Il calore geotermico offre una promettente fonte di energia rinnovabile con emissioni quasi pari a zero, ma rimane un’opzione relativamente costosa per generare elettricità. Una nuova tecnica proposta dagli scienziati della Penn State può aiutare a prevenire i “cortocircuiti” che possono causare l’arresto della produzione delle centrali geotermiche, migliorando potenzialmente l’efficienza dell’energia geotermica, hanno detto i ricercatori.
Hanno pubblicato il lavoro sulla rivista Energia.
“La percezione pubblica dell’energia geotermica è che, poiché è rinnovabile, dovremmo essere in grado di produrre da queste risorse all’infinito”, ha affermato l’autore corrispondente Arash Dahi Taleghani, professore di ingegneria petrolifera alla Penn State. “In pratica non funziona così. Qui abbiamo proposto una soluzione che potrebbe aiutare a superare una grande sfida sul campo.”
I sistemi geotermici potenziati prevedono l’iniezione di acqua fredda nella roccia calda e secca in profondità nel sottosuolo. L’acqua viaggia attraverso le fratture della roccia e si riscalda, quindi i pozzi di produzione pompano il liquido riscaldato in superficie dove una centrale elettrica lo trasforma in elettricità.
Tuttavia, fratture ampie possono consentire a grandi volumi di acqua di spostarsi troppo rapidamente per riscaldarsi sufficientemente prima di raggiungere i pozzi di produzione. Il liquido di produzione più freddo ha un impatto sull’efficienza della centrale elettrica e può compromettere l’economia del progetto, hanno detto gli scienziati.
“Con questi progetti si possono ottenere scoperte rivoluzionarie”, ha detto Dahi Taleghani. “Fondamentalmente, l’acqua prende una scorciatoia passando attraverso il serbatoio. E poiché l’acqua non ha la possibilità di riscaldarsi, può sostanzialmente mandare in cortocircuito il sistema.”
I produttori cercano di prevenire queste scorciatoie prima che si formino regolando la quantità di acqua che circola attraverso il sistema o potenzialmente interrompendo periodicamente la produzione, hanno detto gli scienziati. Ciò significa che l’impianto non può produrre continuamente, il che rappresenterebbe un grande vantaggio del calore geotermico rispetto ad altre fonti di energia rinnovabile come il solare e l’eolico.
I ricercatori hanno invece proposto di aggiungere materiali o sostanze chimiche al liquido pompato nel serbatoio in modo da controllare autonomamente il flusso dall’interno della roccia stessa. Il processo, chiamato tecnica di regolazione della conduttività della frattura, prevede l’aggiunta di materiali che potrebbero cambiare proprietà con la temperatura, ostacolando l’acqua fredda e consentendo all’acqua calda di fluire attraverso le fratture.
“Tutte queste cose stanno accadendo all’interno della roccia: non abbiamo alcun accesso, fa così caldo e la pressione è così alta che non è possibile avere una valvola o un sensore lì”, ha detto Dahi Taleghani. “Ma con questo metodo possiamo aggiungere qualcosa che sostanzialmente agisce come un regolatore autonomo, riducendo il fluido che passa attraverso ogni frattura quando alcune parti del serbatoio si raffreddano e lasciandolo andare se fa caldo.”
L’obiettivo è quello di distribuire il flusso in modo più uniforme attraverso il serbatoio per spostare più calore dalle rocce ai pozzi di produzione e per prevenire scorciatoie che consentano all’acqua più fredda di fluire verso i pozzi di produzione mentre il calore rimane nelle parti sottoutilizzate del serbatoio, hanno detto gli scienziati. .
Utilizzando tecniche di modellazione, il team ha scoperto che il processo potrebbe aumentare l’estrazione di calore cumulativo in un sito geotermico potenziato di oltre il 65% in 50 anni di produzione e potrebbe prevenire la comparsa precoce di sfondamenti di acqua fredda.
“Questi risultati confermano miglioramenti significativi nell’energia che può essere raccolta utilizzando questa tecnica”, ha affermato il coautore Qitao Zhang, dottorando presso il Dipartimento di Ingegneria Energetica e Minerale di John e Willie Leone e coautore dell’articolo. “Stiamo proponendo un approccio efficace controllando il flusso in profondità all’interno del giacimento.”
I serbatoi con elevata densità di fratture e connettività, come le complicate geologiche presenti negli ambienti del mondo reale, potrebbero fornire risultati ancora migliori, hanno affermato gli scienziati.
Il team ha sviluppato un caso sul campo mappando le reti di fratture da un affioramento roccioso nel Parco nazionale degli Arches nello Utah e ha scoperto che se avessero applicato la loro tecnica a questa geologia del mondo reale, avrebbero fornito un’estrazione di calore extra del 101% in 50 anni di attività. produzione.
“Questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per rendere le energie rinnovabili economicamente vantaggiose e competitive rispetto ad altre fonti energetiche”, ha affermato Dahi Taleghani. “Ciò dimostra che nel sottosuolo ci sono ancora enormi risorse energetiche che possiamo utilizzare senza danneggiare il nostro ambiente.”
Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha sostenuto questo lavoro.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
