Čím hlbšie do útrob zeme ideme, tým vyššia je teplota, a teda aj geotermálny – energetický potenciál. Jednou z najväčších výziev odvetvia však zostáva, ako sa do týchto sfér dostať a využiť dostupnú energiu. Vývoj technológií v oblasti „ultrahlbokej“ geotermie rýchlo napreduje a podčiarkuje ho aj aktuálny úspech jedného z najväčších hráčov v oblasti vývoja technológií.
Kým v hĺbke jeden kilometer sa teplota v zemskej kôre pohybuje zvyčajne medzi 25 – 40 stupňami Celzia, v šiestich – siedmich kilometroch to môže byť aj viac ako 250 stupňov. V oblastiach v okolí tektonických zlomov dokonca ešte výrazne viac.
Tento teplotný nárast je dôležitý z hľadiska energetického potenciálu. Vyššia teplota umožňuje oveľa efektívnejšie využitie podzemnej energie na výrobu elektriny, tepla a ďalšie účely. Ak by sa k nej ľudstvo dostalo, výrazne by si ňou dokázalo pomôcť pri produkcii čistej a obnoviteľnej energie.
Aj preto sa výskumníci po celom svete dlhodobo venujú otázke, akým spôsobom túto tepelnú energiu získať. Zároveň však hľadajú ekonomicky únosné riešenie.
Prevŕtať sa k magme
Na Islande, ktorý je priekopníkom využívania geotermálnej energie, sa výskumu vysokoteplotných projektov venujú viac ako dve desaťročia. The Iceland Deep Drilling Project spojil najvýznamnejšie spoločnosti v odvetví s národnou energetickou autoritou Orkustofnun zriadenou vládou a spoločne skúmajú superkritické podmienky za účelom efektívnejšej výroby energie.
Vzhľadom na špecifické podmienky ostrova, ktorý doslova leží na horúcej magme, tu už v hĺbke 4 659 metrov narazili na rekordnú teplotu 427 stupňov Celzia. Posledný z prieskumných vrtov dokončili v roku 2017, pričom sa potvrdil výskyt geotermálnych vôd. Z dna vrtu sa zároveň podarilo vytiahnuť kúsky hornín, ktoré vykázali priepustnosť.
Islanďania sú zapojení aj do medzinárodného programu DEEPEN, ktorého cieľom je priniesť pokročilú metódu prieskumu území. Tá má pomôcť znížiť riziko neúspechu pri realizácii vrtov v magmatických vrstvách podložia.
„Lepšie pochopenie podpovrchových podmienok v týchto štruktúrach pomôže zlepšiť úspešnosť vrtov a tým priamo ovplyvní ekonomickú rentabilitu geotermálnych projektov vďaka zníženým nákladom,“ píše sa na webe projektu.
Čo sa deje, keď teplota stúpne nad 400 stupňov
Komplexný program sa rozbehol aj na opačnej strane planéty – na Novom Zélande, kde sa geotermálna energia hojne využíva. Výskumný projekt sa začal v roku 2019 a potrvá šesť rokov. Jeho cieľom je definovať mechanizmy prenosu tepla z magmy na povrch a preskúmať zloženie kvapalných zdrojov vo veľkých hĺbkach vrátane ich interakcie s okolitým horninovým prostredím. Rovnako tak plánujú vytypovať najvhodnejšie lokality na vŕtanie s mapou dostupnosti geotermálnych zdrojov.
Aj u protinožcov sa zameriavajú na takzvané superkritické podmienky, teda teploty vyššie ako 400 stupňov Celzia.
„Obnoviteľné geotermálne zdroje sú nástrojom, ako na Novom Zélande dosiahnuť nízkouhlíkové ciele. Hlavnou výzvou je dostať sa ďalej, ako sú konvenčné geotermálne systémy a preniknúť k hlbokým, superkritickým zdrojom tepla,“ uvádza sa na webe projektu s príznačným názvom Geothermal: The next generation.
