усовершенствованная геотермальная система (EGS ) производит геотермальную электроэнергию без потребности в естественных конвективных гидротермальных ресурсах. До недавнего времени геотермальные энергетические системы эксплуатировали только ресурсы, в которых естественное тепло, вода и проницаемость горных пород были достаточны для извлечения энергии. Однако большая часть геотермальной энергии, доступной для традиционных методов , находится в сухой и непроницаемой породе. Технологии EGS увеличивают и / или создают геотермальные ресурсы в этой горячей сухой породе (HDR) с помощью различных методов воздействия, включая «гидравлическое воздействие».
Когда естественные трещины и поры не позволяют достичь экономичного расхода, проницаемость может быть увеличена путем закачки холодной воды под высоким давлением в нагнетательную скважину в породу. Закачка увеличивает давление жидкости в породе с естественными трещинами, вызывая сдвиг, который увеличивает проницаемость системы. Пока поддерживается давление нагнетания, не требуется ни высокой проницаемости матрицы, ни расклинивающих наполнителей гидроразрыва пласта для поддержания трещин в открытом состоянии. Этот процесс называется гидроразрывом, возможно, чтобы отличить его от гидравлического разрыва пласта на растяжение, используемого в нефтегазовой промышленности, который может создавать новые трещины в породе в дополнение к расширению существующих трещин.
Вода проходит через трещины в породе, улавливая тепло породы, пока не вытесняется из второй скважины в виде очень горячей воды. Тепло воды преобразуется в электричество с использованием либо паровой турбины, либо бинарной энергетической установки. Вся вода, теперь уже охлажденная, закачивается обратно в землю, чтобы снова нагреться в замкнутом контуре..
Технологии EGS могут функционировать как ресурсы базовой нагрузки, которые производят электроэнергию 24 часа в сутки. В отличие от гидротермальных, EGS может применяться в любой точке мира, в зависимости от экономических ограничений глубины бурения. Хорошие места лежат на глубоком граните, покрытом 3–5-километровым (1,9–3,1 мили) слоем изолирующих отложений, которые замедляют потерю тепла. Ожидается, что при использовании современных технологий установка EGS будет иметь экономический срок службы 20–30 лет.
Системы EGS в настоящее время разрабатываются и тестируются в Франции, Австралии, Япония, Германия, США и Швейцария. Самый крупный проект EGS в мире - это демонстрационная установка мощностью 25- мегаватт, которая в настоящее время разрабатывается в Cooper Basin, Австралия. Cooper Basin имеет потенциал для выработки 5 000–10 000 МВт.
Правительство Австралии выделило средства на исследования для разработки технологии Hot Dry Rock.
30 мая 2007 г., затем Представитель австралийской оппозиции по охране окружающей среды и бывший министр окружающей среды, наследия и искусств Питер Гаррет объявил, что в случае избрания на федеральных выборах 2007 года, Австралийская лейбористская партия будет использовать деньги налогоплательщиков для субсидирования установки необходимых буровых установок. В интервью он пообещал:
«Здесь есть некоторые технические трудности и проблемы, но те люди, которые заинтересованы в привлечении Австралии к геотермальной энергии, говорят, что у нас есть отличный доступ к ресурсам, и одна из вещей, что интересно, это сдерживает их отсутствие возможностей для размещения буровых установок. Итак, мы намерены направить эти 50 миллионов долларов на то, чтобы предоставить доллар в соотношении один к одному. Подберите 1 доллар от нас, 1 доллар от отрасли, чтобы они могли доставить эти буровые установки на место и действительно определить лучшие участки и запустить отрасль ».
Проект ЕС по исследованиям и разработкам EGS в Soultz-sous -Forêts, Франция, недавно подключила к сети свою демонстрационную станцию мощностью 1,5 МВт. В рамках проекта Soultz было исследовано соединение нескольких зон интенсификации притока и производительность тройных конфигураций скважин (1 нагнетатель / 2 добывающих).
Вызванная сейсмичность в Базеле привела к отмене проекта EGS там.
В декабре 2008 года правительство Португалии предоставило компании Geovita Ltd эксклюзивную лицензию на разведку и разведку геотермальной энергии в одном из лучших районов континентальной Португалии. Площадь около 500 квадратных километров изучается Geovita совместно с кафедрой наук о Земле факультета науки и технологий Университета Коимбры, и предполагается установка усовершенствованной геотермальной системы (EGS).
