Өркүндөтүлгөн геотермалдык система аз көмүртектүү энергияны казуу үчүн мунай жана газ технологиясын колдонот. 1-бөлүк.

АКШнын Энергетика министрлиги (DOE) FORGE деп аталган долбоорду каржылады, анда эң мыкты мунай жана газ технологиясын колдонуу менен ысык гранит тектери бургулалат жана сындырылат. Жалпы максат - бир скважинага сордурулган суу гранит аркылуу айланып, экинчи скважинаны сордурардан мурун электр энергиясын иштеп чыгуучу турбиналарды айдап ысытса болорун көрүү.

Джон МакЛеннан, Юта университетинин химиялык инженерия бөлүмү, бул DOE долбоорунун башкы изилдөөчүсү. Бул тема боюнча вебинар презентациясы NSI тарабынан 6-жылдын 2022-апрелинде каржыланган: ФГеотермалдык энергияны изилдөө боюнча rontier обсерваториясы (FORGE): Жаңылануу жана келечек

Төмөндө Жон МакЛеннанга берилген суроолор жана анын жооптору.

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Q1. Сиз геотермалдык энергиянын кыскача тарыхын бере аласызбы?

1900-жылдардын башында Италиядагы Лардереллодо иштегенден баштап геотермалдык энергия (электр энергиясын өндүрүү жана тикелей пайдалануу үчүн) орнотулган электр энергиясына чейин кеңейди. 15.6 ГВт электр энергиясын иштеп чыгаруу (ГигаВт электр энергиясы) 2021-жылы. Колдонуу глобалдуу – дүйнө жүзү боюнча 25тен ашык өлкө. Бирок, бөлүштүрүү дагы эле дүйнөлүк энергетикалык портфелдин кичинекей бөлүгү болуп саналат. Бул глобалдык бөлүштүрүүнү карап, шарттуу түрдө, геотермалдык энергия плиталардын чек араларына, вулкандарга ж.б.

Америка Кошмо Штаттары эң чоң орнотулган геотермалдык электр кубаттуулугуна ээ, андан кийин Индонезия, Филиппин, Түркия, Жаңы Зеландия, Мексика, Италия, Кения, Исландия, Япония. Кошмо Штаттардагы бул операциялардын ичинен геотермалдык энергияны өндүргөн скважиналардын орточо көлөмү 4-6 МВт болушу мүмкүн. Эреже катары, 392°F (200°C) жана 9 бpм (378 gpm) агып, 1 MWe тартибинде, Америка Кошмо Штаттарында 759дан 1000ге чейин үйлөрдү тейлей алат.

Геотермалдык электр станциялары бир нече скважинадан (айрымдары 50 МВтке чейин өндүрөт) көптөгөн скважиналарга чейин көлөмү боюнча ар кандай. "Гейзерлер, ..., дүйнөдөгү геотермалдык электр станцияларынын эң ири комплекси. Калпине, АКШдагы эң ири геотермалдык энергия өндүрүүчүсү, Гейзерлерде 13 үйдү же Сан-Францискодой болгон шаарды энергия менен камсыз кылуу үчүн 725 мегаватт таза кубаттуулугу бар 725,000 электр станциясына ээлик кылат жана иштетет.

Q2. Жакшыртылган геотермалдык системалар деген эмне жана фрекинг кайда колдонулат?

Элүү жылдай мурун, Los Alamos Scientific Laboratories (азыркы LANL) илимпоздору жана инженерлери тарабынан күчөтүлгөн геотермалдык системалар (EGS) концепциясы иштелип чыккан. Ал кезде концепция ысык кургак рок (HDR) катары белгилүү болгон. Методологиялардын бири - инжектордук скважинаны жана эксплуатациялоочу скважинаны бургулоо жана аларды бири-бири менен байланыштырган жаракаларды түзүү. Бул сыныктар жылуулук алмаштыргычтар катары кызмат кылат - унаадагы радиатор сыяктуу.

Бул жабык системада жумушчу суюктук катары суу колдонулат (суу жоголбойт). Муздак суюктук бир кудукка куюлат. Ал жаракалар аркылуу өтөт жана муну менен ысык тектен жылуулук алат. Бул ысык суюктук дублеттеги экинчи скважина аркылуу жер бетине чыгарылат. Жер бетинде ысытылган суюктукту бууга чыгарууга же турбинаны жана андан кийин генераторду иштетүү үчүн органикалык Rankine циклинин заводунан өтүүгө болот. Алынган жылуулук менен суу кайра айландырылат.

