Inginerii ABB şi Sage Geosystems şi-au unit forţele pentru o nouă tehnologie genial de simplă a unei baterii geotermale cu randament de 200% şi a unor centrale aferente

Dezvoltarea tot mai intensă a surselor de energie regenerabilă, cu producţie intermitentă şi dependentă de condiţii de vânt sau soare, face ca necesitatea de stocare a electricităţii să devină obligatorie pentru toate ţările. Desigur, una din primele soluţii de stocare cunoscute erau hidrocentralele prin pompare, care au un randament de circa 78-80% şi care costă scump şi durează mult în construcţie, dar au o durată de viaţă imensă şi capacităţi de stocare foarte mari. În ultimii ani sunt tot mai populare centralele de baterii, care au un randament mai mare, de circa 88-92%, şi sunt mai rapide în construcţie, dar care îşi pierd capacitatea se stocare în timp şi au o durată de viaţă de maxim 10-15 ani. Ei bine, inginerii renumitei companii suedezo-elveţiene ABB şi cei ai companiei americane Sage Geosystems şi-au unit forţele acum pentru a transpune în realitate o tehnologie genial de simplă a unei baterii geotermale cu randament de 200% şi a unor centrale geotermale aferente. Da, cifra de randament e corectă — tehnologia presupune că la fiecare 1 MW preluat din reţea şi pus în această baterie se vor recupera înapoi 2 MW de electricitate!

Toată tehnologia de bază e concepută de cei de la Sage Geosystems, care şi-au declarat drept misiune să dezvolte capacitatea de a folosi energia geotermală oriunde pe pământ, oferind astfel acces la sursă de energie regenerabilă constantă, fără intermitenţe. Totul porneşte de la ideea că, dacă forăm suficient de adânc în pământ, în orice punct al planetei vom da în cele din urmă peste temperaturi suficient de mari ca să genereze fierberea apei şi să avem astfel un circuit prin care să putem capta şi căldura, şi presiunea generată de abur.

Până acum, însă, forările geotermale erau considerate scumpe şi dificile, iar asta a limitat exploatarea uneia din cele mai stabile surse de energie regenerabilă existente în lume. Cei de la Sage Geosystems au preluat tehnologiile de forare în pământ de la marile companii petroliere, licenţiind de la ei patente prin care aceştia fac forările pentru extragerea de petrol sau gaze. Mai mult ca atât, exact aceleaşi utilaje vor fi folosite, întrucât ele au deja un cost relativ mic de achiziţie şi mentenanţă, iar astfel forările Sage Geosystems pentru centralele lor geotermale şi pentru bateria geotermală vor fi mult mai eficiente în cost.

Foto: Forare în industria petrolieră

Pentru a avea şi eficienţa electrică necesară a tuturor proceselor de convertire a electricităţii, stocare, şi generare a ei, cei de la Sage aveau nevoie de un partener are deja toată experienţa şi calitatea impecabilă asigurată, iar aici a intrat în rol ABB. Aşadar, hai să vedem cum va funcţiona totul.

Inginerii ţintesc adâncimi relaţii mari pentru forările lor, cuprinse între 3 şi 6 km adâncime, pentru a ajunge la temperaturi de 150-200 grade Celsius.

În cazul centralelor geotermale, se vor crea multe sonde alăturate, la distanţe relativi mici una faţă de alta. Spre exemplu, pentru o putere de generare a electricităţii de 50 MW, e nevoie de circa 18-20 de sonde paralele alăturate. Respectiv, o centrală de 500 MW ar avea nevoie de 180-200 de sonde. Faptul că acestea sunt alăturate economiseşte terenul ocupat, iar când sunt atât de multe sonde, fluxul circulaţiei prin ele poate alterna pe rând, ca la un motor cu ardere internă care îşi rânduieşte cilindrii în operare.

