Geotermisk energi:Boring af en 3, 000 meter dyb brønd

Selvom det er udfordrende at stoppe klimaforandringerne, det er bydende nødvendigt at bremse den så hurtigt som muligt ved at reducere drivhusgasemissionerne. Men hvordan kan vi imødekomme det voksende energibehov og samtidig reducere vores brug af forurenende fossile brændstoffer? Geotermisk energi er en effektiv, ikke-forurenende løsning, men i visse tilfælde skal geotermiske operationer håndteres med forsigtighed. At nå frem til de mest kraftfulde kilder til tilgængelig energi betyder, at man borer dybt ind i lagene af jordskorpen for at finde geotermiske væsker med højt energiindhold (varmt vand og gas frigivet af magma). Endnu, jo dybere vi borer, jo større er de ubekendte under overfladen, der styrer stabiliteten af ​​jordskorpen.

Destabilisering af den usikre ligevægt på dybden med geotermiske brønde kan genaktivere geologiske lag, der forårsager jordskælv. Forskere ved Universitetet i Genève (UNIGE), Schweiz, arbejder i samarbejde med universitetet i Firenze og det nationale forskningsråd (CNR) i Italien, har studeret den seismiske aktivitet forbundet med geotermisk boring i jagten på superkritiske væsker. De opdagede, at boringen ikke forårsagede ukontrolleret seismisk aktivitet. Denne boring under så kritiske forhold tyder på, at teknologien er på nippet til at opnå praktisk geotermisk energi, bane vejen for nye kilder til ikke-forurenende varme og elektricitet. Du kan læse alt om resultaterne i Journal of Geophysical Research .

Det videnskabelige samfund er enig i, at CO ₂ emissionerne skal falde med 45% inden 2030, og at 70% af vores energi skal kunne fornyes inden 2050. Men hvordan kan disse mål nås? Geotermisk kraft - en vedvarende energiform - er en del af løsningen. En række lande, inklusive Schweiz, udnytter allerede geotermisk energi til at producere varme fra lavvandede brønde. Indtil 1, 500 meter dyb sådan teknologi udgør normalt ringe risiko. "For at producere elektricitet, imidlertid, vi skal bore dybere, hvilket er både en teknologisk og en videnskabelig udfordring, " påpeger Matteo Lupi, en professor ved Institut for Geovidenskab på UNIGEs Naturvidenskabelige Fakultet. Faktisk, borer dybere end 1, 500 meter kræver særlig pleje, fordi de ukendte faktorer, der relaterer sig til undergrunden, øges. "Under disse dybder, stabiliteten på borestedet er mere og mere vanskelig, og dårlige beslutninger kan udløse et jordskælv."

En første succes på Larderello-Travale i Italien?

Larderello geotermiske felt i Toscana - verdens ældste - producerer i øjeblikket 10% af verdens samlede geotermiske elektricitetsforsyning. Vi ved, at omkring 3, 000 meters dybde, vi når et geologisk lag markeret af en seismisk reflektor, hvor det menes, at der kan findes superkritiske væsker. Superkritiske væsker giver en enorm mængde vedvarende energi. Udtrykket superkritisk indebærer en udefineret fasetilstand – hverken flydende eller gasformig – og kan prale af et meget kraftigt energiindhold. "Ingeniører har siden 1970'erne forsøgt at bore ned til dette berømte niveau på 3, 000 meter i Larderello, men det er stadig ikke lykkedes, "forklarer Riccardo Minetto, en forsker i UNIGEs Institut for Geovidenskab. "Hvad mere er, vi ved stadig ikke præcist, hvad denne seng består af:er det en overgang mellem smeltede og faste bjergarter? Eller består det af afkølede granitter, der frigiver væsker, der er fanget på dette niveau?" Teknologien bliver stadig mere sofistikeret. På grund af denne geotermiske boring på jagt efter superkritiske forhold er der endnu en gang blevet forsøgt ved Larderello-Tavale. Målet? At uddybe en brøndboring a få centimeter bred til en dybde på 3, 000 meter for at tappe disse superkritiske væsker. "Denne boring, som var en del af det europæiske DESCRAMBLE-projekt, var unik, fordi den var rettet mod den foreslåede overgang mellem sten i fast og smeltet tilstand, " fortsætter professor Lupi.

Genève-teamet oprettede otte seismiske stationer rundt om brønden inden for en radius af otte kilometer for at måle boringens indvirkning på seismisk aktivitet. Efterhånden som boringen skred frem, geofysikerne indsamlede data og analyserede hver vanskelighed, der blev stødt på. ”Den gode nyhed er, at for allerførste gang, boring på jagt efter superkritiske væsker forårsagede kun minimal seismisk forstyrrelse, hvilket var en bedrift under sådanne forhold og et stærkt tegn på de teknologiske fremskridt, der er gjort, " forklarer professor Lupi. Hans hold brugte de otte seismiske stationer til at skelne mellem den naturlige seismiske aktivitet og de meget svage hændelser forårsaget af boringen. Tærsklen på 3, 000 meter, imidlertid, blev ikke nået. "Ingeniørerne måtte stoppe omkring 250 meter fra dette niveau som følge af den ekstremt høje temperaturstigning - over 500 grader. Der er stadig plads til tekniske fremskridt på dette punkt, " siger Minetto.

Denne undersøgelse indikerer, at den superkritiske boring gik godt, og at teknologien er tæt på at blive mestret. "Indtil nu, enhver, der havde forsøgt at synke en brønd under superkritiske forhold, lykkedes ikke på grund af de høje temperaturer, men resultaterne her er yderst opmuntrende, "siger professor Lupi. Schweiz er selv meget aktiv i at fremme geotermisk energi. Denne vedvarende energikilde, hvis den udvikles yderligere, ville dele en del af byrden for landets vandkraft, sol og vindkraft. "Geotermisk energi kan være en af ​​de vigtigste energikilder i vores fremtid, så det er kun rigtigt at fremme fremtidige investeringer for at udvikle det yderligere og sikkert, " konkluderer den Genève-baserede forsker.