「歩く」アンカーとプラズマドリルが安価な深層地熱発電を約束

地表下の強烈な熱は、地球上のどこからでも 24 時間 365 日利用できる、事実上無尽蔵の信頼できるクリーン エネルギー源です。エネルギーを蒸気として汲み上げて発電機のタービンを稼働させることも、地域暖房システムに直接配管することもできます。

それができればね。 地球で最も簡単に利用できる地熱エネルギーは、地表に最も近い場所にあります。通常は、火山や地震活動が活発な近くの地質学的に不安定な地域で、その面積は地球表面のわずか約 3% にすぎません。 そうでなければ、何マイルも何マイルにもわたる超硬い岩を掘削しなければ、その熱に到達することはできません。

超深穴掘削に伴う温度と圧力により、たとえ最高品質のドリルビットであってもすぐに破壊される傾向があります。 ビットを交換するということは、ドリルヘッドを何マイルも地下から引き上げ、新しいものを装着し、再びドリルヘッドを穴に戻さなければならないことを意味します。 このプロセスは多くの時間を無駄にし、この種の装置を使用する場合は時は金なりです。

その結果、地熱エネルギーが実際に送電網に大きく貢献しているのは、アイスランド、エルサルバドル、ニュージーランド、その他の浅い深さで利用できる地域だけです。 世界的に見ると、1 億 6,670 万 GWh の世界エネルギー供給のうち、地熱による年間寄与は 100 GWh 未満です。

スロバキアの会社 GA Drilling は、以前は Geothermal Anywhere として知られていました。これは、地熱をより安価に、より速く、必要な場所で簡単に利用できるようにするという同社の目標を完璧に表現しています。

GA は、既存の掘削インフラおよび機器と連携する 2 つの主要なテクノロジーを開発しました。 1 つ目は、Anchorbit と呼ばれるウォーキング アンカー システムです。

アンカービット システムは、ドリル ビットの後ろに 2 つのカラー セクションを配置し、それぞれに拡張可能なピストンが付いており、ボア シャフトを押し出して掴むことができます。 上部のカラーがボアを掴むと、下部のカラーが下方に伸びてドリルビットに近づき、グリップピストンが飛び出て上部のカラーが解放され、下に滑り込んでドリルビットに近づきます。 このプロセスは次のビデオで説明されています。

これらのアンカー カラーはドリル ビットを安定させ、何マイルにもわたるケーブルの末端で回転ドリル装置を操作するときに発生する種類の振動を防ぎます。 また、ビットに余分な重量を加えることができます。 GA社は、Anchorbitシステムにより、硬い岩石への貫通速度が2倍になるだけでなく、既存のドリルビットの寿命も2倍になり、オペレータはコストのかかるビット交換を少なくして、より速く、より長く掘削できるようになると期待していると述べている。

アンカービットは最初の6数キロメートル（3.7マイル）の掘削を加速するが、GAの地熱の目標深さは地下10キロメートル（6.2マイル）程度だ。 このレベルに到達するために、同社の第二のキーテクノロジーであるプラズマビットが登場することになる。

Plasmabit システムは、標準の掘削リグに再び接続できます。 しかし、今回はパルスプラズマ掘削システムで、回転電気アークトーチを使用して6,000℃（10,800°F）のイオン化ガスで岩石を爆破して岩石に亀裂を入れて弱体化させ、さらに高圧水で爆破して機械的に破壊する。岩の破片を取り除き、パイプを通って地表まで送り返します。 これは基本的に、ペトラやアースグリッドなどの企業が地表近くで行っているプラ​​ズマトーチトンネリングの長距離バージョンだ。

非接触ドリルビットなので、基本的にビットを引き上げて交換する必要はありません。 GA によれば、硬い花崗岩を 10 km 地点まで比較的容易に進み、通常のリグよりも大幅に深く、安価に進み、途中で穴が焼灼されるという。 その深さでは、ほとんどの地域で 350 °C (662 °F) を超える温度が予想されるため、この坑井は地熱発電所として適しています。

それよりもさらに深く掘り下げたい場合は、さらに珍しいテクノロジーが必要になります。 MIT のスピンオフ企業クイズは、もともと核融合実験でプラズマを過熱するために開発されたジャイロトロンを使用して、その 2 倍の深さまで掘削しようとしています。 クイズ氏によれば、深さ 20 km (12.4 マイル) に到達すると、温度は 500 °C (932 °F) を超え、水が超臨界流体になる温度をはるかに超えており、超臨界加熱された水を使用する発電所は、所定の体積から最大 10 倍のエネルギーを抽出します。

クワイズ氏は、廃止された古い石炭火力発電所やガス火力発電所の真下でこれを実行し、化石燃料の熱をクリーンな地熱に置き換える計画を立てていますが、そうでなければ立ち往生してしまう既存のタービン、送電網接続、その他のインフラを利用します。植物が閉まる。

しかし、これはすべて、非常に珍しい最先端のテクノロジーに依存しています。 Quaise チームは現在、「ヒューストンでいくつかのフィールド デモ ユニットの構築に取り組んでいます」と CEO 兼共同創設者の Carlos Araque 氏が電子メールで語った。 「現時点で報告できることはあまりありませんが、すべてが計画通りに進めば、1年以内に野外で最初の穴を掘削することになるでしょう。」

一方、GAはヒューストンのNabors技術センターでAnchorbitシステムの初の「公開デモンストレーション」を行ったところだ。 超深度ドリルシステムのデモンストレーションが実際にどの程度公開されるのかはわかりません。実際、GA は現時点でこのデモンストレーションで正確にどの程度の深度まで行ったのか、あるいは缶に記載されているとおりに実行したかどうかについてはコメントしていません。浸透率とビット寿命の点で。

「数年間、私たちのチームは世界中のあらゆる場所でクリーンなベースロード地熱発電を可能にするためにたゆまぬ努力を続けてきました」とGA DrillingのCEO兼創設者のIgor Kocis氏はプレスリリースで述べている。 「今日、実際の井戸で重要な成果を実証できたことに感激しています。今日の地熱プロジェクトに適用できる、当社初のアンカービット ツールの使用に成功しました。これにより、収益が向上し、リスクが軽減され、現在の業界がプロジェクトを拡大するのに役立ちます。」 」

これらは優れたテクノロジーですが、実際の世界でどのように機能するかを見るのが楽しみです。 GA の掘削の進歩により、本当にコスト競争力のある地熱発電所を希望する場所に多かれ少なかれ設置できるようになれば、この技術は世界のエネルギー生産と 2050 年までの二酸化炭素排出量ゼロへの競争に大きく貢献する可能性があります。そして、クワイズが目標を達成すれば、結果はさらに重要になる可能性があります。

出典: GA ドリリング