Корнуолл намерен провести демонстрационный проект мощностью 3 МВт, основанный на Проекте Эдем, который может проложить путь для серии геотермальных электростанций промышленного масштаба мощностью 50 МВт в подходящих по всей стране.
Также планируется коммерческий проект около Редрута. Станция, получившая разрешение на строительство, будет вырабатывать 10 МВт электроэнергии и 55 МВт тепловой энергии, и ее планируется ввести в эксплуатацию в 2013–2014 годах.
Первая попытка EGS - тогда называемая Hot Dry Rock - была проведена в Фентон-Хилл, Нью-Мексико, в рамках проекта, проводимого федеральной лабораторией Лос-Аламоса. Это была первая попытка создать глубокий полномасштабный резервуар EGS.
Коллектор EGS в Фентон-Хилле был впервые завершен в 1977 году на глубине около 2,6 км с температурой горных пород 185 ° C. В 1979 году коллектор был расширен с помощью дополнительного гидравлического воздействия и проработал около 1 года. Результаты показали, что тепло можно отводить с разумной скоростью из области горячей кристаллической породы с низкой проницаемостью, вызванной гидравлическим воздействием. В 1986 году был подготовлен второй резервуар для первоначальных испытаний гидравлической циркуляции и отбора тепла. При 30-дневном проточном испытании с постоянной температурой обратной закачки 20 ° C производственная температура постоянно повышалась примерно до 190 ° C, что соответствует уровню тепловой мощности примерно 10 МВт. Из-за сокращения бюджета дальнейшее обучение в Фентон-Хилл было прекращено.
Финансирование EGS в течение следующих нескольких лет ослабевало, и к следующему десятилетию усилия США были сосредоточены на менее амбициозной цели улучшения продуктивность существующих гидротермальных ресурсов. Согласно бюджетному запросу на 2004 финансовый год, направленному в Конгресс Министерством энергетики США по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии,
EGS представляют собой спроектированные резервуары, которые были созданы для извлечения тепла из экономически непродуктивных геотермальных ресурсов. Технология EGS включает в себя те методы и оборудование, которые улучшают отвод энергии от ресурса за счет увеличения продуктивности коллектора. Повышение продуктивности может быть достигнуто за счет улучшения естественной проницаемости коллектора и / или предоставления дополнительных жидкостей для переноса тепла.
В 2002 финансовом году были завершены предварительные проекты для пяти проектов с использованием технологии EGS и геотермального месторождения Косо-Хот-Спрингс на территории Военно-морского флота США Авиационная станция в Чайна-Лейк, Калифорния, была выбрана для полномасштабного строительства. Два дополнительных проекта были отобраны для предварительного анализа на Дезерт-Пик в Неваде и Гласс-Маунтин в Калифорнии. Финансирование этой работы составило 1,5 миллиона долларов. Работа была продолжена в 2003 году с дополнительными 3,5 млн долларов.
В 2009 году Министерство энергетики США (USDOE ) выпустило два Объявления о возможностях финансирования (FOA), связанных с усовершенствованными геотермальными системами. Вместе два FOA предложили до 84 миллионов долларов в течение шести лет.
Министерство энергетики провело в 2009 году еще одно FOA о стимулирующем финансировании из Закона США о реинвестировании и восстановлении на 350 миллионов долларов, в том числе 80 миллионов долларов, предназначенных специально для проектов EGS,
В феврале 2014 года Министерство энергетики объявило о намерении создать «специальную подземную лабораторию под названием Пограничная обсерватория для исследований в области геотермальной энергии (FORGE)» для исследования и разработки усовершенствованных геотермальных технологий. В августе 2016 года было объявлено, что количество предлагаемых площадок было сужено до двух (в Юте и Неваде), а в следующем году ожидается их сокращение до одного. В июне 2018 года Министерство энергетики объявило, что для размещения лаборатории FORGE было выбрано место за пределами Милфорда, штат Юта. В течение пяти лет Университет штата Юта получит до 140 миллионов долларов на передовые геотермальные исследования и разработки.
Проект Pohang EGS был начат в декабре 2010 года с целью выработки 1 МВт.
