Miglia Sotto i Nostri Piedi: La Fonte di Energia Super Calda Che Potrebbe Cambiare Tutto

La conferenza Geothermal Rising ha recentemente fatto luce sul promettente potenziale dell'energia geotermica da rocce superhot. Le discussioni si sono concentrate sulle tecnologie di perforazione innovative e sulle possibilità di sfruttare l'energia a chilometri di distanza dalla superficie terrestre. Credito: SciTechDaily.com

La crescente curiosità per il potenziale non sfruttato dell'energia geotermica, in particolare per l'energia ricavata dalle rocce superhot che si trovano in profondità nella superficie terrestre, è stata evidente alla conferenza dell'industria geotermica su larga scala. Questo è stato dimostrato dalla presentazione di 18 ricerche sull'argomento nel corso di numerose sessioni.

Il sistema energetico potrebbe essere drasticamente cambiato dall'energia delle rocce superhot, come descritto nelle sessioni sui progressi tecnologici, ingegneristici e geologici della geotermia superhot presentate alla Conferenza Geothermal Rising 2023. Questa conferenza di quattro giorni, tenutasi in ottobre, ha discusso il potenziale dell'energia da rocce superhot per ridurre i costi e rendere disponibile l'energia geotermica su larga scala quasi ovunque.

Matt Houde, cofondatore e project manager di Quaise Energy, ha dichiarato che l'accresciuta enfasi sulla geotermia da rocce superhot, evidenziata da numerose presentazioni provenienti da tutto il mondo, è stata un punto di forza di Geothermal Rising 2023.

Alla conferenza sono stati presentati due lavori di ricerca di cui Houde è coautore. Entrambi i documenti hanno confermato la fattibilità della geotermia superhot. Uno di questi documenti illustra il lavoro svolto dai ricercatori europei nel condurre le prime simulazioni al computer di un giacimento di un sistema geotermico potenziato (EGS) superhot. Il documento ha dimostrato la possibilità di ricavare energia da oltre sei miglia (10-20 km) sotto la superficie terrestre, dove la roccia può raggiungere temperature superiori a 752 gradi Fahrenheit (400oC).

Il secondo documento illustrava la ricerca intrapresa da TEVERRA, LLC, per affrontare le sfide legate alla perforazione e alla produzione di energia geotermica a grandi profondità, come i problemi di stabilità dei pozzi geotermici che si estendono per chilometri in profondità nella Terra, dove le temperature super-calde sono abbondanti.

Tuttavia, Houde ha sottolineato che entrambi i lavori convalidano solo alcune ipotesi sul potenziale di un giacimento supercaldo. Per stabilire completamente la fattibilità della risorsa, sono necessari ulteriori dati sperimentali.

La fonte più ricca di energia geotermica, tra le 2 e le 12 miglia sotto la superficie terrestre, presenta rocce così calde che, se l'acqua fosse pompata nell'area, raggiungerebbe uno stato supercritico. L'acqua supercritica, sconosciuta ai più, può trasportare una quantità di energia 5-10 volte superiore a quella dell'acqua calda standard, rendendola incredibilmente efficiente. Tuttavia, il superamento della sfida significativa dell'accesso a queste risorse rimane elusivo. L'attuale tecnologia di perforazione, utilizzata prevalentemente dall'industria petrolifera e del gas, si rivela estremamente costosa a profondità, temperature e pressioni così elevate.

Quaise Energy intende sostituire le punte tradizionali, azionate meccanicamente, con l'energia delle onde millimetriche, in grado di fondere e vaporizzare la roccia per creare fori più profondi. Con il progredire dello sviluppo tecnologico, Quaise continuerà a finanziare la ricerca fondamentale per comprendere meglio le dinamiche associate all'estrazione del calore in profondità sotto la superficie terrestre. Carlos Araque, CEO di Quaise, sottolinea l'importanza di progredire con la migliore conoscenza e comprensione prima di praticare i fori, evitando la fede cieca.

Il primo autore che ha presentato il documento sulle simulazioni iniziali dell'estrazione di calore a profondità comprese tra 10 e 25 km è stato Samuel Scott dell'Istituto di Scienze della Terra dell'Università dell'Islanda. Tra i coautori figurano Alina Yapparova dell'Istituto di geochimica e petrologia del Politecnico di Zurigo e Philipp Weis del Centro di ricerca tedesco per le geoscienze GFZ Potsdam. Sebbene la presentazione di Scott sia stata limitata a causa dell'articolo attualmente in fase di revisione da parte di una rivista scientifica, egli ha fornito informazioni sulla funzionalità di base dei modelli alla base delle simulazioni e sui risultati preliminari.

Ad esempio, ha detto, "i nostri modelli dimostrano che i sistemi geotermici potenziati con rocce superhot possono raggiungere un'elevata potenza con un'impronta spaziale ridotta", ovvero la quantità di terreno necessaria in cima al foro. Più specificamente, ha detto, "abbiamo scoperto che sistemi ipotetici che coinvolgono un pozzo doppio o triplo possono fornire una potenza termica di >100-120 MW per pozzo per tempi di decenni". Secondo Houde, si tratta di una potenza 5-10 volte superiore a quella prodotta oggi da un sistema geotermico convenzionale e meno profondo, e questo miglioramento della densità di potenza potrebbe rendere la geotermia competitiva con il petrolio e il gas.

Scott fa notare che questi risultati dipendono dalle ipotesi del modello, in particolare dall'efficacia della stimolazione idraulica a queste profondità. Di conseguenza, lui e i suoi colleghi stanno continuando la ricerca per perfezionare i modelli con ulteriori dati e vincoli sul comportamento della roccia. Si stanno concentrando su tre parametri chiave: il flusso dell'acqua all'interno dei fori, o wellbores; le reazioni chimiche che si prevede avvengano nel giacimento; la meccanica della roccia e le fratture a queste profondità e temperature.

Il documento sulla stabilità dei pozzi è stato presentato da Jerjes Porlles di TEVERRA, LLC. I suoi coautori, oltre a Houde, sono Andrew Madyarov, Joseph Batir e Hamed Soroush, tutti di TEVERRA.

In particolare, Porlles e i suoi colleghi hanno esplorato la stabilità di un pozzo alle profondità a cui Quaise punta per la produzione di energia geotermica da rocce superhot. Secondo Porlles, "in questo lavoro abbiamo esplorato alcune dinamiche del flusso di fluidi e delle interazioni acqua fredda-roccia in un ipotetico foro di trivellazione, e nessuno dei modelli mostra problemi di stabilità del foro". Detto questo, ha sottolineato la necessità di ulteriori dati, ad esempio sul tipo di roccia e sulle proprietà dei materiali associati, e di ulteriori test sulle proprietà dei materiali sviluppati durante il processo di perforazione a onde millimetriche" in fase di sviluppo da parte di Quaise.

Il lavoro su entrambi i documenti è stato sostenuto da Quaise Energy.