Bir MIT yan ürünü olan Quaise Energy, temiz, neredeyse sonsuz enerji için ultra derin jeotermal enerjiyi serbest bırakmayı amaçlayan benzersiz bir sondaj teknolojisi geliştirdi.
Amaç, dünya çapındaki geleneksel kömür santrallerini yeniden çalıştırmak için kömür yerine Dünya'dan gelen buharı kullanmak. Projenin yüksek maliyetine rağmen şirket, ilk kömür yakıtlı tesisini 2028 yılına kadar değiştirmeyi bekliyor (1).
Doğrudan Enerji Sondajı
Bildiğimiz kadarıyla, Dünya'nın çekirdeğindeki sıcaklıklar yaklaşık 5,200 °C veya 9,392 °F olup, radyoaktif elementlerin Dünya'nın oluşumundan bu yana kalan ısıyla birleşerek çürümesinden kaynaklanmaktadır.
MIT'den kıdemli füzyon araştırma mühendisi Paul Woskov'a göre (2), ısıya erişimin olduğu, toplanabilir jeotermal enerji var. Ve gezegenimizin yüzeyinin altında çok fazla ısı var.
"Bunun yalnızca yüzde 0.1'ine dokunmak bile 20 milyon yıldan fazla bir süre boyunca tüm dünyanın enerji ihtiyacını karşılayabilir" diye ekledi.
Yeraltı ısı kaynaklarının yüzeye yakın doğal olarak oluştuğu ve ekonomik olarak uygun bir iletim sağlamak için bir elektrik şebekesi tarafından kolayca erişilebildiği durumlarda, jeotermalin güvenilir, 27/7 yeşil güç kaynağının nadir bir örneği olarak kabul edildiğini vurgulamakta fayda var.
Mesela güneşimizi kaybetsek bile hâlâ sıcak çekirdeğimiz var. Ancak erişimde yukarıda belirtilen koşulları oldukça nadir hale getiren bir sorun var. Sonuç olarak jeotermal, küresel enerji tüketiminin yalnızca %0.3'ünü karşılıyor.
Tarihe baktığımızda bile, jeotermal enerji santrallerini dünya çapında herhangi bir yere yerleştirecek kadar derin sondaj yapmadık. Bunun başlıca nedeni, gezegenimizin kabuğunun yaklaşık 5 ila 75 km veya 3 ila 47 mil arasında bir kalınlığa sahip olması ve en ince kısımların okyanusun derinliklerinde olma eğiliminde olmasıdır.
Şu ana kadar kazmayı başardığımız en derin sondaj, 1970 yılında Norveç sınırına yakın bir Rus projesi olan Kola Süper Derin Sondajı'dır (3). Bu proje, kabuğu mantoya kadar delmeyi amaçlıyordu ve sondaj deliklerinden biri 12,289 yılında yüzeyin 40,318 metre veya 1989 ft altına kadar açılmıştı. Ancak ekip daha derine inmenin mümkün olmadığına karar verdi ve araştırmayı sürdürdü. fondan çıktı.
İlginçtir ki Kola ekibi üyeleri bu derinlikte sıcaklığın 100°C civarında olmasını bekliyordu. Ancak gerçekte sıcaklığın 180 °C veya 356 °F'ye daha yakın olduğunu buldular. Kayalar ayrıca beklenenden daha az yoğundu ve daha gözenekliydi.
Ve bu faktörleri yüksek ısıyla birleştirdiğimizde kabus gibi delme koşulları oluşuyor. Bugün site tamamen bakımsız durumda.
Başka bir örnek, KTB Sondajına yönelik Alman Kıtasal Derin Sondaj Programını içerir (4). 80'lerin sonunda Almanya çeyrek milyar avronun eşdeğerinden fazlasını harcadı, ancak yalnızca 9,101 metreye veya 29,859 feet'e kadar çıkabildi.
Sıcaklık beklenenden çok daha hızlı arttı ve KTB ekibi bu derinlikteki kayanın sağlam olmadığını görünce hayrete düştü. Ve sondaj deliğine akan muazzam miktardaki sıvı ve gaz, görevi daha da karmaşık hale getirdi.