Бул туура идея болгону менен, анын концепциясы пайда болгондон бери элүү жыл бою ийгиликке тоскоол болгон. Дүйнө жүзү боюнча бир нече долбоорлор болгонуна карабастан, илимий ийгилиги менен коммерциялык ишке ашкан жок жана бул учкучтарда электр өндүрүү ~1 МВттен ашкан жок.

Бирок АКШда бул ресурс маанилүү. Америка Кошмо Штаттарынын батышында 519ден 15,000 футтан азыраак бургулоо тереңдигинде 20,000 ГВе бааланат. Мунай өнөр жайына ылайыкташтырылган заманбап бургулоо технологиясы бул бургулоону ишке ашырууга мүмкүн кылат. Бул горизонталдык скважиналарды бургулоого жана бул скважиналардын боюнда көп сандаган гидравликалык жаракаларды түзүүгө мүмкүндүк берген өнүгүүлөр менен бирге (ар бир жарака жылуулук алмашуу үчүн олуттуу жер аянтын камсыз кылат) жана Өркүндөтүлгөн геотермалдык системаларды ишке ашыруу мүмкүн.

Гидравликалык жарака менен сынык системасын түзүү негизги элементи болуп саналат. Бул жаңы эмес. Ал биринчи жолу EGS үчүн Нью-Мексикодогу Джемез Калдерадагы Фентон Хилл сайтында Лос-Аламостун Улуттук лабораториялары тарабынан алгачкы иштеп чыгуулар учурунда сыналган. Белгилей кетчү нерсе, 1983-жылы декабрда эки скважинаны (заманбап багыттуу бургулоо оңой колдонулганга чейин) бириктирүүгө аракет кылуу үчүн сордурулган бир чоң гидротехникалык жарака. Бул гидравликалык стимулдаштырууда 5.7 миллион галлон суу сүрүлүү редуктору кошулган 50 сок/мүнө чейин (мүнөтүнө 2100 галлон) 12,000 psi чейин кудук басымында айдалды. CaCOXNUMX майда бөлүкчөлөрү₃ суюктуктун жоголушун көзөмөлдөө үчүн кошулган (сынык системасын жөнөкөйлөтүү үчүн).

Фентон Хиллден, дүйнө жүзүндөгү башка сайттардан алынган сабактар ​​жана башка казып алуу өнөр жайларынын технологиялары (жантайыңкы жана горизонталдуу бургулоо, көп баскычтуу жаракалар) Америка Кошмо Штаттарынын Энергетика министрлигин (DOE) FORGE (Frontier Observatory) деп аталган жаңыланган изилдөө программасын баштоого үндөдү. Геотермалдык энергия боюнча изилдөөлөр үчүн) EGSти коммерциялаштырууга мүмкүндүк берүүчү жаңы технологияларды сыноо үчүн талаа лабораториясын куруу.

Q3. Ютадагы FORGE долбоорунун сайты жана ал эмне үчүн тандалганын айтып бериңиз.

DOE Кошмо Штаттардагы беш көрүнүктүү EGS жерлеринин арасында сынакка демөөрчүлүк кылды. Бул кийинчерээк Фэллон, Невада жана Милфорд, Ютадагы сайттарга "төмөн тандалган". 2019-жылы Milford сайты акыры FORGE талаа лабораториясынын жайгашкан жери катары тандалган (посттун жогору жагындагы сүрөттү караңыз).

Тандоо критерийлерине 1) резервуардын температурасы 175 жана 225°C (концепцияларды далилдөө үчүн жетиштүү ысык, бирок технологиянын өнүгүшүнө тоскоол боло тургандай ысык эмес), 2) 1.5 кмден ашкан тереңдикте (бургулоо технологиясын иштеп чыгуу мүмкүн болушунча тереңдик) камтылган. , 3) өткөргүчтүгү төмөн тоо тектери (FORGE аянтындагы гранит), 4) операция учурунда сейсмикалуулукту пайда кылуу коркунучунун төмөн болушу, 5) экологиялык коркунучтун төмөн болушу жана 6) кадимки геотермалдык системага байланыштын жоктугу.

++++++++++++++++++++++++++++++++

2-бөлүктө төмөнкү суроолор жана жооптор менен тема уланат:

Q4. Инжектордук жана эксплуатациялоочу скважиналардын негизги конструкциясы кандай?

Q5. Сиз инъекциялык кудуктагы үч frac дарылоону жана алардын натыйжаларын кыскача айтып бере аласызбы?

Q6. Коммерциялык колдонуу үчүн кандай потенциал бар?