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Fracking per il calore geotermico invece del gas
L'uso della fratturazione idraulica ha sbloccato nuove vaste riserve di gas naturale. Ora roccia alta , una startup con sede a Seattle, sta sviluppando una tecnologia che potrebbe fare lo stesso per le risorse geotermiche, trasformando una fonte di energia marginale in una delle principali fonti di elettricità e calore senza emissioni di carbonio negli Stati Uniti.
Rock su: Un pozzo geotermico presso il vulcano Newberry in Oregon, dove è stata testata una nuova tecnologia di fratturazione della roccia.
All'inizio di quest'anno vicino al vulcano Newberry in Oregon, Alta Rock ha dimostrato una parte fondamentale di quella tecnologia, un processo simile al fracking. Proprio come il fracking comporta il pompaggio di liquidi ad alta pressione nelle formazioni sotterranee di scisto per sbloccare il gas naturale e il petrolio che sono rimasti intrappolati lì, la nuova tecnologia potrebbe sbloccare il calore intrappolato in profondità nel sottosuolo. A differenza dell'energia solare ed eolica, quel calore sarebbe disponibile 24 ore su 24 e con ogni tipo di tempo.
Le centrali geotermiche ora forniscono una piccola frazione del fabbisogno energetico mondiale: negli Stati Uniti, uno dei maggiori produttori mondiali di energia geotermica, la capacità geotermica totale è di circa l'1% della capacità di energia a carbone del paese.
Il problema principale è che gli impianti geotermici convenzionali si basano su una rara combinazione di caratteristiche geologiche. La roccia calda deve essere accompagnata da grandi quantità di acqua calda o vapore che può essere facilmente pompata in superficie, dove guiderebbe le turbine a vapore per generare elettricità. La formazione rocciosa deve essere sufficientemente porosa da consentire il continuo ricircolo dell'acqua e il riscaldamento per mantenere in funzione una centrale elettrica. (Le pompe geotermiche sono talvolta utilizzate per riscaldare e raffreddare le case, ma sono inadeguate per la generazione di elettricità perché funzionano a temperature molto più basse.)
Sebbene tali formazioni siano rare, la quantità di calore nel sottosuolo è in realtà enorme (vedi Abundant Power from Universal Geothermal Energy). C'è abbastanza calore intrappolato sotto gli Stati Uniti entro una distanza di perforazione (fino a 10 chilometri) per soddisfare il suo fabbisogno energetico per migliaia di anni. AltaRock è una delle numerose aziende che cercano di capire come accedere a più di quel calore (vedi Cracking Rock per ottenere di più dai campi geotermici e Utilizzo di CO2 per estrarre energia geotermica).
L'idea di base è quella di modificare la roccia per consentire all'acqua di fluire attraverso di essa (i ricercatori chiamano i serbatoi risultanti sistemi geotermici avanzati, o EGS). Ciò comporta il pompaggio di acqua fredda nella roccia nel modo giusto per innescare le fratture esistenti nella roccia per espandersi e consentire all'acqua di fluire. È stato provato molte volte in passato, con sforzi che risalgono a decenni fa. Ma è stato difficile far scorrere abbastanza acqua calda da giustificare le spese per la perforazione di un pozzo e la costruzione di una centrale elettrica.
La soluzione di AltaRock prende in prestito un gioco dall'industria del gas naturale. Uno dei principali progressi che ha permesso alle aziende di produrre quantità economiche di gas naturale dalla roccia di scisto è la capacità di fratturare la roccia in diversi punti lungo un singolo pozzo, il che riduce il numero di pozzi che devono essere perforati. Lo fanno tappando temporaneamente una parte di un pozzo in modo che possano applicare pressione idraulica a una sezione e poi passare a un'altra parte.
È noto da tempo che fare la stessa cosa potrebbe aumentare la produzione di acqua calda da un pozzo geotermico. Ma non è possibile utilizzare le stesse tecniche utilizzate nel fracking per tappare il pozzo. I pozzi geotermici sono in genere più caldi e devono essere progettati per quantità maggiori di flusso d'acqua.
AltaRock ha essenzialmente inventato una nuova spina. In un pozzo vicino al vulcano Newberry, è stato dimostrato che è possibile tappare temporaneamente un pozzo geotermico con uno speciale polimero. Il materiale si degrada dopo essere stato immerso nella roccia calda per un certo periodo di tempo, consentendo all'azienda di spostarsi in un'altra parte del pozzo. L'azienda ha fratturato tre aree separate di un pozzo utilizzando la tecnica. In un futuro progetto commerciale, potrebbe fare sette o più per pozzo, il che potrebbe ridurre drasticamente i costi, afferma Susan Petty, presidente e chief technology officer di AltaRock. Dice che la tecnologia potrebbe essere la chiave per rendere EGS competitiva con il carbone.
Ma mentre la tecnologia AltaRock è un progresso chiave, è ancora agli inizi per l'energia geotermica. La tecnologia di AltaRock è importante, ma è solo una parte del puzzle, afferma Jefferson tester , professore di Sistemi Energetici Sostenibili alla Cornell University. Dice che ci sono ancora diverse sfide ingegneristiche e la loro soluzione richiederà finanziamenti sostenuti, non solo per il progetto a cui AltaRock sta lavorando, ma anche per molti altri. Dice che ciò che è necessario è una massa critica di dimostrazioni per dimostrare alle aziende che le centrali geotermiche sono un buon investimento. Stima che ci vorranno decenni prima che il geotermico rappresenti anche il 10% della potenza totale negli Stati Uniti.
Petty afferma che il sito di Newberry potrebbe produrre energia già nel 2016, ma rimane molto lavoro. Il prossimo passo per AltaRock è perforare un altro pozzo nelle vicinanze che si intersecherà con la roccia porosa creata con la sua tecnica di fratturazione. Gli ingegneri pomperanno l'acqua nel primo pozzo, che circolerà attraverso la roccia e si riscalderà. Quindi verrà pompato dal secondo pozzo e utilizzato per produrre vapore in una centrale elettrica.
In precedenti progetti EGS, in questa fase sono sorti diversi problemi. A volte l'acqua scorre troppo velocemente da un pozzo all'altro e quindi non si scalda abbastanza. Altre volte l'acqua scompare in anfratti sconosciuti nella roccia, per non essere mai più vista. Per affrontare questi problemi, AltaRock sta sviluppando nuove tecnologie per il monitoraggio del flusso d'acqua.
AltaRock sta anche lavorando con GE su un processo migliorato per utilizzare l'acqua calda per generare elettricità. Implica il miglioramento del trasferimento di calore dall'acqua calda a un fluido di lavoro che aziona una turbina. L'approccio potrebbe aumentare ulteriormente la produzione di energia da un sito geotermico.