Опыт глубокого бурения, полученный при бурении первой из двух скважин проекта, был представлен на конференции в 2015 году.
Землетрясение 2017 г. в Пхохане могли быть связаны с деятельностью проекта Pohang EGS. Вся исследовательская деятельность на сайте была остановлена в 2018 году.
Технологии EGS используют различные методы для создания дополнительных путей потока внутри пород-коллекторов. В прошлых проектах EGS по всему миру использовались комбинации гидравлических, химических, термических и взрывных методов воздействия. Проекты EGS также включают в себя те, которые находятся на окраинах существующих гидротермальных геотермальных участков, где пробуренные скважины пересекают горячие, но непроницаемые породы-коллекторы, и для повышения проницаемости использовались методы стимуляции. В таблице ниже показаны как большие, так и маленькие проекты EGS по всему миру.
.
Имя | Страна | Штат / регион | Год Начало | Метод стимуляции | Список литературы | |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | Mosfellssveit | Исландия | 1970 | Тепловой и гидравлический | ||
2 | Fenton Hill | США | Новое Мексика | 1973 | Гидравлический и химический | |
3 | Бад-Урах | Германия | 1977 | Гидравлический | ||
4 | Фалькенберг | Германия | 1977 | Гидравлический | ||
5 | Rosemanowes | UK | 1977 | Гидравлический и взрывоопасный | ||
6 | Le Mayet | Франция | 1978 | Гидравлический | , | |
7 | Ист-Меса | США | Калифорния | 1980 | Гидравлический | |
8 | Krafla | Исландия | 1980 | Thermal | ||
9 | Baca | США | New Mexico | 1981 | Hydraulic | |
10 | Гейзеры Unocal | США | Калифорния | 1981 | Explosive | |
11 | Beowawe | США | Невада | 1983 | Гидравлическое | |
12 | Брюхаль | Германия | 1983 | Гидравлическое | ||
13 | Fjällbacka | Швеция | 1984 | Гидравлический и химический | ||
14 | [de ] | Германия | 1984 | |||
15 | Хиджиори | Япония | 1985 | Гидравлический | ||
16 | Soultz | Франция | 1986 | Гидравлический и химический | ||
17 | Altheim | Австрия | 1989 | Химическая промышленность | ||
18 | Хачимантай | Япония | 1989 | Гидравлическая система | ||
19 | Огачи | Япония | 1989 | Гидравлический | ||
20 | Сумикава | Япония | 1989 | Тепловой | ||
21 | Тырныауз | СССР | Кабардино-Балкария | 1991 | Гидравлический | , |
22 | Бакман | Филиппины | 1993 | Химическая промышленность | ||
23 | Селтьярнарнес | Исландия | 1994 | Гидравлический | ||
24 | Минданао | Филиппины | 1995 | Химическая промышленность | ||
25 | Буйанте | Франция | 1996 | Thermal | ||
26 | Leyte | Филиппины | 1996 | Chemical | ||
27 | Hunter Valley | Австралия | 1999 | |||
28 | Groß Schönebeck | Германия | 2000 | Гидравлические и химические системы | ||
29 | Тиви | Филиппины | 2000 | Химическая промышленность | ||
30 | Берлин | Сальвадор | 2001 | Химическая промышленность | ||
31 | Бассейн Купера: Хабанеро | Австралия | 2002 | Гидравлический | ||
32 | Бассейн Купера: Джолокия 1 | Австралия | 2002 | Гидравлика | ||
33 | Coso | США | Калифорния | 1993, 2005 | Гидравлические и химические | |
34 | Hellisheidi | Исландия | 1993 | Thermal | ||
35 | Genesys: Horstberg | Германия | 2003 | Гидравлический | ||
36 | [de ] | Германия | 2003 | Гидравлический | ||
37 | Unterhaching | Германия | 2004 | Химическая промышленность | ||
38 | Салак | Индонезия | 2004 | Химическая, термическая, гидравлическая и циклическая нагрузка давлением | ||
39 | Olympic Dam | Австралия | 2005 | Гидравлический | ||
40 | Паралана | Австралия | 2005 | Гидравлическое и химическое оборудование | ||
41 | Лос-Азуфрес | Мексика | 2005 | Химическая промышленность | ||
42 | [de ] | Швейцария | 2006 | Гидравлическая система | ||
43 | Лардарелло | Италия | 1983, 2006 | Гидравлический и химический | ||