Bu sıcaklıklar sondajı sabote edecek kadar sıcak olmasına rağmen jeotermal enerjiden kazanç sağlayacak kadar yüksek değildi.
Ayrıca Oku: Gıda Kıtlığı ve Barınma Sorunlarıyla Mücadele İçin "Yenilebilir" ve "Yüzen" Şehirler
Yönlendirilmiş Enerji Işınlarının Kullanımı
Araştırmacılar, yönlendirilmiş enerji ışınlarının, matkap kafası daha ona çarpmadan önce bodrum kayasını ısıtma, eritme, kırma ve hatta buharlaştırma yeteneğini araştırıyorlar. Bu işleme parçalanma adı veriliyor ve fiziksel matkap uçlarının çalışmasının çok zorlaştığı durumlarda kullanılıyor.
Petra'nın “Swifty” sondaj robotunun aşağıdaki GIF'inde, dayanıklı bir kaya üzerinde parçalanmanın etkisini görebilirsiniz (5). Ancak Petra, bu ısıyı üretmek için neyin kullanıldığını açıklamadı.
1990'ların sonlarında yapılan askeri deneyler, lazer destekli sondajın kayaları geleneksel sondajdan 10 ila 100 kat daha hızlı delebileceğini gösteren cesaret verici sonuçlar verdi ve petrol ve gaz firmaları daha fazlasını öğrenmeye istekliydi.
ABD DOE'nin Jeotermal Teknolojileri Programı için 2014 yılında yayınlanan bir MIT makalesinde Impact Technologies başkanı Kenneth Oglesby şunları yazdı:6): “Doğrudan enerji sondajı yaklaşımı bazı önemli avantajlar sunacaktır:
- kuyu deliğinde aşınabilecek veya kırılabilecek mekanik cihaz yok
- sıcaklık kısıtlaması yok
- her türlü kaya sertliğini eşit kolaylıkla keser
- kaplama/çimentolama ihtiyacının yerini alacak kalıcı bir vitrifiye astar potansiyeli”
İlginç bir şekilde, doğrudan enerjili bir matkap, kestiği kayayı esasen dağlayacak, sondaj şaftını ilerledikçe eritecek ve daha önceki ultra-derin sondajlarda sorun yaratan sıvıları, gazları ve diğer kirleticileri bloke edecek camsı bir katman halinde camlaştıracaktır. sondaj girişimleri.
Ancak Oglesby, lazerlerin sınırlamaları hakkında da şunları yazdı: "Bugüne kadar lazerler kayaya yalnızca 30 cm veya 11.8 inç nüfuz edebildi. Lazer delmedeki gelişme eksikliği temel fizik ve teknoloji sorunlarından kaynaklanmaktadır. Yeni başlayanlar için, kaya çıkarma parçacık akışı, gerekli kaya yüzeyine ulaşmadan önce toz ve parçacık bulutları tarafından saçılan ve emilen kısa dalga boylu enerjiyle uyumsuzdur. İkincisi, lazer teknolojisi verimsiz ve verimsiz olmasının yanı sıra çok maliyetlidir."
Ayrıca Oku: İklim Değişikliğinin İşletmeniz Üzerindeki Felaket Etkileri
Gyrotron ve Milimetre Dalgalı Enerji Işınları
Görünüşe göre çözüm nükleer füzyon dünyasından gelebilir. Füzyon araştırmacılarının, Güneş'in çekirdeğindeki atomları bir araya getiren ve en güvenli ve en temiz nükleer enerji türünü ortaya çıkaran koşulları kopyalamak için çok büyük miktarlarda ısı üretmeleri gerekiyor.
ITER projesi durumunda, 150 milyon derecelik sürekli bir sıcaklıktan bahsediyoruz (7).
Füzyon araştırması, uluslararası hükümet finansmanından milyarlarca dolar yararlanarak, normalde destek alamayacak olan alanlarda ilerlemeyi ve ticarileşmeyi hızlandırdı.
