Geo-Energie Suisse удалось создать проницаемый геотермальный резервуар в граните Готардского массива в лаборатории Bedretto ETH Zurich, что доказывает концепцию многоступенчатой геотермальной стимуляции, запатентованную компанией.
Швейцарская компания Geo-Energie Suisse (GES) объявила о прорыве в области глубоководной геотермальной энергии и о получении технического подтверждения запатентованной компанией концепции многоступенчатой стимуляции. Успешная демонстрация состоялась в Подземной лаборатории геонаук и геоэнергетики Bedretto ETH Zurich в кантоне Тичино в конце 2020 года.
Достижения Geo-Energie Suisse обеспечат новый импульс пилотному проекту в Верхнем Сорне (JU) по производству электроэнергии и тепла из геотермальной энергии.
Потенциал геотермальной энергии как возобновляемого, климатически нейтрального источника энергии неоспорим. Естественное тепло в земной коре не выделяет CO2 и обеспечивает постоянную тепловую энергию, которую можно использовать для производства электроэнергии или непосредственно в качестве источника тепла. Кроме того, геотермальные электростанции не оказывают значительного влияния на ландшафт, так как занимает очень небольшую площадь. В настоящее время, однако, существует одна центральная проблема, которую необходимо решить, если геотермальное тепло будет экономически использоваться в качестве возобновляемого источника электроэнергии в больших масштабах: это надежное и независимое от местоположения развитие за пределами геотермальных «горячих точек», таких как Исландия, Индонезия или Новая Зеландия.
При поддержке Фонда Вернера Сименса ETH Zurich создала новую исследовательскую инфраструктуру для изучения таких вопросов. В «Подземной лаборатории геоэнергетики Бедретто» ETH Zurich в тесном сотрудничестве с национальными и международными партнерами изучает методы и процедуры безопасного, эффективного и устойчивого использования геотермального тепла. Компания GES продемонстрировала в качестве внешнего партнера лаборатории Bedretto в рамках проектов DESTRESS, ZoDrEx и IASS, как можно аккуратно создать теплообменник в подземелье.
Первое в Швейцарии доказательство концепции многоступенчатой стимуляции, запатентованной GES.
В Базеле в 2006 году была предпринята попытка создания геотермального резервуара за один этап с вертикальной открытой скважиной. Однако такое гидравлическое воздействие привело к землетрясению. Для обеспечения безопасной разработки пластов компания Geo-Energie Suisse AG разработала «концепцию многоступенчатой стимуляции» и в 2012 году запатентовала ее. Эта концепция предусматривает формирование проницаемого пласта в кристаллическом фундаменте на глубине 4-5 км для производства электроэнергии посредством целенаправленной закачки воды. Чтобы свести к минимуму риск землетрясения, «гидравлическое воздействие проводится секциями и небольшими ступенями в шахматном порядке». Секции пласта формируются последовательно вдоль горизонтально пробуренной скважины. Они связаны со второй горизонтально наклонной скважиной. В результате получается большой подземный теплообменник, который можно использовать для производства электроэнергии и извлечения тепла на геотермальной электростанции. В Швейцарии, в лаборатории Бедретто ETH Zurich компания Geo-Energie Suisse впервые доказала, что концепция многоступенчатой стимуляции работает.
Вехи использования глубинной геотермальной энергии в Швейцарии.
«Нам удалось увеличить проницаемость в 10-100 раз в компактном гранитном массиве Готард с помощью целенаправленных стимуляций, а также контролировать микросейсмичность, необходимую для формирования трещин», - объясняет д-р Питер Мейер. Генеральный директор компании Geo-Energie Suisse AG и добавляет: «Я убежден, что этот прорыв является ключевой вехой на пути к созданию первой глубокой геотермальной электростанции в Швейцарии. С одной стороны, это связано с тем, что проницаемость, достигнутая в одной из двух скважин, соответствует проницаемости, достаточной для экономического применения. С другой стороны, и это главное, микросейсмичность, связанная со стимуляцией, вызвала максимальную магнитуду -1,8 МВт по шкале Рихтера, что примерно в 1 миллион раз меньше, чем в Базеле. «GES добилась этого успеха в рамках демонстрационных и инновационных проектов при участии национальных и международных партнеров. Следующим шагом будет научная оценка ETH Zurich, EPFL и Университета Невшателя. Другой успешно достигнутой промежуточной целью GES была квалификация и валидация новых разработанных технических компонентов, которые имеют значение для безопасности или более экономичны при строительстве глубокого геотермального резервуара. Дальнейшие работы по квалификации и аттестации запланированы на 2021, 2022 и 2023 годы.
Международное сотрудничество как залог надежности и дальнейшего развития инноваций.
В качестве промышленного партнера GES дополнительно подтвердит результаты, полученные в лаборатории Бедретто на испытательном полигоне FORGE Utah в США (Пограничная обсерватория для исследований в области геотермальной энергии) при высоких температурах. Основное внимание уделяется использованию сейсмических датчиков для контроля наведенной микросейсмичности и управления ее развитием для безопасного воздействия на глубокие подземные слои. Это повышает безопасность первого экспериментального проекта по глубинной геотермальной энергии в Швейцарии в Верхнем Сорне (кантоне Юра) и стимулирует развитие геотермальной энергетики в Швейцарии.
Достижения в Бедретто придают новый импульс пилотному проекту в Верхнем Сорне.
В конце июня 2020 года Федеральное управление энергетикой Швейцарии увеличило размер гранта на геологоразведочные работы для глубоководного геотермального проекта в Верхнем Сорне на одну треть (см. Пресс-релиз SFOE.). Этим грантом Конфедерация по рекомендации Швейцарской сейсмологической службы (Swiss Seismological Service, SED) в ETH Цюриха поддерживает дополнительные меры по проекту Haute Sorne, которые позволят снизить риск разрушительных землетрясений. Соответствующие инструменты и методы были успешно протестированы, а их эффективность продемонстрирована в лаборатории «Бедретто». Этот прогресс может иметь решающее значение для развития пилотного проекта в Верхнем Сорне.
Geo-Energie Suisse по-прежнему придерживается поэтапного подхода в реализации пилотного проекта в Верхнем Сорне. Компания убеждена, что опыт, накопленный на данный момент в лаборатории Бедретто, будущие открытия в Юте и дополнительная поддержка со стороны SFOE обеспечат проекту максимальный уровень безопасности. Успешно реализованный демонстрационный проект в Лаборатории Бедретто дал новый импульс и надежду на то, что в кантоне Юра начнется производство возобновляемого, чистого электричества из недр земли. По словам Питера Мейера, «эти инновации и результаты послужат интересам энергетической и климатической политики Швейцарии и всей развивающейся геотермальной отрасли».