Иновативна геотермална централа е 10 пъти по-ефективна от конвенционалните

12/21/13 15:55
(http://greentech-bg.net/)

Иновативна геотермална централа е 10 пъти по-ефективна от конвенционалните

В процес на разработване е нов тип геотермална електроцентрала с използване на отпаден въглероден диоксид като средство за увеличаване на генериращите мощности поне десетократно в сравнение с конвенционалните геотермални електроцентрали. Технологиите за реализиране на този нов дизайн вече съществуват и се използват в различни индустрии, така че изследователския екип е изключително оптимистичен за възможностите по този начин да се разшири географията на добива на електроенергия от геотермални източници.

Новата геотермална централа наподобява кръстоска между типична такава и Големия Адронен Колайдер: Тя се състои от серии концентрични кръгове в хоризонтални сондажи под земята. В тези пръстени циркулират отделно CO2, азот и вода и извеждат топлината на повърхността, където тя се използва за завъртане на конвенционални турбини за производство на електричество.

„Обичайните геотермални централи използват топлата вода дълбоко в земните недра, за да извлекат топлина за генериране на електричество и след това връщат охладената вода обратно. В новата централа водата е частично заменена с въглероден диоксид, друг флуид или комбинация от флуиди“ – обяснява съавтора на изследването Jeffrey Bielicki, асистент професор по енергийни политики в Department of Civil, Environmental and Geodetic Engineering и John Glenn School of Public Affairs към The Ohio State University. “ CO2 извлича топлината по-ефективно от водата.“

Този подход – да се използват концентрични пръстени, в които циркулират различни флуиди – надгражда първоначланта идея да се използва CO2, която е разработена от Martin Saar и негови колеги в University of Minnesota, и е поне два пъти по-ефективен от традиционната геотермална технология съгласно компютърните симулации.

„Когато започнахме да работим по идеята да се използва CO2 в производсттвото на геотермална енергия, първоначално искахме да направим съхранението на CO2 евтино, като същевременно подобрим геотермалната технология.“ – казва Jimmy Randolph, докторант в Department of Earth Sciences към University of Minnesota.

Настоящият изследователски екип включва университетите на Ohio и Minnesota и Lawrence Livermore National Laboratory, където геофизикът Tom Buscheck предлага идеята да се добави и азот към микса.

Той и колегите му вярват, че получения микс от флуиди ще направят възможно геотермалните централи да съхраняват енергия – вероятно стотици гигават/часа – в продължение на дни, даже на месеци, така че тя да се ползва в моментите на пиково натоварване на мрежата. Под земята ще се съхранява горещ, компресиран CO2 и азот, и ще се изполват при появата на необходимост от допълнителна енергия. Така ще може да се съхранява излишната енергия в моментите на минимално търсене или при свръхпроизводство на енергия от ВЕИ.

„Това, което прави идеята революционна е, че ще можем да доставяме възобновима енергия на потребителите, когато е необходима, а не само когато „духа вятър“ или при пролетното пълноводие.“ – обяснява Buscheck.

В компютърни симулации система от концентрични пръстени с ширина над 16 километра, поставени в хоризонтални сондажи на дълбочина около 5 километра под земята, произвежда половин гигават електрическа енергия – за сравнение това е мощност, равна на една средна по размер топлоцентрала на въглища или 1/2 от мощността на един ядрен реактор) и 10 пъти повече от традиционните геотермални централи със средно 38 мегавата мощност.

Симулациите показват също, че подобна централа може да улови около 15 милиона тона въглероден диоксид годишно и да предотврати изхвърлянето му в атмосферата, което е приблизително равно на емисиите на три средно големи топлоцентрали.

Bielicki отбелязва и възможността за разширяване на използването на геотермалната енергия като география. В Съединените щати в момента повечето геотермални централи са изградени в Калифорния и Невада, където топлите минерални води са на сравнително малка дълбочина. Но новата централа е толкова по-ефективна и по отношение на съхранението на енергия, и по отношение на извличане на топлина, така че може да се използва на далеч „по-скромни“ места.

Друго предимство: Геотермалната централа може да се „върже“ за съществуваща топлоцентрала като голям източник на CO2, най-вероятно с тръбопровод.

Buscheck добавя, че изследването показва, че подобна централа може да работи ефективно със или без въглероден диоксид, като пилотна централа може да се направи първоначално само с инжектиране на азот, за да се докаже икономическата ефективност от използването на CO2. Екипът в момента прави по-задълбочени компютърни симулации и икономически анализи за конкретни локации в Съединените щати.

Този проект е отчасти необичаен поради една друга негова особеност – докато се детайлизира идеята, инженерите привличат Shannon Gilley от магистърската програма по изящни изкуства към Minneapolis College of Art and Design. Bielicki си партнира с Gilley повече от година за създаването на компютърно анимирано видео – „Geothermal Energy: Enhancing our Future.“ Част от задачата на Gilley е да обясни достъпно климатичните промени, съхранението на въглероден диоксид и геотермалната енергия на широката публика.

„При разработване на нашата концепция и представянето и пред публика ние тествахме как учени, инженери, дизайнери, икономисти и художници могат да работят съвместно“. – казва Bielicki.