Örneğin gyrotron, 1960'ların ortalarında Sovyet Rusya'da geliştirilen bir ekipman parçasıdır. Gyrotronlar, dalga boyları mikrodalgalardan daha kısa, ancak görünür veya kızılötesi ışıktan daha uzun olan milimetre dalgalı elektromanyetik dalgalar üretir.
Füzyon reaktörleri için tokamak tasarımları üzerinde çalışan araştırmacılar, 1970'lerin başında milimetrik dalgaların plazmayı ısıtmak için ideal olduğunu fark ettiler (8). Gyrotron'un gelişimi, füzyon ve DOE finansmanındaki etkileyici araştırmalar sayesinde son 50 yılda büyük ilerleme kaydetti.
Bir megavatın üzerinde güce sahip sürekli enerji ışınları üretebilen gyrotronlar artık mevcut hale geliyor ve bu da özellikle derin sondajcılar için ideal.
Standart petrol ve gaz sondaj projeleri için büyük bir destek olacaktır. Eş zamanlı olarak, ultra derin sondaj denklemini de değiştirmeli, yerkabuğunun yeterince derinine inmeyi pratik ve karlı hale getirerek, Dünya'nın muazzam jeotermal enerji potansiyelinin bir kısmından yararlanmayı pratik ve karlı hale getirmelidir.
Ayrıca Oku: Solarpunk: Yükselişte İlgi Çekici, İyimser Bir Alt Kültür
Quaise'e girer
2018 yılında MIT'nin Plazma Bilimi ve Füzyon Merkezi, Quaise adında bir şirket kurdu.
Geleneksel döner sondajı jirotronla çalışan milimetre dalga teknolojisiyle birleştiren ve kaya parçacıklarını yüzeye ve yeraltından dışarı fırlatırken deliği temizlemek ve soğutmak için gazı temizlemek için argon pompalamayı birleştiren hibrit sistemlerle ultra derin jeotermal sondaj konusunda uzmanlaşmıştır. yol.
Bugüne kadar şirket, bu yılın başlarında tamamlanan A Serisi bağış toplama turunda 63 milyon ABD Doları başlangıç sermayesi, 18 milyon ABD Doları hibe ve 5 milyon ABD Doları olmak üzere yaklaşık 40 milyon ABD Doları topladı (9).
Quaise, Kola Süper Derin Sondajından önemli ölçüde daha derin, 20 km'ye (12.4 mil) kadar derinliğe kadar delikler açmayı planlıyor. Ancak Kola ekibinin bu sınıra ulaşması 20 yıldan fazla zaman alırken, Quaise jirotronla geliştirilmiş yönteminin yalnızca 100 gün süreceğini tahmin ediyor. Ve bu, 1 MW gücünde bir jirotron varsayılıyor.
Quaise, bu derinliklerde yaklaşık 500 °C veya 932 °F civarında sıcaklıklar beklemektedir; bu, jeotermal enerjinin son derece verimli hale geldiği sınırın oldukça üzerindedir.
Quaise, "22 MPa'nın üzerindeki basınçlarda ve 374 °C veya 705 °F'nin üzerindeki sıcaklıklarda su, süperkritik bir akışkan haline gelir" diye açıkladı. “Süperkritik olmayan tesislerle karşılaştırıldığında, çalışma akışkanı olarak süperkritik su kullanan bir enerji santrali, her damladan 10 kata kadar daha fazla kullanılabilir enerji elde edebilir. Fosil yakıtlarla karşılaştırılabilir güç yoğunluklarına ulaşmak için süperkritik koşullar aranmalıdır.”
Şirkete göre Quaise, 2024 yılında çalışmaya başlayacak tam ölçekli, sahada konuşlandırılabilir gösteri makineleri geliştiriyor. 2026 yılına kadar, 100 megawatt kapasiteli ilk “süper sıcak, geliştirilmiş jeotermal sistemin” faaliyete geçmesini umuyor.
Ayrıca Oku: Fırsatlar: Yeni Girişimler Artan Uzay Araştırmalarından Nasıl Yararlanıyor?
Quaise'in Ticari Açıdan Dahi Fikri
Quaise, kirlilik düzenlemeleri sıkılaştıkça aşamalı olarak kullanımdan kaldırılacak olan kömürle çalışan elektrik santralleri gibi mevcut altyapıyı kullanmayı planlıyor.
