Специальный буровой раствор помог получить энергию из геотермальных скважин

В Калифорнии количество электроэнергии, вырабатываемой геотермальными электростанциями, сократилось на 15% в период с 2001 по 2018 год, отчасти из-за «деградации» существующих геотермальных энергетических скважин, сообщает TechCrunch. Компания XGS Energy считает, что в мире существует множество старых геотермальных скважин, которые можно восстановить.

«В истории геотермальной энергетики было понятие деградации, — говорит Джош Пруэр, генеральный директор XGS Energy, геотермального стартапа. — Это происходит по всему миру». Многие геотермальные электростанции закачивают воду под землю, где она течет по трещинам в породе, поглощая тепло, генерируемое в глубинах Земли.

Когда она поднимается на поверхность, то используется для производства пара, который приводит в движение турбины и вырабатывает электроэнергию. Но по мере старения геотермальных скважин трещины могут поглощать слишком много воды или закрываться, отрезая ствол скважины от части горячей породы, с которой он ранее соприкасался.

Компания Пруэра считает, что в мире существует множество старых геотермальных скважин, которые можно восстановить, и множество других, ранее игнорируемых мест, которые могли бы давать тепло, если бы только к ним можно было подключиться с помощью правильной технологии.

По его словам, эта технология представляет собой специализированный раствор, который заполняет трещины вокруг скважины минералами, хорошо проводящими тепло. В результате скважины становятся не только более продуктивными, но и более предсказуемыми. «Мы знаем за 30 дней, где окажемся через 30 лет с точки зрения производства электроэнергии», — говорит Пруэр.

Технология XGS Energy может работать как с существующими, так и с новыми скважинами. Новые скважины могут быть простыми, вертикальными, не требующими дорогостоящего бурового оборудования. Независимо от того, старая скважина или новая, при запуске в эксплуатацию каждая скважина оснащается металлической обсадной трубой.

Между обсадной трубой и породой добавляется суспензия из воды и патентованных добавок, которая оседает в трещинах вокруг скважины, максимум в нескольких футах от обсадной трубы. По словам Пруэра, суспензия представляет собой смесь воды и минералов, взвешенных в поверхностно-активном веществе (ПАВ). ПАВ также называют эмульгаторами, они удерживают нерастворимые вещества во взвешенном состоянии в воде.

Когда суспензия достигает определенной глубины и температуры, поверхностно-активные вещества «разрушаются» и высвобождают минералы, чтобы они могли осесть в трещинах. Пруэр не стал вдаваться в подробности, но, согласно патентной заявке, проводящие компоненты могут представлять собой смесь графитоподобных материалов с каким-либо минералом, например кремнеземом.

Для производства тепла компании XGS Energy требуется только одна скважина, что позволяет сэкономить на бурении. Другие компании могут закачивать воду в одну скважину, пропускать ее через трещины в породе и вытягивать в другую скважину, пробуренную на некотором расстоянии. По пути эти породы могут поглотить часть воды, что потребует от компании добавлять еще.

В воде, которая все-таки попадает на поверхность, вероятно, есть минералы и бактерии, которые могут оседать на оборудовании, передающем тепло от воды к паровой турбине. Все это удорожает эксплуатацию скважины. Компания XGS Energy, напротив, никогда не выпускает воду из скважины с металлическим корпусом, что еще раз снижает затраты.

Поскольку вода изолирована, компания XGS Energy может использовать более дешевое оборудование для извлечения тепла. Ей не нужно беспокоиться о минералах и бактериях, которые находятся в окружающей породе.

«Мы можем перевернуть страницу и получить доступ к целому ряду недорогих и высокоэффективных теплообменников, которые исторически были недоступны для геотермальной энергетики», — говорит Пруэр.

В июле компания XGS Energy начнет строительство коммерческого прототипа на одном из существующих геотермальных месторождений в Калифорнии. Чтобы помочь финансировать проект, компания недавно привлекла дополнительное финансирование серии А в размере $20 млн под руководством Val Ventures и VoLo Earth Ventures.

В ближайшем будущем XGS Energy планирует разработать версию своей технологии, которая будет работать в старых нефтяных и газовых скважинах. Не все они подойдут для этого, поскольку большинство бурильщиков стараются избегать слишком сильного нагрева, но в США есть ряд регионов, где нефтяные и газовые скважины достаточно горячие, чтобы поддерживать геотермальную энергию.

«Это огромная возможность, потому что вы эффективно избегаете затрат на ликвидацию скважин, — говорит Пруэр. — Это очень подходящая технология для восстановления энергии в таких скважинах».

Ранее исследователи Массачусетского технологического института разработали безбатарейный датчик с автономным питанием, который может собирать энергию из окружающей среды. Система может позволить датчикам работать удаленно и без батарей.