211service.com
Tapping Rocks for Power
Spędź czas we francuskiej wiosce Soultz-sous-Forêts, a prawdopodobnie doświadczysz trzęsienia ziemi spowodowanego przez człowieka. Wibracje – niektóre dochodzące do 2,87 w skali Richtera – są najbardziej widocznym elementem programu badań nad energią odnawialną, który może odnieść sukces tam, gdzie inne zawiodły.
Zespół francuskich, niemieckich i szwajcarskich inżynierów poprzez szczelinowanie granitowego podłoża skalnego znajdującego się pięć kilometrów pod powierzchnią i wpompowywanie wody o bardzo wysokiej soli wydobywa energię cieplną skały i planuje wykorzystać ją do produkcji wolnej od zanieczyszczeń energii elektrycznej. Przynajmniej to zrobią, jeśli miejscowi mieszkańcy zniosą trochę więcej wstrząsów.
Projekt jest jak dotąd najbardziej zaawansowanym przedsięwzięciem mającym na celu zrealizowanie obietnicy tak zwanego wydobycia gorących skał. Od lat 70. inżynierowie geotermii wielokrotnie próbowali przepchnąć wystarczającą ilość płynu przez gorące skały, aby wychwycić energię na skalę komercyjną. Teraz projekt Soultz osiągnął najwyższe prędkości przepływu na świecie przez niektóre z najgorętszych skał. Oczekują, że do tego czasu w przyszłym roku przekształcą to ciepło w co najmniej 1,5 megawata energii odnawialnej dla sieci.
Pojęcie wydobycia gorących skał jest zwodniczo proste. W gorącym podłożu skalnym wiercone są co najmniej dwa odwierty, które następnie są kruszone za pomocą podmuchów hydraulicznych. Solanka jest następnie pompowana do jednego lub więcej zastrzyk studnie i przepływa przez skałę do jednej lub więcej produkcja studnie, nagrzewające się podczas podróży. Kiedy słona woda dociera do powierzchni szybu produkcyjnego, jej ciepło jest odprowadzane do produkcji energii lub do ogrzewania powierzchni, a następnie zwracane do szybów wstrzykiwania.
Mimo swojej prostoty koncepcja ta kilkakrotnie zawiodła. W latach 70. pionierski projekt zainicjowany przez Los Alamos National Laboratory wykazał, że można kruszyć skałę i cyrkulować solankę w celu uzyskania ciepła. Ale ten projekt nigdy nie mógł uzyskać wystarczającej ilości solanki, a tym samym wystarczającej ilości ciepła, aby proces był konkurencyjny w stosunku do konwencjonalnych elektrowni spalających paliwa kopalne, takie jak węgiel lub gaz ziemny.
Gunnar Grecksch, geofizyk i ekspert ds. szczelinowania gorących skał w Leibniz Institute for Applied Geosciences w Hanowerze w Niemczech, mówi, że dalsze wysiłki w Wielkiej Brytanii i Japonii zakończyły się niepowodzeniem z tego samego powodu: szczelinowanie skał nigdy nie było wystarczające. Opór przepływu jest nadal kluczowym problemem, mówi. W żadnym z tych projektów natężenia przepływu nie były w zakresie wymaganym w systemie komercyjnym.
Projekt Soultz został zainicjowany w 1987 roku i finansowany przez Komisję Europejską. Od 2001 roku zarządza nim konsorcjum europejskich firm energetycznych, w tym Shell i Electricité de France. Naukę wspierają agencje badawcze z Francji, Niemiec i Szwajcarii.
Kluczem do jego dotychczasowego sukcesu była żmudna analiza geologiczna, która zapewnia, że studnie pozycjonują się tak, aby trafiały we właściwe skały. W 1997 roku, po dziesięciu latach pracy, projekt wykazał imponujące szybkości przepływu, przesuwając solankę podgrzaną do 140 stopni Celsjusza z prędkością 25 litrów na sekundę i na głębokość 3,6 km. A opór był mniej niż o połowę mniejszy niż w Los Alamos.
Ten pozytywny wynik ośmielił liderów projektu do wepchnięcia studni głębiej, w granit o temperaturze 200 stopni Celsjusza o głębokości pięciu kilometrów – a ostatniej jesieni w końcu odkręcili krany. Daniel Fritsch, koordynator projektu, mówi, że system prawdopodobnie mógłby osiągnąć od 40 do 50 litrów na sekundę po dodaniu pomp, które zostaną zainstalowane w studniach tego lata – to kolejne wyzwanie technologiczne, biorąc pod uwagę wysokie temperatury, do których jest zdolnych niewiele pomp. wytrzymać. Następnie na początku 2007 r. planuje się budowę pilotażowej elektrowni, która będzie wytwarzać 1,5 megawata, czyli mniej więcej tyle samo, co jedna z dzisiejszych turbin wiatrowych. Ale elektrownia gorącej skały nie będzie bezczynnie za każdym razem, gdy wiatr ustanie i powinna wytwarzać około trzy razy więcej energii rocznie.
Fritsch twierdzi, że aby pokryć koszty sprzętu i wygenerować zysk, projekt powinien produkować blisko pięć megawatów. Aby jednak wytworzyć większą moc, muszą one podwoić szybkość przepływu, do około 100 litrów/sekundę, co może być wyzwaniem ze względu na duże wstrząsy, jakie powodują ich podmuchy na powierzchni. Pozwy niektórych niezadowolonych obywateli, którzy domagają się zniszczenia mienia, ograniczyły chęć Fritscha do stosowania silniejszych podmuchów hydraulicznych. Jednak wielu lokalnym mieszkańcom wydaje się, że wiele hałasu o nic. Lokalny dziennikarz Bernard Stéphan, który mieszka dwa kilometry od punktu zerowego projektu, mówi, że jego dom nie został dotknięty wybuchami. A burmistrz Soultz-sous-Fôrets Alfred Schmitt mówi, że nie ma problemu.
Niemniej jednak, zamiast używać silniejszych podmuchów hydraulicznych do dalszego otwierania skał, Fritsch planuje uzupełnić wysadzanie nową metodą: zalewaniem odwiertów kwasem. Pomysł polega na rozpuszczeniu osadów soli w szczelinach bezpośrednio otaczających studnie. Fritsch mówi, że testy przeprowadzone we Włoszech z kwasem poprawiły funkcjonowanie niektórych studni geotermalnych o 10 razy.
Peter Fairley jest pisarzem współpracującym z Technology Review, mieszkającym w Paryżu.