211service.com
Kraft från Not-So-Hot Geothermal
En stor del av de geotermiska resurserna som är lämpliga för elproduktion – de med temperaturer högre än 300 °F – ligger djupt under jorden, utom räckhåll för nuvarande teknik. Resurser med lägre temperatur, som är vanliga i hela USA, används vanligtvis för uppvärmning, men kan också vara en riklig kraftkälla, om forskare kunde hitta ett ekonomiskt sätt att omvandla dem till elektricitet.
Ingenjörer vid United Technologies Research Center (UTRC), en enhet av United Technologies baserad i East Hartford, CT, säger att de har utvecklat ett lågkostnadssystem som kan utnyttja geotermiska resurser vid låg temperatur. Tekniken kan vara särskilt användbar för att generera el från avloppsvarmvatten som genereras vid olje- och gaskällor.
Det modulära kraftverket på 200 kilowatt från UTRC kan omvandla temperaturer så låga som 165 °F till elektricitet. Tekniken liknar ångmaskiner, förutom att ånga eller hett vatten förångar ett fluorkolväteköldmedium som driver turbinen. Och köldmediet har lägre kokpunkt än vatten. Det är svårt att köra en ångmaskin vid 165 grader [Fahrenheit], säger Bruce Biederman, som leder projektet vid UTRC. Storleken på utrustningen skulle vara enorm och din turbin skulle ha mycket dålig effektivitet.
UTRC-kraftverket kan ses som ett omvänt kylsystem, och den nya turbinen är i huvudsak en kylkompressor som kör baklänges, säger Biederman. Istället för att använda ström för att skapa en temperaturskillnad, som ett kylskåp gör, omvandlar det en temperaturskillnad till elektricitet.
Företaget testar nu en enhet på en fjärrkontroll hot springs resort 97 km nordost om Fairbanks, Alaska. Biederman förväntar sig att ett kommersiellt kraftverk ska vara klart i början av nästa år, efter att de har testat demonstrationssystemets tillförlitlighet.
Enligt honom skulle systemet kunna utnyttja den stora mängd varmvatten som pumpats upp ur marken vid olje- och gaskällor. Bara i Texas produceras mer än 12 miljarder fat vatten från brunnar. Oljebolag kasserar vanligtvis avloppsvattnet genom att återinjicera det i jorden; men de kunde använda den för att generera elektricitet. Biederman planerar att sätta upp demonstrationsprojekt vid olje- och gaskällor i Texas och Nevada nästa år.
Detta koncept för omvänd kylning är inte nytt; men hittills har ingen gjort en effektiv turbin till en rimlig kostnad, säger han. UTRC har hållit nere kostnaderna genom att modifiera kylenheter som dess systerföretag, Carrier Corp., tillverkar och använda sin produktionslinje i Charlotte, NC.
Systemets ringa storlek håller också nere kostnaderna och gör det mer användbart, säger Maria Richards, som koordinerar geotermiskt laboratorium vid Southern Methodist University i Dallas. Att den får plats bak på en lastbil med flak och köras till en brunnsplats gör den mycket bekvämare och billigare, säger hon. Det är [som att jämföra] en stordator och en bärbar dator. Och, som med andra förnybara energikällor, ökar bränslekostnaderna intresset för geotermiska kraftenheter, tillägger hon.
Gwen Holdmann, vicepresident för nyutveckling på resorten i Alaskas varma källor där tekniken testas, säger att de spenderade 2,2 miljoner dollar på det geotermiska kraftverket UTRC och att det borde betala sig själv inom fem år. Det kan till och med bli en snabbare återbetalning om bränslekostnaden fortsätter att stiga, föreslår hon. Innan kraftverket installerades brände resorten dieselbränsle för 1 000 dollar per dag för att generera elektricitet, säger hon. Anläggningen eliminerar dessa kostnader och de skadliga utsläppen från dieselgeneratorer.
Just nu finns geotermiska kraftverk främst i västra USA, där högtemperaturånga eller hett vatten dyker upp naturligt vid ytan. Att borra brunnar för att nå högtemperaturresurser djupt under jorden kan kosta miljontals dollar, men ändå vara kostnadseffektivt eftersom de är effektiva för kraftgenerering, säger Richards. Hittills har det dock inte varit ekonomiskt att använda geotermiska resurser med lägre temperatur för kraft.
Men befintliga olje- och gaskällor, där el som genereras från avloppsvarmvatten kan driva oljepumparna, skulle vara den idealiska platsen för UTRC-kraftmodulerna, säger Richards. De borrar redan brunnar, brunnarna används redan och de producerar något som är en sekundär energikälla.