Geotermia być może będzie „konsumować” dwutlenek węgla

Geotermia być może będzie „konsumować” dwutlenek węgla

W elektrowniach geotermalnych klasycznej konstrukcji woda przetłaczana jest pod powierzchnię ziemi, gdzie pobiera energię cieplną a następnie, już po wydostaniu się na powierzchnię w postaci pary napędza turbinę. Dziś jednak istnieją przesłanki by wodę, przynajmniej częściowo zastąpił dwutlenek. Z uwagi na mniejszą gęstość gaz przepływałby szybciej niż woda przez złoże geotermalne i mógłby wchłonąć większą ilość energii cieplnej. Ponadto część dwutlenku węgla pompowanego pod powierzchnię mogłaby być zatrzymywana przez naturalne geologiczne „pułapki”.

Według nowych teorii pompowanie dwutlenku węgla przez gorące źródła geotermalne może być wykorzystane do jednoczesnego generowania energii elektrycznej i deponowania pewnej części dwutlenku węgla, pochodzącego ze spalania paliw kopalnych.

Karoten Pruess, hydrogeolog z amerykańskiego laboratorium Lawrence Berkely przeprowadził badania i potwierdził, że dwutlenek węgla teoretycznie mógłby zwiększyć ilość energii produkowanej w elektrowniach geotermalnych nawet o 50%. Pruess przeanalizował również w jaki sposób ta nowa technika mogłaby posłużyć do pozbycia się dwutlenku węgla produkowanego przez konwencjonalne elektrownie, uznawane obecnie za jedno głównych źródeł emisji CO2.

Naukowiec przeprowadził modelową analizę na przykładzie elektrowni geotermalnej w Solultz, zlokalizowanej w północno-zachodniej części Francji. Zakład w Soultz w normalnych warunkach pracy wpompowuje wodę przez wywiercone otwory do wewnątrz ziemi, która zostaje tam nagrzewana do temperatury około 200 stopni C i ponownie wydostaje się na powierzchnię, by napędzać turbiny i generator.

„Początkowo pomyślałem, że jest to najbardziej postrzelony pomysł o jakim kiedykolwiek słyszałem” - powiedział Preuess dla magazynu New Scientist. „Ale im wnikliwiej przyglądałem się temu pomysłowi tym bardziej mi się podobał.”

Preuess odkrył, że zastosowanie dwutlenku węgla do napędzania turbin i produkcji energii elektrycznej, zarówno w sposób bezpośredni jak i pośredni przez użycie pary, daje możliwość produkowania 50% więcej energii. Chociaż dwutlenek węgla nie może akumulować tak dużo energii cieplnej jak woda, to i tak może zwiększyć wydajność systemu ponieważ jest w stanie przepływać instalacją elektrowni znacznie szybciej. „Po względem lepkości dwutlenek węgla do wody ma się tak jak woda do miodu”. „Dwutlenek węgla ma znacznie mniejszy współczynnik lepkości."

W dodatku, pompowanie dwutlenku węgla pod gorącą powierzchnię mogłoby być znacznie prostsze, ponieważ ogrzany gaz na wyjściu miałby mniejszą gęstość niż zimny gaz pompowany pod powierzchnię ziemi. Różnica gęstości gazu pozwoliłaby na łatwiejszy i mniej energochłonny obieg gazu.

Ponadto pewna część gazu mogłaby zostać wchłonięcia w podziemne skały - a geoelektrownia mogłaby posłużyć do częściowego składowania CO2. Pruess przyjął założenie, że wchłonięciu mogłaby ulec taka sama ilość dwutlenku węgla jak to ma miejsce w przypadku wody. Ale czy tak jest naprawdę, okaże się dopiero po planowanej serii testów.

Robert Pine, brytyjski ekspert w dziedzinie elektrowni geotermalnych w Canborne School of Mines (University of Exeter, Wielka Brytania) ostrożnie ocenia zastosowanie dwutlenku węgla w roli nośnika ciepła. Nie do pominięcia w tym rozwiązaniu są sprawy bezpieczeństwa – czyli możliwości wystąpienia ewentualnych wycieków dwutlenku węgla. Do tej pory zastosowanie CO2 rozważano w kontekście lepszego wykorzystania złóż ropy lub gazu, które z reguły nie mają potencjału termalnego. Aby uzyskać wysoką temperaturę CO2 w takim wypadku należałoby wiercić bardzo głęboko, ze względu bezpieczeństwa byłoby to jednak lepsze rozwiązanie.

(am)