Emblematicul gheizer Old Faithful prinde viata la fiecare 90 de minute. Asezat pe o caldera vulcanica activa, Yellowstone, primul parc national al Americii, gazduieste mai multe caracteristici hidrotermale geologice (gheizere, vase de noroi, izvoare termale, fumarole) decat se gasesc in restul lumii la un loc.
Viitorul energiei curate, regenerabile este sub picioarele noastre. Literalmente.
Miezul pamantului este foarte fierbinte – undeva intre 7.952 de grade si 10.800 de grade Fahrenheit chiar in centru. Daca putem sa foram de la suprafata in ceea ce se numeste roca superfierbinta, atunci am putea accesa caldura pamantului si o putem transforma intr-o sursa masiva de energie fara carbon, intotdeauna disponibila.
Un nou raport publicat de o organizatie non-profit pentru schimbarile climatice, constata ca aceasta categorie de energie curata, cu incarcatura de baza superfierbinta, are potentialul de a fi competitiva din punct de vedere al costurilor cu alte tehnologii cu zero emisii de carbon – in acelasi timp, foarte critic. , avand o amprenta de teren mica.
O organizatie non-profit geotermala, a estimat costul nivelat al electricitatii din roci super fierbinti la scara comerciala. Ei au stabilit ca ar putea costa in cele din urma intre 20 si 35 de dolari pe megawat ora, ceea ce este competitiv cu ceea ce costa astazi energia de la centralele de gaze naturale.
Aceasta nu este inca realitatea. In prezent, nu exista sisteme de energie geotermala cu roca superfierbinta care sa opereze si sa furnizeze energie, a declarat Bruce Hill, geoscientist sef. Dar banii curg in proiecte de cercetare si companii care lucreaza pentru dezvoltarea tehnologiei.
Raportul postuleaza ca energia de roca superfierbinta poate fi comercializata in anii 2030 si sustine ca setul sau unic de caracteristici – este o sursa curata de energie de baza inepuizabila cu o amprenta mica – fac ca investitia sa merite.
„Va necesita investitii publice si private similare cu cele alocate combustibililor nucleari, de captare a carbonului si de hidrogen”, a spus Hill. „Programele geotermale primesc mult mai putine finantari de la Congres si Departamentul de Energie al SUA decat aceste alte programe. Geotermia superhot rock nu este nici macar in dezbaterea decarbonizarii – dar, avand in vedere un deceniu sau doi de investitii agresive, ar putea produce energie de baza – locala, densa energetic, ferma curata (sarcina de baza) si competitiva”, din perspectiva pretului.
Graficul de aici arata ca, daca se dezvolta tehnologia care sa permita forarea in roca fierbinte si uscata, energia geotermala a rocii superfierbinte poate fi disponibila practic oriunde.
Geotermal obisnuit versus super fierbinte
In timp ce energia din rocile super fierbinti nu este folosita acum, energia geotermala este folosita in cateva locuri unde exista temperaturi super fierbinti aproape de suprafata pamantului. In prezent, aproximativ 16 gigawati de putere provin de la geotermala la nivel global, conform CATF – adica mai putin de 0,2% din totalul mondial. Spre comparatie, exista 2.100 de terawatt de capacitate pentru energia pe baza de carbune la nivel global si 1 terawatt de capacitate pentru energia generata din fotovoltaice sau panouri solare.
Dar accesarea energiei roci superfierbinte implica atingerea rocii mai fierbinti si uscate – care este peste tot, dar uneori mult sub suprafata.
Cea mai adanca gaura forata vreodata in pamant a coborat aproape 8 mile in Peninsula Kola din Rusia in anii 1970, dar roca de acolo nu era nici pe departe la fel de fierbinte ca 752 de grade Fahrenheit – minimul necesar pentru acest tip de energie. (Roca incepe sa se topeasca la o temperatura intre 1.112 si 1.832 de grade Fahrenheit, astfel incat fereastra functionala pentru geotermalul cu roci super fierbinti este aproximativ intre 752 si 1022 de grade Fahrenheit, a spus Hill.)
