Roma – L’energia geotermica proveniente dalle rocce surriscaldate chilometri sotto i nostri piedi ha il potenziale per diventare un attore importante nella transizione energetica, ma prima dobbiamo sviluppare modi non solo per accedere a quelle rocce, ma anche per estrarne il calore. Ora un modello computerizzato fa luce su quest’ultimo, descrivendo per la prima volta cosa succede quando la roccia a quelle profondità e temperature viene esposta a fluidi che possono eventualmente trasferire il calore delle rocce alla superficie.
Essenzialmente il modello mostra la formazione di microscopiche fessure che creano una densa “nuvola di permeabilità” in tutta la roccia interessata. Ciò è in contrasto con le fratture macroscopiche molto più grandi e meno numerose indotte dai sistemi geotermici ingegnerizzati (EGS) in uso oggi, che operano più vicino alla superficie e a temperature molto più basse.
Le simulazioni che utilizzano il modello, riportato in un recente numero della rivista Geothermal Energy , “confermano che un sistema supercaldo può fornire da cinque a dieci volte più energia di quella normalmente prodotta oggi dai sistemi EGS per un massimo di due decenni”, afferma Trenton Cladouhos, Vicepresidente dello sviluppo delle risorse geotermiche presso Quaise Energy , che ha finanziato il lavoro.
Diversi concetti per i sistemi geotermici ingegnerizzati, incluso un nuovo approccio descritto in un recente numero di Geothermal Energy .
CREDIDiversi concetti per i sistemi geotermici ingegnerizzati, incluso un nuovo approccio descritto in un recente numero di Geothermal Energy .
CREDITO
Trenton Cladouhos, Quaise Energy
Cladouhos ha descritto il modello e l’importanza dei sistemi geotermici delle rocce supercalde in generale il 21 maggio al Geothermal Transition Summit, Nord America . Il suo discorso era intitolato “Superhot Rock EGS: metodi, sfide e percorsi futuri”.
Gli autori dell’articolo sull’energia geotermica sono Samuel Scott dell’Istituto di scienze della terra dell’Università dell’Islanda, Alina Yapparova dell’Istituto di geochimica e petrologia dell’ETH di Zurigo, Philipp Weis del Centro di ricerca tedesco per le geoscienze GFZ Potsdam e Matthew Houde, cofondatore di Quaise.
Energia rocciosa supercalda
Le osservazioni di Cladouhos si sono concentrate sulle sfide associate all’estrazione del calore dal sottosuolo, dove le rocce supercalde si trovano a temperature superiori a 707 gradi Fahrenheit (375 ° C). L’acqua che filtra attraverso quelle aree diventerebbe supercritica. Questa fase simile al vapore trasporta 3-4 volte più energia della normale acqua calda e, quando convogliata alle turbine in superficie, si converte in elettricità 2-3 volte più efficientemente.
Secondo lo studio “The Future of Geothermal Energy”, il recupero di appena il 2% dell’energia termica immagazzinata nelle rocce calde da 3 a 10 km al di sotto degli Stati Uniti continentali equivale a 2.000 volte il consumo energetico primario annuale degli Stati Uniti. Studio condotto dal MIT del 2006 sul potenziale dell’energia geotermica negli Stati Uniti.
Un problema chiave per accedere a quell’energia è semplicemente arrivarci. Le trivelle utilizzate dalle industrie del petrolio e del gas non sono progettate per resistere alle temperature e alle pressioni estreme a chilometri di distanza, dove si trova la fonte madre dell’energia geotermica. Ecco perché Quaise sta lavorando a un modo completamente nuovo di perforare utilizzando l’energia delle onde millimetriche (cugine delle microonde con cui molti di noi cucinano) che possono letteralmente sciogliere e vaporizzare la roccia.
Ma perforare la roccia supercalda è solo la prima sfida. Estrarre il calore è un enigma difficile almeno quanto arrivarci, dice Cladouhos.
I ricercatori di tutto il mondo stanno lavorando su sistemi geotermici ingegnerizzati, essenzialmente radiatori o scambiatori di calore sotterranei, che mirano a fare proprio questo. Esistono diversi approcci sviluppati e utilizzati sul campo da aziende come Eavor e Fervo Energy , ma nessuno è stato dimostrato a temperature superiori a circa 200 ° C.
“Se vogliamo davvero che la geotermia cambi le regole del gioco, dobbiamo operare a temperature super calde, o superiori a 375 ° C”, afferma Cladouhos.
Ma si sa poco su ciò che accade quando una roccia surriscaldata a grande profondità viene esposta all’acqua fredda pompata ad alta pressione.
Una nuova comprensione
Attualmente ci sono tre concetti generali su come estrarre l’energia geotermica più vicino alla superficie, o fino a circa due miglia. Questi includono sistemi a circuito chiuso che si basano su una serie di tubi sotterranei orizzontali che collegano due pozzi. L’acqua pompata in un pozzo viaggia attraverso questi tubi, raccoglie l’energia dalla roccia, quindi risale in superficie attraverso il secondo pozzo. Questo è l’approccio utilizzato da Eavor. Un altro concetto prevede il collegamento di due pozzi orizzontali con un sistema di centinaia di fratture artificiali. Questo è l’approccio utilizzato da Fervo Energy.
Il modello descritto da Cladouhos al Geothermal Transition Summit – e una settimana dopo al workshop della Clean Air Task Force Bridging the Gaps: Advancing Superhot Rock Energy in Islanda – rappresenta un nuovo concetto per sfruttare l’energia geotermica, concentrandosi su ciò che potrebbe accadere quando l’acqua fredda viene iniettata in condizioni super calde e super profonde.
Entra nelle microfessure. “L’idea è che i pozzi siano collegati tramite una grande ‘nuvola’ di permeabilità piuttosto che attraverso fratture specifiche e molto più grandi”, afferma Cladouhos. “Quindi è più una connessione diffusa piuttosto che una connessione localizzata.”
Il modello si basa su ciò che sappiamo sull’alterazione delle formazioni in queste condizioni estreme. Pensate agli enormi pozzi aperti di rocce arancioni da cui vengono estratti i minerali di rame e oro. È anche informato da test condotti in Giappone che hanno mostrato la formazione di microfessure in condizioni analoghe in laboratorio. Quest’ultimo lavoro è stato riportato l’anno scorso in un articolo sull’energia geotermica .
Qual è il prossimo
Cladouhos osserva che il modello, che Scott e colleghi continuano a perfezionare, “aiuterà a guidare i futuri test sulla roccia supercalda sul campo”. Quaise mira a fare proprio questo nel corso dei prossimi uno o due anni in un sito come il vulcano Newberry nell’Oregon centrale, dove condizioni super calde possono essere raggiunte a profondità inferiori.
E conclude: “questo è un modello. Non sappiamo se la permeabilità dovuta al microcracking sarà sufficiente a collegare due pozzi nel mondo reale. Ora dobbiamo testare questo e altri concetti di fratturazione della roccia supercalda sul campo. Alla fine, potrebbe essere necessario un approccio ibrido che coinvolga fratture planari, fratture naturali e microfratture”.(30Science.com)
