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Sep 10, 2023

L'ancora "ambulante" e la trivella al plasma promettono energia geotermica profonda ed economica

The intense heat under the Earth's surface represents a virtually inexhaustible

L’intenso calore sotto la superficie terrestre rappresenta una fonte praticamente inesauribile di energia pulita affidabile che sarebbe disponibile 24 ore su 24, 7 giorni su 7 da qualsiasi parte della Terra: potresti estrarla sotto forma di vapore per far funzionare le turbine dei generatori o convogliarla direttamente nei sistemi di teleriscaldamento.

Se potessimo arrivarci. L'energia geotermica più facilmente accessibile della Terra si trova ovunque sia più vicina alla superficie – tipicamente, aree geologicamente instabili vicino a vulcani e molta attività sismica, che rappresentano solo circa il 3% della superficie terrestre. Altrimenti non si può raggiungere quel calore senza perforare chilometri e chilometri di roccia super dura.

Le temperature e le pressioni coinvolte nella perforazione super profonda tendono a distruggere in breve tempo anche le punte di perforazione della massima qualità. Cambiare un po' significa che devi riportare su la testa del trapano da miglia sotto terra, metterne una nuova, quindi rimetterla giù nel pozzo prima di poter ricominciare. Questo processo fa perdere molto tempo e il tempo è denaro quando noleggi questo tipo di impianti.

Di conseguenza, l’energia geotermica fornisce un contributo significativo alla rete elettrica solo in luoghi come l’Islanda, El Salvador, la Nuova Zelanda e altre aree dove è disponibile a profondità minori. A livello globale, l’energia geotermica contribuisce con meno di 100 GWh all’anno alla fornitura energetica globale di 166,7 milioni e passa di GWh.

L'azienda slovacca GA Drilling era precedentemente nota come Geothermal Anywhere – e questo riassume perfettamente l'obiettivo dell'azienda: rendere il calore geotermico molto più economico, più rapido e più facile da accedere ovunque sia necessario.

GA ha sviluppato due tecnologie chiave che funzionano con le infrastrutture e le attrezzature di perforazione esistenti. Il primo è un sistema di ancoraggio mobile chiamato Anchorbit.

Il sistema Anchorbit posiziona due sezioni del collare dietro la punta del trapano, ciascuna con pistoni estensibili in grado di spingere fuori e fare presa sull'albero del foro. Quando il collare superiore afferra il foro, quello inferiore si estende verso il basso più vicino alla punta del trapano, quindi fa uscire i pistoni di presa per consentire al collare superiore di lasciarsi andare e scivolare verso il basso per incontrarlo. Il procedimento è illustrato in questo video:

Questi collari di ancoraggio stabilizzano la punta del trapano, prevenendo il tipo di vibrazioni che si verificano quando si utilizza un'attrezzatura di perforazione rotante all'estremità di molti chilometri di cavo. Permettono inoltre di premere un peso extra sulla punta. GA afferma che si aspetta che il sistema Anchorbit non solo raddoppi la velocità di penetrazione attraverso la roccia dura, ma raddoppierà anche la durata delle punte di perforazione esistenti, consentendo agli operatori di perforare più velocemente e più a lungo, con meno costose sostituzioni della punta necessarie.

Anchorbit accelererà i primi 6 e passa chilometri (3,7 miglia) di perforazione, ma la profondità target di GA per il calore geotermico è più simile a 10 km (6,2 miglia) sottoterra. Per raggiungere questo livello verrà lanciata la seconda tecnologia chiave dell'azienda, Plasmabit.

Il sistema Plasmabit può essere nuovamente collegato ad un impianto di perforazione standard. Ma questa volta si tratta di un sistema di perforazione al plasma a impulsi, che utilizza una torcia ad arco elettrico rotante per far esplodere la roccia con gas ionizzato a 6.000 °C (10.800 °F) per romperla e indebolirla, facendola esplodere anche con acqua ad alta pressione per perforarla meccanicamente. rimuovere i frammenti di roccia e rimandarli in superficie lungo il tubo. Si tratta fondamentalmente di una versione a lunga distanza del tipo di tunnel con torcia al plasma che viene eseguito più vicino alla superficie da aziende come Petra e Earthgrid.

Poiché si tratta di una punta da trapano senza contatto, praticamente non dovrebbe mai essere necessario sollevare e sostituire la punta. GA dice che farà progressi relativamente facili attraverso il duro granito fino alla soglia dei 10 km, andando molto più in profondità e costando meno di un normale impianto, e cauterizzando il foro mentre procede. A quella profondità, puoi aspettarti temperature superiori a 350 °C (662 °F) nella maggior parte delle aree, rendendo la tua perforazione rilevante come centrale geotermica.

Se vuoi andare molto più in profondità, è necessaria una tecnologia molto più esotica. Quaise, spin-off del MIT, sta tentando di perforare a una profondità doppia utilizzando girotroni originariamente sviluppati per surriscaldare i plasmi negli esperimenti di fusione. Arrivare a 20 km (12,4 miglia) di profondità, dice Quaise, porterebbe temperature superiori a 500 °C (932 °F), ben oltre il punto in cui l’acqua diventa un fluido supercritico – e le centrali elettriche che utilizzano acqua riscaldata a livello supercritico dovrebbero essere in grado di farlo. estrarre fino a 10 volte più energia da un dato volume.