Ученые разрабатывают новый вид геотермальной электростанции, которая будет блокировать от нежелательного углекислый газ (СО2) подземный - и использовать его в качестве инструмента для повышения выработки электроэнергии, по крайней мере в 10 раз по сравнению с существующими подходами геотермальной энергии.
Технология реализовать этот проект уже существует в различных отраслях промышленности, поэтому исследователи настроены оптимистично, что их новый подход может расширить использование геотермальной энергии в США далеко за пределы немногих государств, которые могут использовать в своих интересах это сейчас.
На Американского геофизического союза заседании в пятницу, 13 декабря, научно-исследовательская группа дебютировала расширенную версию дизайна, наряду с компьютерной анимационный фильм, который сливается достижения науки с дизайном и когнитивных методов обучения, чтобы объяснить ту роль, которую энергетические технологии могут иметь в решении проблемы изменения климата.
Новая конструкция электростанции это нечто среднее между типичной геотермальной электростанции и Большим адронном коллайдером: ряд концентрических колец горизонтальных скважин проложены глубоко под землей. Внутри этих колец, CO2, азот и вода циркулируют отдельно, тепла из-под земли подается на поверхность, где тепло может быть использовано для вращения турбин и выработки электроэнергии.
Конструкция резко отличается от обычных геотермальных установок, пояснил соавтор исследования Джеффри Бейлик , доцент кафедры энергетической политики Отдела гражданской, экологической и инженерно-геодезической науки и Джон Гленн представитель по связям с общественностью в Университете штата Огайо.
"Типичные электростанции геотермальные нажмите в горячую воду, которая глубоко под землей, тянуть тепло от горячей воды, использовать это тепло для производства электроэнергии, а затем вернуть прохладную воду обратно в глубокой подземной. Здесь вода частично заменены CO2 или другой жидкостью - или комбинации жидкостей, "сказал он.
CO2-экстракты тепло более эффективно, чем вода, добавил он.
Этот подход - с помощью концентрических колец, которые циркулируют несколько жидкостей - основывается на идее использовать CO2, изначально разработанной Мартином Саар и другие в Университете Миннесоты, а может быть, по крайней мере вдвое эффективнее обычных геотермальных подходов, в соответствии с компьютерного моделирования.
"Когда мы начали развивать идею использовать CO2 для производства геотермальной энергии, мы хотели найти способ сделать хранение СО2 рентабельным в то время как расширение использования геотермальной энергии," сказал Джимми Рэндольф, докторской исследователь в Отделения наук о Земле в университете Миннесоты.
"Мы надеемся, что мы можем расширить досягаемость геотермальной энергии в Соединенных Штатах, чтобы включить большинство государств к западу от реки Миссисипи", сказал Бейлик.
Нынешний исследовательская группа включает штата Огайо, Университет Миннесоты и Ливерморской национальной лаборатории, где геофизик Том Buscheck пришел с идеей добавить азота в смеси.
Он и его коллеги считают, что в результате многожидкостная конструкция позволит геотермальным электростанциям хранить энергии далеко - возможно, сотни гигаватт в час - в течение нескольких дней или даже месяцев, так что она доступна, когда электросети в ней нуждается. Подземный формирование геотермальная может хранить горячий, под давлением СО2 и азот, и отпустите тепла к поверхности электростанции, когда спрос на электроэнергию является наибольшей. Завод также может приостановить отвод тепла из недр во время низкого спроса питания, или когда уже есть избыток возобновляемой энергии на сетке.
В численном эксперименте, система концентрических колец из горизонтальных скважин шириной 10 миль, расположенных примерно в трех милях под землей будет производить столько энергии, сколько половины гигаватт электроэнергии - сумма сопоставима с среднего размера угольной электростанции - и больше чем в 10 раз больше, чем 38 мегаватт, производимых средним геотермальной в Соединенных Штатах.
Моделирование также показало, что растение этой конструкции может изолировать целых 15 миллионов тонн СО2 в год, что примерно соответствует количеству производимого трех средних угольных электростанций в то время. Бейлик отметил возможность расширение использования геотермальной энергии по всей стране. Сейчас большинство геотермальных электростанций в Калифорнии и Неваде, где очень горячая вода находится относительно близко к поверхности. Но новый дизайн настолько гораздо более эффективным как на хранения энергии и выделения тепла, что даже меньшего масштаба «горячие точки» по всему западной части США могут генерировать энергию. "Мы надеемся, что мы можем расширить досягаемость геотермальной энергии в Соединенных Штатах, чтобы включить большинство государств к западу от реки Миссисипи."
Восточная часть США в основном лишены даже небольших горячих точек, поэтому геотермальная энергия будет по-прежнему ограничивается несколькими особенно активных областях, таких как Западная Вирджиния, сказал он.
Другое предостережение: геотермальной, вероятно, должны быть подключены к большой источник CO2, например, угольной электростанции, которая промывки СО2 из собственных выбросов. Эта связь, вероятно, будет по трубопроводу.
Бушек , однако добавляет, что исследование показало, что эта конструкция может эффективно работать с или без СО2, и сказал опытный завод на основе этой конструкции изначально может быть питание исключительно путем инъекции азота доказать экономическую целесообразность использования CO2. Научно-исследовательская группа в настоящее время работает на более подробных компьютерных моделей моделирования и экономического анализа для конкретных геологических структур в США
Проект необычен тем, отчасти потому, что, как они были уточнении свои идеи, инженеры вместе с Шеннон Джилли, то мастер изобразительного искусства студента в Миннеаполис колледжа искусств и дизайна. Бейлик работал с Джилли уже более года, чтобы создать компьютерный анимационный видео под названием "Геотермальная энергия:. Повышение наше будущее" Часть задачи Джилли состояла в том, чтобы донести более сложные детали изменения климата, хранения СО2 и геотермальной энергии для широкой публики.
"Мы построили эту концепцию с общественностью в наших усилиях не только для общения нашей работы, но и для изучения новых путей для ученых, инженеров, экономистов и художников, чтобы работать вместе", сказал Бейлик.
ООО Тепло гор и К, начинающая компания, отделилась от Университета Миннесоты, надеется получить оперативный проект, основанный на более ранней форме подхода, в 2016 году.
| 