Fünf Technologietrends, die die Geothermie vorantreiben

Perspektiven

14. März 2022

Die Entwicklung verbesserter Geothermiesysteme wird für eine erfolgreiche Dekarbonisierung der Energieversorgung von entscheidender Bedeutung sein. Neue Technologien können ihr volles Potenzial entfalten.

Geothermie ist ein wesentlicher Bestandteil unserer dekarbonisierten Zukunft. Neue Technologien und innovative Ansätze werden den Zugang zu bisher ungenutzten Quellen ermöglichen und die wirtschaftliche Tragfähigkeit von Projekten sicherstellen. Hier sind einige der wichtigsten Fortschritte in der heutigen Geothermietechnologie.

Ein ganzheitlicher Ansatz für Geothermie

Heute verfügt Baker Hughes über mehrere Standardlösungen für Geothermie und wir investieren in die Integration neuer Technologien mit neuen Geschäftsmodellen, um sicherzustellen, dass Projekte wirtschaftlich nachhaltig sind. Dies ist ein entscheidender Unterschied für unser Unternehmen – wir stellen nicht nur die Technologie und das Fachwissen für den Bau von Geothermiebrunnen bereit; Wir decken auch die Oberflächensysteme ab und verknüpfen diese mit dem Untergrund. Wenn Sie eine Ressource identifizieren und das Bohrloch bohren, um die geothermische Flüssigkeit zu fördern, müssen Sie diese entweder in Wärme oder in Strom umwandeln, und das sind zwei verschiedene Anwendungen.

Wir entwerfen einen ganzheitlichen Ansatz für den Bau geothermischer Felder entsprechend der Kapazität und dem Zustand der Ressource. Wir führen umfangreiche fortgeschrittene Modellierungen durch, um die Ressource zu bewerten, das Potenzial zu verstehen und die Oberflächen- und Untergrundsysteme entsprechend zu entwerfen. Der Bau geothermischer Brunnen ist nur ein Teil davon. Die Integration der Technologie für die Oberflächen- und Untergrundsysteme ist entscheidend für die Gewährleistung einer zuverlässigen Wärmeleistung. Dieser ganzheitliche Vorgang bedeutet, dass unsere Kunden das Risiko und die Kosten des gesamten Projekts senken, es viel schneller online bringen und die Leistung des Systems verbessern können.

Lösungen für verbesserte Geothermiesysteme

Erfolgreiche Geothermie beruht auf drei Komponenten: Wärme, Durchflussrate und natürlicher Permeabilität, um den Fluss und die Wärme durch poröse Medien zu transportieren.

Wenn eine dieser Komponenten fehlt, müssen wir Technologie einbringen und ein erweitertes Geothermiesystem (EGS) schaffen. Möglicherweise ist nicht genügend Flüssigkeit vorhanden oder die Durchlässigkeit ist nicht ausreichend. Wir verwenden Stimulationstechniken und nutzen den Flüssigkeitsdruck, um künstlich die porösen Medien zu erzeugen, die zur Übertragung der Wärme erforderlich sind. Es ähnelt der Technologie, die wir in unkonventionellen Öl- und Gasprojekten verwenden. Bei EGS-Projekten nutzen wir Technologien, um die Wärmeübertragung vom Reservoir im Bohrloch bis zum Bohrlochkopf zu maximieren. Die Technologie gibt uns auch eine bessere Kontrolle über die Bewirtschaftung des Reservoirs. Dadurch können wir das Design des Projekts optimieren und es langfristig verwalten. Mit einem geeigneten Mess- und Steuerungssystem können wir Durchflussraten, Volumen und Druck optimieren oder Parameter an der Oberfläche oder im Kraftwerk ändern. Das maximiert die Leistungsausbeute und minimiert das Risiko. Es geht nicht nur um Rentabilität, sondern auch um Risikomanagement.

