Sức nóng dữ dội dưới bề mặt Trái đất đại diện cho nguồn năng lượng sạch đáng tin cậy gần như vô tận, luôn sẵn có 24/7 từ mọi nơi trên Trái đất – bạn có thể kéo nó lên dưới dạng hơi nước để chạy tua-bin máy phát điện hoặc dẫn trực tiếp vào hệ thống sưởi ấm của khu vực.
Đó là nếu chúng ta có thể đạt được nó. Năng lượng địa nhiệt dễ tiếp cận nhất của Trái đất nằm ở bất kỳ nơi nào gần bề mặt nhất – điển hình là các khu vực không ổn định về mặt địa chất gần núi lửa và có nhiều hoạt động địa chấn, chỉ chiếm khoảng 3% bề mặt Trái đất. Nếu không, bạn không thể đạt được sức nóng đó nếu không khoan hàng dặm trên đá siêu cứng.
Nhiệt độ và áp suất liên quan đến quá trình khoan siêu sâu có xu hướng phá hủy ngay cả những mũi khoan chất lượng cao nhất trong thời gian ngắn. Thay đổi một chút có nghĩa là bạn phải kéo đầu khoan lên từ hàng dặm dưới lòng đất, lắp một cái mới vào, sau đó đưa nó trở lại lỗ khoan trước khi bạn có thể bắt đầu lại. Quá trình này lãng phí rất nhiều thời gian và thời gian là tiền bạc khi bạn thuê những loại giàn khoan này.
Kết quả là, năng lượng địa nhiệt thực sự chỉ đóng góp đáng kể vào lưới điện ở những nơi như Iceland, El Salvador, New Zealand và những khu vực khác có nguồn năng lượng này ở độ sâu nông hơn. Trên toàn cầu, địa nhiệt đóng góp ít hơn 100 GWh hàng năm vào nguồn cung cấp năng lượng toàn cầu khoảng 166,7 triệu GWh.
Công ty GA Drilling của Slovakia trước đây được biết đến với tên gọi Địa nhiệt ở mọi nơi – và đó là sự gói gọn hoàn hảo mục tiêu của công ty: làm cho nhiệt địa nhiệt rẻ hơn nhiều, nhanh hơn và dễ dàng tiếp cận hơn ở bất cứ nơi nào cần.
GA đã phát triển hai công nghệ chính phù hợp với cơ sở hạ tầng và thiết bị khoan hiện có. Đầu tiên là hệ thống neo di động được gọi là Anchorbit.
Hệ thống Anchorbit đặt hai phần vòng đệm phía sau mũi khoan, mỗi phần có các pít-tông có thể mở rộng có khả năng đẩy ra và bám vào trục khoan. Khi vòng đệm phía trên bám chặt vào lỗ khoan, vòng đệm phía dưới kéo dài xuống gần hơn với mũi khoan, sau đó nó bật ra các pít-tông kẹp của nó để cho phép vòng đệm phía trên buông ra và trượt xuống để gặp nó. Quá trình này được minh họa trong video này:
ANCHORBIT®
Những vòng neo này ổn định mũi khoan, ngăn chặn các loại rung động mà bạn gặp phải khi vận hành thiết bị khoan quay ở cuối nhiều dặm cáp. Chúng cũng cho phép ép thêm trọng lượng xuống mũi khoan. GA cho biết họ hy vọng hệ thống Anchorbit không chỉ tăng gấp đôi tốc độ xuyên qua đá cứng mà còn tăng gấp đôi tuổi thọ của các mũi khoan hiện có, cho phép người vận hành khoan nhanh hơn trong thời gian dài hơn và ít tốn kém hơn khi thay đổi mũi khoan.
Anchorbit sẽ tăng tốc 6 km lẻ (3,7 dặm) khoan đầu tiên, nhưng độ sâu mục tiêu của GA đối với nhiệt địa nhiệt là khoảng 10 km (6,2 dặm) dưới lòng đất. Để đạt đến cấp độ này, công nghệ chủ chốt thứ hai của công ty là Plasmabit sẽ được đưa ra thị trường.
Hệ thống Plasmabit lại có thể được kết nối với giàn khoan tiêu chuẩn. Nhưng lần này, đó là một hệ thống khoan plasma xung, sử dụng đèn pin hồ quang điện quay để làm nổ đá bằng khí ion hóa ở nhiệt độ 6.000 °C (10.800 °F) để làm nứt và làm nó yếu đi, đồng thời cho nổ đá bằng nước áp suất cao để phá hủy một cách cơ học. loại bỏ các mảnh đá và đưa chúng trở lại đường ống lên bề mặt. Về cơ bản, đây là phiên bản đường dài của kiểu đào hầm bằng đuốc plasma đang được các công ty như Petra và Earthgrid thực hiện gần bề mặt hơn .
