211service.com
Fracking voor aardwarmte in plaats van gas
Het gebruik van hydrofracturering heeft enorme nieuwe aardgasreserves opgeleverd. nutsvoorzieningen hoge rots , een startup gevestigd in Seattle, ontwikkelt technologie die hetzelfde zou kunnen doen voor geothermische bronnen, waardoor een marginale stroombron een belangrijke bron van koolstofvrije elektriciteit en warmte in de Verenigde Staten wordt.
Rots op: Een geothermische bron bij de Newberry-vulkaan in Oregon, waar nieuwe technologie voor het breken van gesteente werd getest.
Eerder dit jaar demonstreerde Alta Rock in de buurt van de Newberry-vulkaan in Oregon een belangrijk onderdeel van die technologie, een proces dat lijkt op fracking. Net zoals fracken inhoudt dat vloeistof onder hoge druk in ondergrondse schalieformaties wordt gepompt om aardgas en olie te ontsluiten die daar zijn opgesloten, zou de nieuwe technologie warmte kunnen ontsluiten die diep onder de grond is opgesloten. In tegenstelling tot zonne- en windenergie zou die warmte de klok rond en bij alle weersomstandigheden beschikbaar zijn.
Geothermische energiecentrales voorzien nu in een klein deel van de energiebehoefte van de wereld - in de VS, een van 's werelds grootste producenten van geothermische energie, is de totale geothermische capaciteit ongeveer 1 procent van de kolencapaciteit van het land.
Het grootste probleem is dat conventionele geothermische centrales afhankelijk zijn van een zeldzame combinatie van geologische kenmerken. Heet gesteente moet gepaard gaan met grote hoeveelheden heet water of stoom die gemakkelijk naar de oppervlakte kunnen worden gepompt, waar het stoomturbines zou aandrijven om elektriciteit op te wekken. De rotsformatie moet poreus genoeg zijn zodat het water continu kan worden gerecirculeerd en verwarmd om een elektriciteitscentrale draaiende te houden. (Geothermische pompen worden soms gebruikt om huizen te verwarmen en te koelen, maar deze zijn niet geschikt voor het opwekken van elektriciteit omdat ze bij veel lagere temperaturen werken.)
Hoewel dergelijke formaties zeldzaam zijn, is de hoeveelheid ondergrondse warmte eigenlijk enorm (zie Overvloedige kracht van universele geothermische energie). Er zit genoeg warmte vast onder de Verenigde Staten binnen een boorafstand (tot 10 kilometer diep) om duizenden jaren in de energiebehoefte te voorzien. AltaRock is een van de vele bedrijven die proberen te achterhalen hoe ze toegang kunnen krijgen tot meer van die warmte (zie Gesteente kraken om meer uit geothermische velden te halen en CO2 gebruiken om geothermische energie te winnen).
Het basisidee is om het gesteente aan te passen zodat er water doorheen kan stromen (onderzoekers noemen de resulterende reservoirs verbeterde geothermische systemen of EGS). Dit houdt in dat koud water op de juiste manier in het gesteente wordt gepompt om bestaande breuken in het gesteente te laten uitzetten en water door te laten stromen. Het is in het verleden vele malen geprobeerd, met inspanningen die al tientallen jaren teruggaan. Maar het was moeilijk om voldoende warm water te laten stromen om de kosten van het boren van een put en het bouwen van een energiecentrale te rechtvaardigen.
De oplossing van AltaRock leent een spel van de aardgasindustrie. Een van de belangrijkste vorderingen die bedrijven in staat hebben gesteld om economische hoeveelheden aardgas uit schaliegesteente te produceren, is de mogelijkheid om gesteente op verschillende punten langs een enkele put te breken, waardoor het aantal putten dat moet worden geboord, wordt verminderd. Dit doen ze door een deel van een put tijdelijk af te pluggen, zodat ze hydraulische druk kunnen uitoefenen op het ene deel en vervolgens naar een ander deel gaan.
Het is al lang bekend dat hetzelfde doen de productie van warm water uit een geothermische bron kan verhogen. Maar het is niet mogelijk om dezelfde technieken te gebruiken die bij het fracken worden gebruikt om de put te dichten. Geothermische putten zijn doorgaans heter en moeten worden ontworpen voor grotere hoeveelheden water.
AltaRock heeft in wezen een nieuwe plug uitgevonden. Bij een put bij de Newberry-vulkaan is aangetoond dat het mogelijk is om een geothermische put tijdelijk af te pluggen met een speciaal polymeer. Het materiaal degradeert nadat het een bepaalde tijd in de hete rots heeft gelegen, waardoor het bedrijf naar een ander deel van de put kan gaan. Het bedrijf brak drie afzonderlijke delen van één put met behulp van de techniek. In een toekomstig commercieel project zou het zeven of meer per put kunnen doen, wat de kosten drastisch zou kunnen verlagen, zegt Susan Petty, de president en chief technology officer bij AltaRock. Ze zegt dat de technologie de sleutel zou kunnen zijn om EGS concurrerend te maken met steenkool.
Maar hoewel de AltaRock-technologie een belangrijke vooruitgang is, staat het nog te vroeg voor geothermische energie. De technologie van AltaRock is belangrijk, maar het is slechts een deel van de puzzel, zegt Jefferson-tester , hoogleraar duurzame energiesystemen aan de Cornell University. Hij zegt dat er nog verschillende technische uitdagingen zijn, en om ze op te lossen zal blijvende financiering nodig zijn, niet alleen voor het project waar AltaRock aan werkt, maar ook voor verschillende andere. Hij zegt dat er een kritieke massa demonstraties nodig is om bedrijven te bewijzen dat geothermische energiecentrales een goede investering zijn. Hij schat dat het tientallen jaren zal duren voordat geothermie zelfs maar 10 procent van het totale vermogen in de Verenigde Staten voor zijn rekening zal nemen.
Petty zegt dat de vestiging in Newberry al in 2016 stroom zou kunnen produceren, maar dat er nog veel werk aan de winkel is. De volgende stap voor AltaRock is het boren van een andere put in de buurt die het poreuze gesteente zal kruisen dat het heeft gemaakt met zijn breektechniek. Ingenieurs zullen water door de eerste put pompen, die door de rots zal circuleren en opwarmen. Daarna wordt het uit de tweede put gepompt en gebruikt om stoom te produceren in een elektriciteitscentrale.
In eerdere EGS-projecten hebben zich in dit stadium verschillende problemen voorgedaan. Soms stroomt het water te snel van de ene bron naar de andere, waardoor het niet warm genoeg wordt. Op andere momenten verdwijnt water door onbekende spleten in de rots, om nooit meer te zien. Om deze problemen aan te pakken, ontwikkelt AltaRock nieuwe technologieën om te controleren waar water stroomt.
AltaRock werkt ook samen met GE aan een verbeterd proces voor het gebruik van warm water om elektriciteit op te wekken. Het gaat om het verbeteren van de warmteoverdracht van het warme water naar een werkvloeistof die een turbine aandrijft. De aanpak zou het vermogen van een geothermische locatie nog meer kunnen verhogen.