Геотермальная «батарея» перепрофилирует заброшенную нефтяную и газовую скважину в США.
Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне успешно продемонстрировали эффективное хранение геотермального тепла, одновременно перепрофилируя заброшенную нефтяную и газовую скважину.
Новое исследование, проведенное под руководством профессора гражданской и экологической инженерии Тагса Басера, является первым полевым исследованием системы хранения геотермальной энергии в бассейне Иллинойса — геологической структуре, расположенной глубоко под землей.
Выводы опубликованы в журнале Renewable Energy.
Басер сказал, что бассейн Иллинойса является низкотемпературным бассейном, а это означает, что он не производит естественной геотермальной энергии для производства электроэнергии. Однако формации в более глубоких недрах обладают тепловыми и гидравлическими свойствами, необходимыми для создания искусственного геотермального резервуара.
«Многие из свойств, которые делают подземную горную породу идеальной для добычи нефти и газа, также делают ее идеальной для геотермального хранения», — сказал Бейсер. «И поскольку наш испытательный полигон представляет собой бывшую газовую скважину, на нем уже имеется большая часть необходимой инфраструктуры».
Басер сказал, что бассейн содержит губчатые породы с открытым поровым пространством и минералы с оптимальной теплопроводностью, зажатые между изолирующими слоями, что обеспечивает пространство и изоляцию, необходимые для создания искусственного резервуара тепла, способного удерживать жидкости, достаточно горячие для выработки электроэнергии.
Используя данные предыдущих полевых наблюдений и предварительные исследования численного моделирования, команда решила закачать предварительно нагретую жидкость в кипарисовый песчаник, пористую горную породу, расположенную примерно на 900 метров под поверхностью на испытательном полигоне.
Чтобы проверить теплоемкость площадки, исследователи закачивали в скважину воду, нагретую до 50 градусов Цельсия, в течение трех дней закачки в апреле 2021 года. После закрытия скважины команда в течение пяти дней отслеживала изменения давления, теплового режима и гидравлики дней.
«Наши полевые результаты в сочетании с дальнейшим численным моделированием показывают, что этот процесс может поддерживать эффективность накопления тепла на уровне 82%», — сказал Бейсер.
В исследовании также сообщается, что средняя общая чистая стоимость производства электроэнергии составляет 0,138 доллара США за киловатт-час, что делает предлагаемую систему экономически жизнеспособной и прибыльной.
«Наши результаты показывают, что бассейн Иллинойса может быть эффективным средством для хранения избыточной тепловой энергии от промышленных источников и, в конечном итоге, от более устойчивых источников, таких как ветер и солнечная энергия», — сказал Бейсер. «Подземный резервуар, по сути, действует как большая подземная батарея, перепрофилируя заброшенные нефтяные и газовые скважины. Это беспроигрышная ситуация».