Neulogy Ventures giới thiệu phương pháp cắt
Vì là mũi khoan không tiếp xúc nên về cơ bản không bao giờ cần phải kéo mũi khoan lên và thay thế mũi khoan. GA cho biết họ sẽ đạt được tiến bộ tương đối dễ dàng dù đá granit cứng xuống tới mốc 10 km, đi sâu hơn đáng kể và rẻ hơn so với giàn khoan thông thường, đồng thời đốt cháy lỗ khoan khi nó di chuyển. Ở độ sâu đó, bạn có thể mong đợi nhiệt độ trên 350 °C (662 °F) ở hầu hết các khu vực, khiến lỗ khoan của bạn phù hợp như một nhà máy điện địa nhiệt.
Nếu bạn muốn đi sâu hơn thế, cần phải có một số công nghệ kỳ lạ hơn nhiều. Công ty con Quaise của MIT đang cố gắng khoan tới độ sâu gấp đôi bằng cách sử dụng con quay hồi chuyển ban đầu được phát triển để làm nóng plasma trong các thí nghiệm nhiệt hạch. Quaise cho biết, đi sâu tới 20 km (12,4 dặm) sẽ cho bạn nhiệt độ trên 500 °C (932 °F), vượt xa điểm mà nước trở thành chất lỏng siêu tới hạn – và các nhà máy điện sử dụng nước nóng siêu tới hạn sẽ có thể trích xuất năng lượng gấp 10 lần từ một thể tích nhất định.
Quaise có kế hoạch thực hiện việc này ngay bên dưới các nhà máy điện chạy bằng than và khí đốt cũ khi chúng ngừng hoạt động, thay thế nhiệt từ nhiên liệu hóa thạch bằng địa nhiệt sạch, nhưng tận dụng các tua-bin, kết nối lưới điện hiện có và cơ sở hạ tầng khác sẽ bị mắc kẹt khi đại dịch bùng phát. cây cối đóng cửa.
Nhưng tất cả điều này đều phụ thuộc vào một số công nghệ khá kỳ lạ và tiên tiến. Nhóm Quaise hiện đang “bắt đầu xây dựng một vài đơn vị demo thực địa ở Houston”, Giám đốc điều hành và đồng sáng lập Carlos Araque cho chúng tôi biết qua email. “Hiện tại không có nhiều điều để báo cáo nhưng nếu mọi việc diễn ra theo đúng kế hoạch, chúng tôi sẽ có mặt tại hiện trường để khoan những lỗ đầu tiên dưới bầu trời rộng mở trong vòng một năm kể từ bây giờ.”
Đầu Plasmabit gắn vào thiết bị khoan giếng sâu thông thường
Trong khi đó, GA vừa tiến hành buổi “trình diễn công khai” đầu tiên về hệ thống Anchorbit của mình tại trung tâm công nghệ Nabors ở Houston. Chúng tôi không chắc màn trình diễn hệ thống máy khoan siêu sâu có thể thực sự công khai đến mức nào và thực sự GA không bình luận vào thời điểm này về độ sâu chính xác của nó trong bản demo này hoặc liệu nó có làm được những gì nó nói trên hộp thiếc hay không. về tốc độ thâm nhập và tuổi thọ bit.
Igor Kocis, Giám đốc điều hành và người sáng lập GA Drilling, cho biết trong một thông cáo báo chí: “Trong nhiều năm, nhóm của chúng tôi đã làm việc không ngừng nghỉ để cung cấp năng lượng địa nhiệt sạch, tải cơ bản ở bất kỳ nơi nào trên thế giới”. “Chúng tôi rất vui mừng vì hôm nay chúng tôi đã chứng minh được một thành tựu quan trọng thực sự: việc sử dụng thành công công cụ Anchorbit đầu tiên của chúng tôi, áp dụng cho các dự án địa nhiệt ngày nay. Nó sẽ cải thiện lợi nhuận của họ, giảm rủi ro và giúp ngành công nghiệp hiện tại mở rộng các dự án sang các lĩnh vực khác.” những lãnh thổ mới. Chúng tôi đang bắt đầu một kỷ nguyên mới cho công ty của mình và để toàn bộ lĩnh vực địa nhiệt trở thành đơn vị đóng vai trò quyết định trong cơ cấu năng lượng. Với bước đột phá này, chúng tôi đã thực hiện một bước tiến lớn nữa hướng tới việc thực hiện lời hứa về ‘Địa nhiệt ở mọi nơi’.”
Đây là một số công nghệ thú vị nhưng chúng tôi rất mong được xem chúng hoạt động như thế nào trong thế giới thực. Nếu những tiến bộ về khoan của GA thực sự có thể đưa các nhà máy điện địa nhiệt có chi phí cạnh tranh ít nhiều đến bất cứ nơi nào bạn muốn, thì công nghệ này có thể đóng góp to lớn vào việc sản xuất năng lượng toàn cầu và cuộc đua giảm lượng khí thải carbon bằng 0 vào năm 2050. Và nếu Quaise đạt được mục tiêu , thì kết quả có thể còn quan trọng hơn nữa.