Геотермальна енергія з вапнякових оболонок

У 2017 році величезне сховище у порах пісковикового шару на глибині від 1015 до 1045 метрів під берлінським лісом Груневальд, який використовувався для тимчасового зберігання природного газу для покриття коливаючих потреб міста, було закрито.

Для дослідників робочої групи під керівництвом Гвідо Бльохера з Німецького дослідницького центру геологічних наук GFZ у Потсдамі та, також, для його партнерів по проекту від Berliner Erdgasspeicher GmbH (BES), виведення з експлуатації цього об'єкта з викопного віку пропонує: унікальна можливість дослідити стійке, регіональне джерело енергії. Вчені планують дослідити, чи міг би експлуатуватися шар утворення Мушелкалка (вапняковий вапняк) за 500 метрів над сховищем природного газу, який вже не працює, для постачання геотермальної енергії для будівель не лише мегаполісу, але й можливо, в бурхливих і однаково "пристрасних до енергії" прилеглих районах.

Дослідників цікавлять передусім два шари в Muschelkalk, кожен з яких містить 15-метровий шар пінопластового вапняку з великою кількістю пор. Ця порода насправді нагадує дуже тверду піну, яка розвинулася в пралітні часи, коли вапнякова оболонка повільно утворювалася навколо дрібних зерен піску або залишків черепашок на дні мілководного моря. Великі кількості води, яка нормально стікала б по тріщинах у скелі, потрапляє у пори цього піноподібного вапняку. Оскільки Muschelkalk разом із захопленою водою на глибині від 500 до 550 метрів під берлінським лісом Груневальд повинен бути приблизно 32 ° C, це може бути варіантом використання цього ресурсу як джерела геотермальної енергії. Крім того, також можна було б використовувати цей вапняк для зберігання зайвого тепла протягом літніх місяців на зиму.

Те, наскільки такий шар гірської породи можна використовувати, вирішально залежить від того, скільки води міститься в карбонатній породі пінного вапняку і в яких кількостях може протікати природне утворена тріщина на глибині. "Щоб дізнатися це, вам, як правило, доведеться свердлити прямо в пінистий вапняк", — пояснює Гідо Бльочер. Однак це дороге починання. Набагато дешевше використовувати свердловини, які вже пробурені для сховища газу. Тому саме цим займаються дослідники GFZ. Через ці свердловини на поверхню відбираються зразки води з Muschelkalk. Гідрохімік Симона Регенсперг та її дослідницька група вивчають речовини, які є у цих пробах води, щоб з’ясувати, звідки вода надходить та як її можна використовувати. "Які фактичні кількості солі та інших речовин, розчинених у воді?" — це питання, поставлене дослідником GFZ.

Simona Regenspurg зацікавлена ​​в солях, оскільки вони можуть осаджуватися і, таким чином, перешкоджати технічним процесам, пов'язаним з використанням геотермальної енергії. Якщо кількості та склад цих солей відомі, інженери також зможуть запобігти корозії на більш пізньому етапі. Крім того, в рамках нового дослідження GFZ, зосередженого на житті в глибині, геомікробіолог Єнс Калмейер аналізує, які мікроорганізми містяться у воді та як їх діяльність впливає на надра.

Для того, щоб оцінити кількість води, що стікає з щілин у пінистому вапняку, дослідники запланували різні методи випробувань. «Випробування на підйом», як жартома називають один із цих методів, передбачає закачування азоту в свердловину. Це призводить до того, що вода «вистрілює» із свердловини, де потім можна виміряти, скільки кубічних метрів води можна буде витягти з ями за годину. Інший метод використовує азот для проштовхування води в свердловину вниз приблизно ще на сто метрів. Через клапан на поверхні азот під тиском дуже швидко виділяється, і вода піднімається назад в свердловину. "З цього повторного підйому можна підрахувати кількість води, яку згодом можна буде перекачати протягом однієї години", — пояснює Гідо Бльочер. Виходячи з цих кількостей, BES може, таким чином, оцінити, чи використання геотермальної енергії справді окупиться в цьому місці.

Інженери та технічні працівники під керівництвом дослідника GFZ Яна Хеннінгеса вставлять вимірювальний кабель на глибину 550 метрів, який використовує оптичні волокна для одночасного вимірювання температури по всій довжині свердловини. Коли, як було заплановано в цьому експерименті, витягнута 100 кубічних метрів води з Мушелкалка, що охолола на поверхні, знову буде закачуватися назад у свердловину для відновлення початкового стану, температурну криву слід ретельно контролювати. Якщо свердловина довгий час залишається холодною в одному місці, вода, очевидно, проникла в навколишню місцевість. "Таким чином ми можемо побачити, де вздовж свердловини розташовані проникні гірські шари", — пояснює Ян Геннінгс. І вже дослідники BES надають додаткову ключову інформацію про те, як старі свердловини сховища природного газу можуть бути згодом використані для геотермальної енергії. Метою дослідників GFZ є застосування цих концепцій, випробуваних у Груневальді, та отриманих там результатів до околиць Берліна, де шар Мушелкалка також міг би забезпечити розвиток геотермальної енергії.

Facebook Comments