211service.com
CO2 naudojimas geoterminei energijai išgauti
Jėgainių gaminamas anglies dioksidas gali rasti antrą gyvenimą kaip darbinis skystis, padedantis atgauti geoterminę šilumą iš kilometrų po žeme. Tokia sistema ne tik surinktų anglies dioksidą ir nepatektų į atmosferą, bet ir būtų ekonomiškas būdas panaudoti šiltnamio efektą sukeliančias dujas naujai energijai gaminti.
Karštas oras: Soultz-sous-Fôrets geoterminė elektrinė Elzase, Prancūzijoje, pumpuoja vandenį į suskilusią uolieną, kad išgautų šilumą ir taip gamintų elektrą. Mokslininkai, remiami 16 milijonų JAV dolerių federalinių skatinimo fondų, siekia įrodyti, kad tokios geoterminės elektrinės galėtų gaminti 50 procentų daugiau šilumos, verčiau anglies dioksidą perkeldamos po žeme.
Šios dar nepasitvirtinusios koncepcijos rėmėjai užsitikrino didelį pritarimą ir labai reikalingus pinigus neseniai JAV energetikos departamentui skyrę 338 mln. USD federalinių stimulų fondų geoterminės energijos tyrimams. Apie 16 milijonų dolerių lėšų skirs devyni su anglies dvideginiu susiję projektai, kuriems vadovauja Lawrence'o Berkeley nacionalinė laboratorija ir kitos nacionalinės laboratorijos, Sunnyvale, CA įsikūrusi kombinacinės chemijos įmonė Symyx technologijos ir keli JAV universitetai.
Idėja: anglies dioksidas, cirkuliuojantis per karštus regionus kilometrų po žeme, gali efektyviai išnešti šilumą į paviršių, kur jis gali būti panaudotas elektros energijai gaminti. „Symyx“ projekto vadovo ir medžiagų mokslininko Miroslavas Petro teigimu, tikėtina, kad po žeme, taigi ir iš atmosferos, liks daug anglies dioksido. Jūs izoliuojate CO₂ ir tuo pačiu metu iš jo gaminate energiją.
Ši koncepcija pirmiausia buvo pasiūlyta kaip būdas patobulinti sistemas, kurios pumpuoja vandenį giliai po žeme, kad suskaldytų karštas uolienas, o tada pašildytas vanduo per antrąjį šulinį tiekiamas į viršų, kad būtų generuojama energija, o tada vanduo grąžinamas žemyn. Šiai technologijai iki šiol buvo sutrukdyta, nes taip sunku suskaidyti uolienas, kad būtų galima patekti į geoterminę šilumą ir išlaikyti jos srautą. Europos Sąjungos projektas „Soultz-sous-Fôrets“ Elzase, Prancūzijoje, yra pažangiausias toks projektas pasaulyje, prireikė 20 metų, kad pasiektų tik 1,5 megavato elektros energijos gamybos (pakankama apytikriai 1500 namų aprūpinti). Šis procesas supriešino netoliese esančias bendruomenes dėl nedidelių žemės drebėjimų, kuriuos sukėlė reikalingas agresyvus ardymas.
2000 m. Los Alamos nacionalinės laboratorijos fizikas Donaldas Brownas pasiūlė pakeisti vandenį superkritiniu anglies dioksidu – slėgine forma, kuri yra iš dalies dujos, iš dalies skystas. Superkritinis CO2 yra mažiau klampus nei vanduo, todėl turėtų laisviau tekėti per uolieną. Brownas pažymėjo, kad sifonavimo efektas turėtų padėti cirkuliuoti anglies dioksidu dėl tankio skirtumo tarp pumpuojamo superkritinio CO2 ir kylančių karštesnių dujų, sumažinant galios nuostolius siurbiant skystį. Be to, Brownas teigė, kad užuot naudoję brangius gėlo vandens išteklius, anglies dioksido pagrindu sukurtas projektas galėtų surinkti 70 metų CO2 emisiją iš 500 megavatų anglies jėgainės.
