211service.com
Fracking för geotermisk värme istället för gas
Användningen av hydraulisk sprickbildning har låst upp stora nya reserver av naturgas. Nu hög sten , en startup baserad i Seattle, utvecklar teknik som kan göra samma sak för geotermiska resurser, vilket gör en marginell kraftkälla till en viktig källa för kolfri elektricitet och värme i USA.
Kör på: En geotermisk brunn vid Newberry Volcano i Oregon där ny teknik för bergspräckning testades.
Tidigare i år nära Newberry Volcano i Oregon demonstrerade Alta Rock en viktig del av den tekniken, en process som liknar fracking. Precis som fracking innebär att pumpa högtrycksvätska in i underjordiska skifferformationer för att låsa upp naturgas och olja som har fångats där, kan den nya tekniken låsa upp värme som fångas djupt under jorden. Till skillnad från sol- och vindkraft skulle den värmen vara tillgänglig dygnet runt och i alla möjliga väder.
Geotermiska kraftverk tillhandahåller nu en liten bråkdel av världens energibehov – i USA, en av världens största producenter av geotermisk energi, är den totala geotermiska kapaciteten cirka 1 procent av landets kolkraftskapacitet.
Huvudproblemet är att konventionella geotermiska anläggningar är beroende av en sällsynt kombination av geologiska egenskaper. Hett berg måste åtföljas av stora mängder hett vatten eller ånga som lätt kan pumpas upp till ytan, där det skulle driva ångturbiner för att generera elektricitet. Stenformationen måste vara tillräckligt porös för att vattnet kontinuerligt ska kunna recirkuleras och värmas upp för att hålla ett kraftverk igång. (Geotermiska pumpar används ibland för att värma och kyla hem, men dessa är otillräckliga för att generera el eftersom de arbetar vid mycket lägre temperaturer.)
Även om sådana formationer är sällsynta, är mängden värme under jorden faktiskt enorm (se Abundant Power from Universal Geothermal Energy). Det finns tillräckligt med värme fångad under USA inom borravstånd (så djupt som 10 kilometer) för att försörja dess energibehov i tusentals år. AltaRock är ett av flera företag som försöker ta reda på hur man får tillgång till mer av den värmen (se Cracking Rock för att få mer från geotermiska fält och Använda CO2 för att utvinna geotermisk energi).
Grundidén är att modifiera berget så att vatten kan flöda genom det (forskare kallar de resulterande reservoarerna för förbättrade geotermiska system, eller EGS). Detta innebär att kallt vatten pumpas in i berget på precis rätt sätt för att få befintliga sprickor i berget att expandera och låta vatten rinna igenom. Det har prövats många gånger tidigare - med ansträngningar som sträcker sig tillbaka i årtionden. Men det har varit svårt att få tillräckligt med varmvatten för att motivera kostnaden för att borra en brunn och bygga ett kraftverk.
AltaRocks lösning lånar en pjäs från naturgasindustrin. En av de viktigaste framstegen som gjorde det möjligt för företag att producera ekonomiska mängder naturgas från skifferberg är förmågan att spricka berg på flera punkter längs en enskild brunn, vilket minskar antalet brunnar som behöver borras. De gör detta genom att tillfälligt täppa till en del av en brunn så att de kan lägga hydrauliskt tryck på en sektion och sedan gå vidare till en annan del.
Det har länge varit känt att att göra samma sak kan öka varmvattenproduktionen från en geotermisk brunn. Men det är inte möjligt att använda samma teknik som används vid fracking för att plugga brunnen. Geotermiska brunnar är vanligtvis varmare, och de måste konstrueras för större mängder vattenflöde.
AltaRock har i princip uppfunnit en ny plugg. Vid en brunn nära Newberry Volcano har det visat sig att det är möjligt att tillfälligt plugga en geotermisk brunn med en speciell polymer. Materialet bryts ned efter att det har legat nere i det varma berget under en viss tid, vilket gör att företaget kan gå vidare till en annan del av brunnen. Företaget spräckte tre separata områden i en brunn med hjälp av tekniken. I ett framtida kommersiellt projekt kan det göra sju eller mer per brunn, vilket kan sänka kostnaden dramatiskt, säger Susan Petty, VD och teknisk chef på AltaRock. Hon säger att tekniken kan vara nyckeln till att göra EGS konkurrenskraftig med kol.
Men även om AltaRock-tekniken är ett viktigt framsteg, är det fortfarande tidiga dagar för geotermisk kraft. AltaRocks teknik är viktig, men det är bara en del av pusslet, säger Jefferson Tester , professor i hållbara energisystem vid Cornell University. Han säger att det finns flera återstående tekniska utmaningar, och att lösa dem kommer att kräva uthållig finansiering, inte bara för projektet AltaRock arbetar med, utan för flera andra också. Han säger att det som behövs är en kritisk massa av demonstrationer för att bevisa för företag att geotermiska kraftverk är en sund investering. Han uppskattar att det kommer att ta decennier för geotermisk värme att stå för ens 10 procent av den totala effekten i USA.
Petty säger att Newberry-webbplatsen skulle kunna producera ström redan 2016, men mycket arbete återstår. Nästa steg för AltaRock är att borra en annan brunn i närheten som kommer att korsa det porösa berget som den skapade med sin sprickteknik. Ingenjörer kommer att pumpa ner vatten i den första brunnen, som kommer att cirkulera genom berget och värmas upp. Sedan kommer den att pumpas ut ur den andra brunnen och användas för att producera ånga vid ett kraftverk.
I tidigare EGS-projekt har flera problem uppstått i detta skede. Ibland rinner vattnet för snabbt från den ena brunnen till den andra och därför blir det inte tillräckligt varmt. Vid andra tillfällen försvinner vatten nerför okända springor i berget, för att aldrig mer ses. För att komma till rätta med dessa problem utvecklar AltaRock ny teknik för att övervaka var vattnet strömmar.
AltaRock arbetar också med GE på en förbättrad process för att använda varmvatten för att generera el. Det handlar om att förbättra värmeöverföringen från varmvattnet till en arbetsvätska som driver en turbin. Tillvägagångssättet skulle kunna öka kraftuttaget från en geotermisk plats ytterligare.