20 obserwujących
914 notek
1281k odsłon
1286 odsłon

Czysta energia z głębi Ziemi wciąż trudno dostępna

We wnętrzu Ziemi znajdują się gorące skały o wielkim potencjale energetycznym. fot. energy.gov
We wnętrzu Ziemi znajdują się gorące skały o wielkim potencjale energetycznym. fot. energy.gov
Wykop Skomentuj4

Gorące skały o temperaturze ponad 300 stopni znajdujące się głęboko pod ziemią są niemal niewyczerpanym źródłem energii. Dotychczas nie udało się jednak opracować skutecznej technologii, która pozwalałaby ją pozyskiwać na dużą skalę.

Polscy naukowcy, inżynierowie i polskie firmy mogliby uczestniczyć w opracowaniu technologii jej wydobycia i eksportować ją potem do odbiorców na całym świecie - mówi prof. Piotr Moncarz z Uniwersytetu Stanforda (USA), ekspert ds. energetyki, w rozmowie z Salon24.pl.

Salon24.pl: W ostatnim czasie firma Sandia poinformowała o skonstruowaniu urządzenia do głębokich odwiertów wytrzymującego wysokie temperatury. Jak daleko jesteśmy od wdrożenia takiej technologii?

Piotr Moncarz: Zacznijmy od pewnego wyjaśnienia i zarazem rozróżnienia. O energetyce geotermalnej możemy mówić w odniesieniu do odwiertów geotermalnych, które są stosowane także w Polsce, z których czerpiemy wodę o temperaturze od kilkudziesięciu do ponad stu stopni. Tu barier technologicznych nie ma. Inaczej jest w przypadku prac nad technologią pozyskiwania energii z gorących skał o temperaturze ponad 300 stopni, nad którą pracujemy wspólnie z profesorem Bohdanem Żakiewiczem.

Pytając o technologię miałem na myśli ten drugi przypadek.

Tu problemem nie jest sam odwiert, który pozwoliłby dostać się do gorących skał o wspomnianej już temperaturze. Wyzwaniem jest ochrona całej masy urządzeń elektronicznych, w które uzbrojone jest dzisiejsze wiertło do głębokich odwertów geotermalnych. Możemy oczywiście z całej tej elektroniki zrezygnować, ale wówczas będziemy wiercić „na ślepo”, przez co ryzykujemy, że koszty tych odwiertów będą znacznie wyższe. W pracach nad technologią pozyskiwania energii z gorących skał w równym stopniu zaawansowane są firmy GreenFire Energy, InnerGeo i Geothermic Solution.

Poza samym odwiertem najważniejsze jest opracowanie rozwiązania, które powoli maksymalnie efektywnie wydobywać tę energię na powierzchnię. Generalnie zagadnienie sprowadza się do zastosowania substancji, która krążąc w obiegu zamkniętym będzie pełniła rolę nośnika energii cieplnej - czy to przez ciepło (ciecz) czy też przez sprężanie (gaz). Równie ważne jest też to, aby tę energię cieplną można było stabilnie czerpać przez długi czas. Pozostaje więc także zagadnienie, jak możemy wymusić jak największe przewodnictwo cieplne skał. W grę wchodzą rozwiązania podobne do szczelinowania stosowanego przy wydobyciu gazu łupkowego i przepuszczanie nośnika przez skruszone skały.

Jakie substancje mogą być zastosowane jako nośnik energii?

Jedną z nich jest ciecz. Do metody jej użycia prawa intelektualne ma nasza firma Geothermic Solution, opracowana przez prof. Żakiewicza. W grę wchodzą także inne substancje, jak choćby dwutlenek węgla, z którym jak dotąd nie wiemy co zrobić.

Jak długo mogą jeszcze trwać prace nad wdrożeniem takiej technologii, którą będzie można stosować na wielką skalę?

Pyta pan o horyzont czasowy, a moim zdaniem należy tu przyjąć inną miarę, a mianowicie koszt, jaki trzeba jeszcze ponieść, żeby doprowadzić do wdrożenia takiej technologii. Spodziewam się, że może to być kwota rzędu 50 mln dolarów.

Wziąwszy pod uwagę dotychczasowe nakłady poniesione na prace badawcze to chyba niewielka kwota?

Dyskutowałbym z tym, czy na prace badawcze przeznaczono dotąd znaczne środki. Takie wrażenie może powstać, jeśli uwzględnimy koszty odwiertów geotermalnych, związanych z poszukiwaniem i eksploatacją gorących wód. Przykładem mogą być tu choćby Niemcy, gdzie takich odwiertów wykonano bardzo dużo. Dotychczasowe wydatki na prace nad energetyką bazującą na gorących skałach są jednak znacznie mniejsze.

