Una nuova tecnica per migliorare l’efficienza delle centrali geotermiche
Gli scienziati hanno proposto una tecnica per migliorare l’efficienza delle centrali geotermiche prevenendo i “cortocircuiti”. Il metodo prevede l’aggiunta di specifici materiali o sostanze chimiche all’acqua iniettata nelle fratture delle rocce, che reagiscono ai cambiamenti di temperatura per controllare il flusso dell’acqua. Le simulazioni suggeriscono che questa tecnica potrebbe aumentare l’estrazione del calore di oltre il 65% in 50 anni, rendendo l’energia geotermica più competitiva e rispettosa dell’ambiente.
Proposta di un metodo per aumentare l’efficienza dell’energia geotermica
Gli scienziati della Penn State propongono un metodo per aumentare l’efficienza dell’energia geotermica controllando il flusso dell’acqua con materiali reattivi alla temperatura, potenzialmente aumentando l’estrazione del calore di oltre il 65% in 50 anni.
Energia geotermica: una fonte rinnovabile promettente
Il calore geotermico è una promettente fonte di energia rinnovabile con emissioni quasi nulle. Tuttavia, nonostante il suo potenziale, rimane un’opzione relativamente costosa per la produzione di elettricità. Gli scienziati della Penn State hanno introdotto una tecnica che potrebbe prevenire i “cortocircuiti” nelle centrali geotermiche, che possono causare l’interruzione della produzione, aumentando potenzialmente la loro efficienza.
La percezione pubblica dell’energia geotermica
“La percezione pubblica dell’energia geotermica è che, essendo rinnovabile, dovremmo essere in grado di produrre da queste risorse all’infinito”, ha detto l’autore corrispondente Arash Dahi Taleghani, professore di ingegneria petrolifera alla Penn State. “In pratica, non funziona così. Qui abbiamo proposto una soluzione che potrebbe aiutare a superare una grande sfida nel campo.”
Sistemi geotermici potenziati
I sistemi geotermici potenziati prevedono l’iniezione di acqua fredda in rocce calde e asciutte in profondità sotterranea. L’acqua viaggia attraverso le fratture delle rocce e si riscalda, e poi i pozzi di produzione pompano il liquido riscaldato in superficie dove una centrale elettrica lo trasforma in elettricità.
Il problema dei “cortocircuiti”
Tuttavia, le fratture ampie possono permettere a grandi volumi d’acqua di muoversi troppo velocemente per riscaldarsi adeguatamente prima di raggiungere i pozzi di produzione. Un liquido di produzione più freddo incide sull’efficienza della centrale elettrica e può compromettere l’economia del progetto, hanno detto gli scienziati.
La soluzione proposta
Controllo del flusso con materiali reattivi alla temperatura
Per produrre sistemi geotermici più efficienti, i ricercatori hanno proposto un processo chiamato tecnica di sintonizzazione della conduttività delle fratture. Questo approccio prevede l’aggiunta di materiali che possono cambiare proprietà con la temperatura, ostacolando l’acqua fredda e permettendo all’acqua calda di fluire attraverso le fratture.
Obiettivo: diffondere il flusso in modo più uniforme
L’obiettivo è diffondere il flusso in modo più uniforme attraverso il serbatoio per estrarre più calore dalle rocce ai pozzi di produzione e prevenire i “cortocircuiti” che permettono all’acqua più fredda di affluire rapidamente ai pozzi di produzione mentre il calore rimane nelle parti sottoutilizzate del serbatoio, hanno detto gli scienziati.
Modellazione e risultati
Un aumento del 65% dell’estrazione del calore
Utilizzando tecniche di modellazione avanzate, il team ha scoperto che il processo potrebbe aumentare l’estrazione cumulativa del calore in un sito geotermico potenziato di oltre il 65% in 50 anni di produzione e potrebbe prevenire l’apparizione precoce di “cortocircuiti” di acqua fredda.
Un approccio efficace per controllare il flusso
“Questi risultati confermano miglioramenti significativi nell’energia che può essere raccolta utilizzando questa tecnica”, ha detto il coautore Qitao Zhang, candidato al dottorato nel Dipartimento di Energia e Ingegneria Minerale John e Willie Leone e coautore dell’articolo. “Stiamo proponendo un approccio efficace per controllare il flusso in profondità all’interno del serbatoio.”
Applicazione in un caso reale
Un aumento del 101% dell’estrazione del calore
Il team ha sviluppato un caso di campo mappando le reti di fratture da un affioramento roccioso nel Parco Nazionale degli Archi nello Utah e ha scoperto che se applicassero la loro tecnica in questa geologia reale, fornirebbe un’estrazione di calore extra del 101% in 50 anni di produzione.
Un passo avanti verso l’energia rinnovabile competitiva
“Questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per rendere le energie rinnovabili economicamente convenienti e competitive con altre fonti di energia”, ha detto Dahi Taleghani. “Questo dimostra che ci sono ancora enormi risorse energetiche nel sottosuolo che possiamo utilizzare senza danneggiare il nostro ambiente.”
