Połączenie geotermii z wychwytywaniem dwutlenku węgla
Osiągnięcie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla oraz łagodzenie skutków postępującej zmiany klimatu wymaga opracowania wielu rozwiązań energetycznych. Naukowcy na całym świecie pracują nad innowacyjnymi technologiami wychwytywania dwutlenku węgla z atmosfery, które mają umożliwić bezpieczne przechowywanie tego gazu pod powierzchnią ziemi. Propozycja nowego rozwiązania łączy realizację obu celów dzięki zestawieniu wychwytywania i składowania dwutlenku węgla z eksploatacją nadkrytycznych systemów geotermalnych na obszarach wulkanicznych – systemów geotermalnych charakteryzujących się bardzo wysoką temperaturą i wysokim potencjałem energetycznym. Dzięki zastosowaniu tej techniki, badaczom może udać się zwiększenie opłacalności wychwytywania i składowania CO2, jednak choć jest to obiecujące rozwiązanie, wymaga wstrzykiwania płynu w głębokie warstwy podziemne, co wiąże się z ryzykiem wystąpienia wstrząsów sejsmicznych. W ramach projektu ARMISTICE, realizowanego dzięki wsparciu ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”, badacze podjęli próbę określenia poziomu ryzyka związanego z zastosowaniem tej nowatorskiej techniki, wykorzystując złożone modele do przewidywania potencjalnych trzęsień ziemi spowodowanych wprowadzaniem cieczy pod ziemię. Rezultaty prac umożliwią bezpieczne wykorzystywanie tego nowego źródła energii i rozwiązania klimatycznego, którego możliwości nie zostały jeszcze dostatecznie zbadane. „To naprawdę innowacyjny pomysł, a wszystko wskazuje na to, że jesteśmy pierwszym zespołem, który podjął się jego zbadania”, zauważa Victor Vilarrasa, badacz z ramienia Hiszpańskiej Narodowej Rady ds. Badań Naukowych (CSIC) i koordynator projektu ARMISTICE.
Badanie możliwości bezpiecznego wykorzystania
W ramach projektu ARMISTICE badacze przyglądali się możliwości bezpiecznego połączenia obu technologii. Ze względu na brak lokalizacji pozwalającej na bezpieczną realizację badań, prace opierały się na symulacjach realizowanych dzięki zastosowaniu nowego kodu opracowanego w ramach projektu. Badacze wzięli pod uwagę szereg kwestii, na przykład fakt, że wtryskiwany płyn jest znacznie zimniejszy niż skała, w związku z czym z czasem prowadzi do jej schładzania. To z kolei przyczynia się do ich kurczenia się i zmiany rozkładu naprężeń. Skutkiem może być destabilizacja uskoków i występowanie trzęsień ziemi – to właśnie te zjawiska badał zespół za pomocą opracowanych modeli. „Według naszych szacunków, zjawiska sejsmiczne wywołane schładzaniem skał mogą stać się dostrzegalne i znaczące po kilku latach eksploatacji – mówimy o okresach rzędu 10 lat”, wyjaśnia Vilarrasa. „Konieczne jest przeprowadzenie dalszych badań w celu sprawdzenia, w jaki sposób możemy przeciwdziałać takim zjawiskom”. Dotychczas zespołowi nie udało się znaleźć sposobów na zapobieganie zjawiskom sejsmicznym, jednak zagadnienie to będzie przedmiotem dalszych badań. „Najważniejszym wnioskiem płynącym z przeprowadzonych prac jest to, że połączenie wychwytywania i składowania dwutlenku węgla oraz eksploatacji nadkrytycznych systemów geotermalnych jest możliwe, a wraz ze wzrostem ceny uprawnień do emisji CO2 może stać się atrakcyjne ekonomicznie”, zauważa Vilarrasa.
Nowe kierunki badań
Zespół zamierza kontynuować badania nad połączonymi rozwiązaniami. „To bardzo interesujące zagadnienie. Ponadto wierzymy, że to rozwiązanie ma ogromny potencjał”, zauważa Vilarrasa. Według szacunków badaczy dzięki wodzie w stanie nadkrytycznym można wytworzyć dziesięciokrotnie więcej energii niż w przypadku zastosowania konwencjonalnych studni hydrogeotermalnych. Jak wyjaśnia Vilarrasa: „Według poprzednich szacunków, energia geotermiczna miała odpowiadać za zaspokajanie 5 % całkowitego zapotrzebowania na energię elektryczną do 2050 roku. Wiele wskazuje na to, że odsetek ten będzie można zwiększyć nawet do około 30 %, gwarantując niezawodne dostawy energii elektrycznej”, dodaje.
Słowa kluczowe
ARMISTICE, geotermiczne, sejsmiczne, ryzyko, wychwytywanie dwutlenku węgla, technologie, klimat, płyn, energia elektryczna, dostawy