S inštalovanou kapacitou vyše 1 gigawattu v geotermálnych elektrárňach patrí už dnes Nový Zéland do top päťky krajín na svete (za USA, Indonéziou, Filipínami a Tureckom). Využitie vyšších teplôt z hlbín zeme má pomôcť vytvoriť nové investičné príležitosti. Podľa cieľov projektu podporí ekonomický rozvoj regiónu komerčné využitie týchto obnoviteľných energetických zdrojov – primárne na spracovanie materiálov, v lesnom hospodárstve, mliekarenstve a ďalších priemyselných odvetviach.
Tvrdé horniny nemusia byť prekážkou
V súčasnosti sa bežné geotermálne vrty projektované na energetické účely realizujú v hĺbke okolo 2,5 – 5 kilometrov. So stúpajúcou hĺbkou rastú náklady a zároveň sa hĺbenie stáva fyzicky náročnejším, okrem iného pre meniacu sa štruktúru a tvrdosť hornín. Vo väčších hĺbkach je príznačný výskyt žulovitých vrstiev, do ktorých nie je jednoduché dostať sa.
S prelomovými riešeniami z tohto pohľadu prichádza v súčasnosti spoločnosť Eavor, jeden z najprogresívnejších hráčov v odvetví. Už prvotný koncept firmy nazvaný Eavor-Loop predstavil unikátny spôsob, ako geotermálnu energiu využiť aj v oblastiach bez prirodzeného výskytu vody (tzv. kolektorov) a v prostredí tvrdých hornín. Tie Eavor prekonáva vďaka svojim novým technológiám a do podložia vkladá podzemný systém rozvetveného potrubia, ktorý vďaka viacerým „nohám“ využíva teplo dostupné na väčšej ploche, čo pripomína princíp radiátora.
Do uzavretého okruhu sa vháňa pracovná kvapalina, ktorá sa v hĺbke rýchlo otepľuje od okolitého horninového prostredia. Kvôli rozdielu teploty kvapaliny prichádzajúcej zo systému a vtláčanej naspäť táto prirodzene stúpa na povrch (termosifónový efekt) a tam sa premieňa na energiu.
Ďalší pokrok pre globálne rozšírenie geotermu
Aktuálne hlási Eavor úspech aj v oblasti ultrahlbokej geotermie. V rámci projektu Eavor-Deep vŕtali do hĺbky 5 500 metrov k teplote 250 stupňov Celzia. Spoločnosti sa podarilo overiť funkčnosť viacerých technológií, čo vytvára ďalší predpoklad, že celý systém bude možné využívať v rôznych oblastiach sveta a sprístupniť tak geotermálnu energiu v oveľa väčšej škále.
Jedným z úspechov Eavor-Deep bolo napríklad otestovanie šokového chladenia pri prekonávaní najtvrdších hornín. Firma zároveň aplikovala svoj patent na izoláciu otvorených vrtov, v ktorých póry uzatvára pridaná tekutina. Hoci vrty nemajú bežné oceľové steny (pažnice), pracovná kvapalina v nich prúdi bez strát.
V rámci projektu sa podarilo tiež demonštrovať aj jeden zo skorších patentov – schopnosť navigácie pri multilaterálnom (rozvetvenom) vŕtaní a vzájomnom prepájaní jednotlivých vrtov. Aj v komplikovanom prostredí kryštalických hornín sa jednotlivé vrty dokázali v hĺbke napojiť, a to vďaka magnetickej sile.
Všetky spomenuté technologické riešenia a patenty spoločnosti smerujú k rozšíreniu využívania geotermálnych zdrojov po celom svete nezávisle od miestnych podmienok a pri zásadne zvýšenej efektívnosti.
„Cieľom našej technológie nie je len dostať náklady na jednu megawatthodinu pod 60 dolárov, ale tiež umožniť globálne rozšírenie. Progres, ktorý sme urobili, je kľúčovým krokom v tomto snažení a spolu s partnermi budeme pokračovať vo vývoji inovácií,“ povedal Matt Toews, šéf spoločnosti Eavor.
Svoj prvý projekt určený na reálnu prevádzku aktuálne firma realizuje v Nemecku. V prípade úspechu sa koncept môže rýchlo rozšíriť do ďalších krajín vrátane Slovenska.
Comments are closed.