地熱エネルギーとは何か、その未来は何か?

地熱エネルギーとは? 強化された地熱システム技術の改善により、地球の熱は主要な発電機になる可能性があります。 Flickr / xavierbt

地熱とは、文字通り「地熱」を意味します。 地球の温度は、深部に向かって深くなるにつれて上昇します。 熱い地下の貯水池に水を循環させ、温水または蒸気を地表に運ぶことで、その熱をエネルギーに使用できます。 その後、高温流体のエネルギーを表面で機械的および電力に変換することができます 熱機関.

オーストラリアの地熱発電開発への民間投資は、XNUMX年前の非常に早いスタートの後、減速しました。 新しい開発が地熱システムの強化に商業的実行可能性をもたらすため、これは再び取り上げられるはずです。 これらは指数関数的に成長する可能性があり、世界に豊富な力を約束します。

従来の地熱システム

2010年、世界は20テラワット時(TWh)地熱の。 これはすべて従来のリソースから来ました。 これらは、マグマによって加熱され、浸透性の岩を循環する自然に発生するお湯または蒸気の流れです。 それらは火山システムに関連しており、活火山または若い火山のある地域に限定されています。

従来のリソースの使用は新しいものではありません。 1904年、 ラルデレロに工場が建設されました、イタリア、地熱蒸気から電気を生成します。 それ以来、地熱発電設備は安定した速度で広がっていますが、比較的アクセスしやすいリソースに限定されています。

強化された地熱システム

豊富で、世界中で一般的に利用可能な別の形の地熱があります。 それは、いくつかの花崗岩の種類に見られるカリウム、ウラン、およびトリウム同位体の放射性崩壊によって生成されます。

南オーストラリア州のクーパー盆地の花崗岩には、微量レベルの同位体濃度があります。 熱は非常に低い速度で生成されます。 このような低いレートでは、花崗岩の塊が温度を100°C上昇させるのにXNUMX万年近くかかります。 その間、岩は十分な深さで十分に絶縁されていなければなりません。

この深い熱にアクセスするには、少なくとも800つの井戸を掘削する必要があります。 冷水は一方の井戸から注入され、岩によって加熱され、もう一方の井戸から抽出されます。 1000つの井戸は通常XNUMX〜XNUMXm離れています。 このようなシステムでは、井戸の間の岩が十分に浸透性である場合にのみ、水が一方の井戸から他方の井戸に移動します。

自然の岩石の浸透性は十分ではありませんが、十分に確立された石油およびガス工学技術によって強化できます。 これらのシステムは、拡張地熱システム(EGS)と呼ばれます。

商用EGS開発

強化された地熱システムからの電力は、深井戸が高価であるため、現在はコスト競争力がありません。 井戸と地表設備に支払うのに十分な電力を生成するには、お湯を100kg / sに近い速度で地表に運ばなければなりません。 世界最高のEGS流量のXNUMXつはオーストラリアの企業Geodynamicsによって達成され、この目標のXNUMX分のXNUMXに過ぎませんでした。 これは大きな成果ですが、商業的に競争力のあるEGSを実現するには不十分です。

エネルギーを電力に変換する効率を改善できれば、これらの低流量を補うことができます。 しかし、この分野での改善により、電力生産がコスト競争力を持つようになることはまだありません。

EGSの電気が商業的に実現可能になるには、EGSの流量をXNUMX倍にする必要があります。 そうだった 昨年XNUMX月に報告された 地熱井の有望な技術は、米国の会社AltaRockによって開発された可能性があります。 報告された結果がさらなるテストによって実証された場合、世界中およびオーストラリアのEGS地熱開発に新たな息吹がもたらされます。

オーストラリアの他の地熱資源

従来の地熱システムと強化された地熱システムの区分は人為的であり、実際の地球規模の地熱資源は、天然の温泉から強化された地熱システムに及ぶ連続スペクトルをカバーしています。

最近の結果は、オーストラリアは火山国ではありませんが、マグマが地表に接近して堆積岩に温水を生成する地域があることを示しています。 オーストラリアの地熱産業はこれらを呼び出します 高温堆積帯水層。 それらはEGSよりも高い自然の透過性を持つことが期待されますが、おそらく従来の地熱システムほど高くはありません。

世界中で、このタイプのリソースではあまり作業が行われていませんが、オーストラリアやその他の場所で新しい開発が行われています トルコ南アメリカ そのようなリソースを対象としています。

環境への影響

地熱エネルギーにアクセスする際に、関連する技術が直接の環境にわずかな影響を与える可能性があります。 に見られるように パララナ体験、表面にわずかな震えが感じられるかもしれませんが、これらは重大なリスクにはなりません。 地熱エネルギーは使用しません これ以上の水 他の再生可能な火力発電アプリケーションよりも。 また、EGSプロジェクトで使用される骨折刺激は、EGS貯留層が非常に深く、井戸がスチールケーシングで密閉されているため、表面帯水層のリスクをもたらしません。

いくつかの火山源の従来の地熱資源では、 大気に放出された溶存ガス 直接の環境に影響を与える可能性があります。 これはおそらく地熱エネルギーに関連する最も深刻な危険ですが、オーストラリアに関係のない一部の従来の資源にのみ限定され、制御が容易です。

地熱の未来

地熱エネルギーの基礎は強力です。 それは豊富です–グレートアーテシアン盆地の下のリソースは 十分に大きいと推定される 現在のオーストラリアの年間エネルギー消費を6000年間提供するため。 これは、ベースロード発電機として石炭に完全に取って代わることができる数少ない再生可能な電源のXNUMXつです。 また、環境への影響も非常に低くなっています。

十分なフローを達成できなかったため、その商業的開発は妨げられていましたが、この問題は近い将来解決される可能性があります。 そうなると、地熱は2020年代の主要な再生可能エネルギー技術のXNUMXつになる可能性があります。会話

著者について

Hal Gurgenci、機械工学教授、 クイーンズランド大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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