Menţionăm despre acest ciclu, pentru că inginerii de la Sage au avut o idee inovativă ca circuitul de apă nu doar să circule printr-o ţeavă până în adâncuri şi să revină înapoi caldă, ci şi să se reţină acolo un pic, într-un rezervor separat. Reţinându-se la adâncime, acea apă din rezervor fierbe şi începe a genera o presiune imensă, iar apoi e lăsată să urce înapoi cu forţă spre turbinele cu abur, care generează electricitate. Astfel se captează şi căldura, şi presiunea.

Pompa de circulaţie a apei va consuma energie doar pentru a împinge apa în jos şi a umple acel rezervor, după care căldura şi aburii îşi vor face treaba, practic fără necesitatea de pompare. În schimb, eficienţa de generare a electricităţii dintr-un singur ciclu de circulare creşte foarte mult, datorită faptului că apa a fost menţinută ceva mai mult în subteran, în acel rezervor. Şi tocmai pentru că e nevoie de această pauză scurtă ca apa să staţioneze în rezervor, apare şi oportunitatea funcţionării succesive a sondelor, când una pompează apă în subteran în rezervor, iar alta primeşte apa şi aburii fierbinţi înapoi. Un asemenea sistem funcţionează cu un randament admirabil, iar generarea electricităţii are loc prin turbine arhicunoscute şi fiabile.

Ei bine, şi pe baza acestei idei a apărut şi tehnologia bateriei geotermale cu randament de 200%. Orbim despre una sau câteva conducte care ajung tot la circa 3 km adâncime, iar acolo dau într-un rezervor mult mai mare. La încărcarea bateriei, electricitatea e preluată din reţea şi sunt puse în funcţiune pompe, care vor pompa apa în subteran, în acel rezervor, ajutate şi de gravitaţie la început, dar apoi vor presuriza niţel rezervorul. Când rezervorul e plin, bateria e semiîncărcată.

Foto: Rezervorul subteran de apă al „bateriei”, umplut cu apă rece, pompată din exterior

Între timp apa se încălzeşte de la mediul subteran din jurul său şi ajunge şi ea la fierbere, fiind menţinută stocată de forţa de rezistenţă a rezervorului, asigurat de pământul din jurul său. La necesitatea descărcării bateriei, valvele încep a fi deschise şi aburul intens începe a urca sus, propulsând turbinele cu abur şi generând electricitate. Şi pentru că acea apă a ajuns rece în pământ, dar a preluat căldura din jurul său şi a revenit sub formă de abur cu presiune, la revenire ea va genera de două ori mai multă electricitate decât a fost consumat la pomparea în pământ!

Deci, vorbim efectiv de o baterie de reţea cu randament de 200%, care ar absorbi, spre exemplu, 100 MWh de electricitate ziua de la panourile solare şi ar da înapoi în sistem 200 MWh seara, în timpul orelor de consum maxim. Şi toate astea s-ar face fără a pierde din capacitate în timp, având o durată de viaţă de 50-60 ani minim, ca o centrală termică.

Şi, apropo, în funcţie de regimul de operare a acestei baterii, se poate ajusta şi adâncimea ei, dar oricum rămâne necesară adâncimea unde e prezentă temperatura minimă de 150 grade Celsius. Doar că, dacă durata de la încărcare la descărcare e mai lentă, se poate opta pentru o adâncime mai mică, iar încălzirea apei va dura un pic mai mult. E o variaţie de doar câteva sute de metri, însă, nu una care schimbă foarte mult tabloul pentru o adâncime generală între 3 şi 6 km.

În mod normal, toate astea ar suna ca un deziderat frumos, dar am spune că mai e mult până la transpunerea în realitate. Însă aici vorbim deja de contracte semnate şi ingineri care şi-au suflecat mânecile ca să construiască aceste lucruri. Prima centrală va avea 150 MW şi va furniza electricitate companiei Meta, deţinătoare Facebook şi Instagram, cu contract deja semnat. Iar imediat după asta vine şi prima baterie geotermală construită cu această tehnologie şi cu acel randament superb anunţat, de 200%.