Jaką rolę w pracach nad taką technologią może odegrać Polska? Czy możemy być pionierem, który jako pierwszy wdroży nową technologię u siebie?

Jeśli chodzi o wdrożenie tej technologii w Polsce, w pierwszej kolejności jestem sceptyczny ze względu na warunki geologiczne. W Polsce na głębokości 5 tysięcy metrów możemy dowiercić się co najwyżej do wody o temperaturze ponad 100 stopni, podczas gdy w strefie pacyficznego pierścienia ognia, choćby w Kalifornii, w Japonii i w innych krajach na tej głębokości możemy docierać już do skał o bardzo wysokich temperaturach. Nie oznacza to jednak, że polscy naukowcy, inżynierowie i polskie firmy nie mogą mieć udziału w opracowaniu takiej technologii, która później mogłaby być eksportowana do wielu odbiorców na świecie.

Skoro w tak zamożnych krajach ta energia może być w miarę łatwo dostępna, a szczególnie w Japonii, która ma poważny deficyt surowców energetycznych, dlaczego nie zdecydowały się one na wsparcie badań i prac wdrożeniowych w tej dziedzinie? Przecież kwota, o której Pan wspomniał, to w skali działalności firm energetycznych i budżetów państw to drobne wydatki.

Świat naukowo-technologiczny wszedł w latach siedemdziesiątych w technologię EGS (ang. Enhance Geothermal System – ulepszony system geotermalny). Metoda ta polegać ma na wtłaczaniu wody jednym odwiertem w gorącą skałę u głęboko położonego końca odwiertu, woda ta płynie sztucznie rozkruszoną warstw gorącej skały do odwiertu produkcyjnego i nim wydostaje się na powierzchnię jako mieszanka wrzątku i pary.

Problemów w tej metodzie jest moc: wypłukiwane, rozkruszone na pył osady skalne zapychające po krótkim czasie rurę wylotową, skład chemiczny tych wynoszonych na powierzchnie osadów, dalej korozja i erozja rury wylotowej, stopniowe wychładzanie okruchów skalnych otoczonych podgrzewającą się wodą lecz jednocześnie nie połączonych w sposób monolityczny ze skałą matką – dostarczycielką ciepłą. Po tych niepowodzeniach świat, niestety skutecznie zniechęcił się do prac nad technologią pozyskiwania energii z gorących skał. Moim zdaniem niesłusznie.

Jakie zagrożenia mogą się wiązać się z pracami na tych terenach?

Wydobywanie ciepła ze skorupy ziemskiej wydaje się być rozwiązaniem idealnym w obliczu tak intensywnie dyskutowanych skutków środowiskowych, jak i problemów bezpieczeństwa geopolitycznego. Jednocześnie istnieje wciąż szereg problemów natury nie tyle naukowo-rozwojowej, ile wdrożeniowo-techniczno-inżynierskiej. I na tych problemach powinniśmy się skupić zamiast szukać innych wiatraków.

A nie istnieje obawa, że czerpiąc energię z gorących skał wywołamy katastrofalną w skutkach reakcję, na przykład trzęsienie ziemi? 

Ponieważ czerpanie ciepła z głębokich pokładów skalnych nawet w najbardziej optymistycznym scenariuszu zastosowania tej metody to tylko tysięczne procenta energii cieplnej naturalnie wydobywającej się na powierzchnię ziemi, nie może być mowy o jakimkolwiek zaburzeniu równowagi w skorupie ziemskiej. Również bardzo ważne jest to, że metoda suchego zbierania energii cieplnej, tzn. bez wprowadzania czy też wyprowadzania wody lub pary ze złóż, nie zmienia ciśnienia i naprężeń istniejących w tych złożach.

Zakładając, że jednak udaje się zgromadzić środki niezbędne do opracowania i wdrożenia nowej technologii, kiedy moglibyśmy się doczekać uruchomienia technologii działającej na masową skalę?

Spodziewam się, że potrwałoby to około trzech, czterech lat.

Dziękuję za rozmowę.

Piotr Moncarz jest profesorem Uniwersytetu Stanforda. Zajmuje również stanowisko principal engineer w firmie doradztwa inżynieryjnego Exponent. W swych pracach badawczo-wdrożeniowych koncentruje się na energetyce i surowcach energetycznych. Jest również założycielem polsko-amerykańskiej organizacji US-Polish Trade Council.

Zobacz też:

AB

© Artykuł jest chroniony prawem autorskim. Wykorzystanie tylko pod warunkiem podania linkującego źródła.

Wykop Skomentuj4
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Gospodarka