Die Digitalisierung spielt in vielerlei Hinsicht eine wichtige Rolle bei der ESG-Entwicklung, darunter:

Neue Materialien zur Unterstützung des Unkonventionellen

Unkonventionelle geothermische Ressourcen sind der Schlüssel zum Ausbau des Geothermie-Ökosystems, da die leicht zugänglichen Ressourcen begrenzt sind[1]. Eine der Schlüsselkomponenten, die wir bei jedem Geothermieprojekt bewältigen müssen – insbesondere aber bei erweiterten und unkonventionellen Geothermiesystemen – ist das Risiko.

Die Untergrundumgebung bei Geothermieprojekten kann eine große Herausforderung darstellen, da die Chemie der Sole bzw. der geothermischen Flüssigkeit korrosiv ist. In einigen Ressourcen herrschen auch sehr hohe Temperaturen und sehr hohe Drücke. Dies stellt eine enorme Belastung für die in Bohrlochumgebungen verwendeten Materialien wie Gehäuse und Rohre dar. Wir suchen nach Lösungen, die das Risiko eines Scheiterns verringern.

Unser Integrated Well Services (IWS)-Team hat eine Reihe von Lösungen entwickelt. Wir verfügen über ein automatisches Vertikalbohrsystem, das einen perfekt vertikalen Bohrlochverlauf gewährleistet und den Kontakt zwischen Futterrohr und Bohrloch beim Richtbohren minimiert. Das ist eine automatisierte Bohrlochlösung für die Bohrlochintegrität. Dieselben Flüssigkeiten gelangen wieder an die Oberfläche, sodass die Verwendung nichtmetallischer flexibler Rohre das Korrosionsrisiko verringern kann. Wir haben diese Lösung jetzt für die Oberfläche, aber die Rohrleitungsstrukturen unter der Erde könnten in Zukunft auch nichtmetallische Materialien verwenden. Das ist eine einzigartige Fähigkeit in diesem Bereich.

Überkritische Geothermie = weniger Emissionen + mehr Leistung

Wir arbeiten mit Alta Rock Energy zusammen, um ein Projekt am Newberry Volcano in Oregon, USA, zu entwickeln, das die erste geothermische Ressource aus superheißem Gestein sein wird. Dort gibt es bereits ein verbessertes Geothermiesystem, aber es besteht das Potenzial für überkritische Geothermie, wenn wir tiefer gehen. Wir müssen 4–5 km bohren, um die Hochtemperaturzonen zu erreichen, und wir müssen verschiedene Technologien und Techniken einsetzen, um diese Wärme zu nutzen. Wenn wir ein einziges tiefes, überkritisches Bohrloch bohren, können wir modellieren, wie viel Strom wir aus diesem unkonventionellen Bohrloch im Vergleich zu herkömmlicher Geothermie erzeugen könnten. Wir rechnen damit, dass zehnmal mehr Strom erzeugt, weniger CO2 freigesetzt und weniger Wasser verbraucht wird.

Mit additiver Fertigung die Energiegrenzen überschreiten

Baker Hughes ist Finalist beim American-Made Challenges Geothermal Manufacturing Prize. Das Projektteam schlägt einen additiv gefertigten Stützring vor. Dies ist eine Schlüsselkomponente, die in Hochleistungspackern zur Komplettierung von Geothermieanwendungen eingesetzt wird. Um den extremen Bedingungen standzuhalten, verwendeten wir eine Kombination aus 3D-Druck und konventioneller Bearbeitung, um Komponenten herzustellen, die bis zu 450 Grad Fahrenheit und 10.000 PSI aushalten.

Wir nutzen eine Kombination aus bestehender Technologie und additiver Fertigung, um die Leistung unserer Geothermieprodukte zu verbessern. Es kann in unserem Bohrsystem, Bohrern, Wärmetauschern – jedem Teil, das Sie nennen können – eingesetzt werden. Die additive Fertigung wird zusammen mit nichtmetallischen Werkstoffen die Zukunft verbesserter Geothermiesysteme verändern. Das Team arbeitet an der letzten Phase des Wettbewerbs und wird einen fortschrittlichen Funktionsprototyp herstellen, in den alle AM-Komponenten vollständig integriert sind. Die Einreichungsfrist endet im Juli 2022, die Gewinner des Wettbewerbs werden etwa im August 2022 bekannt gegeben.

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