоко під землею». GA Drilling також планує співпрацювати в цій області з іншими буровими компаніями.
Марк Рассел, засновник компанії Hypersciences, розповів про те, як гіперзвукові снаряди компанії, які були випущені раніше обертовим долотом, дозволяють «бурити приблизно в 10 разів швидше в твердих, глибоких і високотемпературних породах». Рассел зазначив, що технологія, що лежить в основі Hypersciences, в даний час проходить польові випробування; і також може застосовуватися в туннелестроеніі, гірничодобувної промисловості, і навіть в аерокосмічній галузі.
Ще один підхід до глибокого буріння «поєднує в собі водоструминні очищення під високим тиском з ударним бурінням». Навин Велмуруган - науковий і технічний менеджер проекту ORCHYD, в рамках якого розробляється ця технологія. Проект, який фінансується Європейським союзом, очолюють дослідники з французької компанії ARMINES / MINES-ParisTech. Їх партнерами є Імперський коледж Лондона (Велика Британія), SINTEF (Норвегія), Університет Пірея (Греція), Китайський університет нафти (Східний Китай) і Drillstar Industries (Франція).
Сесію «Майбутнє буріння для глибоководних геотермальних джерел» модерувала Джоді Робінс, старший інженер по геотермальним технологій Національної лабораторії поновлюваних джерел енергії (NREL). Сесії PIVOT21 доступні для перегляду на веб-сайті PIVOT21, на якому розміщені і інші відомості про розвиток геотермальної енергетики.