Cat de departe trebuie sa forezi pentru a ajunge la 752 de grade depinde de locul in care te afli. La marginile placilor tectonice sau aproape de activitatea vulcanica recenta, ar putea fi la doua mile mai jos, a spus Hill, dar in mijlocul unui continent s-ar putea sa trebuiasca sa coborati 12 mile.
Apa ar fi pompata in gaura si returnata pe pamant intr-o stare supraincalzita cunoscuta sub denumirea de „supercritica”, care are proprietatile de gaz si lichid in acelasi timp. Acea apa supercritica ar fi apoi directionata catre generatoarele de energie.
Sistemele conventionale de energie geotermala „au o amprenta de carbon foarte mica, dar masurabila”, a declarat Hill . Acesta este motivul pentru care centrala Hellisheidi ON din Islanda are atasata o centrala de captare a crabonului Carbfix. Un sistem energetic de roca super fierbinte ar avea unele emisii de carbon asociate cu constructia centralelor, dar „deoarece fluidul de lucru, apa, este injectat in roca uscata, nu exista astfel de emisii de dioxid de carbon legate de hidrotermal”, a spus Hill.
Pentru a accesa energia geotermala a rocii superfierbinte este nevoie de forare pana la roca care este de 400 de grade Celsius sau 752 de grade Fahrenheit.
Islanda este lider in investigarea energiei geotermale a rocii super fierbinti cu proiectul sau de foraj adanc in Islanda. Un test de acolo sugereaza ca o sonda ar putea produce 36 de megawati de energie, ceea ce este de cinci pana la zece ori mai mult decat energia tipica de trei pana la cinci megawati pe care i-ar putea genera o sonda geotermala conventionala.
Islanda este potrivita pentru a studia energia geotermala, deoarece este situata acolo unde placile crustale americane si eurasiatice se despart una de cealalta.
„Suntem alimentati cu surse constante de energie magma pentru a ne alimenta sistemele geotermale”, Gudmundur O. Fridleifsson, care a servit ca coordonator si investigator principal in efortul IDDP timp de peste 20 de ani, a declarat . „Energia magmei este, de asemenea, la adancimi relativ mici si relativ usor de accesat, iar islandezii, prin natura lor, sunt exploratori de origine celtica si nordica, carora le place sa navigheze in sau sa iasa in necunoscut”, a spus Fridleifsson.
Dincolo de Islanda, Italia, Japonia, Noua Zeelanda si Statele Unite sunt lideri in domeniul geotermal cu roci super fierbinti, potrivit Fridleifsson. Alte zone de la marginile placilor tectonice, inclusiv America Centrala, Indonezia, Kenya si Filipine, au, de asemenea, o oarecare dezvoltare.
Pentru ca energia geotermala din roci superfierbinte sa fie comercializata si desfasurata pe scara larga va fi nevoie de noi tehnologii, inclusiv metode rapide de foraj ultra-adanci, materiale si instrumente rezistente la caldura pentru puturi si modalitati de a dezvolta rezervoare de caldura adanca in roca uscata fierbinte.
Acestea nu sunt nesemnificative, dar sunt „provocari de inginerie, descoperiri stiintifice care nu sunt necesare”, se arata in raportul CATF.
De exemplu, forarea in roca cristalina dure dureaza mult timp cu tehnicile actuale de foraj cu rotatie si burghiele trebuie inlocuite frecvent. O solutie potentiala este utilizarea energiei in locul unui burghiu mecanic.
Quaise Energy dezvolta un astfel de foraj, bazandu-se pe cercetarile lui Paul Woskov de la MIT. Semanatoarea Quaise este testata la Laboratorul National Oak Ridge, conform CATF.
„Solutia pentru foraj este inlocuirea procesului de macinare mecanica cu o interactiune pura energie-materie. O intensitate energetica suficienta va topi-vaporiza intotdeauna roca fara a fi nevoie de unelte fizice”, a spus Woskov .