Po šešerių metų Lawrence'as Berkeley hidrogeologas Karstenas Pruessas atliko pirmąjį išsamų technologijos modeliavimą. Pruessas prognozavo, kad toks projektas kaip Soultz-sous-Fôrets galėtų pagaminti maždaug 50 procentų daugiau šilumos naudojant anglies dioksidą nei naudojant vandenį. Dauguma DOE finansuojamų projektų siekia išbandyti Pruesso optimizmą.
Svarbiausias klausimas, pasak Petro, yra tai, kaip superkritinis anglies dioksidas sąveikaus su uolienomis ir mineralais. Superkritinis CO2 taip pat turi ypač sudėtingą ryšį su vandeniu. Tikimasi, kad superkritinis CO2 pats savaime neištirps mineralų iš uolienų – tai pagrindinė problema, su kuria susiduriama taikant vandens pagrindą. Tačiau, sako Petro, pridėjus dalį vandens į superkritinį CO2, gali susidaryti itin tirpstantis rūgštus sodos vanduo.
Tuo tarpu bent vienas kūrėjas ieško finansavimo anglies dioksido pagrindu pagamintos geoterminės energijos demonstravimui. Rugsėjo mėnesį Solt Leik Sityje įsikūręs geotermijos kūrėjas GreenFire energija paskelbė apie bendrą įmonę su nedideliu naftos kūrėju, Patobulinti naftos ištekliai netoli Arizonos ir Naujosios Meksikos sienos pastatyti dviejų megavatų galios CO2 pagrįstą demonstracinę elektrinę. Įmonės siūlo pradėti gręžti gręžinius 2010 m., kad būtų galima pasiekti karštą uolieną, esančią po natūralaus požeminio anglies dioksido rezervuaro. Jie prognozuoja, kad ši vieta galėtų duoti pakankamai šilumos, kad būtų pagaminta iki 800 megavatų galios, ir tokiu būdu galėtų sugerti didžiąją dalį anglies dioksido, susidarančio šešiose didelėse regiono anglimi kūrenamose elektrinėse.
Užuot įtraukę CO2 į geoterminės energijos planus, Minesotos universiteto geofluidų tyrimų grupė , vienas iš DOE apdovanotųjų, siūlo į esamus anglies dioksido surinkimo ir saugojimo planus įtraukti geoterminės energijos gavybą. Martinas Saaras, Minesotos universiteto geofizikas, vadovaujantis geofluidų grupei, teigia, kad ši schema duos papildomos naudos iš operacijų, kurios jau pumpuoja superkritinį CO2 į gilius druskingus vandeningus sluoksnius saugojimui arba į naftos ir dujų darinius, kad pagreitintų gamybą. Kad anglies dioksidas surinks šilumą iš aplinkinių uolienų, sako Saaras, tai kodėl gi nepaleidus dalies jo energijos generuoti? Tai pašalina poreikį skaldyti akmenis. Ir pasinaudojama esama įranga bei gręžtiniais gręžiniais, taip sumažinant geoterminės elektrinės kainą.
Saaras tiria, kaip superkritinis CO2 sąveikauja su uolienomis, mineralais ir vandeniu. Pastarojo supratimas yra labai svarbus Minesotos schemai, nes į druskingą vandeningąjį sluoksnį įšvirkštas anglies dioksidas susimaišys su vandeniu. Tačiau Saaras teigia, kad tai gali būti mažesnė problema, nei atrodo, nes dideli CO2 kiekiai, įšvirkšti į druskingą vandeningąjį sluoksnį, turėtų atsiskirti ir sudaryti atskirą sluoksnį: superkritinis CO2 iš tikrųjų yra mažiau tankus nei sūrymas, todėl vandeningajame sluoksnyje jis pakils. ir baseinas po kepurės uola.
Jei laboratoriniai darbai patvirtins tai ir kitas prognozes, sako Saaras, jie gali išbandyti CO2 geoterminį šildymą lauke vos per trejus metus.