211service.com
Levnější geotermální
Výzkumníci v Pacific Northwest National Laboratory v Richlandu, WA, říkají, že vyvinuli vynikající typ tekutiny pro extrakci tepla, která by mohla dramaticky zlepšit ekonomiku výroby obnovitelné energie z nízkoteplotních geotermálních zdrojů.
Geotermální odběr: Molekulární reprezentace nanomateriálu vyvinutá v Pacific Northwest National Laboratory, která může zlepšit účinnost geotermálních elektráren.
Kolega z laboratoře Pete McGrail říká, že kapalina se používá k absorbování tepla z horké vody, která byla čerpána z podzemí do výměníku tepla geotermální elektrárny. Kapalina může potenciálně zvýšit rychlost zachycování tepla o 20 až 30 procent. Výzkumníci zkonstruovali proprietární nanomateriály složené z kovů spojených organickými molekulami. Zjistili, že přidání nanomateriálů do kapaliny, jako je hexan nebo pentan, výrazně zlepšilo vlastnosti kapaliny zachycující teplo.
Doufáme, že zlepšením účinnosti, jak si myslíme, že je to možné, se projekt může stát ekonomickým v mnohem mělčích hloubkách, říká McGrail. Mohli byste se nasadit v oblastech, které by se nyní považovaly za okrajové nebo neekonomické.
O geotermální energii pod našima nohama není nouze. Vrtejte dostatečně hluboko a teplo je tam. An Studie pod vedením MIT z roku 2006 dospěl k závěru, že geotermální energetické systémy mají potenciál dodávat 100 gigawattů energie do roku 2050 do Spojených států, ale pouze pokud se objeví nové technologie vrtání a lámání hornin a pokročilé návrhy elektráren, které by mohly snížit náklady na vývoj.
Vylepšené technologie jsou zapotřebí, protože většina úsporných geotermálních elektráren dnes vyrábí elektřinu pomocí páry nebo horké vody přímo z přirozeně vytvořených vysokoteplotních nádrží, jako je pole gejzírů v Kalifornii. Studny jsou relativně mělké, voda má teplotu 360 stupňů Fahrenheita nebo teplejší a hornina je dostatečně porézní, aby dostatečně cirkulovala vodu. Využití geotermálních zdrojů v méně ideálních místech vyžaduje vrtání hlouběji a vynucování zlomů ve skále, což obojí zvyšuje náklady. Znamená to také maximální využití nízkoteplotních zdrojů tepla, čehož se dosahuje pomocí rostlin s binárním cyklem, které extrahují a znovu využívají teplo z podzemní horké vody, spíše než aby horkou vodu přímo využívaly k roztočení turbíny.
V těchto závodech voda čerpaná do injektážního vrtu absorbuje teplo z horké horniny a je čerpána zpět nahoru přes samostatný extrakční vrt při teplotách v rozmezí od 150 stupňů Fahrenheita do 300 stupňů Fahrenheita. Horká voda pak prochází výměníkem tepla spolu s kapalinou s nízkým bodem varu. Tato tekutina, která proudí ve své vlastní uzavřené smyčce uvnitř rostliny, absorbuje teplo z vody a pod vysokým tlakem přechází v páru. Pára prochází turbínou, generuje energii a poté kondenzuje a recykluje zpět smyčkou.
McGrail a jeho výzkumný tým narazil na způsob, jak zvýšit rychlost přeměny energie, když dvě smyčky procházejí tepelným výměníkem. Zpočátku vyvinuli proprietární materiály pro další projekt na zlepšení zachycování oxidu uhličitého emitovaného z továrny na fosilní paliva. Uvědomili si, že materiály mají pozoruhodné termodynamické vlastnosti, když jsou přidány do organické tekutiny. Nová kapalina má potenciál zachytit až o 30 procent více tepla z uzavřené vodní smyčky a díky své rychlé expanzi a kontrakci může dosáhnout vyšších tlaků pro pohon turbíny.
Je to jeden z těch okamžiků v laboratoři, kdy se podíváte na data a řeknete si: ‚Páni!‘ říká McGrail. Jeho skupina získala grant ve výši 1,2 milionu dolarů od programu geotermálních technologií ministerstva energetiky na vybudování prototypu, který ukazuje vlastnosti tekutiny v akci.
Doufejme, že do konce roku dáme dohromady systém testovací smyčky. Dáme dohromady kompletní pracovní jednotku s výměníkem tepla, kompresorem, čerpadly a turbínovým systémem, abychom viděli, jak celý proces funguje, říká.
Lví podíl na nákladech na geotermální energii je ve vrtání a přípravě těžebních vrtů, říká Susan Petty, hlavní technologická ředitelka společnosti AltaRock Energy se sídlem v Seattlu, která vyvíjí vylepšené geotermální systémy. Pokud chcete dosáhnout 20% nebo vyššího zlepšení účinnosti, je to o 20 procent méně dobře, říká. To je opravdu, opravdu významné.
Potenciální showstopers však existují. Ron DiPippo, emeritní profesor strojního inženýrství na University of Massachusetts Dartmouth a spoluautor zprávy MIT, varuje, že odpařená kapalina musí projít turbínou bez ovlivnění výkonu. Na tyto věci se musíte opravdu dívat skepticky a provést pečlivou analýzu vlastností těchto tekutin, říká. Můžete mít zisk na jedné straně a oběť na straně druhé.
Testování toho, jak nanomateriály procházejí turbínou, bude prioritou, jakmile bude prototyp vyvinut, říká McGrail. Jestli to bude problém, zatím nevíme.