ABD Enerji Bakanlığı jeotermal malzeme araştırmalarını finanse edecek
Brookhaven Ulusal Laboratuvarı malzeme bilimcisi Tatiana Pyatina, jeotermal kuyular için sürdürülebilir malzemeler geliştirmeyi amaçlayan yeni finanse edilen DOE Energy Earthshot Araştırma Merkezi'ne liderlik edecek. (kaynak: Brookhaven Ulusal Laboratuvarı)
Merve Uytun
10 Eki 2023
Brookhaven Laboratuvarı'ndaki yeni C4M araştırma merkezi, gelişmiş jeotermal sistemler için yeni kompozit malzemeler geliştirmek üzere 19 milyon ABD doları tutarında fon alacak.
Brookhaven Ulusal Laboratuvarı Disiplinlerarası Bilim Bölümünde yer alan “EGS için Çimentolu Kompozitlerin Birleşik Kemo-Mekaniği Merkezi” (C 4 M) , 11 Enerji Earthshot Araştırma Merkezinden (EERC) biri olarak seçildi. ABD Enerji Bakanlığı’nın Enerji Earthshots Girişimi.
Bu seçimle yeni araştırma merkezinin, çimento kompozitlerinin ve gelişmiş jeotermal sistemlerde (EGS) kullanılan diğer malzemelerin kimyasal ve mekanik özelliklerinin araştırılmasına yönelik çalışmaları için dört yıl boyunca 19 milyon ABD doları tutarında fon alması planlanıyor. Araştırma, jeotermal kuyuları korumak için tasarlanan Dünya dostu çimento kompozit çeşitleri, kaplamalar ve diğer bariyerlerin tasarımına bilgi sağlayacak.
Brookhaven’da jeotermal malzeme araştırma çabalarına liderlik eden Brookhaven Laboratuvarı malzeme bilimcisi Tatiana Pyatina “Jeotermal enerji, yerin derinliklerinde hapsolmuş bol miktardaki ısıyı, milyonlarca Amerikan evine güç sağlamak için gigawatt’larca elektriğe dönüştürme potansiyeline sahip. Yenilenebilirdir, küçük bir coğrafi ayak izine sahiptir ve diğer yeşil enerjilerden (rüzgar ve güneş gibi) farklı olarak günün her saati mevcuttur” dedi.
Çimento kompozitlerinin performansının arttırılması
Jeotermal projelerdeki zorluklardan biri, aşırı sıcaklıklara ve jeotermal akışkanların aşındırıcı doğasına dayanabilmeleri gerektiğinden, kuyu inşasında kullanılan çimento kompozitlerinin seçimidir. Kuyuların daha da büyük termo-mekanik gerilimlere maruz kalması beklendiğinden bu, EGS projelerinde daha da büyük bir zorluktur. Ayrıca çimento üretim prosesi aşırı derecede karbondioksit (CO2) yayıcıdır.
Brookhaven’da jeotermal malzeme araştırma çabalarına liderlik eden Brookhaven ayak izine sahip, uygun maliyetli, sürdürülebilir iyi inşaat malzemelerinin akılcı bir şekilde tasarlanması önemlidir” dedi .
C 4 M ekibi, yüksek sıcaklık ve basınç altında meydana gelen kimyasal değişiklikleri anlamak için yeni çimento esaslı kompozit malzemeleri test edecek ve son derece zorlu yeraltı ortamlarında kullanım için güvenilir ve dayanıklı kompozitlerin tasarımına bilgi sağlayacak. Hedeflerden biri, bu malzemelerin katılaşmasını ve dönüşümlerini kontrol etmeyi öğrenmek, böylece kuyu inşaatı ve işletmesinde başarılı ve ekonomik bir şekilde kullanılabilmelerini sağlamaktır.
Pyatina, “Umudumuz, bu araştırmanın , geliştirilmiş jeotermal sistemlerin maliyetini 2035 yılına kadar %90 oranında azaltacak net sıfır CO2 malzemeleri geliştirme hedefimize ulaşmasıdır ” diye ekledi.
Çok disiplinli bir yaklaşım
Yüksek ısı gereksinimleri (eğer fosil yakıtlarla çalıştırılıyorsa) ve kireçtaşı ayrışma reaksiyonu, çimento üretim sürecini CO2 yayan bir süreç haline getirir. Bu CO2 emisyonlarını önlemek için , C 4 M ekibi alternatif minerallerin, hatta muhtemelen kuyuları açmak için kullanılan ve yerinde kendi çimentosunu oluşturacak çamurun kullanımını araştıracak.
Ekip, jeolojik olarak kararlı mineral fazlarına sahip malzemeleri belirlemeye çalışacak veya hatta yüksek sıcaklıklara ve agresif ortamlara daha dayanıklı boru benzeri kuyu muhafazaları oluşturabilecek inorganik kaplamaların kullanımını da değerlendirebilecek. Bazı kaplamalar metal kaplamaları o kadar iyi koruyabilir ki artık çimentoya ihtiyaç duyulmaz.
Bunu başarmak için ekip, bu yeni kompozit malzemelerin atomik ölçekten makroskobik ölçeğe ve saniyelerden yıllara kadar değişen bir zaman aralığı boyunca performansını analiz etmek ve tahmin etmek için hem laboratuvar deneylerini hem de hesaplamalı modellemeyi kullanacak. Pyatina, “Tamamlayıcı uzmanlığa sahip önde gelen araştırmacılardan oluşan çok disiplinli bir ekip oluşturduk” dedi.
Araştırma , Ulusal Synchrotron Işık Kaynağı II (NSLS-II) ve Fonksiyonel Nanomateryaller Merkezi (CFN) dahil olmak üzere Brookhaven’daki ve DOE’deki Gelişmiş Işık Kaynağı da dahil olmak üzere ortak kurumlardaki uzmanlıktan ve DOE Bilim Ofisi kullanıcı tesislerinden yararlanacak. Lawrence Berkley Ulusal Laboratuvarı. Ek ortaklar arasında DOE’nin Sandia Ulusal Laboratuvarı, DOE’nin Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı, DOE’nin Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve dört üniversite bulunmaktadır: Austin’deki Texas Üniversitesi (azınlıklara hizmet veren bir kurum), Cornell Üniversitesi, Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi ve Princeton Üniversitesi .
Brookhaven’daki enerji dönüşüm grubuna liderlik eden araştırma mühendisi Thomas Butcher , “Bu Merkez aracılığıyla, jeotermal enerji üretiminin basınç ve sıcaklık sınırlarını zorlamak için gereken malzemelere ilişkin temel anlayışı geliştirmek için inanılmaz derecede yetenekli bir ekip bir araya getirildi” dedi.
Kaynak: ThinkGeoEnergy
