Jeotermalin dünyayı güçlendirmesine yardımcı olacak yenilikçi sondaj teknolojisi
Quaise Energy Video görüntüsü
Merve Uytun
27 Haz 2021
ABD merkezli teknoloji girişimi Quaise Energy, derin süper kritik kaynaklara ulaşmaya yardımcı olabilecek benzersiz bir sondaj teknolojisi ile jeotermal sektöründe ezber bozmaya çalışıyor.
“Jeotermal enerji sistemleri, yerkürenin derinliklerine yeterince inebilirsek ekonomik uygulanabilirlik için gerekli koşullara erişirse, ayaklarımızın altındaki ısıya ulaşarak dünyaya güç verme ve sera gazı emisyonlarını azaltmada lider teknoloji olma potansiyeline sahiptir. Quaise Inc. bunun gerçekleşmesi için potansiyel olarak yenilikçi ve benzersiz bir sondaj teknolojisi geliştiriyor.”
Bu, Quaise’den Matt Houde tarafından 15 Haziran’da Dünya Jeotermal Kongresi’nde (WGC) sunulan bir makalenin özetinden alındı. Houde sadece şirketin MIT’de öncülük ettiği teknolojisini açıklamakla kalmadı, aynı zamanda çeşitli hesaplamalar ve ekonomik fizibilite tekniklerini gösteren bir maliyet modeli de sundu. Houde’nin ortak yazarları Quaise CEO’su Carlos Araque, Impact Technologies LLC’den Ken Oglesby ve MIT Plazma Bilimi ve Füzyon Merkezi’nden (PSFC) Paul Woskov’dur.
Ana Lode’a Erişim
Jeotermal enerjinin ana damarı, koşulların çok aşırı olduğu (örneğin, sıcaklıkların 374 C derece veya 704 F’nin üzerinde olduğu) yer yüzeyinin yaklaşık 2 ila 12 mil altındaki bölgeye su pompalanabilirse süper kritik hale gelebilir. Çoğu insanın aşina olmadığı buhar benzeri bir aşama (Bilinen fazlar sıvı su, buz ve bulutları oluşturan buhardır). Süperkritik su, sırayla, normal sıcak sudan 5-10 kat daha fazla enerji taşıyabilir ve yukarıya pompalanabilirse elektriğe dönüştürebilecek türbinlere yerleştirilirse, onu son derece verimli bir enerji kaynağı haline getirir.
Bugün İzlanda ve yüzeye nispeten yakın oldukları diğer alanlar dışında bu koşullara erişemiyoruz. Bir numaralı sorun: yeterince derine inemeyiz. Petrol ve gaz endüstrileri tarafından kullanılan matkaplar, kilometrelerce aşağıda bulunan korkunç sıcaklıklara ve basınçlara dayanamaz.
Houde konuşmasına, Enerji Bakanlığı’nın ABD’deki jeotermal endüstrisinin bir analizi olan 2019 Geovision raporundan bir alıntıyla başladı: “Süper kritik kaynaklar, yeterince derin sondaj yapılarak Dünya’nın her yerinde bulunabilir… Bu derinliğe kadar sondaj, mevcut olanlarla finansal olarak engelleyicidir.…Süper kritik kaynakların ekonomik üretimi, tamamen yeni sondaj teknolojileri ve yöntemlerinin geliştirilmesini gerektirecektir.”
Quaise bu amaçla çalışıyor. Şirketin tekniği, kayayı mekanik olarak parçalayan geleneksel matkap uçlarını milimetre dalga enerjisiyle (birçoğumuzun yemek pişirdiği mikrodalgaların kuzenleri) değiştiriyor. Bu milimetre dalgaları (MMW’ler) kelimenin tam anlamıyla daha derin delikler oluşturmak için kayayı eritir ve buharlaştırır. Houde’un WGC konuşmasının başlığı: “Derin Jeotermal Sondajı için Sınırları Yeniden Yazmak: Milimetre Dalga Teknolojisini Kullanarak Doğrudan Enerji Sondajı.”
Houde, “Bilim kurgu teknolojisi gibi geliyor ama değil” diyor. “Kesinlikle gerçek, uygulanabilir ve pratik. Bu sadece onu uygulama ve laboratuvarda ve sahada doğrulama meselesi.”
Güçlü Bir Temel
Houde, Quaise yaklaşımının, füzyon enerjisi araştırmaları ve petrol ve gaz endüstrileri için on yıllar boyunca geliştirilmiş olan “zaten olgunlaşmış ve ticarileştirilmiş” teknolojiye dayandığını vurguluyor. Quaise, bu teknolojiyi farklı bir uygulama için yeniden kullanmayı amaçlıyor.
