Zwiększanie wydajności niewystarczająco produktywnych studni geotermalnych
Energia geotermalna oferuje ogromny potencjał. Jest to nie tylko odnawialne, ale i czyste źródło energii, co oznacza, że nie wytwarza szkodliwych gazów cieplarnianych. Ze względu na te korzyści energia geotermalna ma szanse, by stać się kluczowym elementem europejskiej strategii na rzecz wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych, która mogłaby ostatecznie zapewnić Europejczykom niezawodne źródło energii w zakresie obciążenia podstawowego. Zanim jednak do tego dojdzie, należy usprawnić proces wytwarzania energii, tak aby był on opłacalny, w czym pomóc ma właśnie projekt SURE. „Technologia, którą opracowujemy, zwiększy wydajność istniejących studni poprzez zapewnienie opłacalnej metody kontrolowania w celu uzyskiwania lepszego przepływu strumieni wokół studni geotermalnej”, mówi Thomas Reinsch, pracownik naukowy Niemieckiego Ośrodka Badań Geologicznych i koordynator projektu SURE.
Przewaga metody RJD
Głównym punktem projektu jest metoda wiercenia promieniowym strumieniem wody (ang. radial water jet drilling; RJD). Metoda RJD wykorzystuje siłę skupionego strumienia płynów nakierowywanego na skałę zbiornikową za pomocą wężownicy wprowadzanej bezpośrednio do istniejącej studni geotermalnej. W wyniku zastosowania tej metody w skale powstają otwory o małej średnicy biegnące do zbiornika na odległość blisko 100 metrów od istniejącej studni, co pozwala na odprowadzenie wody z początkowo niepołączonej strefy przepuszczalnej do głównej studni. „Ponieważ metoda RJD nie wiąże się z użyciem płynów w ilości stosowanej w przypadku konwencjonalnego szczelinowania hydraulicznego, zmniejsza to wpływ technologii stymulacji na środowisko”, wyjaśnia Reinsch. „Ponadto, w przypadku zastosowania w celu uzyskania dostępu do wysoce przepuszczalnych stref zbiornika geotermalnego i połączenia ich z główną studnią, metoda RJD zapewnia wyższy stopień kontroli, a tym samym wyższą wydajność w porównaniu z konwencjonalnymi technologiami stymulacji”.
Postępy techniczne
W ramach projektu SURE naukowcy postanowili określić zalety i wady stosowania technologii wiercenia strumieniem wody w porównaniu z bardziej ugruntowanymi procesami stymulacji. „Skupiliśmy się na zrozumieniu procesu wiercenia, jego optymalizacji oraz poprawie wydajności – i przewidywalności – tej technologii”, mówi Reinsch. W tym celu zespół projektowy przeprowadził szereg eksperymentów, które obejmowały badanie właściwości fizycznych różnych potencjalnych rodzajów skał zbiorników geotermalnych oraz ich reakcji na różne procesy RJD. „Celem tego eksperymentu było pełne zrozumienie oddziaływania strumienia wody oraz narzędzi na różne skały osadowe i krystaliczne”, dodaje Reinsch. Na podstawie tych eksperymentów naukowcy opracowali szereg narzędzi, obejmujących objęte wnioskami patentowymi elementy, które mogą posłużyć do udoskonalenia technologii wykorzystującej strumienie wody. Opracowali oni również modele numeryczne, które mogą posłużyć na przykład do ustalenia przebiegu procesu niszczenia skał i oszacowania poprawy wydajności studni po stymulacji przy użyciu metody RJD. „Projekt SURE znacznie poszerzył naszą wiedzę na temat technologii RJD, w sposób wykraczający poza obecny stan wiedzy technicznej i w różnych skalach przestrzennych i czasowych”, podsumowuje Reinsch. „Poprzez zwiększenie wydajności studni geotermalnych dostarczanie energii geotermalnej staje się bardziej opłacalne i przyjazne dla środowiska”.
Słowa kluczowe
SURE, studnia geotermalna, energia geotermalna, wiercenie promieniowym strumieniem wody, RJD, energia odnawialna, studnia, wydajność
