211service.com
Billigere jordvarme
Forskere ved Pacific Northwest National Laboratory i Richland, WA, siger, at de har udviklet en overlegen type varmeudvindende væske, der dramatisk kan forbedre økonomien ved at producere vedvarende energi fra geotermiske ressourcer ved lav temperatur.
Aftapning af geotermisk: En molekylær repræsentation af et nanomateriale udviklet ved Pacific Northwest National Laboratory, der kan forbedre effektiviteten af geotermiske kraftværker.
Laboratoriestipendiat Pete McGrail siger, at væsken bruges til at absorbere varmen fra varmt vand, der er blevet pumpet fra undergrunden ind i et geotermisk anlægs varmeveksler. Væsken kan potentielt øge hastigheden af varmefangst med 20 til 30 procent. Forskere konstruerede proprietære nanomaterialer bestående af metaller forbundet med organiske molekyler. De fandt ud af, at tilsætning af nanomaterialer til en væske som hexan eller pentan betydeligt forbedrede væskens varmefangende egenskaber.
Håbet her er, at ved at forbedre effektiviteten så meget, som vi tror, vi kan, kan et projekt blive økonomisk på meget lavere dybder, siger McGrail. Du vil være i stand til at implementere i, hvad der nu ville blive betragtet som marginale eller uøkonomiske områder.
Der er ingen mangel på geotermisk energi under vores fødder. Bor dybt nok, og varmen er der. An MIT-ledet undersøgelse fra 2006 konkluderede, at geotermiske kraftsystemer har potentiale til at levere 100 gigawatt strøm til USA i 2050, men kun hvis nye bore- og klippefraktureringsteknologier og avancerede anlægsdesign dukker op, der kan sænke udviklingsomkostningerne.
Forbedrede teknologier er påkrævet, fordi de fleste økonomiske geotermiske anlæg i dag genererer elektricitet ved at bruge damp eller varmt vand direkte fra naturligt dannede højtemperaturreservoirer, såsom Geysers-feltet i Californien. Brøndene er relativt lavvandede, vandet er 360 grader Fahrenheit eller varmere, og klippen er porøs nok til at cirkulere vand tilstrækkeligt. Udnyttelse af geotermiske ressourcer på mindre ideelle steder kræver det at bore dybere og fremtvinge sprækker i klippen, hvilket begge medfører enorme omkostninger. Det betyder også at få mest muligt ud af varmeressourcer ved lavere temperaturer, hvilket opnås ved hjælp af binære cyklusanlæg, der udvinder og genbruger varmen fra underjordisk varmt vand i stedet for at bruge det varme vand direkte til at rotere en turbine.
I disse anlæg absorberer vand, der pumpes ind i en injektionsbrønd, varme fra varm sten og pumpes tilbage gennem en separat udvindingsbrønd ved temperaturer fra 150 grader Fahrenheit til 300 grader Fahrenheit. Det varme vand ledes derefter gennem en varmeveksler sammen med en væske med lavt kogepunkt. Denne væske, som strømmer i sit eget lukkede kredsløb inde i anlægget, absorberer varmen fra vandet og blinker til damp under højt tryk. Dampen passerer gennem en turbine, genererer strøm, og kondenseres derefter og recirkuleres tilbage gennem sløjfen.
McGrail og hans forskerhold faldt over en måde at øge energikonverteringshastigheden, når de to sløjfer passerer gennem en varmeveksler. I første omgang havde de udviklet proprietære materialer til et andet projekt for at forbedre opfangningen af kuldioxid, der udledes fra et fossilt brændstofanlæg. De indså, at materialerne havde bemærkelsesværdige termodynamiske kvaliteter, når de blev tilsat en organisk væske. Den nye væske har potentialet til at opfange op til 30 procent mere varme fra et lukket vandkredsløb, og på grund af dets hurtige ekspansions- og sammentrækningsevne kan det opnå højere tryk for at drive turbinen.
Det er et af de øjeblikke i laboratoriet, hvor du ser på dataene og siger: 'Wow!', siger McGrail. Hans gruppe har modtaget et tilskud på 1,2 millioner dollars fra Department of Energys geotermiske teknologiprogram til at bygge en bordprototype, der viser væskens egenskaber i aktion.
Forhåbentlig får vi et testloopsystem sammen inden udgangen af året. Vi sammensætter en komplet arbejdsenhed med varmeveksler, kompressor, pumper og et turbinesystem, så vi kan se hele processen fungere, siger han.
Størstedelen af omkostningerne ved geotermisk energi er at bore og forberede produktionsbrønde, siger Susan Petty, teknologichef for Seattle-baserede AltaRock Energy, en udvikler af forbedrede geotermiske systemer. Hvis du skal opnå en forbedring på 20 procent eller mere i effektivitet, er det 20 procent mindre godt, siger hun. Det er virkelig, virkelig vigtigt.
Der er dog potentielle showstoppers. Ron DiPippo, professor emeritus i maskinteknik ved University of Massachusetts Dartmouth og medforfatter til MIT-rapporten, advarer om, at den fordampede væske skal passere gennem turbinen uden at påvirke ydeevnen. Man skal virkelig se skeptisk på disse ting og lave en omhyggelig analyse af disse væskers egenskaber, siger han. Du kan have en gevinst på den ene side og et offer i den anden ende.
At teste, hvordan nanomaterialerne passerer gennem turbinen, vil være en prioritet, når prototypen er udviklet, siger McGrail. Vi ved ikke, om det bliver et problem endnu.