VIDEO: Geotermalna energija za sve u svijetu

Svi znamo da je Zemljina jezgra vruća. Temperature u željeznom središtu jezgre procjenjuju se na oko 5.200 °C, a generirane su toplinom od raspadanja radioaktivnih elemenata u kombinaciji s toplinom koja je preostala od samog nastanka planeta kada je uskovitlani oblak plina i prašine zgnječen u loptu svojom vlastitom gravitacijom.

Ispod Zemljine površine ima toliko topline, da bi prema Paulu Woskovu, višem inženjeru istraživanja fuzije na MIT-u, njezino iskorištavanje od samo 0,1 posto moglo zadovoljiti cjelokupne energetske potrebe svijeta za više od 20 milijuna godina.

Problem je pristup. Tamo gdje se podzemni izvori topline prirodno nalaze blizu površine te su lako dostupni i dovoljno blizu električne mreže za ekonomski isplativ prijenos, geotermalna energija predstavlja primjer potpuno pouzdane, neprekidne proizvodnje zelene energije. Naravno, ovi uvjeti su na Zemlji prilično rijetki, jer mjesta na kojima je geotermalna energija dostupna na tako malim dubinama trenutno opskrbljuje samo oko 0,3 posto globalne potrošnje energije.

No kada bismo mogli bušiti dovoljno duboko, geotermalnu energiju bismo mogli koristiti na bilo kojem području planeta, no to je izuzetno teško, jer debljina Zemljine kore u prosjeku iznosi između 5 i 75 km.

Rješenje bi, čini se, moglo doći iz svijeta nuklearne fuzije. Kako bi ponovili uvjete koji razbijaju atome u srcu Sunca i tako oslobodili najsigurniji i najčišći oblik nuklearne energije, istraživači fuzije moraju generirati zapanjujuće količine topline. Govorimo o rasponu od 150 milijuna stupnjeva, u slučaju projekta ITER. Istraživanje fuzije koristilo je milijarde dolara međunarodnog državnog financiranja, a time je i ubrzan napredak i komercijalizacija u drugim područjima koja inače ne bi imala proračun.

Jedan primjer je žirotron (gyrotron), uređaj koji stvara elektromagnetske valove u milimetarskom dijelu spektra, s valnim duljinama kraćim od mikrovalova, ali dužim od vidljive ili infracrvene svjetlosti. Početkom 1970-ih, istraživači koji su radili na dizajnu tokamaka za fuzijske reaktore otkrili su da su ti milimetarski valovi izvrstan način za značajno zagrijavanje plazme, a tijekom posljednjih 50 godina razvoj žirotrona postigao je impresivan napredak zahvaljujući istraživanju fuzije i financiranju DOE.

Danas su dostupni žirotroni koji mogu generirati kontinuirane energetske snopove snage veće od megavata, a to je odlična vijest za duboke bušilice.

Godine 2018., MIT-ov Plasma Science and Fusion Center pokrenuo je spin-off tvrtku pod nazivom Quaise, posebno fokusiranu na ultra-duboku geotermalnu energiju za koju žele koristiti hibridne sustave koji kombiniraju tradicionalno rotacijsko bušenje s tehnologijom milimetarskih valova žirotrona uz upumpavanje plina argona za čišćenje i hlađenje bušotine dok ispaljuje čestice stijene natrag na površinu.

Tvrtka je do danas prikupila oko 63 milijuna američkih dolara investicija, što uključuje 18 milijuna dolara početnog financiranja, 5 milijuna dolara bespovratnih sredstava i 40 milijuna dolara u krugu financiranja serije A koji je zatvoren ranije ovog mjeseca. 

Quaise planira bušiti rupe duboke do 20 km a njezin proces poboljšan žirotronom to će omogućiti za samo samo 100 dana.

Na tim dubinama Quaise očekuje da će pronaći temperature oko 500 °C, što je daleko iznad točke u kojoj geotermalna energija ostvaruje ogroman skok u učinkovitosti. "Voda je superkritična tekućina pri tlakovima iznad 22 MPa i temperaturama višim od 374 °C", rekao je Quaise.

"Elektrana koja koristi superkritičnu vodu kao radnu tekućinu može izvući do 10 puta više korisne energije iz svake kapi u usporedbi s nesuperkritičnim postrojenjima. Superkritična tekućina je svaka tvar na temperaturi i tlaku iznad svoje kritične točke, gdje ne postoje različite tekuće i plinovite faze, ali ispod tlaka potrebnog da se stisne u krutinu. Ciljanje na superkritične uvjete ključno je za postizanje gustoće snage usporedive s fosilnim gorivima."

Quaise već radi na demonstracijskim strojevima koji se mogu postaviti na teren, za koje kaže da će početi s radom 2024. godine i planira svoj prvi "super vrući poboljšani geotermalni sustav" procijenjen na 100 megavata pustiti u rad do 2026. godine, kao što objašnjavaju u ovom videu.

Tvrtka ujedno planira iskoristiti postojeću infrastrukturu kao što je ona kod elektrana na ugljen koje će uskoro biti u potpunosti napuštene. Ovi objekti već imaju goleme kapacitete za pretvaranje pare u električnu energiju, kao i etablirane komercijalne operatere i iskusnu radnu snagu, a dolaze prikladno unaprijed spojeni na električnu mrežu. Quaise će jednostavno zamijeniti svoje trenutne izvore topline iz fosilnih goriva s dovoljno superkritične geotermalne energije da se turbine vrte neograničeno.

Quaise očekuje da će 2028. pokrenuti svoju prvu elektranu na geotermalnu energiju iz dubokih bušotina, a zatim nastaviti usavršavati i replicirati taj proces u cijelom svijetu, budući da bi toplina trebala biti dostupna apsolutno bilo gdje na Zemlji s ovom tehnologijom bušenja.

Diljem svijeta postoji negdje više od 8.500 elektrana na ugljen, ukupne snage preko 2.000 gigavata, tako da se svim zemljama na našem planetu nudi velika prilika zahvaljujući ovoj tehnologiji.

Izvor: Quaise