44 | Insheim | Германия | 2007 | Гидравлический | ||
45 | Пустынный пик | США | Невада | 2008 | Гидравлические и химические | |
46 | Брэди Хот Спрингс | США | Невада | 2008 | Гидравлика | |
47 | Юго-восточные гейзеры | США | Калифорния | 2008 | Гидравлика | |
48 | Genesys: Ганновер | Германия | 2009 | Гидравлика | ||
49 | St. Галлен | Швейцария | 2009 | Гидравлическая и химическая | ||
50 | Нью-Йорк Каньон | США | Невада | 2009 | Гидравлика | |
51 | Northwest Geysers | США | Калифорния | 2009 | Тепловой | |
52 | Ньюберри | США | Орегон | 2010 | Гидравлический | |
53 | Мауэрштеттен | Германия | 2011 | Гидравлические и химические | ||
54 | Содовое озеро | США | Невада | 2011 | Explosive | |
55 | Raft River | США | Айдахо | 1979, 2012 | Гидравлический и термический | |
56 | Blue Mountain | США | Невада | 2012 | Гидравлический | |
57 | Риттерсхоффен | Франция | 2013 | Тепловой, гидравлический и химический | ||
58 | Клайпеда | Литва | 2015 | Гидравлический насос | ||
59 | Отаниеми | Финляндия | 2016 | Гидравлический | ||
60 | Южная Хунга ry EGS Demo | Венгрия | 2016 | Гидравлика | ||
61 | Pohang | Южная Корея | 2016 | Гидравлический | ||
62 | FORGE Юта | США | Юта | 2016 | Гидравлический | |
63 | Рейкьянес | Исландия | 2006, 2017 | Thermal | ||
64 | Roter Kamm (Schneeberg) | Германия | 2018 | Гидравлический | ||
65 | United Downs (Redruth) | Великобритания | 2018 | Гидравлический | ||
66 | Eden ( St Austell) | UK | 2018 | Гидравлика | ||
67 | Qiabuqia | Китай | 2018 | Тепловой и гидравлический | ||
68 | Vendenheim | Франция | 2019 |
Некоторая индуцированная сейсмичность неизбежна и ожидается в EGS, которая включает закачку флюидов на давление для повышения или создания проницаемости за счет использования методов гидроразрыва и гидроразрыва пласта. Методы гидро-сдвигового воздействия направлены на расширение и расширение связности существующих трещин породы, чтобы создать лучшую сеть флюидов для передачи тепла от породы к флюиду. Сейсмичность на геотермальном поле Гейзерс в Калифорнии сильно коррелировала с данными закачки.
Случай индуцированной сейсмичности в Базеле заслуживает особого упоминания; это побудило город (который является партнером) приостановить проект и провести оценку сейсмической опасности, что привело к отмене проекта в декабре 2009 года.
Согласно правительству Австралии, риски, связанные с «гидроразрывом пласта» индуцированная сейсмичность низка по сравнению с сейсмичностью природных землетрясений и может быть снижена путем тщательного управления и мониторинга, «и« не должна рассматриваться как препятствие для дальнейшего развития геотермальных энергетических ресурсов Хот-Рока ». Однако риски наведенной сейсмичности варьируются от участка к участку, и их следует учитывать до начала крупномасштабной закачки жидкости.
Центр передового опыта в области геотермальной энергии при Университете Квинсленда получил AUD 18,3 миллиона за исследования EGS, большая часть которых будет использована для разработки CO 2 EGS технологии.
Исследования, проведенные в Национальных лабораториях Лос-Аламоса и Национальных лабораториях Лоуренса Беркли, изучали использование сверхкритического CO 2 вместо воды в качестве геотермальной рабочей жидкости с благоприятными результатами. CO 2 имеет множество преимуществ для EGS:
CO2, однако, намного дороже и несколько сложнее в работе, чем вода.
Отчет за 2006 г., подготовленный MIT и финансируемый США. Министерство энергетики провело наиболее полный на сегодняшний день анализ потенциала и технического состояния EGS. Группа из 18 человек под председательством профессора Джефферсона-испытателя из Массачусетского технологического института пришла к нескольким важным выводам:
.