„Forarea cu energie dirijata a fost luata in considerare inca de cand laserul a fost inventat in anii 1960, dar pana acum fara succes, deoarece lungimile de unda in infrarosu sunt imprastiate intr-un mediu de foraj, sursele laser au o putere medie prea mica, iar sursele lasere nu sunt eficiente. Acum au surse de girotron din anii 1990 care functioneaza la lungimi de unda milimetrice care sunt mai robuste intr-un mediu de foraj, mai puternice si mai eficiente.”
Va fi nevoie de inovatie si investitii in urmatoarele decenii pentru a putea comercializa terawati de energie geotermala de roca super fierbinte.
Investitie „foarte mica” pana acum
Pana acum, investitiile private in spatiul de stanca superfierbinte sunt „foarte mici”, potrivit lui Hill. CATF nu a avut un numar exact, dar ei estimeaza ca este in cel mult sute de milioane de dolari, iar aceasta include investitii ale consortiului Newberry Geothermal Energy pentru lucrari facute acum 10 sau 15 ani, a spus Hill.
Dar devine din ce in ce mai usor sa strangi bani in spatiu, conform lui Carlos Araque, CEO-ul Quaise, care a strans pana acum 75 de milioane de dolari, inclusiv 70 de milioane de dolari in capital de risc.
„Primele 10 [milioane] au durat mult mai mult decat celelalte 65 pentru ca s-au facut in perioada 2018-2020; lucrurile s-au accelerat semnificativ in perioada 2021-22, probabil impinsa de multi investitori care au realizat nevoia de noi tehnologii in acest spatiu, “, a spus Araque . „Investitorii sunt din ce in ce mai constienti de faptul ca trebuie sa investim acum in tehnologiile care vor permite decarbonizarea completa pana in 2050”.
Investitorul Vinod Khosla, primul sustinator al Quaise, a vorbit despre credinta sa in sprijinirea unor tehnologii potential revolutionare pentru combaterea schimbarilor climatice si a indicat ca exemplu geotermalul cu roci fierbinti.
“O fantana de stanca superfierbinta, cum ar fi 500 de grade, va produce de 10 ori puterea unei puturi de 200 de grade. Si de asta avem nevoie”, a spus Khosla . „Daca putem sa foram suficient de adanc, putem ajunge la acele temperaturi – multe, multe – tot vestul Statelor Unite ar putea fi alimentat doar cu puturi geotermale, pentru ca exista geotermal peste tot daca mergi la 15 kilometri, 10 mile adancime”.
Raportul CATF spunea ca marile companii tehnologice si buzunarele lor adanci asociate ar putea avea „un rol important” in finantarea dezvoltarii timpurii si a comercializarii energiei de roca superfierbinta prin cumpararea de acorduri de cumparare a energiei sau de dolari de investitii pentru a alimenta „operatiunile care se extind rapid, consumatoare de energie, cum ar fi centre de date”, se spune in raport.
Intr-adevar, presedintele Microsoft, Brad Smith, a vorbit la Seattle despre cat de vital este pentru Microsoft sa extinda accesul la surse curate de energie pentru a putea continua sa-si extinda afacerea.
Companiile de petrol si gaze si-ar putea folosi resursele pentru a ajuta la stimularea dezvoltarii industriei rocilor superfierbinte, se arata in raportul CATF. „Forarea adanc in Pamant pentru a produce energie este expertiza de baza a industriei de petrol si gaze, care a furnizat inovatii care au condus la o transformare rapida a resurselor energetice fosile de sist considerate anterior imposibile”.
De asemenea, guvernul intervine. Departamentul de Energie al SUA are, de asemenea, pana la 20 de milioane de dolari disponibile in finantare pentru a dezvolta foraje geotermale mai bune si mai rapide. De asemenea, Legea Bipartizana a Infrastructurii a Presedintelui Biden aloca 84 de milioane de dolari pentru Biroul de Tehnologii Geotermale al Departamentului de Energie al SUA pentru a construi patru site-uri de demonstratie pilot a ceea ce el numeste sisteme geotermale imbunatatite, inclusiv geotermal cu roci super fierbinti. In mod similar, Departamentul de Energie a anuntat recent Enhanced Geothermal Shot intr-un efort de a reduce costul sistemelor geotermale imbunatatite cu 90%, pana la 45 USD pe megawat ora, pana in 2035.
