Νέοι μικροστρόβιλοι για γεωτρήσεις για τη βελτίωση της απόδοσης των γεωθερμικών συστημάτων

5
Νέοι μικροστρόβιλοι για γεωτρήσεις για τη βελτίωση της απόδοσης των γεωθερμικών συστημάτων

Η γεωθερμική ενέργεια είναι μια ανεξάντλητη πηγή ενέργειας. Το νερό σε βάθος 5.000 μέτρων βρίσκεται ήδη σε θερμοκρασία 200 ° C. Σε γεωθερμικές εφαρμογές, αντλείται μέσω ενός φρεατίου παραγωγής. Αυτό το νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ατμοστρόβιλων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή για τη θέρμανση κτιρίων χρησιμοποιώντας συστήματα αντλιών θερμότητας. Το ψυχρό νερό επιστρέφει στον φλοιό της γης μέσω ενός δεύτερου πηγαδιού, του φρεατίου έγχυσης, όπου θερμαίνεται ξανά στον καυτό βράχο. Είναι ένας πλήρης κύκλος. Αυτή η ανανεώσιμη ενέργεια μπορεί να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής.

Όμως τα πηγάδια, τα οποία έχουν βάθος πολλών χιλιάδων μέτρων, ενέχουν σημαντικό κόστος και ταυτόχρονα κινδύνους.

Ο κίνδυνος να κάνετε λάθος και να μην βρείτε τίποτα (αυτό που οι ειδικοί αποκαλούν κίνδυνο εξερεύνησης) είναι περίπου 30%.

Αυτό θέλουν να αλλάξουν οι ειδικοί στο Ινστιτούτο Fraunhofer. Η ιδέα του είναι να χρησιμοποιήσει ένα μίνι τρυπάνι για να τρυπήσει την περιοχή γύρω από το πηγάδι σε ακτίνα 50 m και να συνδέσει υδραυλικά τις γύρω γεμάτες νερό ρωγμές και ρωγμές στο πηγάδι. Αυτό ανοίγει το δρόμο για τη ροή του νερού στο πηγάδι παραγωγής, από όπου μπορεί να αντληθεί.

ο Τεχνολογία γεώτρησης μικροτουρμπίνας (MTD) Αναπτύχθηκε από τον Niklas Geißler, ο οποίος ερευνά στο Fraunhofer IEG στο Μπόχουμ.

Τα πηγάδια που διεισδύουν πολλά χιλιόμετρα στον φλοιό της γης κοστίζουν εκατομμύρια ευρώ. Πρόσθετοι κλάδοι του κύριου φρέατος που χρησιμοποιούν το MTD αυξάνουν τη λεκάνη απορροής για ζεστό νερό και ο κίνδυνος εξερεύνησης μειώνεται σημαντικά.

Νίκλας Γκάισλερ

Μικροστρόβιλος διάτρησης (MTD).

Το κλειδί για το MTD είναι ένας συμπαγής μικροτουρμπίνα για διάτρηση που είναι εξοπλισμένος με ειδικό τρυπάνι. Είναι πολύ μικρό, με διάμετρο μόνο 3,6 cm και μήκος 10 cm.

Ο μικροστρόβιλος είναι συνδεδεμένος σε έναν εύκαμπτο σωλήνα υψηλής πίεσης, μέσω του οποίου δέχεται έως και 200 ​​λίτρα νερού ανά λεπτό με πίεση εισόδου περίπου 100 bar, η οποία περιστρέφει το τρυπάνι.

Το κομμάτι είναι κατασκευασμένο από μήτρα καρβιδίου βολφραμίου με ενσωματωμένους κόκκους διαμαντιού και αλέθει το βράχο με ταχύτητα έως και 80.000 περιστροφές ανά λεπτό. Ως εκ τούτου, είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για σκληρά, κρυσταλλικά πετρώματα όπως ο γρανίτης. Επιπλέον, είναι επίσης ικανό να τρυπήσει μέσω χάλυβα. Αυτό είναι σημαντικό επειδή τα φρεάτια είναι συχνά επενδεδυμένα με χαλύβδινη επένδυση για τη βελτίωση της σταθερότητάς τους.

Χωρίς αλλαγή του εργαλείου διάτρησης, το MTD μπορεί να τρυπήσει πρώτα το χαλύβδινο περίβλημα και μετά στο βράχο με ένα βήμα.

Μπορούμε να τρυπήσουμε δύο με τρία μέτρα σε μια ώρα. Το νερό που τροφοδοτεί τον μικροστρόβιλο χρησιμεύει τόσο ως ψυκτικό υγρό, ώστε να μην ζεσταίνεται πολύ το μύτη, όσο και ως έκπλυση της οπής για την αφαίρεση μοσχευμάτων από την τρύπα.

Νίκλας Γκάισλερ

Στο παρελθόν υπήρξαν παρόμοιες τεχνολογίες που χρησιμοποιούν νερό υπό πίεση, όπως η γεώτρηση με ακτινωτό πίδακα. Ωστόσο, μέχρι τώρα μόνο μαλακός βράχος μπορούσε να τρυπηθεί με αυτές τις τεχνολογίες. Για τη γεωθερμική ενέργεια, ειδικότερα, χρειάζεται μια μέθοδος για τη διάτρηση στο σκληρό βράχο στο οποίο βρίσκονται συχνά γεωθερμικές δεξαμενές.

Μία από τις προκλήσεις της διαδικασίας είναι να εκτραπεί ο μικροτουρμπίνας γεώτρησης έξω από την κύρια οπή και στον περιβάλλοντα βράχο σε σχετικά μεγάλη γωνία εργασίας. Για το λόγο αυτό, οι ερευνητές του IEG ανέπτυξαν μια ειδική συσκευή εκτροπής. Χάρη σε αυτό το «παπούτσι εκτροπέα», το συμπαγές εργαλείο μπορεί να οδηγηθεί έξω από την κύρια οπή υπό γωνία περίπου 45 μοιρών. Έτσι, το εργαλείο διάτρησης ανοίγει νέες ρωγμές και σχισμές με ζεστό νερό γύρω από το κύριο πηγάδι. Η χρήση υδραυλικής πίεσης σημαίνει ότι όταν το νερό αντλείται, αφήνει τις ρωγμές και τις σχισμές και εισέρχεται στο κύριο πηγάδι.

Τους τελευταίους μήνες, επιδείξαμε με επιτυχία την τεχνολογία σε μια απόδειξη της ιδέας στο υπόγειο εργαστήριο Bedretto (BUL) στην Ελβετία, κοντά στη σήραγγα Gotthard. Η διαδικασία είναι ήδη πολύ σταθερή και αξιόπιστη.

Νίκλας Γκάισλερ

Η σημασία του.

Οι ειδικοί εκτιμούν ότι ο αριθμός των γεωθερμικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής στην Ευρώπη θα διπλασιαστεί τα επόμενα πέντε έως οκτώ χρόνια.

Οι μικροστρόβιλοι Fraunhofer IEG μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στο να κάνουν τα φρεάτια παραγωγής λιγότερο επικίνδυνα, λιγότερο ακριβά και ακόμη πιο αποτελεσματικά.

Μέσω www.fraunhofer.de

παρόμοιες αναρτήσεις

Schreibe einen Kommentar