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Le centrali geotermiche devono essere costruite in aree geologicamente attive o puoi costruirle ovunque se scavi abbastanza in profondità?

Bentornati ad un'altra eccezionale edizione delle domande di cultura generale!

Questa volta abbiamo cercato una curiosità scientifica: Le centrali geotermiche devono essere costruite in aree geologicamente attive, oppure si possono costruire ovunque se scavi abbastanza a fondo?

Ed ecco le risposte degli esperti:

Posizioni ideali per la geotermia sono quelle in cui è possibile raggiungere facilmente le temperature target (

55 – 100 C a seconda del tipo di centrale geotermica) a profondità relativamente basse. Ciò significa essenzialmente che una posizione ideale è quella in cui il gradiente geotermico è relativamente alto nella crosta superficiale. Generalmente, i gradienti geotermici sono più elevati nelle aree con deformazione attiva e/o attività vulcanica. Se osservi una serie di tentativi per mappare il potenziale geotermico, ad esempio, queste mappe globali di Coro &Trumpy, 2020 o queste mappe per l'Europa da Limberger et al., 2014, noterai che la correlazione tra l'alto potenziale geotermico e le posizioni di tettonica/vulcanesimo attivo è abbastanza buona (sebbene nel caso di Coro e Trumpy, questo sia un po'cotto in quanto stanno prendendo un approccio di apprendimento automatico e utilizzo dell'attività sismica come uno dei set di dati nel loro modello). Tornando alla domanda, in teoria potresti costruire un impianto geotermico ovunque perché se scavi abbastanza in profondità, otterrai la temperatura target. Tuttavia, ci sono differenze significative nella profondità che devi perforare e quindi nel costo. Come esempio banale, se assumiamo di dover eseguire il drill-down fino a una profondità in cui si trova la crosta 100 C, questo richiede quantità di perforazione molto diverse se ti trovi in ​​un luogo con un gradiente geotermico relativamente alto di ~58C/km (quindi 2 km in giù) vs qualche luogo con una specie di media globale di C/km (4 km in discesa). L'analisi di Limberger è utile perché passa attraverso l'economia ed evidenzia che nella maggior parte dei casi, il costo della perforazione aumenta in modo non lineare con la profondità (cioè, i costi aumentano rapidamente all'aumentare della profondità del pozzo). Più in generale, l'economia è una componente critica perché nessuno spenderà il costo (significativo) della perforazione dei pozzi geotermici e della costruzione dell'impianto stesso se il costo non può essere recuperato (e realizzato un profitto) vendendo energia durante la vita prevista di la pianta. L'articolo di Limberger prende in considerazione molti dettagli ed è abbastanza utile per riflettere su tutte le considerazioni relative alla fattibilità di un luogo, ora o in futuro, per l'energia geotermica.

In breve, potresti costruire un impianto geotermico ovunque, ma in realtà è economicamente fattibile solo in luoghi che hanno gradienti geotermici moderatamente alti, che tendono ad essere siti tettonicamente o vulcanicamente attivi. Gran parte di questo è guidato dall'economia, quindi man mano che l'energia diventa più costosa e/o la tecnologia rende più economico produrre energia geotermica da temperature più basse, la gamma di luoghi in cui è possibile costruire una centrale geotermica economicamente sostenibile si espanderebbe.

CrustalTrudger

Essenzialmente sì, il geotermico può essere costruito ovunque. Non è necessario costruire geotermia in aree tettoniche o vulcaniche poiché è possibile costruire energia geotermica che utilizza uno scambiatore termico per vaporizzare un fluido a basso punto di ebollizione e far girare una turbina, ad es. C funziona iirc. Ciò significa che la temperatura dell'acqua sottostante non deve essere molto calda. È anche un rischio di terremoto / eruzione perforare e soprattutto fratturare o migliorare il tuo pozzo pompando acqua nel sottosuolo in siti vulcanici o di faglie, rendendoli spesso un punto di stallo politico.

Quando si selezionano i siti, è necessario considerare il flusso delle acque sotterranee. Poiché per fori di diametro maggiore e per pozzi più profondi (aumento della pressione) si ottiene più flusso per uscire dal pozzo, è quindi possibile regolare il livello di potenza in uscita perforando più o più in profondità. Ma se costruisci un pozzo che esaurisce la risorsa idrica sotterranea termica, allora potrebbe prendere piede un nuovo equilibrio idraulico sotterraneo inferiore e ridurre in modo permanente la tua estrazione di energia. Una buona posizione di destinazione prende in considerazione lo spartiacque non solo il gradiente di temperatura in modo che la produzione sia sostenibile.

Inoltre, un gran numero di acidi e sostanze chimiche proviene dalle acque sotterranee profonde. Uno di questi è prezioso, il metano, ovvero il gas naturale. Il modo in cui viene estratto il gas naturale è dall'acqua sotterranea ad alta pressione ed è simile alla perforazione di un pozzo geotermico. Inoltre, il gas naturale si trova a una profondità in cui la temperatura della terra riscalda l'acqua estratta abbastanza da estrarre calore utilizzando un fluido di scambio termico. L'opportunità di combinare progetti di estrazione di gas naturale con l'estrazione di energia geotermica è stata rilevata nello studio del MIT sullo sviluppo geotermico. Ciò significa che le buone opportunità geotermiche possono anche essere mirate ai siti di gas naturale. (trovate il rapporto del MIT a questo link MIT-FutureofGeothermalEnergy)

In Islanda, stanno sperimentando la perforazione di un foro super profondo verso magma dove l'acqua è>150C in uno stato chiamato supercritico. Questa tecnologia è sperimentale e sta per evolvere la tecnologia geotermica ma per quanto ne so non è operativa e tanto meno diffusa. Se diventasse molto efficace, la geotermia supercritica prenderebbe di mira specificamente i siti vulcanici per avvicinarsi al magma mentre si effettua solo la perforazione -15 km di profondità (crosta continentale ~58-55km).