Электричество из CO2, или гибрид Большого адронного коллайдера и ГеоЭС

Американские исследователи значительно улучшили концепцию геотермальной электростанции, превратив ГеоЭС в эффективную замену механизму секвестрации углекислого газа в геологических формациях, а также повысив ее КПД более чем в 10 раз по сравнению с существующими аналогами. Суть новой идеи в том, что рабочим телом, проходящим через основной контур этой ГеоЭС, выступает не вода, а та самая двуокись углерода. Все необходимые для реализации этого проекта технологии уже существуют, поэтому ученые настроены весьма оптимистично.

Электростанция нового типа напоминает гибрид обычной геотермальной электростанции и Большого адронного коллайдера: система включает несколько концентрических колец (состоящих из вертикальных и горизонтальных скважин), расположенных глубоко под землей. Внутри этих колец отдельно друг от друга циркулируют CO2, азот и вода, позволяя перенести тепловую энергию из-под земли на поверхность, где тепло может быть использовано для вращения турбин и выработки электроэнергии. Переход на CO2 упрощает процесс извлечения тепловой энергии и позволяет делать менее глубокие скважины при сохранении выработки электроэнергии на прежнем уровне. Кроме того, это повышает рентабельность уваливания CO2 на угольных или газовых ТЭЦ для последующего хранения.

В настоящее время над проектом работают специалисты из Миннесотского университета, Университета штата Огайо и Ливерморской национальной лаборатории. Они считают, что новые геотермальные электростанции также могут использоваться для хранения избыточной энергии из других возобновляемых источников (к примеру, с солнечной фермы или ВЭС). Подобная ГеоЭС со множеством рабочих тел сможет накапливать сотни ГВт*ч и при необходимости направлять это электричество обратно в центральную электросеть через несколько дней или даже месяцев.

Моделирование на суперкомпьютере показало, что многокольцевой контур с длиной подземной части около 17 км (горизонтальная скважина проходит примерно в 5 км под землей) позволяет генерировать 0.5 ГВт электроэнергии. Это сравнимо с угольной электростанцией среднего размера и более чем в 10 раз выше по сравнению со среднестатистической американской геотермальной электростанцией (выдает около 38 мегаватт). Моделирование также показало, что подобный энергоблок может вместить целых 15 миллионов тонн СО2, что примерно соответствует объему двуокиси углерода, выделяемой за год тремя среднестатистическими угольными электростанциями.