Tańsze źródła geotermalne

Badacze w Krajowe Laboratorium Północno-Zachodniego Pacyfiku w Richland w stanie Waszyngton, twierdzą, że opracowali doskonały rodzaj płynu odprowadzającego ciepło, który może radykalnie poprawić ekonomikę wytwarzania energii odnawialnej z niskotemperaturowych zasobów geotermalnych.

Odbiór geotermalny: Molekularna reprezentacja nanomateriału opracowanego w Pacific Northwest National Laboratory, który może poprawić wydajność elektrowni geotermalnych.

Kolega z laboratorium, Pete McGrail, mówi, że ciecz służy do pochłaniania ciepła z gorącej wody, która jest pompowana z ziemi do wymiennika ciepła elektrowni geotermalnej. Ciecz może potencjalnie zwiększyć szybkość wychwytywania ciepła o 20 do 30 procent. Naukowcy opracowali własne nanomateriały składające się z metali połączonych cząsteczkami organicznymi. Odkryli, że dodanie nanomateriałów do płynu, takiego jak heksan lub pentan, znacznie poprawiło właściwości zatrzymywania ciepła przez ciecz.

Mamy nadzieję, że poprawiając wydajność tak bardzo, jak nam się wydaje, że możemy, projekt może stać się opłacalny na znacznie płytszych głębokościach, mówi McGrail. Byłbyś w stanie wdrożyć się w obszarach, które byłyby obecnie uważane za marginalne lub nieekonomiczne.

Pod naszymi stopami nie brakuje energii geotermalnej. Wywiercić wystarczająco głęboko, a będzie ciepło. jakiś Badanie prowadzone przez MIT z 2006 roku stwierdził, że geotermalne systemy energetyczne mogą dostarczyć 100 gigawatów energii do Stanów Zjednoczonych do 2050 roku, ale tylko wtedy, gdy pojawią się nowe technologie wiercenia i szczelinowania skał oraz zaawansowane projekty elektrowni, które mogą obniżyć koszty rozwoju.

Potrzebne są ulepszone technologie, ponieważ obecnie najbardziej ekonomiczne elektrownie geotermalne wytwarzają energię elektryczną, wykorzystując parę lub gorącą wodę bezpośrednio z naturalnie utworzonych zbiorników o wysokiej temperaturze, takich jak pole gejzerów w Kalifornii. Studnie są stosunkowo płytkie, woda ma temperaturę 360 stopni Fahrenheita lub wyższą, a skała jest wystarczająco porowata, aby zapewnić wystarczającą cyrkulację wody. Skorzystanie z zasobów geotermalnych w mniej idealnych lokalizacjach wymaga głębszego wiercenia i wymuszania pęknięć w skale, co powoduje ogromne koszty. Oznacza to również maksymalne wykorzystanie zasobów ciepła o niższej temperaturze, co jest osiągane za pomocą instalacji binarnych, które wydobywają i ponownie wykorzystują ciepło z podziemnej gorącej wody, zamiast używać gorącej wody bezpośrednio do wirowania turbiny.

W tych zakładach woda pompowana do szybu wstrzykiwania pochłania ciepło z gorącej skały i jest pompowana z powrotem przez oddzielny szyb wydobywczy w temperaturach od 150 stopni Fahrenheita do 300 stopni Fahrenheita. Gorąca woda jest następnie przepuszczana przez wymiennik ciepła wraz z płynem o niskiej temperaturze wrzenia. Płyn ten, który przepływa we własnej zamkniętej pętli w roślinie, pochłania ciepło z wody i pod wysokim ciśnieniem zamienia się w parę. Para przechodzi przez turbinę, wytwarzając energię, a następnie jest skraplana i zawracana z powrotem przez pętlę.

McGrail i jego zespół badawczy natknęli się na sposób na zwiększenie współczynnika konwersji energii, gdy dwie pętle przechodzą przez wymiennik ciepła. Początkowo opracowali własne materiały do ​​innego projektu, aby poprawić wychwytywanie dwutlenku węgla emitowanego z elektrowni wykorzystującej paliwa kopalne. Zdali sobie sprawę, że materiały mają niezwykłe właściwości termodynamiczne po dodaniu do płynu organicznego. Nowy płyn może wychwytywać do 30 procent więcej ciepła z zamkniętej pętli wodnej, a dzięki swoim zdolnościom szybkiego rozszerzania i kurczenia może osiągać wyższe ciśnienia napędzające turbinę.

To jeden z tych momentów w laboratorium, kiedy patrzysz na dane i mówisz „Wow!”, mówi McGrail. Jego grupa otrzymała dotację w wysokości 1,2 miliona dolarów z programu technologii geotermalnych Departamentu Energii na zbudowanie prototypu laboratoryjnego, który pokazuje właściwości płynu w działaniu.

Miejmy nadzieję, że do końca roku otrzymamy razem system pętli testowych. Złożymy kompletną jednostkę roboczą z wymiennikiem ciepła, sprężarką, pompami i układem turbiny, abyśmy mogli zobaczyć cały proces działający – mówi.

Jak mówi Susan Petty, dyrektor ds. technologii firmy AltaRock Energy z siedzibą w Seattle, dewelopera ulepszonych systemów geotermalnych, lwia część kosztów energii geotermalnej przypada na wiercenie i przygotowywanie odwiertów produkcyjnych. Jeśli zamierzasz uzyskać 20-procentową lub wyższą poprawę wydajności, to jest to 20 procent mniej, mówi. To naprawdę ważne.

Istnieją jednak potencjalne przeboje. Ron DiPippo, emerytowany profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Massachusetts w Dartmouth i współautor raportu MIT, ostrzega, że ​​odparowany płyn musi przejść przez turbinę bez wpływu na wydajność. Trzeba bardzo sceptycznie podejść do tych spraw i przeprowadzić dokładną analizę właściwości tych płynów, mówi. Możesz mieć zysk z jednej strony i poświęcenie z drugiej strony.

Testowanie, jak nanomateriały przechodzą przez turbinę, będzie priorytetem po opracowaniu prototypu, mówi McGrail. Nie wiemy jeszcze, czy będzie to problem.

ukryć