Bu tesisler halihazırda devasa bir buhardan elektriğe dönüştürme kapasitesinin yanı sıra yerleşik ticari operatörlere ve vasıflı işgücüne sahiptir ve halihazırda elektrik şebekesine önceden bağlanmıştır.
Quaise, başka bir kömür yığınına veya metan gazına ihtiyaç duymadan, türbinlerin sürekli olarak çalışmasını sağlamak için mevcut fosil yakıtlı ısı kaynaklarını yeterli süperkritik jeotermal enerjiyle değiştirecek.
Quaise, ilk fosil yakıtlı tesisine 2028'de yeniden güç sağlamayı, ardından bu sondaj tekniğiyle ısının gezegenin her yerinde mevcut olması gerektiğinden, süreci mükemmelleştirip dünya çapında tekrarlamayı planlıyor.
Dünya çapında 8,500 ila 2,000 gigawatt arasında kömür yakıtlı enerji santrali var ve bunların hepsinin 2050 yılına kadar yapacak başka bir şey bulması gerekecek, yani fırsat açıkça çok büyük.
Şirketin A Serisi önemli yatırımcılarından biri olan Prelude Ventures'ın Genel Müdürü Mark Cupta, "Gelecek yıllarda büyük miktarda karbonsuz enerjiye ihtiyacımız olacak" dedi (10). “Quaise Energy, mevcut kaynaklar açısından en verimli ve neredeyse sonsuz ölçeklenebilir enerji sistemlerinden biridir. Mevcut yenilenebilir enerji sistemlerimizin ideal tamamlayıcısı olup, çok da uzak olmayan bir gelecekte temel yükte, uzun vadeli elektriğe ulaşmamıza olanak tanıyor.”
Böyle bir değişim, temiz enerji temelleri ve karbondan arındırma süreçleri açısından önemli olabilir. Bu teknolojinin beklendiği gibi çalıştığını, yer kabuğunun bizim saldırılarımıza direnmek için yeni yollar geliştirmediğini ve ekonomiyi hesapladığımızı varsayalım. Bu durumda girotronlara yönelik bu yeni uygulama, füzyon reaktörlerinin yerini alabilir.
Daha da önemlisi, endüstriyel ölçekteki güneş ve rüzgârın aksine, yüzeyde esasen minimum alan kaplayacak. Aynı zamanda küresel bir jeopolitik karışıklığa da neden olacak çünkü her ülke kendi sınırsız enerji kaynağına erişebilecek.
Büyük ülkelerin, küçük ülkelerin vatandaşlarını enerji kaynaklarına erişim için “özgürleştirmek” zorunda kalmaması iyi olacak.
Ayrıca Oku: Yenilenmiş Ürünler için Kazançlı Pazar
Kapanış
Yüksek başlangıç fiyatı ve sismik riskler jeotermal enerjinin dezavantajlarından ikisidir (11).
İsviçre, Güney Kore ve Fransa'da farklı teknolojiler kullanılmasına rağmen benzer projeler deprem yarattı ve kapatıldı.
Ancak jeotermal enerjiyi destekleyenler, buhar üretiminin güneş ve rüzgardan daha güvenilir olacağını savunuyor. Kurulduktan sonra diğer yenilenebilir enerji kaynaklarının kullandığı arazi ve kaynakların %1'inden azını tüketecek. Quaise önümüzdeki yıllarda Oregon'daki Newberry Yanardağı yakınında sondaj yapmayı planlıyor; burada jeologlar sığ bir magma kütlesinin yüzeyin yalnızca 6,500 ila 16,500 feet altında bulunduğunu tahmin ediyor (12).
Şirket, teknolojiyi dünya çapında 8,500 yılına kadar yeniden kullanılması gerekecek 2050 kömürle çalışan elektrik santraline yaymak istiyor. Başarılı olması halinde 2,000 gigawatt'tan fazla enerji mevcut olacak.
Bu gelişme hakkında düşünceleriniz neler? Hindistan da benzer planlar başlatmalı mı? Aşağıdaki yorumlarda bize bildirin!
