Slovenská firma vynašla technológie na prístup k lacnej hĺbkovej geotermálnej energii

Slovenská spoločnosť GA Drilling predviedla dvojicu nových technológií, ktoré by mohli umožniť výrobu geotermálnej energie viac-menej kdekoľvek na planéte. Technológia Anchorbit a platforma Plasmabit sľubujú oveľa rýchlejšie a lacnejšie vŕtanie do horúcej horniny až 10 km pod zemou. Intenzívne teplo pod zemským povrchom predstavuje prakticky nevyčerpateľný a spoľahlivý zdroj čistej energie, ktorá by bola dostupná 24 hodín denne a 7 dní v týždni z ktoréhokoľvek miesta na Zemi. Mohli by sme ju získavať ako paru na pohon generátorových turbín alebo ju rozvádzať priamo do systémov diaľkového vykurovania.

Najľahšie dostupná geotermálna energia Zeme sa nachádza tam, kde je najbližšie k povrchu – zvyčajne v blízkosti sopiek v geologicky nestabilných oblastiach s veľkou seizmickou aktivitou, čo predstavuje len asi 3 % povrchu Zeme. Inak sa k teplu treba prevŕtať cez kilometre a kilometre veľmi tvrdých hornín. Teploty a tlaky spojené s vŕtaním do veľkých hĺbok v krátkom čase zničia aj tie najkvalitnejšie vrtáky. Výmena vrtáka znamená, že musíte vrtnú hlavu vytiahnuť z hĺbky niekoľko kilometrov pod zemou, nasadiť novú a potom ju vrátiť do vrtu, aby ste mohli pokračovať. Tento proces si vyžaduje veľa času a peňazí.

Preto geotermálna energia skutočne významne prispieva do energetickej siete zatial len na miestach, ako je Island, Salvádor, Nový Zéland a iné oblasti, kde je dostupná v menších hĺbkach. Globálne geotermálna energia prispieva menej ako 100 GWh ročne k celosvetovým dodávkam energie v objeme 166,7 milióna GWh. GA Drilling chce urobiť geotermálne teplo oveľa lacnejším, rýchlejšie a ľahšie dostupným všade tam, kde je potrebné.

Slovenská spoločnosť vyvinula dve kľúčové technológie, ktoré spolupracujú s existujúcou vrtnou infraštruktúrou a zariadeniami. Prvou je systém „kráčajúcich“ kotiev, ktorý nazýva Anchorbit. Systém Anchorbit umiestňuje za vrták dve časti nákružku, z ktorých každá má výsuvné piesty schopné vysunúť sa a uchytiť sa na hriadeli vrtu. Keď horný nákružok zachytí otvor, spodný sa vysunie smerom nadol bližšie k vrtáku a potom vysunie upínacie piesty, aby sa horný nákružok mohol pustiť a skĺzol dolu. Proces je znázornený vo videu.

Tieto kotviace nákružky stabilizujú vrták a zabraňujú vibráciám, ktoré vznikajú pri prevádzke rotujúceho vŕtacieho zariadenia na konci niekoľkokilometrového kábla. Takisto umožňujú pritlačenie dodatočnej hmotnosti na vrták. Spoločnosť očakáva, že systém Anchorbit by mal nielen zdvojnásobiť rýchlosť prieniku cez tvrdé horniny, ale aj zdvojnásobiť životnosť existujúcich vrtákov, čo umožní operátorom vŕtať rýchlejšie a dlhšie s menším počtom potrebných nákladných výmen vrtákov.

Anchorbit urýchli prvých 6 kilometrov vŕtania, ale cieľová hĺbka geotermálneho tepla je viac ako 10 km pod zemou.  Na dosiahnutie tejto úrovne bude nasadená druhá kľúčová technológia s názvom Plasmabit. Systém Plasmabit možno opäť pripojiť k štandardnej vrtnej súprave. Tentoraz však ide o impulzový plazmový vŕtací systém, ktorý využíva rotujúci elektrický oblúkový horák na odstreľovanie horniny ionizovaným plynom pri teplote 6000 °C, aby popraskala a oslabila sa.

Zároveň na ňu strieka vodu pod vysokým tlakom, aby sa mechanicky odstránili úlomky horniny, a posiela ich potrubím na povrch. Keďže ide o bezkontaktný vrták, v podstate by nikdy nemalo byť potrebné vrták vytiahnuť a vymeniť. GA hovorí, že bude relatívne ľahko postupovať cez tvrdú žulu až po hranicu 10 km, pričom pôjde podstatne hlbšie a lacnejšie ako bežná vrtná súprava a bude kauterizovať vrt v priebehu razenia. V tejto hĺbke možno vo väčšine oblastí očakávať teploty nad 350 °C, vďaka čomu bude vrt relevantný ako geotermálna elektráreň. 

Ak chcete ísť oveľa hlbšie, je potrebná oveľa exotickejšia technológia. Spoločnosť Quaise, ktorá je spin-offom MIT, sa pokúša vŕtať do dvojnásobnej hĺbky pomocou gyrotronov, ktoré boli pôvodne vyvinuté na prehrievanie plazmy pri experimentoch s jadrovou fúziou. Quaise tvrdí, že v hĺbke 20 km by sa dosiahla teplota viac ako 500 °C, čo je ďaleko za bodom, keď sa voda stáva superkritickou tekutinou.

Elektrárne využívajúce superkriticky zohriatu vodu by mali byť schopné získať z daného objemu až desaťkrát viac energie. Quaise plánuje tento projekt realizovať priamo pod starými uhoľnými a plynovými elektrárňami, ktoré sú vyraďované z prevádzky, a nahradiť teplo z fosílnych palív čistou geotermálnou energiou, pričom by sa využili existujúce turbíny, sieťové prípojky a ďalšia infraštruktúra, ktorá by inak po zatvorení elektrární zostala nevyužitá.

Zdroj: newatlas.com.