Физиката в помощ на геотермалните сондажи

Проектът на A&M ще промени сондажните практики в добива на геотермална енергия – един от перспективните възобновяеми енергийни източници, който изостава заради високата стойност като труд и инвестиции в процеса на сондирането. Разработката е финансирана от Департамента по енергетика на САЩ (DOE) с безвъзмездна финансова помощ в размер на $ 1,86 милиона. 

Една от целите на DOE е геотермалната енергия да стане по-икономична, тъй като геотермалният бизнес е с много ниска възвръщаемост и намаляването на разходите би привлякло по-сериозен инвестиционен интерес към това производство на „зелена” енергия. Използването на земната топлина в тази посока не е нова идея, но все повече се доказва с времето. 

Първата мащабна геотермална електроцентрала в САЩ е открита през 1960 г. и днес е най-значимият енергиен комплекс от този вид в света. Технологиите са подобрили донякъде ефективността на производството, но един от най-важните процеси в извличането на този възобновяем ресурс - сондажът в земята - все още изисква огромни разходи. Всеки ден на една сондажна платформа струва много пари като енергия, труд, персонал и оборудване. Затова геотермални кладенци не се пробиват често – 15 - 20 годишно в САЩ, като фирмите в бранша правят по един, максимум два сондажа. От друга страна, сондажи за добив на нефт и газ се правят непрекъснато, но и тази активна практика не е много по-напред в разходите, така че идеите за поевтиняване на процеса са много ценни.

През 2013 г. в тексаския университет A&M се въвежда профилиран курс по физика на сондажа, с предмети като методи за наблюдение и оценка на подземната среда, ръководство за целеви анализ на събраните данни, специфика на свредлите, оптимални скорости и прилагане на сила при сондажа. Разработена е програма за проучване на напреднали сондажи, която помага на големи интегрирани оператори и по-малки независими компании да подобрят производителността си, като прилагат практики на основата на физиката. Познавайки физичните процеси при сондиране, действащите екипи развиват нови умения и постигат рационализации, с които по-лесно подобряват ефективността на процеса, без необходимост от ново специално оборудване.

През октомври 2020 г. екип на университета се включи в подготовката на кладенец с практическо приложение на научните изследвания в областта на геотермалната енергия (FORGE) и преди дни публикува резултатите си в today.tamu.edu. Разположен в Милфорд, Юта, кладенецът е с до 65 градуса наклон и е много добро място за тестване, разработване и усъвършенстване на геотермални системи. Целият екип на съоръжението – от работниците, до ръководството - е преминал специализирания курса по физика на сондажа, с подробни инструкции за действие при различните физически обстоятелства.

Университският екип на A&M е участвал във всички процеси и етапи на сондажа с ежедневни анализи на данните и инструктажи, което донякъде е забавило сондажа на кладенеца. Въпреки това той е завършен за половината от обичайното за такива проекти време. Според DOE сътрудничеството е довело не само до кратките срокове на изпълнение, но и до огромни икономии.