Örneğin, teknolojinin anahtarı olan MMW enerjisi, bir gyrotron makinesi ile üretilir ve dalga kılavuzları aracılığıyla hedefine (derin, sıcak kaya) yönlendirilir. Her ikisi de bir enerji kaynağı olarak nükleer füzyon üzerine yaklaşık 50 yıllık araştırmalar sonucunda geliştirildi. Quaise tekniği, petrol ve gaz endüstrileri tarafından geliştirilenler gibi geleneksel sondaj teknolojilerinden de yararlanır. Quaise, bunları, yüzey katmanlarından ana kayaya kadar delmek için kullanmaya devam edecek; bu, optimize edildikleri şeydi.
Ardından sistem MMW teknolojisine geçecektir. İkincisi “delikteki her şeyi basitleştirir, böylece hiçbir şey yüksek sıcaklıklara ve basınçlara özellikle duyarlı olmaz. Bu, bu derinliklerde geleneksel mekanik teçhizatlarla ilgili yaşadığımız sorunların çoğunu azaltmamızı sağlıyor,” diyor Houde.
Sayıları Çalıştırmak
Houde, Quaise yaklaşımının teknik fizibilitesini gösteren birkaç hesaplama sundu. Örneğin, Dünya’nın birkaç mil derinliğinde bile sondaj hızının, geleneksel jeotermal sondajla kabaca aynı olması gerektiğini gösterdi. Ayrıca: Quaise MMW teknolojisi, kuyunun çökmesini önleyen ve dalga kılavuzunu koruyan güçlü bir cam “astar” oluşturmak için kayayı otomatik olarak eritir. Yaklaşık altı mil aşağıda, yüzeye yakın konvansiyonel, mekanik sondajla bağlantılı sondaj deliklerini korumak için şu anda kullanılan çimento kovanların yerini alacaktı. Bu da, aslında, kırılmış matkap uçlarının çıkarılmasıyla ilişkili duruş süresi gibi ek sorunları çözer.
Houde ayrıca, MMW enerjisiyle birlikte bir tahliye gazını kuyuya pompalamak için mevcut kompresör teknolojisi kullanılarak yapılan buharlaşmış kayanın çıkarılmasıyla ilgili hesaplamaları da sundu. Genel kurulumu daha büyük bir pipet içinde bir pipet olarak düşünün. Enerji ve gaz, en sonunda dipteki kayaya ulaşıp buharlaştığı iç pipet boyunca deliğe doğru ilerler. Daha sonra buharlaşmış kayayı veya partikülü taşıyan gaz, iki çubuk arasındaki boşluktan yüzeye geri döner. Houde, “Hesaplamalarımız, partikülün, mevcut kompresörlerin sınırları içinde kalan kuyu içi basınçlar ve akış hızları ile yukarıya taşınabileceğini gösteriyor” diyor.
Quaise yaklaşımının ekonomik fizibilitesinin bir maliyet modeli de umut vericidir. Houde, on kilometreyi (~ altı mil) geçen birkaç jeotermal kuyu açıldığını, ancak geleneksel teknolojiyi kullanarak bu kadar uzağa gitmenin metre başına 5.000 dolardan fazlaya mal olduğunu belirtiyor. Maliyet modeli, MMW sondajının metre başına yaklaşık 1.000 $’lık sondaj maliyetlerinde bu derinliğin iki katına ulaşabileceğini gösteriyor.
Sıradaki ne?
MIT’deki deneyler, MMW enerjisiyle sondajın genel uygulanabilirliğini gösterse de, tekniğin sahada hala kanıtlanması gerekiyor. Quaise, önümüzdeki birkaç yıl içinde Amerika Birleşik Devletleri’nin batısında, Altarock, MIT’nin PSFC’si, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı, Impact Technologies ve General Atomics ile işbirliği içinde çalışarak tam da bunu yapmayı hedefliyor.
Şirketteki yatırımcılar, diğerleri arasında Gelişmiş Araştırma Projeleri Ajansı-Enerji (Houde, ARPA-E hibesi için proje yöneticisidir), MIT’deki Motor, Vinod Khosla ve İşbirliği Fonu’dur.
Bir bilim yazarı olan Elizabeth Thomson’a bu raporu paylaştığı için teşekkür ederiz.
Kaynak: ThinkGeoEnergy
